SUIVI DE LA MISE EN PLACE D’UN POINT DE CAPTAGE D’EAU SOUTERRAINE EN ZONE SEDIMENTAIRE :

(1)

MINISTERE D’ETAT CHARGE DE

L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

*********

UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI

************

ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI

************

DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL

************

Option : Sciences et Techniques de l’Eau (STE)

Pour l’obtention du

DIPLOME DE LICENCE PROFESSIONNELLE

w

SUIVI DE LA MISE EN PLACE D’UN POINT DE CAPTAGE D’EAU SOUTERRAINE EN ZONE SEDIMENTAIRE : CAS DU FORAGE DE

TANKPINOUHOUE

Année académique : 2013-2014 3^èmePROMOTION

Réalisé et soutenu par :

Sandra L.A. VODONOU

Superviseur :

Dr. Ing Jean-Claude GBODOGBE Enseignant à l’EPAC/UAC Tuteur :

Cyprien Dieudonné ANATO Ingénieur des Mines, Géophysicien/DG SOGEMHY

Président du jury:

Professeur Martin Pépin AÏNA

Membre du jury:

Ing Mohamed DAOUDA Membre du jury:

Mr Boris SAGBO DT/ ICBERG-BTP

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DEDICACE

Je dédie ce présent rapport à :

Mon Dieu qui m’aime, m’éclaire et

m’éveille chaque instant de ma vie.

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REMERCIEMENTS

Mes profondes gratitudes vont à l’endroit de :

Mon papa Athanase VODONOU et ma maman Geneviève MONGBO qui m’aiment et réalisent de profonds sacrifices pour mon éducation et mon épanouissement.

Mes sœurs Gloria et Grâce et mon frère Erwin pour leur amour et leur soutien divers.

Merci aux :

Docteur Ingénieur Jean-Claude GBODOGBE, notre superviseur, Directeur Départemental de l’Energie, des Recherches Pétrolières et Minières, de l’Eau et du Développement des Energies Renouvelables Atlantique/ Littorale (DDERPMEDER Atl-Lit) et Enseignant à l’Ecole Polytechnique d’Abomey- Calavi (EPAC), merci pour toute votre aide, vos nombreux conseils et d’avoir bien voulu superviser ce travail ;

Madame Benedicta HOUNGBEDJI AYEKOUNI, Chef service de l’eau à la DDERPMEDER Atlantique – Littoral, merci pour votre soutien à la réalisation de ce rapport ;

Tout le personnel de la DDERPMEDER Atlantique-Littoral pour votre écoute et votre disponibilité à répondre à nos préoccupations ;

Monsieur Cyprien Dieudonné ANATO, Ingénieur des Mines Géophysicien, Directeur général du Bureau d’Etudes SOGEMHY, merci de nous avoir acceptés dans votre bureau d’étude et merci pour votre encadrement ;

Monsieur Mathieu EDOUN, Géologue, Directeur Technique de SOGEMHY merci pour votre encadrement ;

Tout le personnel de la SOGEMHY pour votre disponibilité à répondre à nos inquiétudes ;

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Rédigé et soutenu par Sandra L.A. VODONOU Page iii

Professeur François de Paule CODO, Maître de Conférences des Universités CAMES, Chef option Sciences et Techniques de l’Eau ; merci pour ces nombreuses connaissances mise à notre dispositions ;

Professeur Martin Pépin AÏNA, Maître de Conférences des Universités, Chef département Génie Civil ; merci pour vos nombreux conseils.

A son Excellence Monsieur le Président du jury merci pour avoir accepté de présider ce jury.

Aux honorables membres du jury, merci pour avoir accepté apprécier ce travail.

A tous ceux qui, de près ou de loin ont contribué à l’élaboration de ce rapport, merci.

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Rédigé et soutenu par Sandra L.A. VODONOU Page iv

LISTE DES ABREVIATIONS ET DES SIGLES AEP

AEV

: Alimentation en Eau Potable Adduction d’Eau Villageoise BDI : Banque de Données Intégrée BE

CIEH

: Bureau d’Etudes

Comité Interafricain d’Etude Hydraulique CISE : Cellule Informatique et de Suivi-Evaluation DDC : Division du Développement Communautaire

DDERPMEDER : Direction Départementale de l’Energie, des Recherches Pétrolières et Minières, de l’Eau et du Développement des Energies Renouvelables

DERT : Division des Etudes, Réglementations et Travaux GIRE : Gestion Intégré des Ressources en Eau

DG-Eau : Direction Générale de L’Eau

EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey- Calavi

FPMH : Forage équipé d’une Pompe à Motricité Humaine MERPMEDER

PEA PC Eau

:

: :

Ministère de l’Energie, des Recherches Pétrolières et Minières, de l’Eau et du Développement des Energies Renouvelables.

Poste d’Eau Autonome

Programme Communale Eau PM : Puits Moderne

PVC : Polychlorure de Vinyle S-Eau : Service de l’Eau

SOGEMHY : SOciété de GEophysique, de Mines et de l’HYdraulique

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Rédigé et soutenu par Sandra L.A. VODONOU Page v

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Relations entre les critères et les offres techniques ... 20

Tableau 2 : Récapitulatif des ouvrages choisis pour l'analyse hydrogéologique ... 26

Tableau 3 : Résultats des mesures géophysiques ... 28

Tableau 4 : Fiche technique de forage ... 35

Tableau 5 : Type de tubage, leur caractéristique et leur position dans le forage ... 36

Tableau 6 : Type de remblai et leur position dans le forage ... 38

Tableau 7 : Fiche A d’essais de pompage ... 55

(7)

Rédigé et soutenu par Sandra L.A. VODONOU Page vi

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Localisation géographique de LA DDERPMEDER ATL-LIT dans Abomey-Calavi [2] ... 3

Figure 2 : Photo illustrant l'entrée de la DDERPMEDER [2] ... 3

Figure 3 : Plan de situation de la DDERPMEDER [3]... 4

Figure 4 : Organigramme de la DDERPMEDER ... 5

Figure 5: Photo illustrant le siège du BE SOGEMHY ... 9

Figure 6 : Situation géographique de SOGEMHY ... 10

Figure 7 : Organigramme du BE SOGEMHY ... 11

Figure 8 : Situation géographique du milieu d'étude ... 12

Figure 9 : Carte des unités hydrogéologiques du bassin sédimentaire côtier du bénin [1] ... 15

Figure 10: Distance minimale à respecter pour l’implantation d'un forage ... 20

Figure 11: Récapitulatif des rôles des intervenants dans un projet d’ouvrage simple ... 22

Figure 12 : Photo d'un GPS ... 25

Figure 13 : Photo d’échantillons de sol prélevés à chaque (1) mètre ... 34

Figure 14 : Photo d’un décanteur ... 35

Figure 15 : PVC crépiné ... 35

Figure 16 : PVC plein ... 36

Figure 17 : Massifs filtrants ... 36

Figure 18 : Courbe géo électrique du sol fore ... 53

Figure 19 : Coupe géologique et technique du forage ... 54

Figure 20 : Fiche B pompage d’essais ... 56

Figure 21 : Photos d’outil à lames et tricône ... 57

Figure 22 : Photo d’un camion-citerne contenant des tubages à l'arrière ... 57

Figure 23 : Photo de compresseur monté sur camion ... 57

Figure 24 : Photo d’une foreuse ... 58

Figure 25 : Photo de l’appareil de mesure SYSCAL R1 plus et des accessoires utilisés pour la géophysique ... 59

Figure 26 : Photo d’une Bentonite et CMC ... 59

Figure 27 : Photo d’une fosse a boue ... 59

Figure 28 : Photo d’un puits à grand diamètre [5] ... 60

Figure 29 : Photo d’un puits à grand diamètre modernisé pour améliorer la qualité de l’eau [5] ... 60

Figure 30 : Photo d’une sonde piézométrique [6] ... 60

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Rédigé et soutenu par Sandra L.A. VODONOU Page vii

RESUME

L’eau c’est la vie. Mais ce n’est pas toutes les eaux qui entretiennent la vie.

Ainsi, l’eau qui entretient la vie humaine est l’eau potable qui se retrouve pour la plus part dans le sous-sol, car filtrée lors de sa pénétration. Elle est plus ou moins facile à capter selon la zone dans laquelle elle se situe. Les difficultés liées à l’accès à cette eau souterraine en zone sédimentaire nous a conduire à choisir comme thème de notre rapport de fin de formation : ‘’Etude et mise en place d’un point de captage d’eau souterraine en zone sédimentaire : cas du forage de TANKPINOUHOUE’’.

Une zone sédimentaire est une zone favorable à l’obtention de l’eau potable car il est fort probable d’avoir de l’eau partout où l’on veut forer grâce à l’existence de son aquifère qui est continu. Le problème, c’est la profondeur à laquelle on doit s’arrêter lorsqu’on fait le forage. Pour déterminer alors cette profondeur, différentes études doivent être faites. Ainsi, pour la mise en place d’un point de captage d’eau potable, la technique utilisée doit être adaptée au type de sol rencontré dans cette zone.

Notre rapport aborde essentiellement :

les études préalables à faire pour la recherche du point d’eau (études hydrogéologiques et géophysiques) ;

les méthodes et le matériel adéquats à mettre en place pour la réussite de la réalisation de l’ouvrage (technique de foration) ;

les opérations techniques à mettre en œuvre pour la détermination des caractéristiques de la formation géologique contenant l’eau (développement et essais de pompage);

l’analyse de l’eau souterraine captée à effectuer.

A cela s’ajoute une petite généralité sur les eaux souterraines, les ouvrages qui les captent, les différentes personnes physiques ou morales qui interviennent sur leur réalisation et enfin les actions qu’elles mènent ainsi que la coordination et la concertation qui existent entre elles. Nous l’avions élaboré grâce à la documentation, aux visites sur le terrain et enfin aux entretiens avec les personnes ressources.

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Rédigé et soutenu par Sandra L.A. VODONOU Page viii

TABLE DES MATIERES

DEDICACE ... i

REMERCIEMENTS ... ii

LISTE DES ABREVIATIONS ET DES SIGLES ... iv

LISTE DES TABLEAUX ... v

LISTE DES FIGURES ... vi

RESUME ... vii

TABLE DES MATIERES ... viii

INTRODUCTION ... 1

PREMIERE PARTIE ... 1

I- PRESENTATION DES LIEUX DE STAGE ET DU MILIEU D’ETUDE ... 2

I-1 PRESENTATION DES LIEUX DE STAGE ... 2

I-1-1 Direction Départementale de l’Energie, des Recherches Pétrolières et Minières, de l’Eau et du Développement des Energies Renouvelables Atlantique-Littoral (DDERPMEDER Atl-Lit) ... 2

I-2-2 Présentation du Bureau d’Etudes SOGEMHY ... 9

I-3 PRESENTATION DU MILIEU D’ETUDE ... 11

DEUXIÈME PARTIE... 16

II - GENERALITE SUR LES EAUX SOUTERRAINES ... 17

II-1 D’OU PROVIENNENT-ELLES ? ... 17

II-2 CONTRAINTE HYDROGEOLOGIQUE LIEE A LA RECHERCHE DE L’EAU SOUTERRAINE ... 17

II-3 LES OUVRAGES DE CAPTAGE DES EAUX SOUTERRAINES ... 18

II-4 DEROULEMENT D’UN PROJET DE REALISATION D’OUVRAGE SIMPLE ET ROLE DES INTERVENANTS... 21

TROISIÈME PARTIE ... 23

III- ETUDE DE THEME ... 24

III-1 ETUDE ET TRAVAUX D'IMPLANTATION ... 24

III-1-1 Les études hydrogéologiques ... 24

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Rédigé et soutenu par Sandra L.A. VODONOU Page ix

III-1-2 Etudes géophysiques ... 27

III-3 LA FORATION ... 30

III-3-1 Le matériel et les méthodes utilisés ... 30

III-4 EQUIPEMENT DU FORAGE ... 35

III-5 LE DEVELOPPEMENT DU FORAGE ... 38

III- 6 LES POMPAGES D’ESSAI ... 40

III-6-1 Equipements utilisés ... 40

III-6-2 Conduite de l’essai ... 41

III-7 ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE ET BACTERIOLOGIQUE ... 45

III-8 LA SUPERSTRUCTURE ... 46

REMARQUES ET SUGGESTIONS ... 48

CONCLUSION ... 50

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ... 51

ANNEXES ... 52

ANNEXE 1 : COURBE GEO ELECTRIQUE DU SOL FORE ... 53

ANNEXE 2 : COUPE GEOLOGIQUE ET TECHNIQUE DU FORAGE ... 54

ANNEXE 3 : FICHE A D’ESSAIS DE POMPAGE ... 55

ANNEXE 4 : FICHE B POMPAGE D’ESSAIS ... 56

ANNEXE 5 : PHOTO DE QUELQUES ELEMENTS ... 57

ANNEXE 6 : LOCALISATION DU VILLAGE ... 61

ANNEXE 7 : FICHE D’ANALYSE D’EAU ... 62

(11)

Rédigé et soutenu par Sandra L.A. VODONOU Page 1

INTRODUCTION

L’eau est essentielle pour la vie. Les hommes, les animaux et mêmes les plantes ont tous besoin d'eau pour vivre et grandir. Le seul type d’eau susceptible de satisfaire les besoins corporels et de consommation de l’homme selon le Centre d’Information sur l’Eau (CIE) en 1994 est l’eau douce qui occupe 2,8 % du volume totale d’eau. Les 97,2% restants représentent l’eau salée (dans les mers et les océans). Cependant, ce n'est pas cette totalité d’eau douce qui sera utilisée par l’homme pour la satisfaction de ces besoins car cette quantité est partagée entre les nappes souterraines et les eaux de surface (0,7%) qui sont consommables puis les glaciers et les calottes polaires (2,1%) qui quant à elles sont inutilisables.

Bien que les eaux de surface soient très abondantes dans certaines zones, selon le guide à l’usage des communes d’intermédiation sociale, leur utilisation pour l’approvisionnement en eau potable ne se conçoit que pour la desserte de zones urbaines compte tenu notamment des coûts de traitement nécessaires à sa purification.

L’hydraulique rurale et semi urbaine utilise donc presque exclusivement les eaux souterraines. Se trouvant dans le sous-sol, pour pouvoir la mobiliser, nous devons faire recours aux ouvrages de captage qui peuvent être un puits ou un forage, dont le choix dépend du type et de la profondeur de l’aquifère que nous voulons capter. Ces ouvrages sont équipés de moyens d’exhaure plus ou moins modernes qui ne doivent pas altérer la qualité de l’eau.

Dans le cadre de la formation de ses étudiants pour l’obtention du diplôme de Technicien Supérieur en Sciences et Techniques de l’Eau, l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) attend de chaque étudiant qu’il fasse un stage pratique de trois mois en vue de soutenir ledit diplôme. C’est ainsi que nous avons été reçu à la DDERPMEDER Atlantique-Littoral et ensuite dirigé vers le Bureau d’Etude SOGEMHY pour suivre leurs divers travaux.

(12)

En général ce stage pratique vise à approfondir nos connaissances théoriques et à acquérir une expérience pratique.

Le présent rapport est basé essentiellement sur l’étude et la mise en place d’un forage d’eau dans une localité nommée TANKPINOUHOUE et dont le type d’aquifère à capter par l’ouvrage est continu.

Il est subdivisé en quatre parties. Dans la première partie, une présentation des lieux de stage ; la deuxième partie fait part de la généralité sur les eaux souterraines; la troisième partie est consacrée aux différents points à considérer pour mettre en place le forage dans ces types de roches et la quatrième partie présente les remarques, difficultés et suggestions.

(13)

PREMIERE PARTIE

Présentation des lieux de stage et

du milieu d’étude

(14)

I- PRESENTATION DES LIEUX DE STAGE ET DU MILIEU D’ETUDE

I-1 PRESENTATION DES LIEUX DE STAGE

Nos stages se sont déroulés dans deux (2) différentes structures à savoir : la DDERPMEDER Atl-Lit qui part le biais d’une lettre de recommandation nous a envoyé dans un bureau d’études nommé SOGEMHY.

I-1-1 Direction Départementale de l’Energie, des Recherches Pétrolières et Minières, de l’Eau et du Développement des Energies Renouvelables Atlantique-Littoral (DDERPMEDER Atl-Lit)

Situation géographique de la DDERPMEDER Atl-Lit

La Direction Départementale de l’Energie, des Recherches Pétrolières et Minières, de l’Eau et du Développement des Energies Renouvelables de l’Atlantique et du Littoral (DDERPMEDER) est située dans la Commune d’Abomey-Calavi, département de l’Atlantique. Elle est située au bord de la Route Nationale Inter Etat bitumée (RNIE2) Cotonou-Bohicon. Non loin du carrefour Calavi-Kpota, elle est entourée par un certain nombre d’institutions.

Au Nord, par la Gendarmerie d’Abomey-Calavi, au Sud par la Station d’essence MRS, à quelques centaines de mètres du CEG 1 Abomey-Calavi et la buvette QG au Sud-Est, à l’Est par le Centre de Promotion Sociale et à l’Ouest par la Recette-Perception et le Centre de Promotion Agricole, en venant de Cotonou à gauche en face de l’Institut Supérieur de Management Adonaï (ISMA).

Constituée de 02 blocs administratifs dont 01 à l’étage inachevé et le second est en forme de U aux bras dissymétriques, elle est composée des bureaux de la direction, du secrétariat, de la salle de réunion, de l’Assistance Technique en Développement Communautaire, du DERT, du CISE, du DDC, du secrétariat SAF et du S-Eau.

(15)

Les figures ci-dessous présentent la situation géographique du DDERPMEDER et son plan de situation.

Figure 1 : Localisation géographique de LA DDERPMEDER ATL-LIT dans Abomey-Calavi [2]

Figure 2 : Photo illustrant l'entrée de la DDERPMEDER [2]

(16)

Figure 3 : Plan de situation de la DDERPMEDER [3]

(17)

Présentation des différents services

La Direction Départementale de l’Energie, des Recherches Pétrolières et Minières, de l’Eau et du Développement des Energies Renouvelables (DDERPMEDER) de l’Atlantique et du Littoral est la représentation à l’échelle locale du Ministère de l’Energie, des Recherches Pétrolières et Minières, de l’Eau et du Développement des Energies Renouvelables (MERPMEDER). Elle a été créée par arrêté n°25/MMEH/DC/SGM/CTJ/DA/SA du 24/05/04 sous la dénomination de : Direction Départementale des Mines, de l’Energie et de l’Hydraulique (DDMEH). A cause des restructurations au sein du Ministère de tutelle, la direction fût appelée d’abord Direction Départementale de l’Energie et de l’Eau (DDEE) avant de prendre sa dénomination actuelle.

La DDERPMEDER est composée de plusieurs Services figurant dans l’organigramme ci- après :

Figure 4 : Organigramme de la DDERPMEDER La direction

Elle est celle qui dirige et coordonne toutes les activités de tous les services placés sous son autorité.

DDERPMEDER

SM S Eau SE SE SAF

DEAM DCSAM DERT DDC CISE DIELEC DIER DIHYDRO DCF DARH DBSC

SA

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Le Secrétariat Administratif (SA)

Le SA a le rang de chef service, placé sous l’autorité du directeur de la DERPMEDER, il a pour rôle de gérer les travaux de secrétariat de la direction comme le traitement informatique des documents, la gestion de la programmation des rencontres, des liaisons téléphoniques, de la télécopie et des courriers etc.

Service des Mines (SM) Le SM a pour tâches :

 d’entreprendre ou de faire réaliser des études relatives à l’orientation et à la définition de la politique minière;

 d’animer le secteur du développement minier ;

 de veiller à la mise en œuvre des textes en vigueur dans chacun de ces domaines ; de contrôler les activités des tiers dans le domaine minier.

Il a en son sein deux (2) divisions à savoir : la Division des Etudes et Assistance Minières (DEAM) et la Division de Contrôle et de Suivi des Activités Minières (DCSAM).

Service de l’Energie (SE) Le SE a pour tâches:

 donner son avis motivé sur le programme d’investissement et de développement des activités relatives au secteur de l’énergie ;

 contribuer à la promotion de toutes les formes d’énergie : hydrocarbures, électricité et les énergies nouvelles et renouvelables, etc.

Il comporte en son sein trois (3) divisions qui sont : la Division de l’Electricité (DIELEC) ; la Division des Energies Renouvelables (DIER) ; la Division des Hydrocarbures (DIHYDRO).

Service de l’Administration et des Finances (SAF)

Le SAF s’occupe de la gestion des moyens financiers, matériels et humains mis à la disposition de la DDERPMEDER.

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Il se subdivise en trois (3) divisions lui permettant d’assurer sa fonction : la Division de la Comptabilité et des Finances (DCF) ; la Division de l’Administration et des Ressources Humaines (DARH) ; la Division du Budget et du Suivi des Contrats (DBSC).

Service de l’Eau (S-Eau) Le S-Eau a pour tâches :

 de promouvoir le secteur de l’eau ;

 d’orienter et de coordonner les actions de l’Etat dans le secteur de l’eau ;

 de contrôler la conformité des programmes et réglementations communales avec les normes nationales du secteur ;

 de planifier, la gestion et le suivi de la réalisation des infrastructures hydrauliques en relation avec les différents partenaires institutionnels ;

 de veiller sur le suivi technique, financier et le contrôle de l’exécution des contrats de travaux ou de prestation de service et des programmes d’investissement de l’Etat dans le secteur de l’eau ;

 d’être un assistant conseil aux communes et collectivités locales en matière de gestion de l’approvisionnement en eau potable ;

 d’exécuter et de contrôler les tranches départementales des programmes d’investissement de l’Etat dans le secteur ;

 d’organiser et de conduire les opérations techniques de lancement et d’appréciation des offres pour les travaux de la tranche départementale des programmes de l’Etat.

Il comprend deux (02) divisions et une (01) cellule ayant chacune des fonctions très précises :

Division des Etudes, Réglementations et Travaux (DERT)

Le rôle principal de la DERT est d’assurer les fonctions techniques d’hydraulique dans le département. Ses tâches se résument comme suit :

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 l’inventaire des ressources en eau, le suivi et la maintenance des ouvrages ;

 le contrôle de conformité des programmes et des réglementations communales avec les normes du secteur ;

 l’exécution et le contrôle des marchés et des programmes de l’Etat dans le secteur ;

 l’organisation des appels d’offres et des marchés, le contrôle des opérations techniques y afférentes, la réalisation des études de faisabilité techniques et financières des ouvrages et l’exécution des ouvrages et l’exécution des travaux selon les règles de l’art.

Division du Développement Communautaire (DDC)

La DDC est chargée d’assurer la maîtrise d’œuvre sociale et la promotion de l’eau potable dans le département. Elle a pour tâches :

 la promotion et le respect du processus de mobilisation sociale conformément à la politique nationale d’approvisionnement en eau potable ;

 l’appui aux communautés pour la prise en charge effective par elles- mêmes de leurs besoins en eau et de l’exploitation des points d’eau ;

 le suivi socio-économique des ouvrages et l’appui conseil aux communes en matière d’eau ;

 et enfin, l’appui aux communautés dans la prise en compte de l’eau comme facteur de développement et de réduction de la pauvreté.

Cellule Informatique et de Suivi-Evaluation (CISE)

La CISE est chargée d’assurer la collecte et la saisie informatique des données de base sur les ressources en eau et les ouvrages. Elle a pour tâches :

 le recueil des données et leur transmission à la Banque de données intégrée nationale (BDI) ;

(21)

 la participation à l’établissement des statistiques et la réalisation des enquêtes d’études d’impact ;

 et le suivi de l’exécution des programmations et la finalisation des rapports.

Parmi tous ces services de la DDERPMEDER, seuls le S-Eau et le SAF sont en services.

I-2-2 Présentation du Bureau d’Etudes SOGEMHY

Vers les années quatre-vingt-dix avec le renouveau démocratique qui a opté pour le libéralisme économique, l’Etat s’est désengagé de l’exécution de certains travaux pour se consacrer à son rôle régalien qu’est l’administration et d’adopter une politique de faire faire. Il devient alors indispensable que dans le domaine de l’eau et de l’assainissement, des structures privées y interviennent. C’est dans ce cadre que sont nés les Bureaux d’Etudes parmi lesquels celui de SOGEMHY.

Crée le 07 juillet 1997, la SOciété de GEophysique, de Mine et de l’HYdraulique (SOGEMHY) s’est donnée pour objectif de participer au développement de son pays en agissant dans les domaines où elle intervient.

C’est dans cet esprit que ses responsables ont réuni un ensemble de spécialistes dont les disciplines complémentaires couvrent un large domaine de compétences. Avec ses ingénieurs et techniciens de tous niveaux, la SOGEMHY assure des missions d’implantation et de contrôle de tous travaux.

Figure 5: Photo illustrant le siège du BE SOGEMHY

(22)

Domaine d’intervention

La SOGEMHY intervient dans les domaines ci- après :

 Prospection géophysique

 Recherche et exploitation minière

 Réalisation et réhabilitation des ouvrages hydrauliques (Forage, puits, réseaux d’adduction d’eau, aménagement des sources d’eau)

 Fourniture et pose de pompes

 Hydraulique agricole, irrigation

 Etude et/ou travaux de génie civil

 Etude et /ou travaux de routes et piste

 Assainissement

 Environnement

 Nationalité : Béninoise

Localisation géographique

Siège sociale : Cotonou C/2204 KOUNHOUNOU-GBENONKPO

Figure 6 : Situation géographique de SOGEMHY

(23)

Organigramme

Le Bureau d’Etude SOGEMHY a en son sein plusieurs services présentés dans l’organigramme ci-après :

Figure 7 : Organigramme du BE SOGEMHY

I-3 PRESENTATION DU MILIEU D’ETUDE Situation géographique

La Commune de Dangbo est située dans le département de l’Ouémé. Elle s’étend sur une superficie de 149 km² avec une densité de 443 hbts/km² est limitée:

 au nord par la Commune D’ADJOHOUN,

 au sud par la Commune des AGUEGUES,

 à l’est par la Commune D’AKPRO-MISSERETE,

 à l’ouest par la Commune de SO-AVA (Département de l’Atlantique).

La commune de Dangbo comporte 41 villages administratifs répartis dans sept (07) Arrondissements que sont : Dangbo, Dêkin, Gbéko, Houètin- Houédomey, Hozin, Kessounou et Zounguè. Le forage que nous avons eu

(24)

l’opportunité de suivre se retrouve dans l’arrondissement de Zounguè, dans le village de Zounta et principalement dans la localité de TANKPINOUHOUE.

Figure 8 : Situation géographique du milieu d'étude Climat

Avec un climat subéquatorial humide, la Commune connaît deux (02) saisons de pluie et deux (2) saisons sèches.

Relief

Deux zones écologiques différentes définissent le relief qu’offre la commune de Dangbo. Il s’agit de :

La vallée basse ‘’WODJI‘’ située le long du fleuve Ouémé inondée pendant les hautes eaux (crues) allant de Juillet à Octobre. Dès la décrue, des terres fertilisées du fait du dépôt d’alluvions sont progressivement libérées, favorisant ainsi la production de toutes sortes de cultures vivrières de décrue.

Le plateau ‘’AGUEDJI‘’ permet de percevoir à plusieurs endroits une vue pittoresque d’aplomb sur toute la vallée basse et ses alentours, offrant ainsi une immense richesse touristique.

(25)

Sols

On distingue deux types de sols dans la commune : le plateau, caractérisé par un sol ferralitique et la vallée caractérisée par le vertisol.

Réseau hydrographique

La commune de Dangbo dispose d’un réseau hydrographique non négligeable propice à l’exploitation des ressources halieutiques.

Végétation

La végétation de la Commune de Dangbo est de type savane arborée où prédominent les palmiers à huile naturels. On y rencontre par ailleurs, une dizaine de formations forestières (forêts sacrées et autres) estimée à environ 15 hectares. Les forêts sont à dominance de samba et de fromagers. Ce couvert végétal est soumis régulièrement à des assauts dévastateurs de l’homme pour des fins de recherche de bois de chauffe, d’acajas et de bois d’œuvre, ce qui conduit à la déforestation poussée dans la commune.

Cadre géomorphologique, géologique et hydrogéologique Géomorphologie

Il y a au Benin quatre grands ensembles hydrographiques qui sont : le bassin hydrographique du Niger, les bassins hydrographiques de la Volta et le bassin complexe hydrographique côtier composé du côté Ouest du bassin Mono- Couffo et du coté Est du bassin Ouémé-Yéwa.

La commune de Dangbo appartient au bassin sédimentaire côtier. Ce bassin fait partie d’un grand bassin (baie du Dahomey) et s’étend depuis le Ghana à l’Ouest dans le bassin de Kéta jusqu’au Sud-Ouest du Nigeria où il est séparé du delta du Niger par une rive appelée Okitipupa ridge. Il affleure sur environ 15000 km², soit 20% du territoire national. Il est constitué de quatre plateaux septentrionaux d’âge crétacé supérieur (coniacien-turonien) et trois plateaux méridionaux d’âge tertiaire à quaternaires qui sont séparés des premiers

(26)

par une vaste dépression appelée dépression de la lama de direction Nord Est- Sud Ouest (NE-SO) et de nature surtout argileuse.

Géologie

Le bassin sédimentaire côtier est caractérisé par des formations meubles qui peuvent être des argiles, des sables argileux, des sables fins et des sables grossiers. La carte géologique la plus récente du bassin sédimentaire côtier du Bénin, établie par Instito Recherche Breda (IRB) en 1987, indique que les formations sédimentaires qui affleurent sont de plus en plus récentes du socle (au Nord) vers l’océan (au Sud). Les dépôts du quaternaire récent tapissent les vallées des cours d’eau Nord-Sud. On distingue du Nord au Sud :

 Le Crétacé supérieur affleurant au nord du bassin et formant en grande partie les plateaux septentrionaux. On y distingue le Turonien-Coniacien (constitué de sables quartzitiques et de galets) et le Maestrichtien sableux à la base puis argilo-marneux ;

 Le Paléocène et l’Eocène moyen, surtout argileux et marneux, parfois calcaire affleurent dans la dépression de la lama ;

 Le Continental terminal sableux et sablo-argileux, correspondant ici au Miocène supérieur et au Pléistocène ; il recouvre les plateaux du Sud ;

 le Quaternaire récent : constitué de sables, de vases, et d’alluvions, occupe les vallées des fleuves et forme les cordons sableux du littoral ;

(27)

Figure 9 : Carte des unités hydrogéologiques du bassin sédimentaire côtier du bénin [1]

Hydrogéologie Les aquifères du sédimentaires sont constitués:

 Des aquifères du quaternaire : constitués de sables, de vases, et d’alluvions, occupent les vallées des fleuves et forment les cordons sableux du littoral ;

 Des aquifères du continental terminal qui sont essentiellement constitués de sables, d’argiles et de sables argileux colorés en rouge par l’oxyde de fer ;

 Des aquifères de l’Eo-Paléocène qui sont constitués de sables, de sables argileux avec parfois de passées de calcaires coquilliers, de calcaires fissurés (affleurant dans la dépression de la lama), de l’argile avec des nodules de phosphates.

 Des aquifères du crétacé : leurs sables sont présents sur l’ensemble du bassin sédimentaire côtier et sont très profonds.

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GENERALITE SUR LES EAUX

SOUTERRAINES

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II - GENERALITE SUR LES EAUX SOUTERRAINES

II-1 D’OU PROVIENNENT-ELLES ?

Les eaux souterraines résultent de l’infiltration des eaux de pluie dans le sol puis de leur stockage et de leur circulation dans le sous – sol. Elles sont contenues dans des formations géologiques qui comportent des vides suffisamment importants entre ses éléments constitutifs pour accumuler l’eau, et dont les vides sont saturés d’eau (aquifère).

II-2 CONTRAINTE HYDROGEOLOGIQUE LIEE A LA RECHERCHE DE L’EAU SOUTERRAINE

Les réserves en eau (aquifère) sont tributaires de la nature de la roche qui les contient ainsi, l’eau est plus ou moins facile à trouver selon l’aquifère à laquelle elle appartient.

Les roches meubles

Elles peuvent être par exemple constituées comme de sable. L’eau s’accumule dans les vides entre les grains de sable où on note une perméabilité d’interstices, ainsi, l’aquifère est dit homogène (aquifères continus). Dans ce cas, il n’y a pas de problèmes pour trouver un endroit favorable pour implanter un point d’eau. Les aquifères sableux sont très étendus dans les zones sédimentaires.

Les roches compactes (ne contiennent pas de vides)

Dans les zones dites « de socle » en opposition aux zones sédimentaires, les roches sont des granites ou des gneiss totalement étanches. Cependant, lorsque ces roches sont fracturées (cassure de l’écorce terrestre) et altérées sous l’influence d’agents atmosphériques (ce qui permet la création de vides entre les éléments), l’eau pourrait s’y accumuler. On y observe une perméabilité de fissures et l’aquifère y est hétérogène (aquifères discontinus). Ces aquifères ne sont pas très étendus et des études sont nécessaires pour trouver des endroits favorables à la réalisation des forages (études de photos aériennes,

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géophysique). Même en partant des études, il existe malgré tout un risque de ne pas trouver d’eau.

II-3 LES OUVRAGES DE CAPTAGE DES EAUX SOUTERRAINES Qu’est- ce qu’un captage d’eau souterraine

Un captage d’eau souterraine est une mobilisation d’eau potable par un dispositif de pompage issue d’une nappe d’eau souterraine. Le dispositif qui est mis en place dans notre zone d’étude est un forage qui est équipé d’une pompe à motricité humaine.

Les ouvrages de captage des eaux souterraines Les puits

Un puits est un trou vertical cylindrique d'un diamètre assez important (0,8 à 2m) permettant d’atteindre à partir du sol la nappe d’eau souterraine (l'aquifère) la moins profonde, ou « nappe phréatique ». Il se compose de trois parties:

 Le captage est la partie située au niveau de l'eau et qui permet à cette dernière de l'aquifère de pénétrer à l'intérieur du puits sans ces matériaux constitutifs (sable, argile). Il joue ce rôle grâce aux éléments qui le constitue à savoir la crépine dont le diamètre est inférieur au diamètre du cuvelage, le massif de gravier, la trousse coupante et la dalle de fond.

 Le cuvelage est la partie située du dessus du niveau de l’eau jusqu’à la surface de la terre pour assurer la stabilité du puits ;

 Les équipements de surface (margelle, trottoir, système de puisage et aire assainie autour du puits) est la partie située à la surface de la terre.

Il existe plusieurs sortes de puits (voir figures 28 et 2) :

Les puits moderne (PM) qui comportent un cuvelage en béton armé et un captage par des buses perforées sur plusieurs mètres. Ils sont équipés d’une trappe et d’un treuil muni d’une corde. Au bout de chaque extrémité est fixé un

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seau. Ce système permet de faire descendre le seau vide en même temps que l’on remonte le seau plein. Ils ont été construits pour diminuer les risques d’éboulement et de tarissement qu’on observait au niveau des puits traditionnels qui eux n’avait aucun des composants du puits moderne. Les PM ont une situation sanitaire mauvaise (eaux stagnantes, système d’évacuation des eaux usées inexistant ou inefficace, système de fermeture détérioré) ce qui a des conséquences graves sur la qualité de l’eau consommée, cela fut amélioré en équipant les PM d’une pompe à motricité humaine et en les couvrant par une dalle en béton avec un système d’évacuation des eaux stagnantes on obtient ainsi les puits modernes améliorés pour une meilleure qualité de l’eau.

Les forages

Un forage est un trou cylindrique de petit diamètre (généralement de 10 à 30 cm) creusé dans le sol. Il est réalisé avec une foreuse qui peut traverser la pierre et descendre jusqu'à plusieurs centaines de mètres.

Il peut être équipé d’une pompe à motricité humaine (FPMH) qui utilise la force humane et débite une faible capacité. Dans le but de faire l'économie de l'effort et/ou l'accroissement de capacités de production à des niveaux inaccessibles avec la seule force humaine, le forage équipé de pompe motorisée est donc utilisé.

Ces moyens de production sont ensuite intégrés dans différents systèmes d'adduction et de distribution de l'eau :

 Poste d'Eau Autonome (PEA) est dédié à des populations d’environ 1000 habitants concentrées dans l'espace. Il est constitué d’un petit château, d’une rampe de robinets où la population vient s’approvisionner.

 Adduction d’Eau Villageoise (AEV) est un ouvrage qui comporte un château d’eau dans lequel on stock l’eau, des bornes fontaines et des branchements particuliers aux niveaux desquels les populations s’alimentent qui sont reliées aux châteaux d’eau par des canalisations.

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Il faut au moins 2000 habitants pour la réaliser.

Les PEA et AEV sont considérés comme des ouvrages complexes et peuvent être équipés de systèmes d’exhaure plus ou moins améliorés tandis que les autres types d’ouvrages sont considérés comme des ouvrages simples.

Le choix entre ces deux types d’ouvrages se fait selon des critères illustrés par le tableau suivant.

Tableau 1 : Relations entre les critères et les offres techniques

Le choix d’un site pour l’implantation d’un forage

Le choix du site se fait après identification des besoins en eau de la communauté et en commun accord avec elle. Le site doit être choisi dans un environnement préservé et éloigné de toute source de pollution et dans lequel l’évacuation des eaux de ruissellement est maîtrisée et leur accumulation est évitée dans un périmètre de 35 m autour du forage. La figure ci-dessus présente les règles de distance à respecter fixé par un arrêté ministériel.

OPTIONS TECHNIQUES CRITERES

Forage (ou puits) équipé de Pompe

à Motricité Humaine (FPMH) Ratio : 1 FPMH pour 250 habitants

Poste d'Eau Autonome (PEA) Zones d'habitat dense totalisant au moins 1000 individus en habitations groupées.

Adduction d'Eau Villageoise (AEV)

Population d’au moins 2000 habitants ou groupes de villages et localités proches les uns des autres. Avec un ratio de 1BF pour 500 habitants.

Figure 10: Distance minimale à respecter pour l’implantation d'un forage

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II-4 DEROULEMENT D’UN PROJET DE REALISATION D’OUVRAGE SIMPLE ET ROLE DES INTERVENANTS

Pour la réalisation d’un projet d’ouvrage simple, plusieurs étapes sont à parcourir selon le guide à l’usage des communes. Ces étapes sont:

Etape d’Initiation : La commune est le maître d’ouvrage, elle identifie les besoins en ouvrage d’eau de sa population, prend en compte l’ouvrage à réaliser dans la Programmation Communale Eau (PC Eau), l’inscrit ensuite dans le plan annuel d’investissement. A la demande de la commune, les agents de l’Intermédiation Sociale peuvent intervenir dans le contrôle et la collecte ponctuelle de données pour l’actualisation de la PC Eau.

Etape de Préparation : La commune choisit le mode de gestion de l’ouvrage et programme les activités de l’Intermédiation Sociale. Ces activités concernent la transmission de l’information à la population bénéficiaire et l’organisation de la gestion de l’ouvrage. Ensuite elle lance un appel d’offre et passe les marchés avec un bureau d’étude (BE) et une entreprise, et fait le choix du délégataire. Elle réceptionne et valide le dossier d’exécution que le BE élabore après avoir fait l’implantation technique.

Etape de Réalisation : la commune donne l’ordre de service à l’entreprise pour la réalisation de l’ouvrage. L’Entreprise exécute les travaux tout en étant contrôlée par le BE. A la fin de l’ouvrage, la commune le réceptionne.

Etape d’Exploitation : la commune et le délégataire signent un contrat de délégation de gestion de l’ouvrage. Toujours à la demande de la commune, les agents de l’Intermédiation Sociale interviennent à cette étape dans la correction des dysfonctionnements constatés dans le fonctionnement du service public de l’eau à partir des ouvrages simples.

Tout au long de toutes ces étapes, le service de l’eau joue le rôle d’assistance conseil à la commune à sa demande.

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Possible révision de la programmation

Choix du délégataire Plan annuel d’investissement

N+1

Collecte ponctuelle de données pour l’actualisation de la

programmation PROGRAMMATION PLURI

ANNUELLE (localités, nombre et types d’ouvrages, chronogramme de réalisation)

La commune

Décide de la mobilisation de la participation financière initiale et inscrit son montant au budget communal

Choisit le mode de gestion de chaque ouvrage

Programme les activités de l’ImS

Passation de marché et ordre de service BE et entreprises

Harmonisation de la gestion des anciens ouvrages

Appui à la mise en place de la gestion des nouveaux

ouvrages

IMPLANTATION DE TECHNIQUE

Réalisation de l’ouvrage

Signature du contrat de délégation de gestion

Contrôle travaux

Réception provisoire

EXPLOITATION

Suivie du service de l’eau

Interventions ponctuelles pour la correction des dysfonctionnements

constatés

Légende INITIATION PREPARATION

REALISATION

Figure 11: Récapitulatif des rôles des intervenants dans un projet d’ouvrage simple

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TROISIÈME PARTIE

ETUDE DU THÈME :

ETUDE ET MISE EN PLACE D’UN POINT DE CAPTAGE D’EAU SOUTERRAINE EN ZONE

SEDIMENTAIRE : CAS

DU FORAGE DE TANKPINOUHOUE

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Rédigé et soutenu par Sandra L. A. VODONOU Page 24

III- ETUDE DE THEME

La mise en place du forage de TANKPINOUHOUE a suivi plusieurs étapes qui sont :

 Les études d’implantation

 La réalisation du forage

 L’équipement du forage

 Le développement du forage

 Les pompages d’essais

 L’analyse de l’eau

 La réalisation de la superstructure

III-1 ETUDE ET TRAVAUX D'IMPLANTATION

Les études et travaux d’implantation représentent la phase de préparation à la réalisation de l’ouvrage, c’est la recherche du point d’eau. Cette recherche est liée aux contraintes hydrogéologiques du sol à forer ; la réussite du forage dépend en grande partie de la qualité de son implantation. A cette étape nous avons effectué deux études à savoir :

III-1-1 Les études hydrogéologiques

Elles ont permis de connaître la géologie et l’hydrogéologie de la zone d’étude. Y a-t-il de l’eau sur le terrain ? Où ? Dans quels types de roche ? À quelle profondeur ? Est-elle en quantité suffisante et d’une bonne qualité?, telles sont les questions auxquelles nous devons répondre en effectuant :

La collecte des données sur les ouvrages existants dans la zone Nous avons fait la collecte des informations. Ces informations concernent les résultats des projets d’hydraulique villageoise antérieurs existants aux alentours de la zone du projet et qui présente les caractéristiques des ouvrages (niveau statique, aquifère capté, profondeur, coupes géologiques, hydrogéologiques, techniques, fiche d’analyse d’eau) et les anciens travaux de

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géophysique qui y sont effectués. Nous avons eu ces informations dans les Base des Données Intégrées (BDI) à la DDERPMEDER de l’Ouémé et à la DG Eau.

La visite de terrain

La visite de terrain a été faite dès que l’ordre de service de commencer les travaux a été donné. Elle a permis d’évaluer les conditions d’accès au site, de déterminer la position de la localité au GPS (Global Position System), d’apprécier son extension, d’identifier les sources possibles de contamination de la nappe afin d’exclure le site d’implantation de leur rayon d’action.

L’analyse des données

Faute de l’inexistence d’ouvrage dans les environnements immédiat de notre point à implanter, nous n’avions pas pu placer sur un support de carte topographique, le niveau statique et les limites de l’aquifère capté. Si cela était fait, dans un repère orthonormé on aurait réalisé une corrélation entre les caractéristiques de ces ouvrages et les mêmes caractéristiques corrélées seront obtenues par interpolation ou extrapolation pour le site qu’on étudie. Mais connaissant les niveaux statiques et profondeurs équipés des forages existants dans la zone, nous avons fait leur moyenne et ainsi on a pu déterminer le niveau statique et la profondeur à équiper approximative de notre forage. (Voir tableau 2)

Les coordonnées prises lors de la visite du site de TANKPINOUHOUE ont permis d’établir une fiche pour le localiser (voir annexe 6).

Figure 12 : Photo d'un GPS

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Tableau 2 : Récapitulatif des ouvrages choisis pour l'analyse hydrogéologique

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III-1-2 Etudes géophysiques

Après les résultats obtenus de l’étude hydrogéologique nous sommes repartis sur le terrain pour effectuer les études géophysiques.

Qu’est-ce-que la géophysique ?

La géophysique est la discipline qui consiste à étudier (observer, mesurer) un champ physique à la surface du sol ou dans des cavités creusées dans le sol.

Ce champ physique, dont l’origine peut être naturelle ou provoquée, dépend d’un ou plusieurs paramètres caractéristiques des matériaux dont on cherche à déterminer la répartition dans le terrain ainsi que la nature de ces matériaux.

Il existe de nombreuses méthodes de géophysiques parmi lesquelles on peut citer la méthode électrique qui est une méthode utilisant un courant artificiel (provoqué). Elle est subdivisée en deux catégories que sont la méthode de résistivité et la méthode électromagnétique.

En ce qui concerne notre zone d’étude qui est une zone favorable à l’existence d’eau dans le sol, nous avons réalisé la méthode de résistivité car elle est mieux adaptée à la recherche de l’eau et précisément un sondage électrique vertical (type Schlumberger).

Qu’est-ce que le Sondage électrique ?

Le sondage électrique vertical Schlumberger est une investigation ponctuelle en fonction de la profondeur d’un site. Le but est de déterminer la distribution de résistivité électrique du site en fonction de la profondeur en vue de l’établissement de la coupe géo-électrique du terrain en ce point. On l’obtient grâce à l’envoi de courant continu dans un dispositif (AMNB) où on fait varier le paramètre d’écartement des électrodes: AB (distance entre les deux électrodes de courant) et MN (distance entre les deux électrodes de potentiel) et de ce fait la profondeur qui leur est proportionnelle.

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Déroulement du sondage électrique sur le terrain

Il a été réalisé avec un appareil appelé SYSCAL R1 plus, des pinces, des électrodes et des bobines. Pendant le processus, les centres d’AB et de MN sont restés confondus, donc le sondage est de type Schlumberger (voir figure 25).

L’opération a été effectuée par cinq (5) personnes : une personne sur chaque électrode et une dernière personne sur l’appareil. Arrivés sur le terrain, nous nous positionnons en un point. Nous relions l’un des bouts de chacun des câbles à l’appareil en (AMNB) et l’autre bout nous le câblons aux sondes. Les sondes sont reliées aux piquets en fer pour transmettre le courant dans le sol (AB) et permettre la mesure de la différence de potentielle (MN) par l’appareil qui indique après chaque mesure la résistivité et k (m) est un facteur géométrique qui dépend de la disposition géométrique relative des quatre électrodes ABMN ; et est égal à : k = (

)

. Les personnes en A, B, M et N placent les piquets aux points selon l’espacement prévu sur la fiche de sondage (voir tableau 3).

Résultats des mesures géophysiques

Tableau 3 : Résultats des mesures géophysiques

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Analyse des données obtenues

La courbe géo électrique de ces résultats et leurs interprétations est faite par le logiciel LISETTE et se retrouve en annexe N° 1.

La courbe géo électrique nous montre que :

0 à 3 m : 337.m de résistivité correspond à un niveau argilo-sableux.

3 à 20 m : résistivité correspond à un niveau de plus en plus résistant.

20 à 30 m : résistivité correspond à un niveau de résistance stable.

30 à 40 m : résistivité correspond à un niveau de plus en plus résistant.

40 à 70 m à MN = 5 m : résistivité correspond à un niveau de moins en moins résistant.

40 à 70 m à MN = 20 m : résistivité correspond à un niveau de moins en moins résistant.

70 à 100 m à MN = 20 m : résistivité correspond à un niveau légèrement résistant.

Etant donné que nous sommes en zone sédimentaire caractérisée par une alternance de couche sableuse et argileuse, les zones de résistances élevées correspondraient à des zones sableuses tandis que les zones de résistances faibles correspondraient à des zones argileuses.

L’augmentation de la résistivité jusqu’à une profondeur de 20 m s’expliquera donc par des couches de plus en plus sableuses. La stabilité de la résistivité observée entre 20 et 30 m serait due à une influence d’une couche argileuse. Cette couche serait le mur de l’aquifère superficiel et considérée comme étant également le toit de l’aquifère suivant. L’augmentation observée de la résistivité entre 30 et 40 m s’expliquera par la présence d’une couche certainement sableuse. Entre 40 et 70 m la diminution de la résistivité observée

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pourrait s’expliquer par la présence d’une anomalie qui peut être de l’eau où la présence des couches de plus en plus argileuses, la fin de cette couche représenterait alors le mur du deuxième aquifère. Au-delà de 70 m débutera certainement une autre couche sableuse car à partir de cette profondeur d’investigation, la résistivité commence à augmenter.

En considérant la coupe géo électrique et les résultats des études hydrogéologiques déjà réalisées l’aquifère à capter se trouvera entre 30 et 65 m et la profondeur prévisionnelle de notre forage est de 65 m. Les 65m ont été choisis car avant les 70 m il est fort probable que le substratum de la supposée aquifère soit dépassé et qu’on touche un autre aquifère. Ces profondeurs données sont fixées à titre indicatif et les travaux de forage seront suivis par un hydrogéologue qui jugera sur place de l’arrêt ou de la poursuite de la foration en fonction des réalités rencontrées (lithologie, densité et viscosité de la boue observées).

Une fois la prospection géophysique terminée, nous avons matérialisé le site par un piquet en bois sur lequel on a écrit SE1 = F1 tout en prenant ses coordonnées.

III-3 LA FORATION

Après l’implantation du forage par le BE, c’est la phase de réalisation par l’Entreprise.

III-3-1 Le matériel et les méthodes utilisés Moyen mis en œuvre

Le moyen mis en œuvre sur le chantier est constitué de la foreuse conçue pour le forage rotary avec tricône et/ou au marteau fond de trou. Elle est montée sur un camion porteur d’un camion d’accompagnement citerne assurant le ravitaillement du chantier en eau et contenant également les tubages et un autre camion sur lequel est posé un compresseur. L’atelier est le C37.

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Méthode de forage utilisée

La méthode adéquate adoptée pour notre terrain est la technique de forage au rotary à boue. Cette technique est utilisée dans les terrains tendres constitués de roches de dureté faible ou moyenne. Au-delà d’une certaine dureté de la roche, son rendement diminue ce qui fait, qu’il convient mal aux roches dures ou très dures. Elle n’a pas de limite technique par rapport à la profondeur à atteindre. Notre zone d’étude se situe dans un milieu sédimentaire qui est constitué de ces types de roches ; ce qui justifie le choix.

Principe

Le forage à la rotation à boue utilise l’outil de foration le trépan qui peut être l’outil à lames (de diamètre = 9’’1/2 = 241,3 mm) qu’on a utilisé dans les couches tendres comme l’argile et le tricône qu’on a utilisé dans les couches de dureté moyennes comme le sable (de diamètre = 9’’3/4 = 251 mm). Il est monté au bout d’une ligne de sonde qui comprend de haut en bas une tête d’injection, une tête de rotation, des tiges courantes vissées les unes aux autres et l’outil lui- même. Il y a aussi la table de foration sur laquelle est installé un niveau qui permet de mesurer la verticalité du forage. Les tiges et l’outil par un mouvement de rotation de vitesse variable appliquée à la tête de rotation et un mouvement de translation verticale transmis par un moteur installé en surface, fore le terrain. Les tiges sont creuses et permettent que l’on injecte de la boue.

Les figures 21, 22, 23 et 24 montrent le matériel et les outils de forage.

La boue de forage

Composition et préparation de la boue de forage

Le type de boue à utiliser, que ce soit à base d’eau, d’air, d’huile ou de gaz dépend des caractéristiques hydrogéologiques et géologiques du terrain à forer.

La boue utilisée pour notre forage est préparée à partir d’un mélange:

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 De bentonite qui est une argile en poudre gonflante du type montmorillonite qui peut être de sodium ou calcique. Le type de bentonite utilisé est la bentonite de sodium qui a une capacité d’augmenter de volume lorsqu’elle est en contact avec l’eau et qui peut absorber plusieurs fois sa masse d’eau ;

 Du CMC (Carboxyle Méthyl Cellulose), un polymère qui augmente le caractère visqueux de la boue ;

 De l’eau, propre et en quantité suffisante.

La boue est préparée dans une fosse construite à quelque centimètre du trou de forage. Elle est préparée avant le commencement du forage. Il y a une fosse de laquelle est pompée la boue et un canal qui relie le trou de forage et la fosse.

Ils sont débarrassés des sédiments déposés aux cours du forage pour faciliter la bonne circulation du fluide.

Pour commencer la préparation, la fosse est d’abord remplie d’eau, on actionne la pompe tout en fermant auparavant la vanne qui autorise l’injection de la boue dans la tête d’injection. Une deuxième vanne ouverte, reliée au mixeur par un flexible reçoit l’eau, le mélange est effectué à ce niveau, d’abord on y met la bentonite et ensuite le CMC. La boue ressort du mixeur et retourne dans la fosse. Les quantités de produits à ajouter sont conditionnées par la densité de la boue. Au fur et à mesure de l’avancement du forage, la densité de la boue est variée selon les couches de sol qu’on traverse. En terrain argileux la boue ne doit pas être du tout dense donc on la dilue pour obtenir une boue légère mais en terrain sableux, on fore avec une boue assez dense. En cas de perte de boue (lorsque le terrain est une zone karstique contenant des cavités immense), on y ajoute des produits CMC contre perte de boue pour pouvoir boucher plus ou moins ses cavités. Les figures 26 et 27 montrent la fosse à boue et les composants de la boue.

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Les fonctions de la boue de forage sont:

 De consolider les parois du trou de forage pour empêcher leur effondrement par le dépôt d’une croute de boue résistante appelé cake grâce à la bentonite qui donne à la boue son pouvoir thixotropique (propriété du fluide de passer de l’état liquide à l’état de gel épais lorsqu’il est au repos) ;

 De faire sortir les cuttings (déblais de forage) obtenus lors de la foration grâce au CMC ;

 De refroidir et de lubrifier le trépan ;

 De renseigner le foreur sur la venue ou perte d’eau par observation des variations du volume de boue (si le volume de la boue augmente, la densité de la boue abaissera on en conclut que, l’outil de forage traverse une nappe.) ;

 De maintenir en suspension des cuttings s’il y a arrêt de circulation de boue ;

 D’équilibrer les pressions hydrostatiques pour empêcher ainsi l’invasion du forage par une eau indésirable rencontrée en cours de foration.

Les caractéristiques de la boue de forage

Elles sont principalement la densité, la viscosité et la thixotropie à laquelle s’ajoutent le yield value, le pH, le filtrat (ou teneur en eau libre) et la teneur en sable.

Comment se fait la circulation de la boue ?

La boue est injectée à partir d’une pompe à boue dans la tête d’injection sous pression par l’intermédiaire d’un tuyau flexible. Elle passe ensuite dans la partie creuse des tiges et entre ainsi dans le trou de forage par les évents de l’outil. Elle ressort à la surface par l’espace annulaire entre les tiges et les parois du trou de forage ; c’est la circulation directe de la boue. Ce type de circulation a pour avantage de ne pas boucher le trépan.

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Actions réalisées lors du forage

Prélèvement des échantillons de sol

A chaque mètre foré, nous prélevons un échantillon de la formation géologique traversée qu’on a obtenu grâce à la remontée des cuttings (figure 13). Ils sont utilisés pour faire la coupe géologique du terrain (voir annexe 2).

Nous observons 63 échantillons de sol donc la profondeur de notre ouvrage est de 63 m normalement. Mais à la fin, nous avons eu à faire un alésage pour pouvoir uniformiser le diamètre du trou de forage car (diamètre trilâmes différent du diamètre tricône) tout au long de sa profondeur, ce qui nous a ramené finalement à une profondeur de 66,3 m. Cet échantillonnage a permis également d’identifier la couche aquifère qui est constituée de sable grossier et se situant entre 48m et 59m. Précisons que pour l’identification des types de roches traversées, la vue seule n’a pas suffi ; on les a touchées avec le doigt pour connaitre leur texture.

Les cuttings sont noyés dans la boue pour cela, ils sont lavés à l'eau claire avant leur échantillonnage et sont conservés dans des plastiques transparents pour des analyses éventuelles.

Remplissage de fiche de forage

On a remplit une fiche technique de forage (tableau 4) qui rend compte du suivi des travaux (nombre de tiges utilisées, profondeur forée par chaque tige, etc.).

Figure 13 : Photo d’échantillons de sol prélevés à chaque (1) mètre