MéMoire de fin de forMation pour l’obtention du diplôMe d’ingénieur de conception en Génie-civil
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
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Université d’Abomey Calavi
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Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi
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Département de Génie-Civil
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Option : Sciences et Techniques de l’Eau
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Apport des méthodes analytiques dans la détermination des périmètres de protection autour des ouvrages de captage d’eau souterraine : Application au champ de
captage de Ouèdo
THEME
Rédigé par
DJABOUTOU Adjibola Jamal
Sous la supervision de :
Et de et Dr. ALASSANE Abdoukarim Enseignant à la FAST Dr. ZEVOUNOU Crépin
Maître assistant des universités CAMES Enseignant à l’EPAC
7
èmePromotion
Année académique
2013-2014Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page i
DEDICACE
A DIEU tout puissant, le Tout miséricordieux, le Très miséricordieux par la grâce de qui j’ai pu voir la fin
de ce travail.
Jamal A. DJABOUTOU
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page ii
REMERCIEMENT
Mes sincères remerciements à mes encadreurs :
Mon maître de mémoire, Dr. Crépin ZEVOUNOU et mon co- maître Dr. Abdoukarim ALASSANE pour avoir accepté de me guider dans ce travail malgré leurs nombreuses préoccupations. Leurs expériences, critiques et suggestions ont amélioré ce travail et mon niveau scientifique ;
Mes révérencieux remerciements vont à l’endroit du
Professeur Félicien AVLESSI, Directeur de l‟Ecole Polytechnique d‟Abomey-Calavi ;
Professeur Clément BONOU, Maître de Conférence des Universités du CAMES, Directeur adjoint de l‟Ecole Polytechnique d‟Abomey- Calavi ;
Professeur Martin Pépin AINAN, Maître de Conférence des Universités du CAMES, Chef de Département de Génie Civil ;
Un hommage tout particulier aux illustres membres de jury qui seront chargés d‟apprécier ce modeste travail. Vos remarques et suggestions ne feront qu‟améliorer le caractère scientifique de ce document. Merci pour votre disponibilité.
Je tiens à témoigner toute ma satisfaction au corps professoral de l‟Ecole Polytechnique d‟Abomey-Calavi et en particulier celui du département de Génie Civil qui n'a ménagé aucun effort pour nous donner les connaissances théoriques de notre programme de formation et partager aussi avec nous son expérience professionnelle. Il s‟agit de :
Professeur Edmond ADJOVI, Professeur titulaire des universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page iii
Professeur Aïssè Gérard GBAGUIDI, Maître de Conférences des universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Professeur S. Victor GBAGUIDI, Maître de Conférences des universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Professeur François de Paule CODO, Maître de Conférences des universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Professeur Mohamed GIBIGAYE, Maître de Conférences des universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Professeur Martin P. AÏNA, Maître de Conférences des universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Docteur Crépin ZEVOUNOU, Maître Assistant des Universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Docteur Ezéchiel ALLOBA, Maître Assistant des Universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Docteur Mathias SAVY, Maître Assistant des Universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Docteur Adolphe TCHEHOUALI, Maître Assistant des Universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Docteur Léopold DEGBEGNON, Maître Assistant des Universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Docteur Taofic BACHAROU, Maitre Assistant des Universités CAMES, enseignant à l‟EPAC
Docteur Architecte Noel DIOGO, Enseignant à l‟EPAC
Docteur Epiphane WANKPO, Enseignant à l‟EPAC
Docteur Agathe HOUINOU, Enseignant à l‟EPAC
Docteur Gossou Jean HOUINOU, Enseignant à l‟EPAC
Docteur Kodjo Luc ZINSOU, Enseignant à l‟EPAC
Docteur Peace WENDEOU, Enseignante à l‟EPAC
Ingénieur Jean DEGBEGNI, Enseignant à l‟EPAC
Ingénieur Elena AHONONGA, Enseignante à l‟EPAC
Ingénieur Maxime ASSOGBA, Enseignant à l‟EPAC
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page iv
Monsieur Emmanuel PODANHO, Registraire de l‟EPAC Mes remerciements très particuliers à :
Mes parents, Moutairou DJABOUTOU et Marie OKPOTO pour tous les sacrifices consentis jusqu‟à ce jour, pour tout le support ineffable dont ils m‟ont fait preuve. Ma gratitude et ma reconnaissance à leur
endroit sont sans bornes et j‟en profite pour leur renouveler mon amour filial
A tous les camarades de la cinquième promotion de l‟EPAC Particulièrement ceux du Génie-Civil
Enfin à tous ceux qui de près ou de loin ont participé à la réalisation de ce document. Que Dieu vous bénisse !
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page v
RESUME
Le développement des activités anthropiques est souvent à la base de la vulnérabilité des eaux souterraines à plusieurs types de pollution. De nos jours, la détermination des périmètres de protection autour des ouvrages de captage d’eau souterraine et les restrictions à l’intérieur de ces périmètres constituent les instruments les plus utilisés dans la protection des nappes d’eau souterraine. Ce travail vise à préserver et à protéger les eaux souterraines contre toute sorte de pollution par la délimitation des périmètres de protection autour des ouvrages de captage d’eau souterraine.
Les périmètres de protection autour des ouvrages de Ouèdo ont été déterminés à partir de trois (3) méthodes analytiques : La méthode du Rayon Fixe Calculé (méthode CFR), la méthode d’infiltration et la nouvelle méthode développée par deux chercheurs Portuguais krijgsman et Lobo Ferreira. Cette dernière méthode prend en compte le temps de transfert de l’eau souterraine sur une distance horizontale.
Trois zones de protection ont été déterminées autour de chacun des 15 ouvrages sur 18 présents dans le champ de Ouèdo : la première zone (Périmètre de Protection Immédiat) est calculée avec un temps de transfert de 50 jours, la deuxième (Périmètre de Protection Rapproché) avec un temps de transfert de 2 ans et la troisième (Périmètre de Protection Eloigné) avec un temps de transfert de 5ans.
Les résutats montrent que pour un temps de transfer de 50 jours avec la méthode de Rayon Fixe Calculé, la moyenne des rayons obtenus est d’environ 66 m ; elle est de 253 m pour un temps de transfert de 2ans et de 400m pour un temps de 5 ans.
La méthode d’infiltration fournit des rayons variant entre 736 m et 1119 m avec une moyenne de 905 m.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page vi La méthode de krijgsman et Lobo Ferreira prend en considération l’écoulement régionnal responsable d’un gradient hydraulique et permet d’obtenir des périmètres de protection sous forme d’éllipses caractérisées par 3 rayons. Le rayon ramont en amont du captage, le rayon raval en aval du captage et le rayon rp perpendiculaire au sens de l’écoulement. Les moyennes obtenues pour ces rayons sont respectivement de 106 m, 40 m et 66 m pour le temps de transfert de 50 jours, de 903 m, 212 m et 253 m pour le temps de transfert de 2ans et de 2076 m, 1014 m et 400 m pour le temps de transfert de 5ans.
A l’issue des études, des conclusions et recommandations ont été faites compte tenu des résultats obtenus.
Mots clés : eau souterraine, vulnérabilité, activités anthropiques, pollution, périmètre de protection, ouvrages, méthode analytique, temps de transfert.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page vii
Groundwater is vulnerable to several kinds of pollution usually related to the development of anthropogenic activities. Nowadays, the wellhead protection areas and their corresponding restrictions are the most widely used instruments for protecting aquifers. This study aims at preserving and protecting the groundwater from any pollutants through the work of delineation of Wellhead Protection Areas.
Wellhead protection areas have been determined with three different analytical methods: Calculated Fixed-Radius Method (CFR), the infiltration method and the new method developped by Portugese researchers Krijgsman and Lobo Ferreira. The latter depends on the time it takes groundwater to travel a specified horizontal distance. Three well zones were delineated for each of the 15 wells out of the 18 in Ouèdo sector. The first zone is 50 days time of travel (TOT), the second zone is 2 years TOT and the third zone is 5 years TOT.
Results showed that when CFR method was used for 50 days TOT, the average of the radius is about 66m, for 2 years TOT the average of the radius is about 253m and for 5 years TOT the average of the radius is about 400m.
The infiltration method gives radiuses ranging between 736m and 1119m whith an average of 905m.
The method of krijgsman and Lobo Ferreira takes into account regional groundwater flow, causing a hydraulic gradient. Therefore, it presents the wellhead protection areas as ellipses with three kind of radiuses:rmax, rmin, and rp. The averages of those radiuses are respectively 106m, 40m and 66m for a 50 TOT, 903m, 212m and 253m for a 2years TOT and 2076m, 1014 and 400m for 5 years TOT.
Finally, some conclusions and recommandations were made, based on the achieved results.
ABSTRACT
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page viii Key words: groundwater, vulnerable, anthropogenic activities, pollution, aquifer protection, analytical method, time of travel, wellhead protection area.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page ix
SOMMAIRE
DEDICACE ... I REMERCIEMENT ... II ABSTRACT ... VII SOMMAIRE ... IX LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS ... XI LISTE DES FIGURES ... XIII LISTE DES PHOTOS ... XVI LISTE DES TABLEAUX ... XVII
INTRODUCTION GENERALE ... 1
INTRODUCTION ... 2
PROBLEMATIQUE ... 4
OBJECTIF ... 6
PLAN DE L‟ETUDE ... 7
CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA ZONE D‟ETUDE ET REVUE BIBLIOGRAPHIQUE ... 8
I.1.Localisation de la zone d‟étude ... 9
I.2. Contexte administratif et physique ... 9
I.3. Contexte géographique ... 11
I.4. Données climatiques ... 11
I.5. Géologie et pédologie ... 14
I.6. Données démographiques et activités économiques ... 15
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page x
I.7. Situation sanitaire ... 18
I.8. Système d‟alimentation en eau des populations ... 19
I.9. Aperçu hydrodynamique de l‟aquifère dans le secteur d‟étude ... 20
I.10. Présentation du champ de captage de Ouèdo ... 23
I.11. Généralité sur les périmètres de protection ... 23
I.12. Différentes méthodes de délimitation des périmètres de protection. ... 29
I.13. Principaux facteurs d‟écart ... 37
CHAPITRE II : DEMARCHE METHODOLOGIQUE ... 41
II.1. Acquisition des données ... 42
II.2. Les données utilisées ... 42
II.3. Matériels ... 49
II.4. Détermination des périmètres de protection autour des forages. ... 50
CHAPITRE III :RESULTATS ET DISCUSSIONS ... 58
III.1. Délimitation des zones de protection autour des ouvrages de Ouedo ... 59
III.2. Représentation des périmètres de protection ... 62
III.3. Analyse de l‟effet de la variation des différents paramètre hydrodynamiques sur les rayons des périmètres de protection ... 70
III.4. Quelques constats faits sur le terrain ... 74
III.5. Synthèse et discussion... 76
CONCLUSION ... 77
PERSPECTIVES ET RECOMMANDATIONS ... 79
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ... 81
ANNEXES ... 87
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page xi A : surface du cercle équivalente à l‟aire de recharge de la nappe (= ΠR2)
AFR : Rayon Fixé Arbitrairement
ASECNA: Agence pour la Sécurité et la Navigation Aérienne BSC : Bassin Sédimentaire Cotier
b : épaisseur de la couche aquifère
CERM : Centre d‟Etude sur les Ressources Minérales.
CFR : Rayon Fixe Calculé
CGQ : Centre Géoscientifique de Québec CT : Continental Terminal
DG-Eau : Direction Générale de l‟Eau
GIRE : Gestion Intégrée des Ressources en Eau i : gradient hydraulique
I : recharge de la nappe (m.an-1) équilibrant le débit Q prélevé dans le captage IGN : Institut Géographique National
INSAE : Institut National de Statistique et de l‟Analyse Economique IST : Infection Sexuellement Transmissive
K : Conductivité Hydraulique n : porosité de l‟aquifère
OMD : Objectif du Millénaire pour le Développement PDP : Périmètre De Protection
PE : Pompe Electrique PH : Potentiel Hydrogène
PMH: Pompe à Motricité Humaine
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page xii PPE: Périmètre de Protection Eloigné
PPI : Périmètre de Protection Immédiat PPR: Périmètre de Protection Rapproché
Q : débit de pompage d‟un ouvrage de captage d‟eau souterraine
r : rayon de la zone de captage autour d‟un ouvrage de captage d‟eau souterraine correspondant à un temps de transfert spécifique ; rayon de délimitation du PDP
ramont : Rayon en amont de l‟ouvrage de captage
raval : Rayon en aval de l‟ouvrage de captage
rp : rayon perpendiculaire à la direction de l‟écoulement R : rayon de l‟aire de recharge de la nappe
S : Coefficient d‟emmagasinement
SIDA: Syndrome d‟ Immunodéficience Acquise SONEB : SOciété National des Eaux du Bénin t : temps de transfert
T : Transmissivité
USEPA : Agence des Etats Unis pour le Protection de l‟Environnement VIH : Virus Immunodéficience Humaine
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page xiii
LISTE DES FIGURES
Figure 1-1: Situation géographique de la zone d'étude (Source : Carte du Bénin au 1/500.000, IGN 2002) ... 10 Figure 1-2 : Variations de la température dans la commune d‟Abomey-Calavi de 2003 à 2013 Source : ASECNA station de Cotonou ... ……..12 Figure1-3 : variations mensuelles de la pluviométrie dans la Commune d‟Abomey- Calavi de 2003 à 2013 Source : ASECNA station de Cotonou ... 12 Figure 1.4 :Evolution de la population dans la commune d‟étude SOURCE : INSAE, 2002 ... 16 Figure 1-5 : Carte d‟occupation des sols de la zone d‟étude (position géographique des forages et des piézomètres) ... 17 Figure 1-6 : Carte piézométrique du plateau d‟Allada et de la plaine littorale adjacente (Source de donnée : Boukari M., 2000) ... 22 Figure1-7 : Représentation tridimensionnel d‟un périmètre de protection d‟un forage aménagé dans un aquifère à nappe libre. ... 25 Figure1-8 : Schéma représentatif des périmètres de protection ... 27 Figure 1-9 : Différentes zones autour d‟un ouvrage de captage d‟eau souterraine ... 29 Figure1.10 : Représentation de l‟aire d‟alimentation et des isochrones déterminées par solution semi-analytique ... 32 Figure 1-11. Section montrant une possibilité d'aire d'alimentation d'un puits de
pompage pénétrant partiellement un aquifère à nappe libre. ... 39 Figure 1-12: Sections montrant schématiquement l'écoulement souterrain dans un aquifère homogène en direction d'une rivière à vallée symétrique ... 40
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page xiv Figure 2-1 : Couches aquifères cylindriques limitées par les isochrones (Beach, 2001).
... 51
Figure 2-2 : Equilibre de l‟eau pour un écoulement radial vers l‟ouvrage dans une couche aquifère cylindrique limitée par l‟isochrone de temps de transfert t (Kraemer et al., 2005). ... 51
Figure 2-3 : Illustration de la zone d‟appel et de la surface normale à l‟écoulement souterrain naturel (Bear et Jacobs, 1965) ... 55
Figure 2-4 : Caractérisation des PPR selon la méthode de Krijgsman et Lobo-Ferreira ... 56
Figure3-1 : Périmètres de protection déterminés par la méthode CFR autour de chaque forage ... 63
Figure3-2 : périmètres de protection déterminés par la méthode CFR autour du champ de captage ... 65
Figure3-3 : Périmètres de protection déterminés par la méthode d‟infiltration autour de chaque forage ... 66
Figure3-4 : périmètres de protection déterminés par la méthode d‟infiltration autour du champ de captage ... 67
Figure3-5 : Les PDP déterminés par la méthode CFR et la méthode d‟infiltration ... 68
Figure 3-6 : Les PDP déterminés par la méthode CFR et la méthode d‟infiltration réalisé sur Google earth. ... 69
Figure3.7 : relation entre le gradient hydraulique (i) et ramont, raval et rp ... 71
Figure3-8 : relation entre le débit d‟exploitation (Q) et ramont, raval et rp ... 71
Figure3-9 : relation entre la conductivité hydraulique (K) et ramont, raval et rp ... 72
Figure3-10 : relation entre l‟épaisseur saturée (b) et ramont, raval et rp ... 73
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page xv Figure3-11 : relation entre la porosité (n) et ramont, raval et rp ... 73
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page xvi PHOTO 1: Perimetre de protection immediat autour d‟un forage………75 PHOTO 2 : Maisons d‟habitation aux alentours immediats du PPI………..75 PHOTO 3 : Parcelle prive juste a cote du PPI d‟un forage………...76 PHOTO 4 : Forage dans un endroit bien isole (aucune habitation ni activite humaine aux alentours)………76
LISTE DES PHOTOS
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page xvii Tableau I-1 : Distribution temporelle des paramètres climatiques moyens sur le plateau d‟Allada (d‟après Le BARBE & al., 2003) ... 13 Tableau 1-2: Effectif de la population de la commune d‟Abomey-Calavi par
arrondissement en 2011 et 2015 (INSAE, 2002) ... 16 Tableau 1-3 : Répartition des points d‟eau dans la commune d‟Abomey-Calavi
(DGEau-2009) ... 19 Tableau 1-4 : Différentes méthodes de détermination des PDP ainsi que leurs
avantages et inconvénients ... 36 Tableau 2-1 : description des forages étudiés et détermination des épaisseurs saturées (DJABOUTOU, 2014) ... Erreur ! Signet non défini.
Tableau 2-2. Récapitulatif du calcul de la transmissivité (DJABOUTOU, 2014) ... 45 Tableau 2-3 : Bilan hydrologique du CT sur le plateau d‟Allada (1975-2001)... 49
LISTE DES TABLEAUX
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page xviii ANNEXE A : Coordonnées des forages de Ouèdo et des piézomètres ... a ANNEXE B: Récapitulatif des différents calculs des rayons des PDP par les méthodes utilisées... b ANNEXE C : Récapitulatif des coupes de forage ... g ANNEXE D : Législation et règlementation en vigueur au Bénin concernant la
protection des ouvrages de captage... w
LISTE DES ANNEXES
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 1
INTRODUCTION GENERALE
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 2
INTRODUCTION
Avec le développement socio-économique d‟une part, et la forte pression démographique et urbanistique d‟autre part, la demande en eau ne cesse de s‟accroître. Au Bénin, les éfforts de la SONEB (en milieu urbain), de la DG-Eau (en milieu rural) ainsi que ceux de leurs différents bailleurs de fonds ont jusqu‟à présent porté sur l‟amélioration de la quantité de l‟eau mise à disposition des populations, ainsi qu‟à sa bonne répartition dans les différents localités et quartiers de ville. Or il apparait également nécessaire de s‟intéresser à la qualité de l‟eau captée car cette eau, qu‟elle soit d‟origine superficielle ou souterraine, est susceptible d‟être contaminée par les pollutions d‟origine anthropique. Les eaux souterraines représentent particulièrement une excellente source d‟approvisionnement en eau potable. Le filtre naturel constitué par les matériaux géologiques produit le plus souvent une eau de bonne qualité, avec notamment de très faibles teneurs en micro-organismes et autres substances en suspension. Il en résulte que l‟exploitation des eaux souterraines présente des avantages économiques appréciables, du fait qu‟elles ne nécessitent que peu de traitement – parfois même aucun traitement – avant leur distribution dans un réseau d‟eau potable (CERM Quebec, 2006) . Le maintien de cet avantage relatif requiert cependant que des mesures soient prises pour préserver de façon durable la qualité de la source d‟approvisionnement au risque de représenter une menace pour la santé des consommateurs.
Or, depuis plusieurs années certaines municipalités ont connu des problèmes de qualité de leur eau souterraine suite à la contamination par des polluants tels que les chlorures, les hydrocarbures, les nitrates etc…, provenant des activités humaines, ou à l‟intrusion marine. Certains ouvrages de captage municipaux ont même dû être abandonnés face à de telles contaminations.
La pérennisation de ressources souterraines et la prévention de la contamination commence à l‟échelle locale par l‟établissement des Périmètres De Protection (PDP) autour des ouvrages de captage destinés à éviter les pollutions diverses pouvant altérer la qualité des nappes phréatiques (Hassani, 1999). Les PDP
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 3 circonscrivent un territoire comprenant la surface et le sous-sol autour d‟un ou de plusieurs ouvrages de captage (puits ou sources) et à l‟intérieur duquel des contaminants peuvent migrer et éventuellement contaminer le ou les ouvrages de captage (CGQ, 2000).
Au Bénin, la délimitation des périmètres de protection autour de zones de captage est devenue une obligation au regard des dispositions de la loi de l‟environnement et celle de l‟eau. Elle vise à préserver la qualité de l‟eau destinée à la consommation humaine contre tous les types de pollution. Pour atteindre ce résultat, la réglementation prévoit trois niveaux de protection à mettre en place en fonction de la distance au point de captage : protection immédiate, rapprochée et éloignée, avec des réglementations différentes sur les divers périmètres. Ces procédures aboutissent généralement à la définition des dispositions constructives et réglementations permettant de remédier aux sources et aux risques de pollution de ressources en eau potable captée: Réglementation des installations, dépôts, activités, occupation des sols, réglementations sur les pratiques agricoles, etc.
Le dimensionnement des PDP peut être effectué à partir de méthodes analytiques qui tiennent compte des conditions hydrogéologiques du système aquifère, qui permettent une détermination des périmètres pour un minimum d‟informations et d'expertise. C‟est à cette fin que cette étude a été entreprise. Elle vise à déterminer des périmètres de protection autour des ouvrages de captage à partir de méthodes analytiques en vue de garantir une gestion durable de la qualité de cette ressource naturelle.
Le site utilisé pour la phase pratique est le champ de captage de Ouèdo.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 4
PROBLEMATIQUE
Il existe plusieurs méthodes de détermination des PDP. De façon générale plus la méthode permet l'intégration des caractéristiques géologiques, hydrologiques et hydrogéologiques du milieu, plus elle est précise. L‟importance d'un dimensionnement adéquat des PDP est cruciale. En effet, si le PDP ne couvre pas suffisamment la zone à protéger, une contamination de l'ouvrage de captage peut être appréhendée. A l‟opposé, si le PDP englobe une trop grande portion du territoire, la gestion optimale de cette zone peut être difficilement assurable. Ainsi, la principale problématique dans l‟établissement des PDP consiste à faire le choix d'une méthode qui assure une détermination plus réaliste des périmètres pour un minimum d‟informations et d'expertise.
Afin d‟aider les différents intervenants dans la protection des ouvrages de captage, Quelques guides ont été publiés à travers le monde par différents organismes.
Notons principalement le guide du United States Environnemental Protection Agency (USEPA) publié en 1987 (USEPA, 1987) et réédité en 1994 (USEPA, 1994) ainsi que celui du Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) de France en 1989 (Lallemand-Barrès et Roux, 1989). Un autre guide portant plus spécifiquement sur la détermination des PDP en milieu fracturé, confiné et semi-confiné a aussi été publié par l‟USEPA (USEPA, 1993b) de même qu'un rapport méthodologique portant sur la détermination des PDP des ouvrages de captage par la cartographie hydrogéologique.
Au québec, le MENV a publié en 1995 un guide portant sur l‟établissement et la gestion des PDP (MEF, 1995). Dans ce dernier, on y suggère entre autres deux méthodes de calcul simples pour la détermination des PDP rapprochés et éloignés. Au Bénin, le guide méthodologique à l‟usage des communes pour la mise en place d‟un dispositif de protection des zones de captage d‟eau potable (MEE, DGEau, 2010) résume la réglementation en vigueur, définit divers périmètres de protection et présente une méthodologie de détermination de périmètres.
Quelques études comparatives visant à valider des méthodes de détermination des PDP ou à démontrer certaines méthodologies ont été menées dans le monde, et principalement aux États-Unis. Les résultats de ces études permettent de
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 5 tirer des conclusions quant à la capacité de certaines méthodes à déterminer adéquatement les PDP. Ainsi, Springer et Bair (1992), Barlow (1994) et Forster et al.
(1997) démontrent que pour des milieux fortement anisotropes et hétérogènes, l'utilisation de modèles numériques tridimensionnels s‟avère essentiel pour une détermination réaliste des PDP, tandis que Bates et Evans(1996) concluent à la nécessité d'utiliser un modèle à double porosité dans des milieux très fracturés et anisotropes. Pour leur part, Livingstone et al. (1996) montrent que la manière d'intégrer dans un modèle la présence d'un cours d‟eau situé à proximité d‟un puits de pompage peut considérablement affecter la forme des PDP. Les travaux de Bair et Roadcap (1992) démontrent qu'il est nécessaire d'utiliser un modèle qui puisse tenir compte de l'infiltration verticale et de la variation du champ d‟écoulement régional dans un aquifères semi-captif. Finalement, Rama Narayanan et al. (1992) illustrent l‟effet de la variation temporelle du débit de pompage d'un puits sur la forme des PDP.
Bien que tous ces documents constituent des sources d‟information fortes utiles pour la détermination des PDP autour des ouvrages de captage des eaux souterraines, le besoin de mieux incorporer les considérations sur les caractéristiques intrinsèques du milieu dans les efforts de protection des eaux souterraines se fait toujours sentir.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 6
OBJECTIF
Objectif général
L‟objectif général de ce travail est de contribuer à la détermination des périmètres de protection autour des ouvrages de captage d‟eau souterraine avec un minimum d‟informations et d'expertise par l‟application de méthodes analytiques, en vue de garantir une gestion durable de la qualité de cette ressource naturelle .
Objectif spécifique
Il s‟agira spécifiquement de :
- Déterminer les caractéristiques physiques, hydrogéologiques et hydrodynamiques de l‟aquifère du champ de captage de Ouèdo ;
- Présenter et appliquer les différentes méthodes analytiques utilisées pour la détermination des périmètres de protection du champ de captage de ouèdo, Puis enfin,
- Faire des propositions aux autorités sur la base des résultats obtenus.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 7
PLAN DE L’ETUDE
Notre étude se présentera éssentiellement en trois parties :
La première partie s‟intéressera à une présentation générale de la zone d‟étude puis à une revue de littérature. Nous y présenterons les différents contextes physiques administratifs, géographiques, géologiques, pédologique du milieu d‟étude ainsi que ses différentes données démographiques, sa situation sanitaire et les différentes activités économiques qui y sont menées puis nous exposerons une généralité sur les PDP ; la réglémentation en vigueur au Bénin et les différentes méthodes de détermination des PDP
Dans la deuxième partie, nous ferons une présentation de la méthodologie adoptée dans le cadre de cette étude.
La dernière partie sera consacrée à la présentation des résultats obtenus suite à l‟application des diverses méthodes analytiques utilisées pour la détermination des PDP du champ de Ouèdo, à l‟analyse de ces résultats puis débouchera sur des propositions.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 8
CHAPITRE I :
PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ET REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 9 I.1.Localisation de la zone d’étude
Le champ de Ouèdo capte un aquifère dans le plateau d‟Allada, ce dernier faisant partie intégrante du bassin sédimentaire côtier du Bénin (BSC). Le plateau d‟Allada est situé au sud du Bénin entre les latitudes 6°10‟ et 6°95‟ Nord et la longitude 1°90‟ et 2°20‟, précisément dans le centre sud de ce bassin, et est à environ 50 Km de la capitale économique Cotonou. Il est surplombé au Nord et au Nord-Ouest par la grande dépression de la Lama, au Sud-ouest par le lac Ahémé, à l‟Est par le lac Nokoué et la vallée du système deltaïque du fleuve Ouémé et au Sud par la plaine littorale qui le sépare de l‟océan. Le BSC occupe approximativement 10% de la superficie du territoire national et renferme environ 35% des ressources en eaux souterraines de ce territoire (Direction de l‟Hydraulique, 2000). Environ le quart de la population totale du Bénin est tributaire des ressources en eau du plateau d‟Allada dont la superficie est de 2 200 Km² environ, avec un périmètre de 280 Km (Boukari, 1998).
I.2. Contexte administratif et physique
Au plan administratif, le plateau d‟Allada comporte sept (07) communes qui sont: Allada, Tori Bossito, Kpomassè, Ouidah, Abomey-Calavi, So-Ava, Zè.
De toutes ces communes, celle qui requiert notre attention dans le cadre de ce travail est la commune d‟Abomey-Calavi située au Sud du plateau entre la latitude 06°27‟ Nord et la longitude 02°22‟ Est. Son altitude est de 17 m.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 10 Figure 1-1: Situation géographique de la zone d'étude (Source : Carte du Bénin au 1/500.000, IGN 2002)
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 11 Au plan physique, la commune d‟Abomey-Calavi a un relief peu accidenté.
Les principaux traits caractéristiques sont : une bande sablonneuse avec des cordons littoraux, un plateau de terre de barre et des dépressions et marécages.
La plus grande partie du territoire de la commune d‟Abomey-Calavi est occupée par des sols ferrugineux tropicaux et des sols sablonneux peu propices à l‟agriculture. Les terres cultivables sont estimées à 464,5 Km2
I.3. Contexte géographique
La commune d‟Abomey Calavi, située dans la partie sud de la République du Bénin et du département de l‟Atlantique, est limitée au Nord par la commune de Zè, au Sud par l‟océan Atlantique, à l‟Est par les communes de Sô-Ava et de Cotonou, et à l‟Ouest par les communes de Tori-Bossito et de Ouidah. Elle s‟étend sur une superficie de 539 Km².
I.4. Données climatiques
Température, pluviométrie et évapotranspiration sur le plateau d’Allada Dans les limites du plateau d‟Allada et ses environs, les précipitations moyennes annuelles sont comprises entre 1 100 mm (plateau) et 1 200 mm (bande littorale). La distribution temporelle de ces précipitations détermine quatre saisons plus ou moins bien marquées (deux saisons pluvieuses et deux saisons sèches) réparties comme suit : (1) une grande saison sèche de la mi-novembre à fin Mars ; (2) une grande saison des pluies du début Avril à la mi-juillet ; (3) une petite saison sèche de la mi-juillet à la mi-septembre ; (4) une petite saison pluvieuse de la mi-septembre à la mi-novembre. L‟évapotranspiration moyenne annuelle est de l‟ordre 1 200 mm. La température moyenne annuelle est de 27.5°C avec un maximum moyen de 31.1°C et un minimum moyen de 23.9°C avec un taux d‟augmentation de 0,7% pour la période de 1981-2000 (Vodounon Totin, 2003).
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 12 Figure 1-2 : Variations de la température dans la commune d’Abomey-Calavi de
2003 à 2013 Source : ASECNA station de Cotonou
Le régime pluviométrique est bimodal et concentré sur les mois de juin et octobre dans les deux saisons de pluie. La variation mensuelle des précipitations pour la période de 2003 à 2013 se présente comme indique la figure ci-dessous.
Figure1-3 : variations mensuelles de la pluviométrie dans la Commune d’Abomey-Calavi de 2003 à 2013 Source : ASECNA station de Cotonou
Humidité relative et insolation
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 13 Les moyennes mensuelles minimales et maximales de l‟humidité relative à la station synoptique de Cotonou-Aéroport sont indiquées dans le tableau ci-dessous.
Dans ce tableau sont également reportées les moyennes mensuelles de l‟insolation journalière mesurées à la station synoptique, et exprimées en heure et dixième d‟heure d‟une part, en pourcentage de la durée théorique du jour d‟autre part.
Tableau I-1 : Distribution temporelle des paramètres climatiques moyens sur le plateau d’Allada (d’après Le BARBE & al., 2003)
Paramètres Jan Fev Mar Avr Mai Juin Juil Aoû Sept Oct Nov Dec Moy
Température (°C)
Max
30,7 31,4 31,8 31,4 30,8 29,0 27,8 27,7 28,4 29,5 30,8 30,8 30,0
Min 23,8 25,3 25,6 24,3 23,5 23,5 23,5 23,3 23,5 23,6 24,0 23,6 24,1
Moy 27,3 28,3 28,7 27,9 27,2 26,3 25,7 25,5 26,0 26,6 27,4 27,7 27,1
Humidité Relative (%)
Max 96 94 93 93 95 96 94 94 94 96 96 96 95
Min 66 68 67 69 71 75 77 75 74 73 70 67 71
Insolation
H 7,01 7,6 7,22 7,16 6,99 4,62 4,23 4,79 5,46 6,51 7,94 7,41 6,40
% 60 65 61 59 57 37 35 40 46 56 68 64 -
Vents
Les vents au sol sont liés au déplacement du FIT, c‟est-à-dire à la confluence entre les flux régionaux du secteur N et NE et ceux du secteur S et SW. On notera tout simplement qu‟en ce qui concerne les vents locaux, l‟augmentation des vents de secteur W s‟accompagne d‟une intensification de la petite saison sèche (Le Barbé & al., 1993). Les vents qui prédominent sur le littoral de Cotonou par leur fréquence sont : SW (64%), WSW (16.40%) avec des vitesses moyennes respectives de 4,4 m/s, 6 m/s et 3,6 m/s (Oyédé L.M., 1991).
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 14 I.5. Géologie et pédologie
Les dépôts sédimentaires côtiers du Bénin font partie du vaste bassin sédimentaire qui s‟étend entre le Ghana à l‟Ouest et le Nigéria à l‟Est (SLANSKY M., 1962). Ces dépôts dont l‟âge, au Bénin, est compris entre le Quaternaire et le Crétacé, ont une structure monoclinale.
Le Continental Terminal, d‟âge Miocène-Pliocène, repose en discordance angulaire sur le Lutétien (IRB, 1967). Ce substratum lutétien est de nature argilo- marneuse et affleure sur le pourtour nord-ouest et nord du plateau, c‟est-à-dire dans la dépression de la Lama et la basse vallée du Couffo (DJEGBETON et al, 2010).
Les dépôts du Continental du plateau d‟Allada sont des dépôts détritiques terrigènes structurés en trois couche de granulométrie différente (BOUKARI M, 1998). Ces trois couches identifiées sont de haut en bas :
- Une couronne de terre de barre de 15 à 20 m d‟épaisseur,
- Une couche sablo-argileuse d‟épaisseur très variable passant de quelques mètres à des cinquantaines de mètres et enfin,
- Une couche franchement sableuse.
Il est à remarquer que dans cette disposition générale des couches, les argiles prennent de l‟importance dans le secteur de transition entre le plateau et la plaine littorale. Il existe une continuité entre les deux couches inférieures du Continental Terminal du plateau. Cette continuité lithologique entraîne naturellement une continuité hydraulique.
Du point de vue pédologique, sur les plateaux constituant la plus grande partie du bassin sédimentaire côtier dont le plateau d‟Allada, les terrains sont recouverts de sols classés “ferralitiques faiblement désaturés” communément appelés “Terre de barre”
(Le BARBE & al., 1993). Les teneurs en argile de ces sols augmentent depuis l‟horizon superficiel (5 à 15%) jusqu‟aux horizons profonds où elles peuvent atteindre 55%. Les limons fins n‟en représentent que 10% environ. La matière organique se concentre surtout dans les dix (10) premiers centimètres, ce qui confère à ces sols une
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 15 grande vulnérabilité à l‟érosion. Par contre, ils présentent également de bonnes conditions de drainage. Le pH passe de 6,5-7 dans l‟horizon superficiel à 5,5-6 en profondeur.
La zone littorale et alluviale est recouverte de sols soit hydromorphes, soit halomorphes, soit de sols peu évolués sur sables littoraux ou alluviaux.
I.6. Données démographiques et activités économiques I.6.1. Données démographiques
L‟analyse des résultats des différentes enquêtes montre que plus de 50% des populations vivants dans la commune d‟Abomey-Calavi est constitué des Aïzo et d‟une partie des Toffins (immigrants). Sur une superficie de 50,22 Km² soit 16% de celle du département de l‟Atlantique, la population de la commune d‟Abomey-Calavi est passée de 126 507 habitants à 307 745 habitants entre 1992 et 2002 avec un taux d‟accroissement de 9,3%. Cette population est répartie entre neuf (9) arrondissements comprenant plus de soixante-dix quartiers et villages. L‟augmentation rapide de la population s‟observe dans tous les arrondissements en particulier à Godomey et à Abomey-Calavi centre de 1992 à 2002. Dans tous les arrondissements, cette situation devient préoccupante surtout en ce qui concerne la gestion du foncier, des déchets d‟une part et des ressources humaines d‟autre part. La croissance démographique associée à la gestion foncière a favorisé une occupation progressive de l‟espace par les divers établissements humains et inégalement répartis sur le territoire figure (1-5).
Par ailleurs, Le recensement de 2002 nous a permis de faire la projection des effectifs de la population par arrondissement en 2011 et en 2015 (tableau 1-1) et, de voir l‟évolution de la population entre 2011 et 2015 (Figure 1-4).
L‟arrondissement de Ouèdo (arrondissement de notre secteur d‟étude) a, en 2002, un taux d‟accroissement de 2,86% avec une population comptant 22.412 habitants et 31.610 habitants en 2015 suivant les projections.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 16 Tableau 1-2: Effectif de la population de la commune d’Abomey-Calavi par
arrondissement en 2011 et 2015 (INSAE, 2002)
Arrondissement Population en 2002
Population en 2011
Population en 2015
Accroissement (%) en 2002
ABOMEY-CALAVI 61 450 136 805 192 953 11,19
AKASSATO 17 197 38 285 53 999 4,42
GLO-DJIGBE 12 827 28 557 40 277 3,25
GODOMEY 153 447 341 618 481 824 12,77
HEVIE 13 450 29 944 42 233 6,66
KPANROUN 7 421 10 756 23 302 1,39
HOUEDO 10 067 22 412 31 610 2,86
TOGBA 18 674 41 574 58 636 12,19
ZINVIE 13 212 29 414 41 486 1,32
Niveau communal 307 745 679 365 966 320 9,30
Figure 1.4: Evolution de la population dans la commune d’étude SOURCE : INSAE, 2002
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 17 Figure 1-5 : Carte d’occupation des sols de la zone d’étude (position géographique des forages et des piézomètres)
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 18 I.6.2. Activités économiques
Sur le plan économique, trois secteurs d‟activités couvrent l‟essentiel de la vie des populations dans la Commune d‟Abomey-Calavi.
Le secteur primaire : Il est le plus important et occupe près de 80 % de la population Deux activités dominent :
- l‟agriculture est l‟activité la plus dominante de ce secteur et pratiquée sur l‟ensemble de la Commune ;
- la pêche qui est surtout pratiquée par les populations riveraines qui sont pour la plupart des Toffin.
L‟élevage est faiblement développé, et est surtout de type familial, on y élève des ovins, des porcins et des volailles.
Le secteur secondaire : Il n‟est représenté que par quelques unités de productions mineures telles que les savonneries et les boulangeries qui fournissent aux habitants l‟essentiel des denrées consommables. L‟artisanat est représenté par les activités telles que la vannerie, le tissage de nattes et la fabrique de claie.
Le secteur tertiaire : Il regroupe les services, l‟administration et les activités commerciales. Ces dernières sont constituées essentiellement de quelques marchés, restaurants et boutiques qui permettent aux populations de se procurer à proximité les produits tant manufacturés que locaux. Somme toute, les besoins sans cesse croissants de la commune d‟Abomey-Calavi, dus à un afflux massif de population, ont engendré un accroissement des services au nombre desquels figurent les services sanitaires.
I.7. Situation sanitaire
La Commune d‟Abomey-Calavi dispose de deux hôpitaux (un hôpital de zone ou de district et l‟hôpital La Croix de Zinvié), d‟un centre de santé communal, d‟un dispensaire isolé, de 10 centres de santé d‟arrondissements et 13 dépôts pharmaceutiques. Les maladies les plus fréquentes sont le paludisme, les maladies hydriques, les infections respiratoires et les IST/VIH-SIDA.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 19 I.8. Système d’alimentation en eau des populations
Dans la commune d‟Abomey-Calavi, on note une faible couverture des réseaux d‟adduction d‟eau. On dénombre 246 forages et puits modernes selon les données de base de la DGEau dans la commune. Le tableau ci-dessous présente la répartition des points d‟eau dans la commune.
Tableau 1-3 : Répartition des points d’eau dans la commune d’Abomey-Calavi (DGEau-2009)
On dénombre ainsi, 171 forages dont 107 sont équipés de pompes à motricité humaine et 64 forages équipés de pompes électriques. Le nombre de puits est de 75. Dans cette commune, seulement 14 villages/quartiers sur 70 sont desservis par le réseau d‟adduction d‟eau potable de la SONEB. La majorité des ouvrages est concentrée dans
Arrondissement Total des forages
Forage Puits modernes
PMH PE
ABOMEY-CALAVI 17 08 09 01
AKASSATO 42 16 26 15
GLO-DJIGBE 30 28 02 14
GODOMEY 22 03 19 07
HEVIE 07 06 01 01
KPANROUN 12 10 02 18
OUEDO 18 16 02 02
ZINVIE 23 20 03 17
Total 246 107 64 75
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 20 les arrondissements de Godomey et Abomey-Calavi. Dans ces zones desservies on note également un taux de desserte faible. Par exemple à Godomey, on estime pour les années antérieures un taux de couverture de 35%. Avec ce niveau de couverture, il est évident que la grande majorité des populations n‟ont pas accès à l‟eau potable et n‟ont donc comme recours que l‟eau de puits avec tous les risques associés.
I.9. Aperçu hydrodynamique de l’aquifère dans le secteur d’étude I.9.1. Caractéristiques hydrodynamiques
Au niveau du plateau d‟Allada, l‟aquifère est à nappe libre. Mais elle prend par endroit un caractère semi-captif. Elle est même parfois localement captive, étant donnée l‟intercalation de nombreuses couches lenticulaires argileuses dans les différentes couches (DJEGBETON et al. 2010)
L‟aquifère à nappe généralement libre du CT du Plateau d‟Allada ainsi caractérisé a pour substratum le Lutétien essentiellement argilo-marneux. Sa surface piézométrique, peu profonde dans sa bordure sud (5-10m), s‟approfondit progressivement vers le Nord pour atteindre et dépasser parfois 60 m.
I.9.2. Paramètres hydrodynamiques de l’aquifère du Continental Terminal dans le plateau d’Allada
Au niveau du plateau d'Allada, quelques estimations de paramètres hydrodynamiques des aquifères comme la porosité, la conductivité hydraulique, la transmissivité et le coefficient d‟emmagasinement ont été effectuées dans le passé par divers auteurs.
La porosité totale des réservoirs varie entre 35 et 40% dans la zone d'étude (SGI, 1981 ; SERHAU-BURGEAP 1989).
En ce qui concerne les perméabilités, les valeurs moyennes sont de l'ordre de 3,5.10-4 m/s.
Quant aux transmissivités relatives aux aquifères de la partie méridionale du plateau, elles avoisinent en moyenne 3.10-2 à 5. 10-2 m2/s, pour chuter à environ 3,5.10-3m2/s dans la partie nord (IGIP, 1989 ; BURGEAP 1974 ; GIGG)
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 21 Les moyennes des valeurs de coefficients d'emmagasinement sont de l'ordre de 1,11.10-3 (IGIP, 1989).
Au niveau du plateau d‟Allada, les réservoirs des aquifères sont constitués par une mince couche à granulométrie grossière située juste à la base ou sous la Terre de barre dans le secteur septentrional, les sables jaunes dans le secteur central et les sables gris et brun dans le secteur méridional. Trois horizons aquifères profonds sont identifiés de haut en bas :
- horizon supérieur (horizon 1) : son réservoir est constitué par le premier ensemble grossier décrit. Son épaisseur varie de 40 m à 20 m du Nord au Sud (0/-45 m à -45/-65 m, IGN) ; au niveau du plateau il se confond par endroit avec l‟aquifère superficiel, lorsque la couche argileuse qui les isole est absente.
ii)- horizon moyen (horizon 2) : son réservoir est représenté par le deuxième ensemble grossier avec une épaisseur de 45 à 50 m (-55/-70 m à -100/-115 m IGN) ;
iii)- horizon inférieur (horizon 3) : son réservoir est représenté par le troisième et dernier ensemble grossier identifié. Son épaisseur n‟est pas actuellement connue. Il est rencontré entre -100 m et -135 m.
I.9.3. Piézométrie de la nappe du Continental Terminal du plateau d'Allada
Une carte piézométrique de l‟aquifère inférieur a été esquissée, avec les rares ouvrages nivelés captant cet aquifère. Sur cette carte piézométrique, nous pouvons identifier trois zones qui sont déterminées par la ligne de partage des eaux :
- zone I : l‟écoulement est uniforme et les filets sont orientés de l‟Est vers l‟Ouest ; - zone II : l‟écoulement est non uniforme, les filets sont orientés dans toutes les directions. Il n‟y a pas de cours d‟eau qui draine l‟aquifère, cette zone contient une partie de notre secteur d‟étude ;
- zone III : l‟écoulement est uniforme et les filets se dirige du tous du NW vers le SE.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 22 Figure 1-6 : Carte piézométrique du plateau d’Allada et de la plaine littorale adjacente (Source de donnée : Boukari M., 2000)
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 23 I.10. Présentation du champ de captage de Ouèdo
L‟arrondissement de Godomey est situé entre les longitudes 2°14‟, 2°22‟ et les latitudes 6°20‟, 6°26‟. Il approvisionne en eau potable la ville de Cotonou et une partie de la commune d‟Abomey-Calavi. Le champ de captage de Godomey regroupe une vingtaine de forages qui produisent un débit de 2 411 m/h environ. Jusqu‟à un passé récent, les potentiels de ce champ ont considérablement diminué suite à l‟intrusion saline observée au niveau de certains forages. Ce phénomène a conduit à l‟abandon de certains ouvrages à cause de la valeur de la conductivité qui s‟élève à 809 μS/cm par endroit. Par ailleurs, les choses ont changé au fil des années, la population de Cotonou a augmenté, les villes environnantes comme Abomey-Calavi ont vu leur population croître considérablement ; la demande de plus en plus forte a causé un pompage intensif. Tout ceci va provoquer un phénomène inverse au niveau du sens normal de l‟écoulement de l‟eau souterraine. La limite eau douce-eau saumâtre va donc évoluer vers le continent. Ainsi, l‟eau saumâtre s‟introduit progressivement à l‟intérieur des forages. Cela a entrainé une dégradation de la qualité physico-chimique de l‟eau. C‟est l‟ensemble de ces différentes considérations qui a poussé la SONEB à penser à l‟installation d‟un nouveau champ d‟extraction de la ressource eau.
L‟arrondissement de Ouèdo est situé entre les longitudes 2°12‟, 2°17‟ et les latitudes 6°25‟, 6°31‟. Le champ de captage de Ouèdo est celui qui viendra assouplir les contraintes liées à l‟exploitation du champ de Godomey qui a commencé par montrer ces insuffisances dans le processus d‟approvisionnement en eau de Cotonou et ses agglomérations tant pour la demande actuelle que pour l‟atteinte des OMD horizon 2015. Il compte 18 forages et 6 piézomètres.
I.11. Généralité sur les périmètres de protection
Au Bénin, les eaux souterraines représentent la plus importante source d‟eau mobilisée pour l‟approvisionnement en eau potable. Elles offrent en général l‟avantage de ne pas nécessiter des traitements poussés avant leur mise à disposition pour la distribution. La pérennisation de cette ressource nécessite la mise en place de
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 24 périmètres de protection destinés à éviter les pollutions diverses pouvant altérer la qualité des nappes phréatiques.
La qualité des ressources en eau connaît une dégradation croissante ces dernières années sous l‟effet de la présence de foyers de pollution engendrés par des activités anthropiques. Il est devenu, de ce fait, nécessaire de mettre en place des mécanismes et des actions visant la préservation et la sauvegarde de ces ressources. La prévention de la contamination à l‟échelle locale prévoit l‟établissement de périmètres de protection autour des ouvrages de captage d‟eau souterraine.
I.11.1 Définition et objectif
Un périmètre de protection est un espace délimité physiquement (clôture, cercle de pierres…) afin de sauvegarder et protéger l‟accès à un espace qui présente un intérêt esthétique ou patrimonial, ou bien une dangerosité certaine (EPA, 1995).
Les périmètres de protection des champs de captage des eaux souterraines sont définies comme étant un outil idéal pour aviser et réduire toute cause de pollution susceptible de nuire à la qualité des eaux destinées à l‟alimentation en eau potable.
La mise en place des périmètres de protection des captages d‟eau destinée à la consommation et la surveillance des prescriptions associées, améliorent la sécurité sanitaire en réduisant le risque de pollution microbienne ou toxique massive et brutale en contrôlant les activités susceptibles de générer des pollutions accidentelles pouvant avoir un impact sur la qualité des eaux.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 25 Figure1-7 : Représentation tridimensionnel d’un périmètre de protection d’un forage aménagé dans un aquifère à nappe libre.
La notion des périmètres de protection est largement traitée dans la littérature internationale. Au niveau national cinq types de textes règlementaires sont concernés par la protection des captages d‟eau potable : des textes relatifs à l‟eau, à l‟hygiène publique, à l‟environnement, à la gestion foncière et à la décentralisation. Ces différents textes seront présentés en annexe.
I.11.2. Périmètres (ou zones) de protection
Les périmètres de protection des eaux souterraines constituent la mesure de protection des eaux la plus efficace en matière d‟organisation du territoire. Elles doivent être définies autour de tout captage d‟intérêt public.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 26 I.11.2.1. Périmètre de Protection Immédiate (PPI)
La zone de protection immédiate est la zone de captage. Elle comprend les alentours immédiats d‟un captage. Seules les interventions et activités en rapport avec le captage de l‟eau sont autorisées dans cette zone. Toute interdiction vise à éviter des dégâts aux installations de captage ou une pollution directe de l‟eau exploitée. La zone d‟implantation du captage doit donc appartenir au service d‟approvisionnement en eau et être clôturée. Le périmètre de protection immédiate a donc pour fonctions d‟empêcher la détérioration des ouvrages de prélèvement et d‟éviter que des déversements ou des infiltrations de substances polluantes se produisent à l‟intérieur ou à proximité immédiate du captage.
Compte tenu de l‟accroissement général des risques de pollution, une grande surface offrira plus de garantie et permettra, en outre, une augmentation du délai d‟intervention face à une pollution venant de l‟extérieur de la zone intégralement protégée.
Un aménagement correct et un entretien efficace des ouvrages de captage complètent cette première mesure de protection.
I.11.2.2. Périmètres de Protection Rapproché (PPR)
Le périmètre de protection rapprochée a pour rôle la protection efficace du captage vis-à-vis de la migration souterraine des substances polluantes. Il représente une zone intermédiaire qui accepte des activités sans risques pour la ressource et le captage, ou des activités diminuant le risque de pollution. Sa surface varie selon la vulnérabilité du captage et de la ressource en eau, c‟est-à-dire selon les caractéristiques de l‟aquifère et le débit de pompage.
La zone de protection rapprochée doit garantir qu‟aucun microorganisme pathogène ne parvienne dans l‟eau potable et que l‟eau souterraine ne soit pas contaminée ou bloquée sur le dernier tronçon qu‟elle parcourt avant le captage.
I.11.2.3. Périmètre de Protection Eloigné (PPE)
Le périmètre de protection éloignée prolonge éventuellement le précédent pour renforcer la protection contre les pollutions permanentes ou diffuses. Il sera créé si l‟on considère que l‟application de la réglementation générale, même renforcée, n‟est
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 27 pas suffisante, en particulier s‟il existe un risque potentiel de pollution que la nature des terrains traversés ne permet pas de réduire en toute sécurité, malgré l‟éloignement du point de prélèvement.
La zone de protection éloignée doit garantir que l‟on dispose, en cas d‟accident, de suffisamment de temps et d‟espace pour écarter tout danger pour l‟eau potable exploitée. Les entreprises qui représentent une menace pour les eaux souterraines (les stations d‟essence par exemple) ne sont donc pas admises dans la zone de protection éloignée.
Figure1-8 : Schéma représentatif des périmètres de protection I.11.3. Critères de délimitation des zones de protection
Les critères utilisés pour délimiter les zones de protection sont généralement au nombre de cinq :
- Le pouvoir épurateur de l’encaissant
On peut estimer le pouvoir épurateur par la méthode empirique de RHESE qui consiste à estimer quelle mesure un polluant déversé en surface du sol, verra sa teneur diminuer après parcours vertical jusqu‟à la nappe, puis après parcours horizontal dans la nappe jusqu‟au point de prélèvement.
- Le rabattement
Il y a rabattement lorsque l‟eau souterraine est retirée d‟un aquifère par pompage. L‟abaissement du niveau d‟eau dans le puits crée un gradient qui entraine l‟eau vers le point de décharge. Il se crée alors un cône de rabattement au voisinage du puits.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 28 Ce critère qui dépend du débit du pompage met l‟accent sur deux zones :
zone d’influence
C‟est la distance à partir du puits où les changements du niveau de la nappe peuvent être attribués au pompage.
zone d’appel
Zone où l‟ensemble des lignes de courant se dirigent vers le captage.
La détermination graphique de cette zone suppose la connaissance de la piézométrie avant et après la réalisation d‟un essai de pompage. Elle consiste à tracer les courbes d‟égal rabattement autour du forage ou puits en fonction du débit choisi.
A partir des valeurs de charge hydraulique, on construit la surface piézométrique rabattue par le pompage et le tracé des lignes de courant qui en sera déduit définiront la zone d‟appel du captage.
- le temps de transfert
C‟est le temps nécessaire pour la migration des substances polluantes vers le captage au niveau de la nappe. Il est déterminé soit par le calcul (technique de HOFMANN et LILLICH, technique de WYSSLING ou celle du USEPA) soit par des abaques (mises au point par SAUTY & THIERY).
- le rayon d’influence
Ce paramètre est déterminé par la distance qui peut être mesurée par Nomogramme mis au point par VAN WAEGENING &VAN DUIJVENBODEN et le Nomographe de PETTYJHON si on connaît l‟épaisseur de l‟aquifère, la porosité, l‟infiltration efficace, et la vitesse efficace.
- Les limites d’écoulement
La détermination des PDP basé sur ce critère consiste à utiliser les caractéristiques géomorphologiques, géologiques, hydrologiques et géochimiques de l‟aquifère. Ce critère permet de définir la zone de contribution d‟un ouvrage de captage.
Rédigé par DJABOUTOU Adjibola Jamal Page 29 Figure 1-9 : Différentes zones autour d’un ouvrage de captage d’eau souterraine (OhioEPA, 1994)
I.12. Différentes méthodes de délimitation des périmètres de protection.
Il existe plusieurs méthodes de détermination des PDP. Ces méthodes utilisent les critères définis au chapitre précédent pour représenter les limites de protection des ouvrages de captage. Ces méthodes varient de simples d'application à des méthodes très complexes et dispendieuses. De façon générale, plus la méthode permet l'intégration des caractéristiques géologiques, hydrologiques et
