APPROVISIONNEMENT EN EAU POTABLE DES VILLAGES DE GNALY-HOUEZOUME ET ZOUNGUE-CENTRE DANS LA COMMUNE DE OUINHI

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

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UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI

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ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI

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DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL

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OPTION SCIENCES ET TECHNIQUES DE L’EAU

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RAPPORT DE STAGE DE FIN DE FORMATION POUR L’OBTENTION DU DIPLOME DE LICENCE PROFESSIONNELLE

THEME

APPROVISIONNEMENT EN EAU POTABLE DES VILLAGES DE GNALY-HOUEZOUME ET ZOUNGUE-CENTRE DANS LA COMMUNE DE

OUINHI

Réalisé et soutenu par Gloria Emmanuelle S. SEKPE

Sous l’encadrement de : et Sous la supervision du :

Ing. M. Paul TOSSOU Pr. Dr. François de Paule CODO Maître de Conférences des

Universités

Année académique 2013-2014 3ème promotion

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DEDICACE

A Dieu Le Père, Le Créateur de toutes choses, qui nous a donné la vie. Ce travail est indéniablement votre œuvre.

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REMERCIEMENTS

Nos profonds et sincères remerciements vont à l’endroit de :

 Notre Superviseur, le Professeur François de Paule CODO, Maître de Conférences des Universités, Enseignant à l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC), Chef option Sciences et Techniques de l’Eau (STE) pour avoir accepté, malgré vos nombreuses occupations, de superviser ce travail avec patience. Recevez ici notre profonde gratitude et notre profond respect.

 Professeur Félicien AVLESSI, Professeur Titulaire des Universités, Directeur de l’EPAC

 Professeur Clément BONOU, Maître de conférences des Universités, Directeur Adjoint de l’EPAC

 Mr Thomas YASSINGUEZO, Directeur de SETHAGEN pour nous avoir acceptés dans sa structure

 Toute l’équipe de l’Entreprise FORAG pour leur précieuse aide et leur attention

 Mr Paul TOSSOU, Ingénieur Hydrogéologue pour n’avoir ménagé aucun effort en vue de nous aider dans la rédaction du présent rapport

Tout le corps professoral du département de Génie Civil auquel appartient notre filière de formation notamment aux :

 Professeur Gérard DEGAN, Professeur Titulaire des Universités

 Professeur Edmond ADJOVI, Professeur Titulaire des Universités

 Professeur Martin Pépin AÏNA, Maître de Conférences des Universités, Chef du département de Génie Civil

 Professeur Gérard A. GBAGUIDI, Maître de Conférences des Universités

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 Professeur Victor GBAGUIDI, Maître de Conférences des Universités

 Dr Epiphane WANKPO, Enseignant à l’EPAC

 Dr Taofic BACHAROU, Maitre-Assistant des Universités

 Dr Gossou Jean HOUINOU, Maitre-Assistant des Universités

 Dr Codjo Luc ZINSOU, Enseignant à l’EPAC

 Dr Dieudonné ZOGO, Directeur Régional SONEB-Parakou, Enseignant- Chercheur à l’EPAC

Une note particulière de gratitude et de remerciements va à l’endroit de :

 Notre chère maman Agnès HOUNGBADJI qui nous a toujours accordé son amour, son soutien maternel et pour tous les sacrifices qu’elle a consenti afin que nous ayons un avenir radieux.

 Notre papa Charlemagne SEKPE, pour tous ses conseils et son amour.

 Notre frère Kenneth, merci pour ton soutien.

 Nos grand parents, oncles, tantes, cousins ainsi que tous ceux qui, d’une manière ou d’une autre ont contribué à notre éducation et ont fait de nous ce que nous sommes.

Nous adressons également nos sincères remerciements à tous nos camarades et amis de l’EPAC pour la solidarité et la fraternité qui ont régné durant notre cursus ainsi que tous ceux qui, d’une manière ou d’une autre, ont contribué à l’élaboration de ce document.

Nous ne saurions finir sans adresser un hommage distingué à Messieurs le président et les membres du jury qui ont accepté apprécier ce travail malgré leurs multiples occupations.

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SOMMAIRE

DEDICACE………....i

REMERCIEMENTS……….ii

SOMMAIRE……… ….iv

LISTES DES FIGURES ET PHOTOS……….v

SIGLES ET ACRONYMES………..vi

RESUME………vii

AbstrAct……….vii

INTRODUCTION GENERALE……….1

CHAPITRE 1 : Présentation de lA structure d’accueil et du milieu d’études…….5

1. Présentation de la structure d’accueil……….6

2. Présentation du milieu d’études……...………..7

Chapitre 2 : démarche méthodologique et déroulement du stage……….13

1. Démarche méthodologique………..14

2. Déroulement du stage………..14

Chapitre 3 : présentation et analyse des résultats des travaux réalisés dans la commune de Ouinhi………30

1. Travaux de forage………32

2. Coupes des forages et courbes d’avancement……….34

Chapitre 4 : Difficultés rencontrées et suggestions……… 43

1. Difficultés rencontrées……….44

2. Suggestions………..44

Conclusion……….45

Références bibliographiques……….47

Annexe………..48

Table des matières………65

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Listes des figures photos ET TABLEAUX

Listes des figures

Figure 1 : Organigramme de SETHAGEN

Figure 2 : Carte de localisation de la commune de Ouinhi

Figure 3 : Situation et gestion des eaux souterraines au Bénin par F. V. AZONSI et R. MALIKI

Figure 4 : Coupe hydrogéologique du secteur nord du bassin sédimentaire côtier du Bénin

Figure 5 : Illustration de l’artésianisme

Figure 6 : Coupe du forage de Gnaly-Houézoumè Figure 7 : Coupe du forage de Zounguè-Centre

Figure 8 : Courbe d’avancement du forage de Gnaly-Houézoumè Figure 9 : Courbe d’avancement du forage de Zounguè-Centre Liste des photos

Photo 1 : Outils de forage Trilame et Tricône Photo2 : Foreuse T3W

Photo3 : Le panneau de contrôle Photo4 : La table de foration Photo5 : La grue Derrick ou mât Photo6 : La Pompe à boue

Photo7 : Le compresseur d’air Photo8 : La tête d’injection Photo9 : Les Tiges

Photo10 : Forage Artésien Photo11 : Tubes PVC Liste des tableaux

Tableau1 : Fiche de suivi du forage de Gnanly-Houézoumè Tableau2 : Fiche de suivi du forage de Zounguè-Centre

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Sigles et acronymes

AEV : Adduction d’Eau Villageoise BP : Boîte Postale

CIEH : Comité Interafricain d’Etudes Hydrauliques EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi FORAG : Société de Forage du Golfe de Guinée OMD : Objectifs du Millénaire pour le Développement OMS : Organisation Mondiale de la Santé

PPEA : Programme Pluriannuel en Eau et Assainissement PMH : Pompe à Motricité Humaine

RGPH : Recensement Général de la Population et de l’Habitat SETHAGEN : Société d’Etudes et de Travaux en Hydraulique, Assainissement

et Génie Civil

UAC : Université d’Abomey-Calavi

UEMOA : Union Economique et Monétaire Ouest Africaine

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RESUME

Le présent rapport intitulé : << APPROVISIONNEMENT EN EAU POTABLE DES VILLAGES DE GNALY-HOUEZOUME ET ZOUNGUE- CENTRE DANS LA COMMUNE DE OUINHI>> entre dans le cadre de l’obtention du diplôme de Licence Professionnelle en Sciences et Techniques de l’Eau. Il tient lieu de compte rendu des trois (03) mois de stage que nous avons effectués au sein du bureau d’études SETHAGEN ;

Il aborde les différentes étapes inhérentes à la réalisation de deux forages dans deux villages de la commune de Ouinhi en vue d’approvisionner les populations desdits villages en eau potable. Il s’agit entre autres des travaux de terrain que nous avons suivi, de l’analyse et du traitement des données issues de ces travaux.

Il résulte de ces analyses que les deux forages réalisés, qui se sont révélés artésiens permettent en effet une bonne alimentation des populations bénéficiaires en eau avec chacun un débit au développement de 60m³/h. Le seul bémol est la construction d’ouvrages de stockage et de drainage des eaux qui n’est pas encore prévue, étant donné qu’il y a un écoulement permanent des eaux dans le cas de forages artésiens, ce qui entraine un vrai problème de gâchis et d’inondation des terres alentours.

Le suivi des travaux s’est déroulé dans de bonnes conditions, sans grandes difficultés et nous a enrichis autant sur le plan académique que personnel.

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ABSTRACT

This report titled ‘‘WATER SUPPLY IN VILLAGES OF GNANLY- HOUEZOUME AND ZOUNGUE-CENTRE IN THE MUNICIPALITY OF OUINHI’’ is purposefully carried out for the Professional Bachelor Degree graduation in Sciences and Techniques of Water. It reports our three months of training course in the Design office SETHAGEN.

It first deals with research and operation for the realization of a forage in the Districts of Zounguè-Centre, Gnanly-Houézoumè and Kpovikon located in the South of municipality of Ouinhi.

The result of these operations is that the installation to be adopted will help supply water in those districts with a water flow of 60m³/h for each village. The only thing to deal with is the problem of flooding because of the artesianism of the forages.

Besides the little complications observed during our train, this research work was carried out in the best way without any major difficulty encountered. It helps us to improve our knowledge in terms of supplying with Potable water in a rural area.

Key words: Water supply, Forage, Flooding, Water Flow.

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INTRODUCTION GENERALE

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INTRODUCTION

L’Eau est source de toute vie. De toutes les ressources naturelles, elle est la plus importante, du fait que sans elle il n’y a point de vie et qu’elle est irremplaçable. Cette ressource naturelle indispensable à la vie humaine recouvre près de 71% de la surface de la terre dont 97% sont de l’eau salée et 3% de l’eau douce. Seul 0,028% de cette eau douce est véritablement exploitable selon le Centre d’Informations sur l’Eau (CIE) et 40% d’elles sont des eaux souterraines.

Dans sa quête constante d’eau propre à la consommation, l’homme a développé au fil des années plusieurs techniques et méthodes pour capter les eaux selon les contraintes du milieu dans lequel il vit. Il s’agit entre autres de la réalisation de puits et de forages et du traitement des eaux de surface. Le traitement des Eaux de surface étant très onéreux, les pays les plus pauvres dont le nôtre font surtout recours à l’exploitation des eaux souterraines qui revient moins cher et qui surtout est plus adaptée aux zones rurales. La technique de captage utilisée est une technique qui a évolué dans le temps. Elle fut utilisée pour la première fois par les chinois il y a 4000 ans et consistait en une simple opération de destruction des roches par des sondeurs à percussions.

Dans le but de pallier aux difficultés d’accès à l’eau au Bénin en particulier et dans le monde en général, l’Ecole Polytechnique D’Abomey Calavi (EPAC) forme des techniciens qualifiés en Sciences et Techniques de l’Eau (STE) qui, pour approfondir les cours théoriques reçus au cours de leur trois (03) années de formation effectuent des stages de vacances ainsi qu’un stage de fin de formation d’une durée de trois(03) mois dans une structure compétente. C’est dans ce cadre que nous avons effectué un stage au sein du bureau d’études SETHAGEN. Au cours de ce stage, nous avons participé aux travaux de réalisation de forages dans le cadre du projet UEMOA d’approvisionnement en eau de plusieurs villages dans divers départements du BENIN. Parmi ceux-ci se trouvent les deux forages de la commune de Ouinhi dans le département du Zou que nous avons suivis.

Le présent rapport intitulé « Approvisionnement en eau potable des villages de Gnanly-Houézoumè et Zounguè-Centre dans la commune de Ouinhi » se propose, dans un premier temps de décrire les différentes étapes de réalisation d’un forage d’eau, en second lieu de présenter la lithologie et de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques des forages suivis. Il est organisé en quatre chapitres que sont : Chapitre 1 : présentation de la structure d’accueil et du milieu d’études ; Chapitre 2 : Méthodologie et Déroulement du stage ; Chapitre 3 : Présentation et Analyse des résultats des forages réalisés dans la commune de

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Ouinhi et pour finir, en Chapitre 4 : les difficultés rencontrées au cours de notre stage ainsi que des apports de solutions au travers de suggestions..

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CHAPITRE 1 :

PreseNtAtiON de lA structure d’Acceuil et

du milieu d’etudes

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Dans cette partie de notre rapport, nous nous attèlerons à présenter la structure qui nous a accueillie pour notre stage ainsi que notre milieu d’études.

1. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCEUIL

La Société D’études et de Travaux en Hydraulique, Assainissement et Génie Civil (SETHAGEN) est un bureau d’études qui intervient entre autres dans le domaine de l’eau. Il a à sa tête, un Ingénieur Principal des Travaux Publics Option Mines et Forages. Sa fiche technique se présente comme suit :

 Nom ou raison sociale : SETHAGEN (Société d’Etudes et de Travaux en Hydraulique, Assainissement et Génie Civil)

 Adresse : Womey-Fifatin Godomey-Togoudo 04BP782 Cotonou

 Date et Lieu d’enregistrement : Le 28/11/1997 RC-RCCM RB/COT/07BP185

 N° INSAE : 2446226703592

 Nom et Prénoms du Directeur : Mr YASSINGUEZO Thomas 1.1 Domaines d’activités

Le Bureau d’Etudes SETHAGEN intervient dans les domaines de :

 L’Eau

 L’Assainissement

 Le Génie Civil

Il a en son sein un personnel qualifié composé d’ingénieurs, de techniciens et de manœuvres qui fournissent un travail de qualité. En effet le Bureau d’Etudes SETHAGEN a entre autres comme expériences :

 La réalisation de forages au Bénin et au Togo

 La réalisation de travaux de dimensionnement de réseaux d’AEV

 La réalisation de travaux de bâtiments.

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1.2 Organigramme du Bureau d’Etudes SETHAGEN

Secrétariat

Figure1 : Organigramme de SETHAGEN Directeur

Conseil Comptable

Service Technique Service Administratif

Comptable et Financier

Section Etudes

Section Contrôle Travaux

Chef de Mission et autres Cadres

Chef de Mission et autres Cadres

Section Personnel et Administration

Générale

Section Comptabilité

Section Trésorerie

aad

Contrôleurs

Section Matériels et Logistique

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2. PRESENTATION DU MILIEU D’ETUDES

Le département du Zou est situé au centre de la République du Bénin en Afrique de L’Ouest et comporte 9 communes à savoir : Abomey, Bohicon, Agbangnizoun, Djidja, Zogbodomey, Za-kpota, Zangnanado, Covè et Ouinhi où nous avons suivis les travaux de forages.

2.1 LOCALISATION DU MILIEU D’ETUDES

Situé dans la partie centrale du Bénin, le département du Zou s’étend du 7^ième au 8^ième degré de la latitude Nord sur 200 Km du Sud au Nord et sur 150 Km de l’Est à l’Ouest. Il est limité au Nord par le département des Collines, au Sud par les départements de l’Atlantique et de l’Ouémé, à l’Est par le département du Plateau, à l’Ouest par le Couffo et la République du Togo.

La commune de Ouinhi est située au sud du département du Zou entre 6°57minutes et 7°11 minutes de latitude Nord et 2°23 minutes et 2°33 minutes de longitude Est. Elle est limitée au Nord et au sud-Ouest par la commune de Zangnanado, au Sud par la commune de Bonou et à L’Est par la commune D’Adja-Ouèrè.

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Figure 2 Carte de localisation de la commune de Ouinhi dans le Département du Zou au Bénin Source : SEKPE Gloria E. 2014

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2 .2 DONNEES SOCIO-ECONOMIQUES

2.2.1 DEMOGRAPHIE ET CONTEXTE SOCIO-CULTUREL

Le département du Zou s’étend sur une superficie de 5243 Km² et compte 423 villages regroupés en 76 arrondissements. Sa population est estimée à 599954 habitants dont 282355 hommes contre 317599 femmes selon les résultats du 3^ième recensement général de la population et de l’habitation de février 2002 (RGPH).

Elle a une densité de 11,44 habitants au Km².

D’une superficie de 428 km², la commune de Ouinhi est subdivisée en quatre arrondissements : Dasso, Ouinhi, Sagon et Tohouè. Elle représente 12,25%

de la superficie totale du Zou et compte une population de 38319 habitants répartis dans 5496 ménages dont 4869 ruraux et 627 urbains avec une moyenne de 5,1 habitants par ménage selon la monographie et la feuille de route 2011-2013 de la commune.

Les différentes ethnies rencontrées dans la commune sont : les Mahi et apparentés (89,4%), les Holli (4,3%), les Nagos (2,1%) et les Yorubas (1,1%).

Les populations qui parlent ces langues pratiquent principalement le Catholicisme (39,4%), les religions traditionnelles (11,9%), le Protestantisme (8,5%) et l’Islam (8,5%).

2.2.2 ACTIVITES ECONOMIQUES

La population de Ouinhi exerce en majorité dans les secteurs de l’agriculture, de l’Elevage, de la Pêche et de la chasse (59%). Les secteurs de la restauration et du commerce occupent 28% de la population active, l’industrie manufacturée, 6%. Le reste (13%) de la population active se répartit dans les autres secteurs d’activités tels que l’industrie extractive (2%), les bâtiments et travaux publiques (1%).

2.3 CADRE PHYSIQUE

2.3.1 Climat, Sol et Végétation

La Commune de Ouinhi bénéficie d'un climat subéquatorial de quatre (04) saisons à savoir: deux (02) saisons pluvieuses (une grande et une petite) respectivement de mars à juillet et de mi-septembre à mi-novembre de type tropical avec une pluviométrie d'environ 1400 mm et deux (02) saisons sèches de mi-novembre à février et d'août à mi-septembre. Cette petite saison sèche est très contrastée c'est - à - dire froide au début à cause de l'harmattan (vent sec venant

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du désert, chargé de poussière) et très chaud autour de 33° C sur les derniers mois avec une évapotranspiration avoisinant les 1400mm. Ce type de climat correspond à un sol tropical composé de deux (02) types : Le type argilo-sableux à forte proportion de galets et le type latéritique à fortes concrétions ferralitiques (conglomérats et latérites cuirassées). Sur ce sol tropical on rencontre une végétation naturelle composée de savanes avec quelques galeries forestières qui longent l'Ouémé et les points d’eau (mares). L’action des hommes sur l’environnement a beaucoup modifié cette végétation ce qui fait observer de nombreuses plantations de palmiers, de manguiers, de coton, de céréales (maïs, riz, haricot etc.), de tubercules (manioc, patate douce, etc…) et d’oléagineux (Arachide, soja).

2.3.2 Relief et Hydrographie

La Commune de Ouinhi appartient au bassin sédimentaire côtier du Bénin.

Du point de vue géomorphologique la Commune de Ouinhi est située sur le plateau de terre de barre d'Agonlin. Ce plateau orienté vers le Sud est entaillé dans la vallée du fleuve Ouémé de direction Nord - Sud. La dépression médiane orientée de l'Ouest à l'Est est formée d'un vaste sillon long de 25 km et large de 5 km à Issaba en passant par Vakon. La zone d’étude est bien arrosée du Nord au Sud.

2.3.3 Géologie et Hydrogéologie

Du point de vue géologique la zone d'étude est constituée de sédiments du quaternaire, du continental terminal, de l'éocène, du paléocène et du crétacé supérieur.

 Le quaternaire: Le Quaternaire désigne une période géologique récente, qui se poursuit actuellement. Il est essentiellement composé des alluvions de la vallée de l'Ouémé et des vases des rivières.

 Le continental terminal: Il est constitué d'une couche plus ou moins importante de terre de barre sous laquelle se trouve une couche de sable grossier à moyen contenant la nappe phréatique qui capte les puits. Le débit d'eau dans cet intervalle varie souvent entre 1 et 5 m³/h. Sous cette couche aquifère peu productive s'étale une succession d'argile jaune, blanche, brune, beige, grise, noirâtre ou d'argile bariolée qui sont parfois intercalées par une mince couche de grès ferrugineux ou un faible niveau de calcaire.

A la suite de ces couches d'argile, on rencontre une alternance de sable fin argileux, sable fin, sable fin à moyen, sable moyen, sable moyen à grossier,

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sable grossier, sable grossier parsemé de gravier fin, gravier fin, gravier fin à moyen, gravier moyen, gravier moyen à grossier, gravier grossier et cette succession reprend dans le sens inverse (réversible). Cette lithologie à titre indicatif est parfois intercalée de couches parsemées d'argile ou interrompues de façon brutale suivant les mouvements sédimentologiques (l'avancée ou le recul des cours d'eau) dans les temps géologiques. Ces différents niveaux de sable ou de gravier séparés par de l'argile constituent des aquifères productifs. Le débit d'eau dans cet intervalle varie entre 5 et 30 m3/h. Il est important de préciser que le continental terminal n'est pas productif partout dans la Commune de Ouinhi. En dessous de cette formation sableuse se trouve une couche importante d'argile noire qui marque la limite inférieure du continental terminal.

 L'Eocène: Il est constitué de formation à faciès principalement marneux avec des argiles compactes, quelques niveaux de sables fins et de calcaires phosphatés difficiles à distinguer des calcaires du Paléocène de couleur grise renfermant parfois des galets de quartz.

 Le Paléocène: Il est essentiellement argilo - marneux parsemé de niveaux de calcaires. Les calcaires de l'Eocène et du Paléocène sont parfois productifs mais les eaux sont souvent de mauvaises qualités c'est-à-dire saumâtres.

 Le Crétacé supérieur : Il est constitué de sable blanc fin à grossier et d'argile brune verdâtre qui repose sur le socle. Somme toute, les formations du crétacé supérieur sont constituées de sable fin, sable moyen et/ou de sable grossier qui constituent les aquifères exploitables. Ces aquifères exploitables dans la Commune de Ouinhi sont productifs avec un débit plus ou moins important qui varie entre 15 et 50 m³/h et peut atteindre 60 à 90 m³/h.

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Figure 3 Situation et gestion des eaux souterraines au Bénin par F. V. AZONSI et R. MALIKI

Figure4 Coupe hydrogéologique du secteur nord du bassin sédimentaire côtier du Bénin

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CHAPITRE 2 :

DEMARCHE METHODOLOGIQUE ET DEROULEMENT

DU STAGE

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1. DEMARCHE METHODOLOGIQUE

Au cours de notre stage, ayant abouti au présent rapport, la méthodologie que nous avons adoptée est la suivante : La collecte des données grâce à la pratique réalisée sur le terrain et le traitement de ces données au bureau.

1.1. Les travaux de terrain et collecte des données

Ils ont été effectués en observant, en appliquant, en prenant des vues et en prenant notes de la méthode d’exécution des travaux. Les prises de notes sur le chantier, ainsi que les rapports journaliers et hebdomadaires, toutes les informations et explications données par les différents responsables des chantiers ainsi que les recherches documentaires effectuées nous ont été d’une grande aide dans l’élaboration de notre rapport. Ils nous ont permis d’avoir des informations sur les méthodes d’exécution des travaux ainsi que les difficultés d’exécution.

1.2. Traitement des données collectées

Cette phase a consisté à traiter et à analyser les informations recueillies au cours de la réalisation des différents travaux de terrain. Elle nous a permis d’aboutir aux résultats relatifs à l’approvisionnement en eau potable des villages de Gnaly et Zounguè dans la commune de Ouinhi présentés dans le chapitre 3 du présent rapport. Les logiciels et programmes utilisés sont: MICROSOFT EXCEL, MAPINFO, COUPE DE FORAGE, ESSAI DE POMPAGE CIEH, etc. Les formules utilisées pour effectuer les différents calculs sont présentés dans la suite de notre document.

2. DEROULEMENT DU STAGE

Cette étape consiste à présenter les différentes activités menées au cours du stage. Elle a consisté en un premier temps au suivi des travaux de réalisation de deux forages dans les villages de Gnaly-Houézoumè et Zounguè-Centre dans la commune de Ouinhi ; Puis nous avons procédé à la détermination théorique des volumes de gravier nécessaires pour remplir les espaces annulaires des forages, à la détermination des côtes gravier, crépine et de la hauteur de gravier nécessaire.

Dans un second temps, nous avons réalisé les coupes techniques et lithologiques des différents forages suivis (Cf. Figures 6 et 7) ainsi que les courbes d’avancement des dits forages (Cf. Figures 8 et 9).

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2.1. Suivi des travaux de forage

Les forages ont été réalisés dans la commune de Ouinhi arrondissement de Dasso. Les travaux de forages se sont déroulés en plusieurs étapes à savoir : L’Installation du chantier, la Foration, l’Equipement, la Cimentation en tête des forages et le Développement. Ils ont consisté en un premier temps en la réalisation d’une campagne géophysique par des sondages électriques. La méthode utilisée est celle de Schlumberger et la campagne géophysique a été faite avant le démarrage de notre stage. L’implantation des points a été faite à la suite des prospections et des reconnaissances in situ.

Selon le contexte géologique de notre milieu d’étude (bassin sédimentaire côtier), la technique de forage utilisé est le «Forage au Rotary à la Boue ».

L’exécution d’un forage se fait en plusieurs étapes à savoir :

 L’installation de chantier

 La Foration

 Le nettoyage

 L’équipement

 La Cimentation en tête

 Le Développement

 Les pompages d’essai

2.1.1. Installation du chantier de forage 2.1.1.1. Organisation du chantier

L’organisation du chantier de forage doit permettre au foreur d’intervenir rapidement en cas de problème. Les précautions à prendre doivent conduire à déterminer

 Un périmètre de sécurité autour du chantier

 Un accès pour les véhicules

 Un approvisionnement en eau (citernes)

 Un accès facile pour le remplissage des fosses

 Un endroit sec pour la rédaction (secrétariat)

 Une zone de déblais (cuttings)

 Un terrain aplani pour faciliter le calage de la machine

 L’emplacement et le creusage des fosses à boue

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 Un positionnement du compresseur de façon à ce qu’il ne reçoive pas la poussière de forage

L’installation de la foreuse en elle-même consiste à :

 Bien positionner la foreuse sur le point d’implantation ; ce qui fait que la foreuse est toujours en position départ ;

 Mettre en place les vérins (avant et arrière) sur lesquels reposera la foreuse lors du travail ;

 Positionner le flexible d’aspiration de la boue ;

 Stabiliser (rendre bien horizontal) la table de foration ;

 Préparer la boue de forage et creuser la rigole ainsi que les fosses à boue

 Relever la grue Derrick.

La stabilisation se fait grâce à un instrument appelé « niveau », posé au milieu de la table. Cette opération permet d’assurer la verticalité de la ligne de sonde, ce qui favorise une bonne rectitude du forage.

2.1.1.2. La fosse et la rigole à boue

La fosse à boue permet d’avoir une réserve permanente de boue et son recyclage par décantation. En général, elle a une forme carrée. Le nombre de fosses à creuser ainsi que les dimensions à leur donner dépendent de la nature géologique du terrain foré et de la profondeur à atteindre. Si l’on est en présence d’un terrain très perméable ou argileux, deux fosses de grandes profondeurs (environ 4 à 5m) seront creusées côte à côte. Mais s’il s’agit d‘un terrain consolidé, une seule fosse de grande profondeur sera creusée. La rigole quant à elle, aura une section d’environ 0,20 X 0,20 m² et sera creusée à partir de l’emplacement choisi pour le forage jusqu’au niveau des fosses. La fosse et la rigole sont régulièrement curées et nettoyées des sédiments déposés en cours de foration. Il est important de ne pas trop éloigner la fosse à boue du point d’implantation, afin de faciliter la circulation de la boue.

2.1.1.3. Préparation de la boue

Pour préparer la boue, on ouvre d’abord le robinet (citerne) refoulant l’eau vers la fosse à boue puis les vannes alimentant la pompe à boue et le mixeur.

Pendant que l’eau se déverse dans la fosse, on ferme la vanne d’alimentation de la tête d’injection, celle qui est reliée au mixeur par l’intermédiaire d’un flexible

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est ouverte et enfin la pompe à boue est mise en marche. Ce qui fait que l’eau aspirée par la pompe ressort par le mixeur. Lors de son passage par le mixeur, les produits sont injectés : d’abord la bentonite puis l’antisol. Le dosage de produits de boue est : 1 paquet de bentonite pour 1/2 ou 1/3 paquet d’antisol en début du forage. Mais au cours du forage, en fonction de la qualité de la boue et de la nature du terrain traversé, il est indispensable d’ajouter des produits de boue et/ou de l’eau. Les quantités de produits à ajouter sont fonction de la densité désirée. Une fois le mélange effectué, la vanne du mixeur est fermée et celle de la pompe est ouverte. La pompe peut donc aspirer la boue qui sera envoyée dans la tête de rotation.

2.1.1.4. Démarrage du forage

Pour la réalisation des forages que nous avons suivis, c’est la foreuse T3W qui a été utilisée. Tous les mouvements des différents composants de la foreuse ainsi que les opérations effectuées pendant le forage, sont commandés par le tableau de bord. Les différentes étapes de réalisation d’un forage sont :

 Les raccordements au sol du réducteur au trilame à l’aide de la clé à chaîne et d’une tête de levage au bout libre du réducteur

 Raccordement de la tête de levage au treuil du mât par accrochage et ouverture de la table de foration pour y entrer l’ensemble trilame-réducteur- tête de levage.

 Fermeture de la table de foration et maintien du réducteur à l’aide de la clé à chaîne, qu’on fixe autour de lui

 Retrait de la tête de levage 2.1.2 La Foration

2.1.2.1. Matériel et technique utilisés pour la réalisation des forages 2.1.2.1.1. Matériel de forage

Au Bénin, le matériel utilisé est la foreuse. La réalisation de forages nécessite la mise en place d’ateliers. Chacun d’eux regroupe, en plus de la foreuse, un camion-citerne transportant de l’eau et un autre les tubages et nécessite au moins 06 ouvriers à savoir : le foreur qui est le chef chantier, l’assistant foreur, le secrétaire du chantier, les chauffeurs qui sont aussi des manœuvres spécialisés.

Elle est composée de :

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- Une (01) pompe à boue - Deux (02) moteurs - Une grue derrick - Un (01) treuil - Deux (02) vannes

- Quatre (04) flexibles reliés à la tête d’injection - Deux (02) clés à chaîne

- Une (01) tête d’injection (ou tête de rotation) - Une (01) table de foration

 Rôle des éléments

- Le treuil : Il permet de maintenir en suspension une nouvelle tige avant de la faire descendre pour la fixer à la tige déjà forée. Il permet aussi de donner du poids à la tige au cours du forage.

- Les flexibles : Ils sont utilisés pour injecter la boue et l’huile dans la tête de rotation.

- La grue Derrick : Grâce à ses rails, il sert de support pour le mouvement de translation de la tête de rotation. Il peut être du type qui ne se démonte pas pour le déménagement, ou de celui qui se démonte en un petit nombre d'éléments.

- Les vannes : Elles sont au nombre de deux. Elles permettent de réguler la pression de la boue dans le forage. Elles sont aussi utilisées pour contrôler l’arrivée de l’eau dans le malaxeur.

- La tête d’injection : Grâce à son mouvement de rotation, elle permet l’exécution du forage. C’est la pièce maîtresse sur une foreuse et dans l’exécution d’un forage. Elle exerce, en effet, une pression sur les tiges et donc agit indirectement sur l’outil de forage.

- Les clés à chaîne : Elles permettent de maintenir la tige au niveau de la table de foration au moment de sa descente.

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- La pompe à boue : Elle favorise l’aspiration de la boue grâce à un flexible qui lui est relié. Ce flexible possède à son extrémité une crépine.

2.1.2.1.2. La technique de Foration utilisée

La technique de foration utilisée pour la réalisation des forages que nous avons suivis est la technique de forage au rotary à la boue. Elle est relativement récente, ses premières utilisations remontent aux années 1920. Le forage au rotary est utilisé spécialement dans les terrains sédimentaires et peu consolidés.

 Principe

La méthode de forage au rotary utilise un outil, le trépan monté au bout d’une ligne de sonde (ensemble de tiges vissées les unes aux autres) qui est animé d´un mouvement de rotation de vitesse variable et d´un mouvement de translation verticale sous l´effet d´une partie du poids de la ligne de sonde ou d´une pression hydraulique. Le mouvement de rotation est imprimé au train de tiges et à l´outil par un moteur situé sur la machine de forage. Les tiges sont creuses et permettent l´injection de la boue au fond du forage. Les outils utilisés en rotation sont des trépans de plusieurs types en fonction de la dureté des terrains rencontrés (outils à lames, outils à pastilles, molettes ou tricône, outils diamantés). Au-dessus du trépan, on peut placer une ou plusieurs masses-tiges très lourdes qui accentuent la pression verticale sur l´outil et favorisent la pénétration et la rectitude du trou. Le forage au rotary nécessite l´emploi d´un fluide de forage préparé sur le chantier.

 Eléments de foration Il s’agit du bas vers le haut de :

- Le Trépan (tricône ou trilame) - Le réducteur

- La masse-tiges - Le train de tige

Les tiges de foration permettent la transmission de la rotation de la tête à l’outil et le passage du fluide de forage jusqu’à ce dernier. La masse-tige a pour rôle de :

 Mettre du poids sur l'outil pour éviter de faire travailler les tiges de forage en compression.

 Jouer le rôle du fil à plomb pour forer un trou aussi droit et vertical que possible.

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Les outils de forage ont évolué au cours du temps pour répondre aux problèmes techniques du forage qui deviennent de plus en plus complexes. Toutes ces évolutions ont eu pour but d’augmenter la vitesse d'avancement et la durée de vie des outils, et donc de réduire le coût du forage. Ils se classent en trois catégories :

- Les outils à lames : Ces outils travaillent comme une fraise dans le métal, ils font des copeaux dans les terrains, ils sont employés dans les terrains sédimentaires à structures fines et peu durs. Il y a trois types d’outils : les outils à deux lames (queue de poisson), outil à trois lames et outil à plusieurs lames (plusieurs étages de diamètres différents).

- Les outils à molettes : ils sont constitués de trois cônes tournant de façon indépendante et montés sur trois bras réunis entre eux par soudure constituant le corps de l’outil. Plusieurs types de roulements sont utilisés (rouleaux avec ou sans étanchéité, paliers de friction, système de lubrification, etc.). Ces outils travaillent principalement en compression.

- Les outils en diamant (outils à éléments de coupe fixes) ils ne possèdent pas de pièces tournantes ; ce sont des outils monoblocs. Des diamants naturels et du tungstène sont utilisés pour leur fabrication

Photo 1 : Outils de forage trilame et tricône

 Avantages

- La profondeur du forage peut être très importante, la foration n´est pas perturbée par les terrains peu stables ou plastiques, sous réserve de l´utilisation d´un fluide de forage adapté. La perméabilité de la formation autour du trou est peu perturbée par le fluide de forage.

- Les forages de grands diamètres sont exécutés rapidement et économiquement

- Pas de tubage pendant la foration - Facilité de mise en place de la crépine

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- Bons rendements dans les terrains tendres - Consommation de l’énergie économique

- Ce système permet un bon contrôle des paramètres de forage (poids de l´outil, vitesse de rotation, qualité de la boue, débit d´injection de la boue) en fonction des terrains à traverser.

- Le forage au rotary consolide les parois en terrains meubles par dépôt d´un cake.

 Inconvénients :

- Nécessite beaucoup d’eau

- Nécessite un grand investissement (important déploiement de matériel) - Seuls les sites accessibles peuvent être forés avec ce matériel lourd.

- Nécessité d´un fluide de forage qui ne permet pas d´observation directe de la qualité des eaux des formations traversées

- Colmatage possible des formations aquifères par utilisation de certaines boues (bentonite)

- Difficulté d´observation des cuttings, la présence de tamis vibrants en circuit retour diminue sensiblement cet inconvénient

 La Boue de forage

La boue de forage est un élément essentiel dans la réalisation d’un forage par la technique du forage au rotary à la boue. Sa mise en œuvre doit respecter des critères donnés afin qu’elle joue bien son rôle de consolidation au risque qu’il y ait éboulement et donc perte de l’ouvrage en cours de réalisation

- Composition de la boue : Pour la préparation de la boue, on se conforme à des normes en vigueur qui stipulent la composition de la boue en tenant compte des conditions géologiques et hydrogéologiques de la région concernée. En l’absence d’informations géologiques et hydrogéologiques sur la nature du terrain, il est conseillé d’utiliser de la Bentonite ou du polycol que l’on mélange à de l’eau afin d’augmenter la densité de celle-ci et d’avoir une boue dont on pourra faire varier la densité par la suite.

Boue à la bentonite : la bentonite c’est une variété d’argile très fine : la dimension des particules est inférieure à 1 μm et de densité 2,6. A l’hydratation, le volume

devient 12 à 15 fois et parfois 30 fois plus grand.

- Rôles de la boue : Les principaux rôles de la boue de forage sont :

 La consolidation et le soutènement des parois de forage par le dépôt de cake sur les parois

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 La remontée au jour des sédiments broyés (cuttings)

 Le maintien des cuttings en suspension (très important dans le cas où il se produit un arrêt de circulation)

 Le refroidissement des outils de forage et de carottage, ainsi que leur lubrification (graissage) et leur nettoyage pour éviter leur usure

 L’augmentation par le jet, de l’action abrasive de l’outil de forage sur le terrain car le fluide sort des trous du trépan à forte pression

 La facilité et le contrôle des opérations de mise en place du gravier et de cimentation

 L’équilibrage des pressions hydrostatiques des couches d’aquifères afin de juguler les jaillissements des forages artésiens, car un brusque jaillissement d’eau peut détériorer le forage et occasionner des blessures sur les personnes présentes

 La protection contre le gonflement ou l’affouillement (creusage) de certaines couches traversées.

- Caractéristiques de la boue de forage :

 Caractéristiques physico- chimiques

Densité : Elle doit être voisine de 1,2 et est mesurée avec un densimètre. La boue favorise l’ascension des cuttings et permet l’équilibre des pressions hydrostatiques. Pour une boue à densité élevée, il y a risque de détachement des parois (de la boue), et de retombée dans le trou de forage provoquant le coincement de l’outil. On utilise parfois la baryte (BaSO4) de densité 4,3 pour alourdir la boue.

 Caractéristiques rhéologiques :

 Viscosité : Elle doit être voisine de 35s et est mesurée à l’aide de l’entonnoir de MARSH. Une viscosité élevée provoque des difficultés pour le pompage de la boue et une boue à viscosité moins élevée perd sa propriété de consolidation des parois tandis qu’une boue possédant une viscosité correcte permet d’avoir un outil bien dégagé, une bonne remontée des cuttings, de réduire les pertes de charge dans le train de sonde et le dépôt plus rapide des cuttings dans les fosses de décantation.

 Filtrat : c’est la propriété de laisser filtrer de l’eau au travers de la paroi.

 Cake : c’est la croûte formée par la boue sur les parois du trou de forage.

S’il est trop épais, il risque de colmater les formations. On mesure son épaisseur à l’aide du diameter.

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 Thixotropie : c’est la propriété d’une boue de passer d’une consistance rigide à un aspect fluide sous l’effet de brassage (agitation).

 Yield value : c’est la tension limite de cisaillement au-dessus de laquelle le fluide ne s’écoule pas.

 Teneur en sable : provenant du terrain de forage, le sable est dangereux par son action abrasive dans tout le circuit où il circule (spécialement pour les pompes à boue), et il augmente la densité de la boue. On recommande de ne pas dépasser une teneur maximale de 5%.

 pH : le pH permet d’indiquer l’acidité ou l’alcalinité de la boue. Une boue dont le pH < 7 provoque un risque de floculation, alors qu’une boue dont le pH > 10 indique sa contamination par le ciment ou par l’eau de l’aquifère.

Les caractéristiques idéales d’une boue neuve sont :

 viscosité = 35 à 40 secondes mesurée par le viscosimètre (entonnoir) de MARSCH.

 pH = 7 à 9

 Teneur en sable = 0,5%.

- Circuits de la boue de forage :

La circulation de boue dans le forage s’opère en deux modes :

 Circulation normale ou directe: Dans le circuit normal le fluide est refoulé dans le train de tiges à partir de la pompe à boue, circule du haut vers le bas pour sortir au fond du trou de forage à travers les trous de l’outil de forage (trépan),se mélange avec les cuttings, puis le mélange fluide- cuttings remonte dans l’espace annulaire (espace entre les parois de forage et les parois de tubages) pour rejoindre la fosse à boue où s’effectue la décantation ; puis de nouveau elle sera aspirée par la pompe à boue et refoulée vers le train de tiges, et ainsi de suite.

 Circulation inverse : Dans la circulation inverse, le fluide est refoulé dans l’espace annulaire, et le mélange fluide- cuttings remonte dans le train de tige en entrant par les trous se trouvant au fond du trépan.

Dans le cas des deux forages que nous avons suivi, le mode de circulation de la boue est celle directe.

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- Avancement : Le mouvement de rotation des tiges contrôlé à partir du panneau de contrôle ainsi que le poids de ces dernières induisent l’effet d’abrasion de la roche et permettent ainsi l’avancement. Le forage doit se faire jusqu’au bout de la tige afin de permettre lors du changement de tige de garder un espace entre le fond de trou et l’outil de forage. En fin de tige, il faut remonter puis redescendre de façon plutôt brusque la tige afin de contrôler le flux et nettoyer les parois du trou. Les cuttings qui sont remontés avec la boue augmentent sa densité ce qui a tendance à ralentir la circulation de la boue. Les ouvriers sont donc amenés à débarrasser régulièrement la boue de ces cuttings afin qu’elle puisse circuler vers la fosse. Lorsque la boue n’est plus chargée, on pourra procéder à l’ajout d’une nouvelle tige.

- Ajout de tige : Pour ajouter une tige, on fixe la tête de rotation sur une tige dans la loge à tige, puis on fait descendre l’ensemble tête de rotation-tige sur le réducteur et on les raccorde à l’aide de la clé à chaîne ou en insufflant un mouvement de rotation à la tige sur le pas de vis à partir du panneau de contrôle; Ensuite, on retire la clé à chaîne et on commence à forer. A partir de ce moment, on ouvre la vanne d’alimentation de la tête d’injection en boue. Les tiges seront ainsi ajoutées jusqu’à ce que l’aquifère soit atteint.

On reconnaît cela quand les cuttings prélevés sont du sable de couleur propre (blanc) peu grossiers.

- Retrait de tige : Pour retirer une tige, on dévisse l’ensemble supérieur tige- tête de rotation de la tige inférieure puis on les remonte. Ensuite, on place la tige dans la loge à tiges en la dévissant de la tête de rotation et on fait descendre la tête de rotation pour passer à la tige suivante. Lorsque l’on doit procéder au cours du forage à un changement de l’outil de foration c’est-à-dire passer du trilame au tricône par exemple, on remonte toutes les tiges une par une et on nettoie le trilame ; Pendant ce temps, le tricône est monté sur le réducteur et on insère à nouveau toutes les tiges dans le forage.

La fiche de foration est remplie par le contrôleur et elle permet de savoir combien de tiges ont été utilisées, la durée que chacune d’elle a mise pour finir ainsi que l’outil en place à ce moment.

- Analyse des cuttings : Pendant la foration, les cuttings sont prélevés à chaque mètre foré ce qui permet à la fin du forage d’établir la lithologie du sol et aussi et surtout de savoir où se trouve la zone d’aquifère afin de stopper le forage au moment et à l’endroit opportun. Ils sont recueillis à la

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main puis passer à l’eau afin d’enlever la boue de forage dont ils sont recouverts et qui ne facilite pas l’identification des roches.

2.1.3. Nettoyage du Forage

En ce qui concerne le rotary à la boue, le nettoyage consiste à laver les parois du trou de forage à l’eau claire pour éliminer le cake (dépôt de boue sur les parois).

Il a pour objectif de remonter les cuttings qui sont tombés au fond du trou pendant le forage. Il permet aussi de racler les parois afin de les rendre plus lisses pour l’équipement et de maintenir le trou foré pour empêcher d’éventuels éboulements.

2.1.4. Equipement du forage :

Une fois le forage terminé, il faut procéder à la mise en place de l’équipement du forage. C’est une étape essentielle de la réalisation du forage. Le plan de captage ainsi que la position des crépines influent de manière déterminante sur le débit d’exploitation de l’ouvrage.

Cette étape comporte: la mise en place de la colonne de captage, la pose du massif de gravier filtre, la cimentation et le développement.

 Mise en place de la colonne de captage Du bas vers le haut, elle est constituée de :

- Un tube avec fond servant de piège à sable et appelé décanteur ou sabot - Les crépines qui sont placées de manière continue ou discontinue selon les

venues d’eau de l’aquifère. Elles ont pour rôle de :

 Laisser passer l’eau sans perte de charge importante

 Laisser passer au moment du développement les éléments les plus fins pour augmenter la perméabilité juste derrière la crépine par accumulation localisée des éléments les plus gros.

 Retenir derrière elles, les éléments du terrain pendant l’exploitation.

Leur matière peut être de l’acier inoxydable, ou du PVC.

Les différents types de crépines sont :

 Les crépines à fentes continues (type JOHNSON)

 Les crépines pontées ou à nervures repoussées

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 Les crépines en PVC

 Les crépines à persiennes

 Les crépines à fentes en coup de scie, etc…

- Des tubes pleins en PVC appelés Tubes d’exhaure qui sont reliés aux crépines et les surmontant.

- Le hors sol qui est la partie débordante du PVC et qui permet de fermer le forage en attendant les essais de pompage afin qu’il ne soit pas contaminé par la poussière ou les populations.

Pour éviter les risques d’effondrement de terre dans le trou du forage qui sont de plus en plus importants quand la profondeur du forage devient importante, on recommande de placer le tubage le plus rapidement possible.

 La pose du massif de gravier filtre

Le rôle du gravier additionnel est d’éviter le risque d’érosion en évitant l’entrée des sables fins et empêcher la contamination de l’eau par les roches. Le gravier utilisé est du gravier de quartz, propre et rond, issu de carrières agréées par le bureau d’études. Il est le plus fin possible mais ne passe pas par l’ouverture des crépines. La taille du plus petit gravier est supérieure à un millimètre (1mm) et celle du plus gros grain est de trois millimètres (3mm). Il doit être uniforme, propre, calibré et siliceux de préférence. Le gravier descend dans l’espace annulaire le long du tubage. Une remontée de boue par le tube de forage indique une descente correcte du gravier. Lorsque le niveau du gravier atteint le haut des crépines, la boue ne remonte plus par le tube mais par l’espace annulaire : le massif de gravier doit alors dépasser le haut des crépines sur une hauteur de 5 mètres au moins. Le volume nécessaire du gravier peut être défini théoriquement : volume du trou moins volume de tubage ou de la manière empirique suivante selon E. Drouart :

𝑽 = 𝑯 × 𝟎. 𝟖 × (𝑫^𝟐 − 𝒅^𝟐)

Où V : est le volume de gravier en m³.

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H : hauteur du massif de gravier en m D : diamètre du trou en m.

d : diamètre des tubes en m.

- Nombre de seaux nécessaires

Le volume de chaque seau utilisé est de 20L donc pour déterminer le nombre de seaux nécessaires, on fait le calcul suivant :

𝑵𝒐𝒎𝒃𝒓𝒆 𝒅𝒆 𝒔𝒆𝒂𝒖𝒙 𝒏é𝒄𝒆𝒔𝒔𝒂𝒊𝒓𝒆𝒔 =𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝒈𝒓𝒂𝒗𝒊𝒆𝒓 𝒆𝒏 𝑳 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆 𝒅^′𝒖𝒏 𝒔𝒆𝒂𝒖 𝒆𝒏 𝑳

- Côte du gravier : On désigne par ce thème, la profondeur jusqu’à laquelle on remplit le gravier dans le trou. Elle se calcule comme suit :

𝑪ô𝒕𝒆 𝒈𝒓𝒂𝒗𝒊𝒆𝒓(𝒎) = 𝒄ô𝒕𝒆 𝒔𝒖𝒑é𝒓𝒊𝒆𝒖𝒓𝒆 𝒄𝒓é𝒑𝒊𝒏𝒆(𝒎) − 𝟓𝒎

Notons que les crépines ont deux côtes, une supérieure et une inférieure qui se déterminent comme suit :

𝑪ô𝒕𝒆 𝒊𝒏𝒇 𝒄𝒓é𝒑𝒊𝒏𝒆(𝒎) = 𝑷𝒓𝒐𝒇 é𝒒𝒖𝒊𝒑é𝒆(𝒎) − 𝑳𝒐𝒏𝒈𝒖𝒆𝒖𝒓 𝒅𝒖 𝒔𝒂𝒃𝒐𝒕(𝒎)

𝑪ô𝒕𝒆 𝒔𝒖𝒑 𝒄𝒓é𝒑𝒊𝒏𝒆(𝒎) = 𝑪ô𝒕𝒆 𝒊𝒏𝒇 𝒄𝒓é𝒑𝒊𝒏𝒆(𝒎) − 𝑳𝒐𝒏𝒈𝒖𝒆𝒖𝒓 𝒄𝒓é𝒑𝒊𝒏𝒆(𝒎)

- Hauteur de Gravier : Il s’agit de la hauteur sur laquelle s’étend le massif de gravier dans le trou et elle se détermine de la façon suivante

𝑯𝒂𝒖𝒕𝒆𝒖𝒓 𝒅𝒆 𝒈𝒓𝒂𝒗𝒊𝒆𝒓(𝒎) = 𝑷𝒓𝒐𝒇 é𝒒𝒖𝒊𝒑é𝒆(𝒎) − 𝑪ô𝒕𝒆 𝑮𝒓𝒂𝒗𝒊𝒆𝒓(𝒎)

2.1.5. Cimentation en tête de forage

Le rôle de la cimentation est de protéger le forage contre les pollutions extérieures. Elle est réalisée avec un mélange ciment, sable, eau conformément

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aux clauses du cahier des charges. Le ciment utilisé est du CPA 325 fabriqué au Bénin. L’opération consiste à remplir avec ce mélange l’espace annulaire à partir du massif filtrant jusqu’à la surface du sol. La cimentation doit être réalisée après le développement et avant les essais de pompage. Le dosage de laitier de ciment est d’environ 50 l d’eau pour 100 kg de ciment.

2.1.6. Développement du Forage

C’est une opération qui consiste à nettoyer les tubes et les crépines par une circulation d’eau sous forte pression jusqu’à l’obtention d’une eau propre à la consommation. Elle est la phase ultime après la réalisation d’un forage et permet de déterminer le débit maximal du forage afin d’en déduire le débit d’exploitation ainsi que les paramètres hydrodynamiques de l’aquifère. En général au Bénin on a recours au développement pneumatique encore appelé développement à l’air- lift. On calcule le débit au développement par la formule suivante :

𝐷 = 3600 × 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑢 𝑠𝑒𝑎𝑢 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑠é 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑠 𝑚𝑖𝑠 𝑝𝑜𝑢𝑟 𝑟𝑒𝑚𝑝𝑙𝑖𝑟 𝑙𝑒 𝑠𝑒𝑎𝑢 Avec D en m³/h

Volume du seau en litres Temps mis en secondes

A la fin du développement, on prélève l’eau ainsi obtenue dans une bouteille qui est envoyée pour des analyses afin de déterminer si elle respecte les normes de qualité de L’OMS.

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2.2. Travaux de bureau

Au cours des travaux de bureau, nous avons eu à calculer les côtes de gravier, crépines, les volumes de gravier nécessaires pour confirmer les calculs faits sur le terrain. Nous avons également réalisé les coupes des forages ainsi que leurs courbes d’avancement (Cf. Figures 6, 7, 8 et 9) grâce au logiciel Coupe de Forages.. Nous avons également réalisé les cartes de localisation de la commune de Ouinhi sur laquelle a porté notre étude et celle de la localisation des trois forages les uns par rapport aux autres à partir de leurs coordonnées géographiques.

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CHAPITRE 3

PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS DES TRAVAUX DE FORAGE REALISES DANS LA

COMMUNE DE OUINHI

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Au cours de nos travaux de terrain, tous les forages auxquels nous avons assistés se sont révélés être des forages artésiens.

 Principe du forage artésien

Le phénomène d’artésianisme est dû à la mise sous pression d’un aquifère lorsque l’inclinaison de la couche géologique imperméable qui le surmonte le contraint sous le niveau de sa ligne piézométrique, autrement dit, son niveau piézométrique se retrouve hors du sol. Si cette couche est forée, l’eau remonte le forage en jaillissant selon le principe des vases communicants. La pression artésienne peut être modérée ou alors très forte.

Figure5 : Illustration de l’artésianisme

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1. Travaux de forage 1.1 Cas du village de Gnaly

La technique de foration utilisée est le rotary forage à la boue étant donné que nous sommes là dans une zone du sédimentaire. La lithologie du terrain nous montre qu’au cours de la réalisation de ce forage, les principales couches traversées sont : l’argile noire, jaunâtre, grise, le gravier, le sable, le calcaire et le schiste. Le niveau d’aquifère de sable blanc grossier le plus important va de 251m à 291m soit une épaisseur de 40m. Il a été capté sur 11,95m avec des crépines en PVC

 Equipement du forage - Pose du massif de gravier

 Volume de gravier utilisé V= H×0,8× (D²-d²)

H= 25m ; D=9’’⅞=251mm et d=5,51’’=140mm

NB : 1 pouce=25,4mm ; 251mm= 0,251m et 140mm=0,14m D²-d²=0,0434 m²

Donc V= 25×0,8× 0,0434=0,868m³ = 868L V≈868L

 Calcul du nombre de sceaux nécessaires

𝑁𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑎𝑢𝑥 𝑛é𝑐𝑒𝑠𝑠𝑎𝑖𝑟𝑒𝑠 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑒𝑟 𝑒𝑛 𝐿 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑^′𝑢𝑛 𝑠𝑒𝑎𝑢 𝑒𝑛 𝐿 Nombre de seaux nécessaires= ^868L

20L Nombre de seaux nécessaires= 43,4≈44 On a eu besoin de 44 seaux de gravier.

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 Côte de gravier

𝐶ô𝑡𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑒𝑟 = 𝑐ô𝑡𝑒 𝑠𝑢𝑝é𝑟𝑖𝑒𝑢𝑟𝑒 𝑐𝑟é𝑝𝑖𝑛𝑒 − 5𝑚

Les 5m correspondent à la hauteur minimum d’ajout de massif filtrant au- delà de la côte supérieure de crépine. Dans ce cas, le gravier a été envoyé jusqu’à 9,05 m au-dessus de la côte supérieure de la crépine. Ainsi donc, on a :

Côte supérieure de gravier = 276,57 m –9,05 m Côte supérieure de gravier= 267,52m

 Hauteur de gravier

Hauteur de gravier= Profondeur équipée−côte supérieure de gravier Hauteur de gravier=292,52m−267,52m

Hauteur de gravier=25m

1.2 Cas du village de Zounguè

La lithologie de ce terrain nous montre que principalement les terrains traversés sont : l’argile, le calcaire, le schiste et le sable. La longueur de crépine est 14,83m

 Equipement du forage - Pose du massif de gravier

 Volume de gravier utilisé V= H×0,8× (D²-d²)

H= 29,17m ; D²-d²=0,0434m²

Donc V= 29,17×0,8× 0,0434=1,0127824m³=1012,7824L V=1012,7824L

 Calcul du nombre de seaux nécessaires

𝑁𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑎𝑢𝑥 𝑛é𝑐𝑒𝑠𝑠𝑎𝑖𝑟𝑒𝑠 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑒𝑟 𝑒𝑛 𝐿 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑^′𝑢𝑛 𝑠𝑒𝑎𝑢 𝑒𝑛 𝐿

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Nombre de seaux nécessaires= ^1012,7824L 20L Nombre de seaux nécessaires= 50,63912≈51 On a eu besoin de 51 seaux de gravier.

 Côte de gravier

𝐶ô𝑡𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑒𝑟 = 𝑐ô𝑡𝑒 𝑠𝑢𝑝é𝑟𝑖𝑒𝑢𝑟𝑒 𝑐𝑟é𝑝𝑖𝑛𝑒 − 5𝑚

Dans ce cas, le gravier a été envoyé jusqu’à 10,94 m au-dessus de la côte supérieure de la crépine. Ainsi donc, on a :

Côte gravier = 267,12m−10,94m= 256,18m Côte gravier= 256,18m

 Hauteur de gravier

Hauteur de gravier= Profondeur équipée−côte supérieure de gravier

Hauteur de gravier= 285,35m− 256,18m Hauteur de gravier= 29,17m

Les coupes des deux forages ainsi que leurs courbes d’avancement sont présentées à la page suivante. Les données regroupées dans les annexes 1, 3 et 5 nous ont permis leur réalisation.

Les courbes d’avancement permettent de mettre en évidence la variation de la vitesse d’avancement d’un forage. La vitesse d’avancement est plus ou moins élevée lorsqu’on se trouve dans le sable ou l’argile contrairement au calcaire et au schiste dans lesquels elle est très faible (entre 0,5 et 3m/h).

L’augmentation ou la baisse de la vitesse d’avancement permet de savoir à peu près la nature du terrain traversé.

2. Coupes des forages et courbes d’avancement

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Figure 6: Coupe du Forage de Gnaly-Houézoumè

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Figure 7:Coupe du Forage de Zounguè-Centre

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Figure N°8Courbe d’avancement du forage de Gnaly-Houézoumè

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Figure N°9 : Courbe d’avancement du forage de Zounguè-Centre

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CHAPITRE 4:

DIFFICULTES RENCONTREES ET SUGGESTIONS

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1. Difficultés rencontrées

Notre stage de fin de cycle effectué au Bureau d’Etudes SETHAGEN fut pour nous une expérience édifiante. Il s’est déroulé dans de bonnes conditions de travail, ce qui nous a permis une intégration rapide au sein des équipes. Cependant nous avons eu beaucoup de mal à l’obtenir et les difficultés n’ont pas manqué au cours de notre stage :

 La précarité des voies et les différentes intempéries (pluies) ont rendu difficile l’accès aux différents chantiers ; Cela a donc entrainé des pertes de temps et a freiné l’avancement des travaux

 Les problèmes d’approvisionnement en eau pour la préparation de la boue de forage. En effet, il faut se rendre dans des villages voisins pour remplir la citerne à eau

 Le temps perdu à attendre que le gasoil soit amené de la base jusqu’au chantier étant donné que dans ces villages, il n’y a pas de station

 L’absence de trousse à secours sur le chantier pour l’intervention en cas d’accidents

 Le manque de casques de protection pour le contrôleur des travaux et les stagiaires.

 L’hostilité dont font preuve certaines populations à l’égard des équipes, due au fait qu’elles s’opposent aux travaux pour des raisons de tradition

2. Suggestions

 L’Ecole Polytechnique D’Abomey-Calavi se doit de mieux accompagner ses étudiants dans la recherche de stage

 Nous proposons à l’Entreprise d’assurer la maintenance préventive des différents organes des foreuses afin de diminuer les pertes de temps dues aux pannes fréquentes

 Prévoir au plus tôt des aménagements pour éviter les inondations et les gaspillages d’eau dans le cas de forage artésien.

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CONCLUSION

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L’Eau est une ressource indispensable à toute forme de vie et ne saurait être remplacée par quelle que autre que ce soit. Elle est utilisée dans le cadre de différents usages tels que : la consommation, l’hygiène, l’agriculture, etc… Tout ce qui permet à l’homme de se nourrir et de vivre. Parmi les huit Objectifs du Millénaire pour le Développement que l’ONU a mis en place en accord avec tous les pays du monde et surtout ceux du tiers monde, l’accès à l’eau potable pour tous avant l’horizon 2015 se retrouve en chacun des huit objectifs car sans eau pas de santé, pas d’éducation, et pas de développement. C’est dans ce cadre que le gouvernement du Bénin met chaque année au point des projets pour approvisionner les populations rurales en eau potable. Quoi de mieux donc que l’exploitation des Eaux souterraines dans ce cadre étant donné qu’elles sont les plus disponibles et les moins coûteuses et qu’en plus elles ont une durée de vie d’au moins 27 ans.

A l’instar de la commune de Ouinhi dans le département du Zou, ce sont plusieurs autres communes du Bénin qui bénéficient chaque année des projets d’approvisionnement en eau potable. Afin de maximiser le taux de réussite de ces projets, il est impératif de procéder à des essais géophysiques stricts et de tenir compte des conditions climatiques, géologiques et hydrogéologiques du milieu dans lequel l’approvisionnement doit se faire. Aussi selon la nature du sol, faudra- t-il choisir la technique de forage à adopter. Dans le cadre de la réalisation des forages que nous avons suivi dans la commune de Ouinhi, c’est le forage au rotary à la boue qui fût utilisé. Il faut ensuite, après que le forage ait été déclaré positif, réaliser des essais de pompage dans le cas où il n’est pas artésien, fixer le débit d’exploitation et déterminer la côte d’installation de la pompe. La sécurité et la durabilité de l’ouvrage en dépendent.

La collecte, l’analyse et le traitement des informations dans les localités de Gnaly et de Zounguè nous permettent de conclure que les forages réalisés permettent un approvisionnement raisonnable des populations de ces localités en eau potable. Cependant le temps que nous avons eu pour notre stage ne nous a pas permis de déduire les caractéristiques hydrodynamiques des aquifères ainsi que des ouvrages réalisés.