UNIVERSITE D’ANTANANARIVO FACULTE DES...
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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
FACULTE DES SCIENCES
DEPARTEMENT DES SCIE
Option
MEMOIRE DE RECHERCHE
DIPLOME D’ETUDES APPROFONDIES
CARACTERISATION
RESSOURCES EN EAUX MOBILISABLES DANS LES
NAPPES D’ARENES
(CAS DE LA COMMUNE
DISTRICT DE BETAFO
Présenté par : RAKOTONIAINA MAMINIRINA Marie Sylvie
Soutenu publiquement le
Devant les membres de jury composés de
Président : Monsieur
Rapporteur : Monsieur
Examinateurs : Madame
Madame RANDRIANALY Hasina Nirina
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
FACULTE DES SCIENCES
DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE
L’EVOLUTION
Option : HYDROGEOLOGIE
MEMOIRE DE RECHERCHE
Pour l’obtention du
DIPLOME D’ETUDES APPROFONDIES
CARACTERISATION S HYDROGEOCHIMIQUE
RESSOURCES EN EAUX MOBILISABLES DANS LES
NAPPES D’ARENES
OMMUNE RURALE D’ INANANTONANA
DISTRICT DE BETAFO - ANTSIRABE
RAKOTONIAINA MAMINIRINA Marie Sylvie
Soutenu publiquement le : 09 Octobre 2013
Devant les membres de jury composés de :
Monsieur RAKOTONDRAZAFY Raymond, Professeur
Monsieur RANAIVOARISOA Alfred, Maître de Conférences
Madame RAMBOLAMANANA Voahangy, Maître de Confé
RANDRIANALY Hasina Nirina, Maître de Conférences
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
NCES DE LA TERRE ET DE
DIPLOME D’ETUDES APPROFONDIES
CHIMIQUE S DES
RESSOURCES EN EAUX MOBILISABLES DANS LES
INANANTONANA ,
ANTSIRABE )
RAKOTONIAINA MAMINIRINA Marie Sylvie
Professeur
de Conférences
de Conférences
de Conférences
TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENTS
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
ABREVIATIONS ET SYMBOLES
INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1
I.CONTEXTE GENERAL ......................................................................................................... 4
I.1 Géographie ................................................................................................................ 5
I.1.1 Géographie physique .................................................................................. 5
I.1.2 Géographie humaine................................................................................... 9
I.1.3 Géographie économique .......................................................................... 10
I.2 Hydrologie et géologie ............................................................................................ 11
I.2.1 Hydrologie ................................................................................................ 11
I.2 2 Géologie ................................................................................................... 11
I.2.3 Hydrogéologie .......................................................................................... 13
II. METHODOLOGIE ............................................................................................................. 18
II.1.Acquisitions et collectes des données .................................................................... 19
II.2 Réalisations des travaux sur terrain ....................................................................... 19
II.2.1 Analyses des paramètres physiques in-situ ............................................. 19
II.2.2 Prélèvement ............................................................................................. 20
II.2.3 Conservation ........................................................................................... 22
II.3 Participations des analyses chimiques au laboratoire ............................................ 22
II.3.1 Cations .................................................................................................... 23
II.3.2 Anions ..................................................................................................... 25
II.4 Traitements et exploitations des données .............................................................. 29
II.4.1 Map info, Excel et PAST ........................................................................ 29
II.4.2 Aquachèm ............................................................................................... 31
III. RESULTATS ET INTERPRETATIONS .......................................................................... 33
III.1.Résultats ............................................................................................................... 34
III.1 1 Situations géographiques des points d’eaux .......................................... 34
III.1.2 Résultats des paramètres physiques ....................................................... 35
III.1.3 Résultats des analyses au laboratoire ..................................................... 36
III.2.Interprétations ....................................................................................................... 42
III.2.1 Classifications ........................................................................................ 42
III.2.2 Explications ........................................................................................... 43
III.2.3 Etudes comparatives .............................................................................. 50
CONCLUSION ........................................................................................................................ 52
BIBLIOGRAPHIES ................................................................................................................. 55
WEBOGRAPHIE ..................................................................................................................... 57
RESUME
REMERCIEMENTS
« Loué soit Dieu, le Seigneur, car sans sa bénédiction ce présent mémoire n’a pas pu
être réalisé.» Il est le fruit de collaboration de plusieurs personnes, ainsi il m’est agréable de
les remercier. Ma gratitude va d’abord à :
Monsieur RAMANOELINA Armand René Panja, Professeur titulaire,
Président de l’Université d’Antananarivo.
Monsieur RAHERIMANDIMBY Marson, Professeur, Doyen de la Faculté des
Sciences de l’Université d’Antananarivo.
Madame RAMBOLAMANANA Voahangy, Maitre de conférences, Chef de
Département des Sciences de la Terre et de l’Evolution au sein de la Faculté des Sciences de
l’Université d’Antananarivo.
Monsieur RAKOTONDRAZAFY Raymond, Professeur, Responsable de la
formation du troisième cycle en Sciences de la Terre et de l’Evolution, qui est obstiné de
présider ce mémoire.
Monsieur RANAIVOARISOA Alfred, Maitre de conférences, Responsable de
l’option Hydrogéologie, Département des Sciences de la Terre, qui a bien voulu m’encadrer et
qui m’a proposé ce thème de mémoire que j’ai beaucoup apprécié.
Madame RANDRIANALY Hasina Nirina, Maitre de conférences, qui malgré
ses différentes responsabilités n’a pas ménagé son temps ni ses efforts pour corriger ce travail.
Elle n’a pas aussi épargné ses remarques très judicieuses pour améliorer mon travail.
Monsieur RAVELONANDRO Pierre Hervé, ancien Directeur du Centre
National de Recherche sur l’Environnement (CNRE), qui m’a accueilli à bras ouverts et qui
m’a permis d’effectuer un stage pendant l’analyse de l’eau.
Monsieur RAHAJARY Tsialoninarivo, Directeur National du SAF FJKM, qui
m’a autorisé d’effectuer mon stage au sein de son institution.
Monsieur RAKOTONIRINA Simon, Coordonnateur du projet « Eau et
Assainissement », SAF FJKM Antsirabe, qui m’a accueilli ouvertement en me faisant profiter
de sa grande expérience professionnelle, je vous remercie.
Monsieur ANDRIAMBOLOLONA Charles : technicien du SAF FJKM, et les
membres de l’AEPAH qui m’a beaucoup aidé durant le travail sur terrain dans le Fokontany
d’Inanantonana.
Pour terminer, je dois remercier toute ma famille; qui m’a toujours encouragée. Ce
Mémoire doit beaucoup à leur soutien tant moral que financier!
LISTE DES FIGURES
Figure n°1 : Localisation de la zone d’étude ........................................................................... 5
Figure n°2 : Variation des précipitations .................................................................................. 7
Figure n°3 : Carte topographique d’Inanantonana ................................................................... 8
Figure n°4 : Lavaka .................................................................................................................. 8
Figure n°5 : Carte géologique d’Inanantonana ....................................................................... 12
Figure n°6 : Types de points d’eaux à Inanantonana ............................................................. 17
Figure n°7 : Analyses des paramètres physiques in situ ......................................................... 19
Figure n°8 : Carte d’échantillonnage ..................................................................................... 21
Figure n° 9 : Prélèvement d'eau ............................................................................................. 21
Figure n°10 : Analyse des éléments chimiques au laboratoire ............................................... 22
Figure n°11: Spectromètre d’absorption atomique ................................................................. 25
Figure n°12: Détermination du TA et du TAC de Bicarbonate (HCO3-) ................................ 26
Figure n°13: Schéma d’une boite à moustache ....................................................................... 30
Figure n°14: Proportion des cations majeurs de tous les points d’eaux à Inanantonana ....... 37
Figure n°15: Proportion des anions majeurs de tous les points d’eaux à Inanantonana ........ 38
Figure n°16: Homogénéité des échantillons ........................................................................... 41
Figure n°17: Diagramme de Schoeler de tous les points d’eaux à Inanantonana .................. 42
Figure n°18: Diagramme de Piper de tous les points d’eaux à Inanantonana ........................ 43
Figure n°19: Diagrammes des cations par rapport aux ITD .................................................. 48
Figure n°20: Diagrammes des anions par rapport aux ITD ................................................... 49
Figure n°21: Diagramme de Schoeler des eaux d’Inanantonana, d’Eau Vive et de Volvic .. 51
LISTE DES TABLEAUX
Tableau n° 1: Variation moyenne de température de Betafo .................................................... 6
Tableau n°2 : Nombre de la population de la Fokontany d’Inanantonana. .............................. 9
Tableau n°3 : Nombres des élèves dans le Fokontany d’Inanantonana.................................. 10
Tableau n°4 : Types d’activités dans le Fokontany d’Inanantonana. ..................................... 11
Tableau n°5 : Bilan hydrique d’Antsirabe. ............................................................................. 15
Tableau n°6 : Méthodes d’analyse des paramètres physiques. ............................................... 20
Tableau n°7 : Informations sur les points d’eaux à Inanantonana. ......................................... 34
Tableau n°8 : Résultats des analyses des paramètres physiques sur terrain. .......................... 36
Tableau n°9 : Résultats des analyses des paramètres chimiques au laboratoire. .................... 36
Tableau n°10: Balance ionique E des eaux (en méq/l). .......................................................... 40
Tableau n°11: Valeurs des ITD en méq/l ............................................................................... 40
Tableau n°12: Valeurs nutritives d’Eau Vive ......................................................................... 50
Tableau n°13: Valeurs nutritives des eaux d’Inanantonana, d’Eau Vive et de Volvic........... 51
ABREVIATIONS ET SYMBOLES
AEPG : Adduction d’Eau Potable par le Système Gravitaire
BD : Base de données
CIDST : Centre d’Information et de Documentation Scientifique et Technique
cm : Centimètre
CNRE : Centre National de Recherche pour l’Environnement
ECAR : Eglise Catholique Apostolique Romain
FJKM : Fiangonan’i Jesosy Kristy eto Madagasikara
FLM : Fiangonana Loterana Malagasy
g : Gramme
GPS : Global Position System
IRD : Institut des Recherches pour le Développement
km : Kilomètre
l : Litre
ml : Millilitre
m : Mètre
mm : Millimètre
mg : Milligramme
OMS : Organisation Mondiale de la Santé
PK : Point Kilométrique
RN : Route Nationale
RIP : Route d’Intérêt Publique
SAF : Sampan’Asa Fampandrosoana-FJKM
UV : Ultra-violet
°C : Degré Celsius
µs : Micro siemens
1
INTRODUCTION
2
L’eau est indispensable à la vie, à la santé et aux activités de production. Elle
contribue au bien être de l’homme. C’est pourquoi le Gouvernement Malgache a depuis
longtemps mis en priorité l’approvisionnement en eau, qui suit la norme de potabilité. D’une
part, Madagascar possède cette norme de potabilité, publiée en 2004 par le décret N°2004-
635(Code de l’eau, 2004), et fixée en référence avec les exigences d’une demande
d’utilisation. D’autre part, l’OMS a une valeur à respecter en ce qui concerne la qualité de
l’eau à consommer.
Depuis longtemps, l’eau souterraine a été synonyme de « l’eau propre » et répondant
naturellement à la norme (DEGREMONT ET LA GROUPE LYONNAISE, 1989).
Actuellement cette appellation n’est plus valable face aux changements climatiques et aux
activités anthropiques, car la nappe souterraine est aussi touchée par diverses pollutions.
L’eau souterraine est le véhicule de transport des substances minérales, organiques et des
bactéries pathogènes (TARDAT-HENRY, 1982). Par son mouvement, dans toutes les zones
du sous-sol, elle provoque la propagation des polluants. Donc, l’eau est polluée lorsqu’elle
présente un danger pour l’environnement, cette pollution est également la cause principale des
mauvaises qualités chimiques des eaux souterraines. La pollution de l’eau souterraine est le
risque permanent de limitation de la ressource en eau dans un proche avenir (CASTANY,
1982).
D’ailleurs, les qualités chimiques des eaux souterraines dépendent surtout de la nature
des roches qu’elles traversent c'est-à-dire qu’elles sont plus ou moins minéralisées en fonction
de la nature des roches traversées et des minéraux rencontrés au cours de l’infiltration. Au
cours de l’infiltration des eaux dans le sous-sol, elles se chargent en ions et acquièrent des
propriétés physiques et chimiques qui caractérisent les nappes.
Dans le cadre de ce travail, le cas d’Inanantonana a été étudié. Les puits et les sources
y sont les moyens d’exploitations des ressources en eau souterraines. Cependant la seule
source disponible, exploitable par le moyen de la technique gravitaire, se trouve à une
trentaine de kilomètre de ce Fokontany et demande ainsi un grand financement. Par ailleurs
quelques foyers s’alimentent en eau par des puits et se plaignent l’existence d’algues et de
parasites dans l’eau et /ou une mauvaise odeur et un goût plus ou moins salé. La question qui
se pose, est de savoir si tous ces problèmes ont une liaison avec la nature des aquifères ou
d’autres causes. La méthode d’étude hydrogéochimique basée sur la caractérisation des eaux
souterraines par leur minéralisation aidera à proposer quelques réponses à ces questions. Elle
3
identifie à la fois l’origine de la minéralisation et les faciès caractéristiques des nappes
d’arènes exploitées dans la zone d’études. Des échantillons d’eaux des sources, des puits
traditionnels et des quelques puits modernes réalisés par le SAF FJKM ont été analysés dans
le cadre de l’étude, dans la limite autorisée par le laboratoire CNRE Fiadanana et les
possibilités permises par SAF FJKM. Des analyses des paramètres physiques ont été faites sur
terrain à l’aide des kits du laboratoire hydrogéologie du département des Sciences de la Terre.
Pour atteindre les objectifs fixés au cours de cette étude, ce travail comporte trois
parties. La première partie est consacrée au contexte général de la zone d’étude. La deuxième
partie englobe la méthode d’étude. La troisième partie énonce les résultats et leurs
interprétations suivies de la conclusion.
4
I-CONTEXTE GENERAL
5
I.1. Géographie
I.1.1. Géographie physique
1. Situation géographique
La Commune d’Inanantonana appartient au District de Betafo, Région de
Vakinankaratra et est située à 68 km à l’Ouest d’Antsirabe, avec une distance de 236 km
d’Antananarivo, et de 35 km à l’Ouest de Betafo. Au point kilométrique numéro 57 de la
route nationale numéro 34 (RN34), en suivant la Route d’Intérêt Public (RIP) de 11km en
direction du Nord. Après la prise des données par un GPS, elle est située à 19°38’59’’ de
latitude et à 046°37’08’’ de longitude (Figure n°1).
Figure n°1 : Localisation de la zone d’étude (Source : BD500)
6
2. Climatologie
a. Climat
Le climat de Madagascar est conditionné par sa position géographique, la forme du
relief, l’influence maritime et le régime des vents. Sur le plan climatique, Inanantonana fait
partie de la région des hautes terres où règne l’alternance des deux saisons dont sèche et
froide commence au mois d’avril et se termine au mois d’Octobre, tandis que la saison
humide et chaude débute le mois de Novembre et s’achève le mois de Mars
(CHARPENTIER. H., 2010).
b. Température
Le tableau n°1 ci-dessous illustre les variations de la température moyenne périodique
de Betafo. Elle fait partie du régime climatique tropical d’altitude supérieure à 900 m. Elle est
caractérisée par une température moyenne annuelle inférieure ou égale à 21° C; avec des
maximum de 22,9 °C et des minimum de 17,4 °C (Service de la Météorologie
Ampandrianomby, 2010).
Tableau n°1 : Variation moyenne de température de Betafo
Station
Moyenne Mois le plus chaud Mois le plus froid
Température (°C)
Mois Température
(°C) Mois
Température (°C)
BETAFO 21 Décembre 22,9 Juillet 17,4
Source : Service de la Météorologie Ampandrianomby 2010
c. Précipitation
La zone d’étude a une pluviométrie moyenne annuelle de 1400 mm qui assure la
recharge des nappes (Service de la Météorologie Ampandrianomby, 2010). La figure suivante
montre les normales de précipitations P (Figure n°2).
Figure n°2 : Variation des précipitation
2010)
3. Relief et sol
Concernant le relief de
dénivellation aux sommets arrondis et aux versa
D’après la carte topographique de la région, la Commune R
située en zone collinaire formée de massifs résiduels ou de cha
1428 mètres d’altitude, des surfaces d’aplanissement fini tertiaire
mètres et des surfaces d’aplanissement actuelles ou plaines alluviales de 1286
leurs versants de raccordement
Le sol est en train de se dégrader. Les phénomènes d
lavaka (figure n°4). Cette région fait partie des régions d’altitude, dominée
dénudées et taillées par des « lavaka
précipitations (Source : Service de la Météorologie
de la zone d’étude, il est caractérisé par des collines de moyenne
dénivellation aux sommets arrondis et aux versants en pente relativement faible
topographique de la région, la Commune Rurale d’Inanantonana est
située en zone collinaire formée de massifs résiduels ou de chaînes montagneuses jusqu’à
d’altitude, des surfaces d’aplanissement fini tertiaires qui peuvent atteindre 1339
et des surfaces d’aplanissement actuelles ou plaines alluviales de 1286
leurs versants de raccordement à pente variable (ARTHAUD et Al, 1990).
Le sol est en train de se dégrader. Les phénomènes d’érosion sont très marqués par
Cette région fait partie des régions d’altitude, dominée
lavaka », intercalées par des vallées et vallons à pente variable
7
Service de la Météorologie Ampandrianomby
par des collines de moyenne
nts en pente relativement faible.
urale d’Inanantonana est
es montagneuses jusqu’à
s qui peuvent atteindre 1339
et des surfaces d’aplanissement actuelles ou plaines alluviales de 1286 mètres, avec
(Figure n°3)
’érosion sont très marqués par les
Cette région fait partie des régions d’altitude, dominée par des montagnes
et vallons à pente variable.
8
Figure n°3: Carte topographique d’Inanantonana (Source : Carte topographique
d’Ankazomiriotra 1/100000)
Figure n°4: Lavaka
Lavaka
9
4. Végétation
Le haut du relief (massif d’Inanantonana) est couvert d’une végétation arbustive plus
ou moins défavorable au ruissellement donc favorable à l’infiltration. La savane prédomine
dans la commune et ses alentours. (CHARPENTIER.H., Mai 2010).
I.1.2. Géographie humaine
1. Population
La population enquêtée est en générale dominée par la race Merina. Quelques
Sakalava et des Bara s’installent dans cette région. Le nombre de la population dans le
Fokontany d’Inanantonana compte de 1324 d’après le recensement du district de Betafo en
2010 (tableau n°2).
Tableau n°2 : Nombre de la population de la Fokontany d’Inanantonana
Classe d’âge COMMUNE RURALE Inanantonana
Masculin Féminin
0 à 5ans 154 241
6 à 11ans 68 79
11 à 17 ans 150 199
18 à 60 ans 154 246
60 ans et + 13 20
Sous total 539 785
TOTAL 1324
Source : District de Betafo (Monographie d’Inanantonana 2010)
2. Organisation sociale
a. Santé
Elle bénéficie d’un Centre de Santé de Base (CSB II) pour les consultations médicales;
ainsi que les accouchements et autres soins. Les maladies chroniques sont surtout liées aux
maladies hydriques telles que la diarrhée et la dysenterie à cause du faible niveau de vie,
l’inaccessibilité à l’eau potable et l’insuffisance de système d’assainissement.
10
b. Education
Le tableau n°3 ci-dessous montre les écoles existantes ainsi que l’effectif des élèves:
Tableau n°3: Nombre des élèves dans le Fokontany d’ Inanantonana
Fokontany Ecoles Effectifs
des élèves G F Enseignants
CEG 205 117 88 10
ECAR 173 93 80 10
FLM 87 31 56 8 Total 3 465 241 224 28
Source: SAF-FJKM: Rapport final d’Inanantonana 2010
c. Religion
La population du Fokontany d’Inanantonana dispose d’une Eglise Catholique et d’un
Temple Protestant Luthérien (SAF-FJKM: Rapport final d’Inanantonana 2010).
I.1.3. Géographie économique
1. Accessibilité
La route est praticable pendant toute l’année pour le trajet Antananarivo-Antsirabe-
Betafo jusqu’au PK 57 de la RN 34. Elle est bituminée, tandis que le reste est encore en
terrassement mais en bon état.
2. Activités
La plupart des gens c'est-à-dire 70% sont des agriculteurs. C’est une Commune à
vocation agricole. Les cultures des maïs, pomme de terre, haricot, patate douce, soja, taro,
légumes et autres y sont les plus pratiquées, les bas-fonds souvent marécageux sont cultivés
de riz. L’élevage des zébus, porcs et volailles est pratiqué dans ce Fokontany
(CHARPENTIER. H., 2010).
Le tableau suivant montre les principales activités de la population dans le Fokontany
d’Inanantonana ainsi que la répartition y afférente (Tableau n°4).
11
Tableau n°4 : Types d’activités dans le Fokontany d’Inanantonana
ACTIVITES
Inanantonana Agriculteurs Artisans Commerçants Salariés
Autres activités
1200 20 62 70 43
Source : District de Betafo (Monographie d’Inanantonana 2010)
I.2. Hydrologie et géologie
I.2.1. Hydrologie
Les cours d’eaux sont tous des affluents de la Mania, les uns directement et les autres
par l’intermédiaire de l’Iandratsay. Les directions générales de l’écoulement sont Est-Ouest.
Toutes les rivières coulent vers le Kitsamby (SAINT OURS, 1958).
Les eaux de surface rencontrées dans la région des hauts - plateaux sont composées de
sources, de ruisseaux, de rivières, de fleuves et de lacs. La rivière d’Iandratsay s’afflue dans
cette zone.
I.2.2. Géologie
L’Inanantonana fait partie de la série migmatitique de l’Ouest Ankaratra. La
migmatisation est très dominante. La région renferme de nombreuses roches intrusives. A
partir du Sud de l’Itasy part un gros massif granitique de Vavavato daté de 1060 Millions
d’années avec bordure de Migmatite et un enclavement basique (BESAIRIE.H, 1954).
En référant la géologie de Madagascar, cette zone fait partie du socle cristallin de
Madagascar, du complexe granitique méridienne à subméridienne de la partie centrale du
socle cristallin de Madagascar c'est-à-dire dans la grande dorsale méridienne de
Vangaindrano, Angavo et Anjafy séparant les séries de Manampotsy à l’est et d’Ampasary et
les séries d’Ambatolampy et de Tolongoina à l’ouest.
La Commune Rurale d’Inanantonana fait partie des Hautes terres centrales
caractérisées par des zones magmatiques et métamorphiques où les formations géologiques
sont principalement des granites, des gneiss, des migmatites. Elles sont fortement altérées et
forment les collines constituant les parties élevées (BESAIRIE, 1973) (Figure n°5).
Les granites sont des granites roses à betafite et à béryl gemme (typique de la région
d’Antsirabe- Mandoto- Itasy), il s’agit de roches sursaturées en silice (teneur en quartz>10 %)
12
avec dominance de feldspath alcalin (orthose) d’où sa couleur rose et à plagioclase acide. Les
principaux minéraux sont le quartz, le feldspath alcalin (K), le plagioclase sodique (Na) et
d’autres minéraux comme le mica, l’amphibole. Ces granites traversent le système du graphite
et la série des cipolins. J.GUIGES (1952)
Les gneiss différent des granites par des alternances de lits de teinte sombre riches en
minéraux ferromagnésiens (biotite, pyroxènes, amphibole) et de lits clairs quartzo
feldspathiques.
Figure n°5 : Carte géologique d’Inanantonana (Source : Carte géologique d’Antsirabe
1/100000).
13
Les migmatites sont composées généralement de quartz, mica, feldspath et d’autres
minéraux comme la cordiérite et le grenat, généralement ils ont deux trames de
minéraux dont l’une plus claire formée de feldspaths et quartz et l’autre plus sombre
constituée de minéraux ferromagnésiens. Tandis que les migmatites associées au granite de
Vavavato sont dominées par les feldspaths alcalins et les plagioclases acides. Les arènes
étudiées dans notre cas appartiennent aux altérations des migmatites associées aux gneiss.
En ce qui concerne la géologie appliquée, l’exploitation alluvionnaire de l’or depuis
1953 est située à mi-chemin entre Inanantonana et Ambohimanambola. Ensuite, elle s’étend
au bord de l’Iandratsay qui est un ancien village de Miandrarivo au Sud du pont actuel
(GUIGES, 1951).
I.2.3. Hydrogéologie
D’après le contexte géologique trois types des nappes peuvent être rencontré
(RAKOTONDRAINIBE, 1983), ce sont les nappes d’altérations, nappes de fissures et nappes
d’arènes.
1. Nappes d’altérations
Elles sont constituées par les altérations argilo-sableuses d’une porosité totale de l’ordre
6 % avec son niveau piézométrique situé entre 8 à 15 mètres dont les aquifères sont
caractérisées par une nappe libre.
Les aquifères à nappe libre sont des aquifères peu profonds. Le milieu perméable
(argilo-sableux) est situé en surface reposant sur un milieu imperméable (roche saine). La
partie supérieure de la nappe est située au sein du milieu poreux. Elle est directement
alimentée par les pluies.
2. Nappes de fissures
Ce type de nappe se rencontre dans la formation granitique. Cette zone est partiellement
altérée donc les fractures et les diaclases sont remplies de produits d’altération où l’eau peut y
circulée. Elle se situe juste au-dessus de la roche saine jusqu’à une profondeur de plusieurs
dizaines de mètres.
14
3. Nappes d’arènes
Les nappes sont emmagasinées dans un système aquifère constitué par le complexe
“ roche altérée” (argileuse ou arènes grenues micacées, socle fissuré). Le socle sain constitue
le substratum imperméable en zone de bas-fonds.
Pour les nappes d’arènes, l’aquifère est surtout formé par des roches d’altérations à
quelques mètres de profondeur de la surface du sol. En d’autre termes les nappes d’arènes
indiquent les eaux qui viennent des roches détritiques appelées arénites, ces derniers sont à
l’origine de l’altération des granites qui produisent deux sortes de matériaux, les grains de
quartz donnent des sables (des arènes) et les feldspaths, les micas donnent des argiles.
4. Recharge de la nappe
D’après le bilan hydrique fait par le Ministère de l’Eau pour l’année 2010, station
Antsirabe, les ressources disponibles sont largement suffisantes pour couvrir les besoins en
eau. Néanmoins, il faut prendre des mesures préventives sur les protections des bassins
d’apport.
a. Bilan hydrique
Le bilan hydrique est nécessaire pour savoir quelle quantité d’eau profitable et
exploitable serait disponible. Il est résumé dans le tableau ci-dessous (Tableau n°5).
15
Tableau n°5 : Bilan hydrique d’Antsirabe
J F M A M J J A S O N D Total
Température
moyenne (°C) 19,9 19,7 19,2 17,7 15 13,1 12,5 13,5 15,2 17,7 19,1 19,6 16,8
Indices mensuels i 8,1 7,97 7,67 6,78 5,28 4,3 4 4,5 5,44 6,78 7,61 7,91 76,34
Evapotranspiration
Réelle ETR (mm) 2,8 2,7 2,6 2,3 1,7 1,4 1,2 1,4 1,8 2,3 2,6 2,7
Coefficient de
correction 32,6 28,9 31,4 29,7 30,6 29,8 30,5 30,8 30,1 31,8 31,8 32,8
Evapotranspiration.
Potentielle ETP
(mm)
91,2 78 81,6 68,3 52 41,7 36,6 43,1 54,1 73,1 81,6 88,5 789,8
Précipitation P (mm) 293 241 218 77 31 13 17 15 24 77 158 268 1432
(P-ETP) 202 163 136 9 -21 -29 -20 -28 -30 4 76 180
Déficit cumulé 21 50 70 98 128
Stock 100 100 100 100 81 60 49 36 27 31 100 100
Réserve (s) 0 0 0 0 -19 -21 -11 -13 -9 4 69 0 -73
Evaporation E (mm) 91,2 78 81,6 68,3 33 20,7 26,6 30,1 45,1 73,1 81,6 88,5 735,3
Surplus (mm) 202 163 136 9 7 180 697
Source : Ministère de l’Eau 2010°
b. Calcul de la recharge
La recharge est calculée à partir du bilan hydrologique, dont la formule est la
suivante :
La recharge des nappes s’opère lorsque le sol reçoit plus d’eau de pluie qu’il ne peut
en retenir. Dans le fonctionnement de ce système, la pluie satisfait préférentiellement les
besoins suivants :
- l’évaporation (E)
- la reconstitution de l’humidité de la zone d’échange jusqu’à la capacité au champ. Le
volume d’eau correspondante doit satisfaire l’évaporation en période de non apport. Après la
satisfaction de ces deux premiers besoins, l’excédent éventuel d’apport :
P = ETP + R + I (méthode du bilan de Thornthwaite)
16
o l’infiltration (I) qui traverse la zone de transfert pour atteindre la nappe
o le ruissellement de surface (R)
o l’accumulation (réserve) de la période précédente (s)
Le renouvellement des réserves d’eau est conditionné par des précipitations fortes et
de faible évapotranspiration. La quantité de pluie est supérieure à l’évapotranspiration depuis
le mois d’Octobre jusqu’au mois d’Avril, donc c’est pendant cette période que se fait la
réalimentation de la nappe. La quantité de l’eau excédentaire théorique est de 770mm en
additionnant toutes les valeurs positives de (P-ETP).
Pendant la saison sèche, c'est-à-dire le mois de Mai au mois de Septembre,
l’évapotranspiration est intense par rapport à la pluviométrie ; le total de déficit entre P et ETP
est théoriquement 128mm en additionnant toutes les valeurs négatives de P-ETP : en ce
moment-là, il n’y a plus de recharge à la nappe. Disant que la nappe est en régime de
décharge car elle ne débite que la réserve d’eau accumulée pendant la saison des pluies. Donc
la quantité totale théorique de la pluie qui participe à la recharge de la nappe est de 642mm.
Ce calcul permet de calculer le stockage de l’eau dans le bassin versant.
En mesurant le stock d’eau contenu dans la nappe, il atteint les 100% du mois de
Novembre au mois d’Avril. Pendant la saison sèche, la réserve d’eau commence à diminuer
progressivement à raison d’une dizaine de valeur par mois jusqu’au mois d’Octobre (les
valeurs de « s » négatives). Sa valeur minimale ne va pas en deçà du quart du stock,
correspondant au mois de Septembre (valeur égale à 27). Ainsi la valeur nulle n’est pas à
craindre. L’eau de source ne risque point le tarissement. Les gens qui nous ont accompagnés
lors des études techniques ont d’ailleurs confirmé ce fait.
Il reste alors à faire des mesures périodiques du débit de l’eau captée pendant toute
l’année pour pouvoir déterminer son indice de variabilité et la classer suivant le type des
sources (source constante ou variable, moyennement variable ou très variable).
P = E + R + I + s
1432=735 + 73 + 697 - 73
17
4. Alimentation en eau
L’alimentation en eau de la commune se fait uniquement par les eaux souterraines. Il
s’agit de puits traditionnels creusés dans les nappes d’arènes dont sa profondeur moyenne est
de 20 mètres. Il y a aussi des sources sur le bas fond .Ces deux procédés d’alimentation ne
sont pas bien protégés et bien équipés (voir figure n°6). En 2010 le SAF FJKM a construit
quatre (4) puits modernes muni d’une pompe INDIA MARK III.
Figure n°6: Types de points d’eaux à Inanantonana
18
II-METHODOLOGIE
L’objectif de ce travail est l
mobilisables dans les nappes d’arènes,
hydrochimique basée sur la minéralisation.
suivre sont détaillées ci-dessous.
II. 1 Acquisitions et collectes
Ce travail a été commencé par des recherches bibliographiques effectuées auprès des
bibliothèques universitaires, des centres de recherches (CNRE, IRD, CIDST,
Ambatonakanga) et des quelques bureaux Ministériel
Des descentes sur terrain ont
effectuant quelques enquêtes
d’Inanantonana.
II. 2. Réalisations des travaux sur
II.2.1. Analyse des paramètres physiques in
En termes de paramètres physique
(7) points d’eau ont été analysés
La température (T), la conductivité électrique spécifique (CES), le potentiel
d’hydrogène (pH), le solide total dissout (TDS), sont des paramètres mesurés sur terrain
Juillet 2010 (figure n°7). Ces paramètres reproduisent la structure physique de l’eau. Le d
de cette méthode d’analyse est représenté dans
-
-
-
-
-
-
-
Figure n°7: Analyses des paramètres physiques in situ
travail est la caractérisation hydrogéochimique des ressources
dans les nappes d’arènes, cas d’Inanantonana. La méthode est l’étude
que basée sur la minéralisation. Pour adopter cette méthode,
dessous.
s de données
Ce travail a été commencé par des recherches bibliographiques effectuées auprès des
bibliothèques universitaires, des centres de recherches (CNRE, IRD, CIDST,
quelques bureaux Ministériels.
s sur terrain ont été réalisées à partir du mois de Novembre 2009
effectuant quelques enquêtes auprès des villageois et des autorités du Fokontany
Réalisations des travaux sur terrain
Analyse des paramètres physiques in-situ
de paramètres physiques, cinq (5) puits et deux (2) sources c’est
ont été analysés. Ils sont codés: IW1, IW2, IW3, IW5, IW7, IS1, IS2.
rature (T), la conductivité électrique spécifique (CES), le potentiel
d’hydrogène (pH), le solide total dissout (TDS), sont des paramètres mesurés sur terrain
). Ces paramètres reproduisent la structure physique de l’eau. Le d
de cette méthode d’analyse est représenté dans le Tableau n°6.
des paramètres physiques in situ
19
des ressources en eaux
La méthode est l’étude
our adopter cette méthode, les démarches à
Ce travail a été commencé par des recherches bibliographiques effectuées auprès des
bibliothèques universitaires, des centres de recherches (CNRE, IRD, CIDST, CITE
partir du mois de Novembre 2009 en
es autorités du Fokontany
sources c’est-à-dire sept
IW1, IW2, IW3, IW5, IW7, IS1, IS2.
rature (T), la conductivité électrique spécifique (CES), le potentiel
d’hydrogène (pH), le solide total dissout (TDS), sont des paramètres mesurés sur terrain le 13
). Ces paramètres reproduisent la structure physique de l’eau. Le détail
20
Tableau n°6 : Méthodes d’analyse des paramètres physiques
Source : RODIER.J, 1984
L’eau de source est analysée directement, l’eau de puits est analysée à l’intérieur d’une
bouteille de 50 cl. L’usage d’un conductimètre permet de donner toutes les valeurs du
potentiel d’hydrogène (pH), conductivité électrique et spécifique (CES), solide total dissout
(TDS) et de la température (T), les valeurs de chaque paramètre sont affichées directement sur
l’appareil de mesure.
II.2.2. Prélèvement
Le prélèvement a été effectué auprès du Fokontany d’Inanantonana le 13 Juillet 2010.
Sept (7) points d‘eau ont été prélevés dont deux (2) sources, et cinq (5) puits. Les points
d’échantillonnages sont illustrés d’après la Figure n°8.
Sur chaque point de prélèvement, les coordonnées géographiques ont été prises à
l’aide d’un GPS pour localiser un point d’eau, la latitude S exprime la position Nord-Sud et la
longitude E est la position Est-Ouest. L’élévation exprimée en mètre (m) donne l’altitude par
rapport au niveau de la mer.
Les eaux des sources sont prélevées directement tandis que les eaux de puits sont
tirées par la pompe. Les collections des échantillons à analyser sont toujours accompagnées
des deux bouteilles en plastique de 50 cl pour chaque point de prélèvement, l’une est destinée
pour l’analyse des cations et l’autre pour celle des anions. L’usage de ces bouteille en
plastique a pour avantage du fait qu’elles ne changent pas les comportements des eaux (ex :
température, conductivité électrique, etc.…).
Avant de remplir chaque bouteille, elle est préalablement rincée avec de l’eau à
échantillonner puis remplie à ras bord afin d’éliminer les bulles d’air, d’empêcher des
éventuelles réactions de post prélèvement par oxydation d’air et d’éviter quelques
contaminations (Figure n°9).
Paramètres Unités Appareils Lecture
pH - Conductimètre Directe
CES µs/cm Conductimètre Directe
TDS mg/l Conductimètre Directe
T °C Thermomètre Directe
Figure n°8 : Carte d’échantillonnage (Source
Figure n°9: Prélèvement d'eau
Zone d’étude
Point d’échantillon
: Carte d’échantillonnage (Source : Carte topographique d’Ankazomiriotra 1/100000)
eau
Point d’échantillonnage
21
: Carte topographique d’Ankazomiriotra 1/100000)
II.2.3. Conservation
Les compositions des échantillons de l’eau sont susceptibles de se modifier plus ou
moins rapidement par la suite des réactions physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent
avoir lieu dans les bouteilles pendant le la
Les conditions de stockage selon la norme permettent de mieux conserver les échantillons
jusqu’au moment de l’analyse au
La température constante à 15°C, pendant 24 heure
d’une glacière au moment du prélèvement jusqu’au laboratoire. Ainsi, cette glacière assure
l’asepsie des eaux.
Pendant l’analyse au laboratoire, les échantillons sont conservés au cong
laboratoire du CNRE avec une température de 3°C et 5°C à chaque fin de la journée
pendant 72 heures.
II.3. Participations des analyse
Les analyses chimiques des eaux se fai
Tsimbazaza, le 15 au 17 Juillet 2010
ont été analysés chimiquement qui sont
Figure n°10: Analyse des éléments chimi
Les compositions des échantillons de l’eau sont susceptibles de se modifier plus ou
suite des réactions physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent
avoir lieu dans les bouteilles pendant le laps de temps qui sépare l’analyse et le prélèvement.
Les conditions de stockage selon la norme permettent de mieux conserver les échantillons
moment de l’analyse au laboratoire (RODIER.J, 1984).
La température constante à 15°C, pendant 24 heures a été gardée grâce à l’utilisation
d’une glacière au moment du prélèvement jusqu’au laboratoire. Ainsi, cette glacière assure
Pendant l’analyse au laboratoire, les échantillons sont conservés au cong
une température de 3°C et 5°C à chaque fin de la journée
nalyses chimiques au laboratoire
Les analyses chimiques des eaux se faisaient au sein du laboratoire du CNRE
bazaza, le 15 au 17 Juillet 2010. Comme les paramètres physiques, sept (7) points d’eau
ont été analysés chimiquement qui sont : IW1, IW2, IW3, IW5, IW7, IS1, IS2.
des éléments chimiques au laboratoire
22
Les compositions des échantillons de l’eau sont susceptibles de se modifier plus ou
suite des réactions physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent
ps de temps qui sépare l’analyse et le prélèvement.
Les conditions de stockage selon la norme permettent de mieux conserver les échantillons
a été gardée grâce à l’utilisation
d’une glacière au moment du prélèvement jusqu’au laboratoire. Ainsi, cette glacière assure
Pendant l’analyse au laboratoire, les échantillons sont conservés au congélateur du
une température de 3°C et 5°C à chaque fin de la journée mais
sein du laboratoire du CNRE
, sept (7) points d’eau
: IW1, IW2, IW3, IW5, IW7, IS1, IS2.
23
II.3.1. Cations
Pour tous les cations la spectrométrie d’absorption atomique est utilisée, cette méthode
d’analyse illustre que les atomes d’un plasma obtenu par excitation électrique peuvent
absorber de longueur d’onde discrète et spécifique. (AFNOR, 1990)
Pour la stabilisation des minéraux; un échantillon de 100 ml d’eau a été acidifié par 1
ml d’acide chlorhydrique.
La dilution de l’eau à l’aide de la solution de chlorure de Lanthane (La2O3) est utilisée
comme tampon, dans la mesure où cette solution est nécessaire pour le dosage du Calcium et
du Magnésium, en raison de 10% du volume final. Tandis que, la solution de chlorure de
césium (CsCl) est pour celle du Sodium et du Potassium de façon à amener les teneurs dans
les limites de la courbe d’étalonnage. Eventuellement, la concentration finale nécessaire a été
de 1% en additionnant de l’acide chlorhydrique. Une autre dilution a été faite en ajoutant de
l’eau distillée dans l’échantillon si la concentration dépasse la gamme la plus élevée de la
solution étalon.
La nébulisation de la solution a été réalisée dans une flamme air acétylène réductrice
en intercalant de l’eau distillée entre chaque échantillon. Finalement, la lecture a été effectuée
par un spectrophotomètre à la longueur d’onde 422,7 nm.
Les résultats sont exprimés en milligrammes par litre d’eau qui sont tous affichés
automatiquement sur l’ordinateur.
Un Spectromètre d’absorption atomique comprend:
- Un Générateur de photon (lampe à cathode creuse)
Qui émet la raie de résonance de l’élément à doser (une lampe pour chaque élément).
Il donne de l’énergie lumineuse, équipé d’une lampe à cathode creuse spécifique selon les
éléments à analyser
- Un Générateur d’atome/bruleur air acétylène
Qui nébulise l’échantillon, transformant ainsi l’élément en atome capable d’absorber
le photon ou l’énergie, ou la lumière envoyée par la lampe à cathode creuse
A 800°C c'est-à-dire la température de bruleur air acétylène, l’élément devient atome,
dans ce cas on vérifie la calibration à chaque fois où la lampe à cathode spécifique est
changée pour qu’il y a absorbance.
- Un Ordinateur
Après la transformation de l’élément
nécessaires concernant l’atome (ex
dire la température de bruleur air acétylène, l’élément devient atome,
dans ce cas on vérifie la calibration à chaque fois où la lampe à cathode spécifique est
changée pour qu’il y a absorbance.
Après la transformation de l’élément en atome, il donne toutes les informations
nécessaires concernant l’atome (ex : absorbance, concentration).
Générateur de photon
Bruleur air acétylène
24
dire la température de bruleur air acétylène, l’élément devient atome,
dans ce cas on vérifie la calibration à chaque fois où la lampe à cathode spécifique est
en atome, il donne toutes les informations
Lampe à Cathode
Eau distillée
Air acétylène
Figure n°11: Spectromètre d’absorption atomique
II.3.2. Anions
Un anion porte une ou plusieurs
polyatomiques qui sont représentés par le bicarbonate, phosphat
Al 2012). Dans ce cas il n’y a pas de mesure directe,
utilisés, la méthode par volumétrie pour trouver la valeur du bicarbonate, par colorimétrie
pour calculer celle de chlorure, par néphélométrie pour le sulfate et par spectro
UV pour celle de phosphate.
1. Volumétrie
Par définition, il s’agit de la mesure d’un volume d’une solution titrée proportionnel à
l’élément recherché. Les réactions mises en œuvre son
détermination du titre alcalimétrie (TA) et du titre alcalimétrie complet (TAC) du bicarbonate,
l’acide titré utilisé est l’acide sulfurique. Des indicateurs colorés ont été choisis en fonction du
pH de leur virage.
- Pour la détermination d’un TA,
capsule de porcelaine en ajoutant 1 à 2 gouttes de solution de phénolphtaléine. Une coloration
rose devrait être développée pour un résultat positif. Dans le cas contraire le TA est nul, ce
qui se produit en général pour
inférieur à 8,3. Si le résultat est positif (pH>8,3), l
dans la capsule à l’aide d’une burette, en agitant constamment jusqu’à la décoloration
Spectromètre d’absorption atomique
porte une ou plusieurs charges négatives, il y a l’ion chlorure et les ions
polyatomiques qui sont représentés par le bicarbonate, phosphate et le sulfate (XAVIER.B., et
Dans ce cas il n’y a pas de mesure directe, quatre (4) méthodes de mesure
utilisés, la méthode par volumétrie pour trouver la valeur du bicarbonate, par colorimétrie
pour calculer celle de chlorure, par néphélométrie pour le sulfate et par spectro
Par définition, il s’agit de la mesure d’un volume d’une solution titrée proportionnel à
Les réactions mises en œuvre sont la neutralisation acide
u titre alcalimétrie (TA) et du titre alcalimétrie complet (TAC) du bicarbonate,
l’acide titré utilisé est l’acide sulfurique. Des indicateurs colorés ont été choisis en fonction du
Pour la détermination d’un TA, 100 ml d’eau à analyser ont été prélevé
capsule de porcelaine en ajoutant 1 à 2 gouttes de solution de phénolphtaléine. Une coloration
rose devrait être développée pour un résultat positif. Dans le cas contraire le TA est nul, ce
qui se produit en général pour les eaux naturelles dont les potentiel Hydrique (pH) est
Si le résultat est positif (pH>8,3), l’acide chlorhydrique a été versé d
capsule à l’aide d’une burette, en agitant constamment jusqu’à la décoloration
Ordinateur
25
s, il y a l’ion chlorure et les ions
e et le sulfate (XAVIER.B., et
méthodes de mesure ont été
utilisés, la méthode par volumétrie pour trouver la valeur du bicarbonate, par colorimétrie
pour calculer celle de chlorure, par néphélométrie pour le sulfate et par spectrophotométrie à
Par définition, il s’agit de la mesure d’un volume d’une solution titrée proportionnel à
t la neutralisation acide-base, lors de la
u titre alcalimétrie (TA) et du titre alcalimétrie complet (TAC) du bicarbonate,
l’acide titré utilisé est l’acide sulfurique. Des indicateurs colorés ont été choisis en fonction du
été prélevés dans une
capsule de porcelaine en ajoutant 1 à 2 gouttes de solution de phénolphtaléine. Une coloration
rose devrait être développée pour un résultat positif. Dans le cas contraire le TA est nul, ce
les eaux naturelles dont les potentiel Hydrique (pH) est
’acide chlorhydrique a été versé doucement
capsule à l’aide d’une burette, en agitant constamment jusqu’à la décoloration
complète de la solution. Il est annoté que V est le nombr
l’obtention d’un virage.
- S’il n’y a pas de coloration, l’échantillon traité précédemment a été utilisé en
ajoutant 2 gouttes de méthyle orange. Il a été titré
virage de jaune à orangé (pH=4,3). Soit V’ le nombre en millilitre d’acide N/50 versés depuis
le début de dosage en retranchant de ce volume 0,5 ml, qui est une quantité d’acide nécessaire
pour le virage de l’indicateur. Le pH de cette dernière est un peu plus faible que celui de
neutralisation exacte de l’hydrogénocarbonate.
Figure n°12: Détermination du
a solution. Il est annoté que V est le nombre en millilitre d’acide utilisé
S’il n’y a pas de coloration, l’échantillon traité précédemment a été utilisé en
ajoutant 2 gouttes de méthyle orange. Il a été titré de nouveau avec le même acide jusqu’au
virage de jaune à orangé (pH=4,3). Soit V’ le nombre en millilitre d’acide N/50 versés depuis
le début de dosage en retranchant de ce volume 0,5 ml, qui est une quantité d’acide nécessaire
eur. Le pH de cette dernière est un peu plus faible que celui de
neutralisation exacte de l’hydrogénocarbonate. (Voir figure n°12)
Détermination du TA et du TAC de Bicarbonate (HCO3-)
26
e en millilitre d’acide utilisé jusqu’à
S’il n’y a pas de coloration, l’échantillon traité précédemment a été utilisé en
de nouveau avec le même acide jusqu’au
virage de jaune à orangé (pH=4,3). Soit V’ le nombre en millilitre d’acide N/50 versés depuis
le début de dosage en retranchant de ce volume 0,5 ml, qui est une quantité d’acide nécessaire
eur. Le pH de cette dernière est un peu plus faible que celui de
27
Le TA exprime le titre alcalimétrique en milliéquivalent par litre (méq/l). Dans la
formule cité ci-dessous ; V exprime le TA en degré français. Il est annoté alors qu’un degré
français correspond à 0,2 méq/l.
Le TAC est aussi exprimé en méq/l :
2. Spectrophotométrie à UV
Cette technique est utilisée pour quantifier le phosphate. 20 ml de chaque échantillon,
1 ml d’acide ascorbique et 4 ml de réactifs combinés ont été introduits dans un Becher de 50
ml. Dans les mêmes conditions un tube témoin appelé « blanc » en remplaçant l’eau à
analyser par de l’eau distillée a été préparé. Le Becher déjà préparé précédemment et le tube
considéré comme témoin sont tous agités et ils ont été mis à l’obscurité pendant 30 mn.
Après avoir obtenu un changement de couleur par rapport au blanc, Ils sont mesurés à
l’aide d’un Spectromètre à UV à la longueur d’onde de 800 nm. Il faut tenir compte à la
valeur de l’absorbance lue sur l’ordinateur. Cette valeur a été rapportée à la courbe
d’étalonnage.
3. Néphélométrie
La détermination quantitative du sulfate dans l’eau est basée par la méthode
néphélométrique. Le sulfate est précipité en milieu chlorhydrique à l’état de sulfate de
Baryum. Le précipité ainsi obtenu est stabilisé à l’aide de polyvinyle-pyrrolidone. Les
suspensions homogènes sont mesurées au spectromètre. (RODIER, 1984).
1/ 10 ml d’acide chlorhydrique, 5 ml de la solution de barym (BaCl2) et 39ml d’eau à
analyser ont été introduites dans un tube à essai. Un autre tube a été préparé dans les mêmes
conditions en remplaçant l’eau à analyser par l’eau distillée. Ce tube est alors considéré
comme témoin. Tous les tubes sont agités énergiquement. Ils sont laissés en repos pendant 15
minutes. Ensuite, ils sont agités de nouveau avant les lectures au spectromètre à la longueur
TA = V/5
TAC = V’ – 0.5 /5
28
d’onde 650 nm. Il faut tenir compte à la valeur lue pour le témoin. Cette valeur a été reportée
à la courbe d’étalonnage. Pour une prise d’essai de 39ml, la courbe a donnée directement la
teneur en sulfate exprimée en mg/l d’eau.
Il est remarqué que la prise d’essai doit contenir une quantité de sulfates inférieurs à
2mg, la courbe représentative étant une droite parfaite pour ces teneurs. Dans le cas d’eaux
fortement chargées en sulfate (SO42-), des dilutions ont été préparés en vérifiant chaque fois
qu’elles ont trouvées dans la zone d’utilisation de la courbe d’étalonnage.
4. Colorimétrie
La colorimétrie est une méthode de dosage basée sur la propriété qui a certains
composés chimiques (molécules, ions,…) à développer une réaction colorée au contact d’une
certaines substances. L’intensité de la coloration est proportionnelle à la concentration de
molécule ou de l’élément à doser et est mesuré à l’aide d’un colorimètre ou spectromètre UV.
Les substances chimiques absorbent un faisceau de radiations envoyées par une source
lumineuse, une cellule photoélectrique mesure l’intensité du faisceau lumineux transmis,
c'est-à-dire l’absorbance ou les densités optiques DO selon la loi de BEER-LAMBERT.
DO=cLC
Avec :
DO= densité optique
c= coefficient d’extinction moléculaire d’un soluté donné dans un solvant donné et à
une longueur d’onde donnée
L= Epaisseur de la solution traversée en cm
C= Concentration du soluté ou l’élément à doser
Les chlorures sont dosés en milieu neutre par une solution titrée de Nitrate d’argent et
en présence du chromate de potassium. La fin de la réaction est indiquée par l’apparition de la
teinte rouge caractéristique du chromate d’argent. Les réactifs sont les suivants.
Deux millilitres (2 ml) d’eau à analyser et une quantité connue de Nitrate d’argent
N/10 en excès ont été introduits dans un erlenmeyer de 250 ml. Quelque millilitre de Nitrate
d’argent noté V a été utilisé en ajoutant 5 ml d’acide nitrique concentré et 2 ml de sulfate.
29
L’excès de Nitrate d’argent est titré par le thyocyanate d’ammonium N/10 jusqu’à la
coloration rougeâtre en agitant après chaque addition du réactif. Soit v le nombre de ml de
thyocyanate versé.
La solution est atteinte lorsque la solution a une couleur lactée blanche (V-v) 71 (qui
correspond à la courbe d’étalonnage).
Depuis les travaux sur terrains jusqu’au laboratoire : prélèvement, conservation,
analyse au laboratoire les conditions sont toujours respectées pour que les résultats ne soient
pas faussés.
II.4. Traitements et exploitations des données
Les données collectées sont traitées à l’aide de divers logiciels, les logiciels, Map-info,
Excel, PAST et Aquachèm ont été utilisés.
II.4.1. Map Info, PAST et Excel
• Map info est utilisé pour réaliser des cartes comme la carte topographique, la
carte géologique, de même pour la carte d’échantillonnage.
• Le logiciel PAST (Paleontology Statistic) traite la partie statistique, dans le but
de savoir si les échantillons sont homogènes. Dans ce cas la boite à moustache
(box plot) est employée pour savoir cette homogénéité
La graphique boîte à moustache est constituée de deux axes : un axe en abscisse avec
une échelle numérique, qui correspond à la variable observée, et un axe en ordonnée sans
aucune échelle. Un segment vertical, d’une largeur arbitraire, est tracé en regard de la
médiane en général ou de tout autre paramètre de tendance centrale; un intervalle de
confiance peut être matérialisé autour de ce paramètre. Puis un rectangle, la boîte, est reporté
avec une largeur légèrement inférieure ou supérieure à celle du segment de la médiane et dont
les côtés droit et gauche correspondent respectivement aux quartiles : Q1, Q2, Q3. Chaque
élément correspond à un rectangle, c’est dans Q2 se trouve la valeur moyenne, si elle est
symétrique par rapport à Q1 et Q3, l’échantillon est étalé ou significatif c'est-à-dire qu’il est
hétérogène. (Figure n° 13).
30
Figure n°13: Schéma d’une boite à moustache
• Excel est indispensable pour faire des calculs, dessiner des graphes. Voici
quelques calculs traités à l’aide de ce logiciel.
1. Conversion des unités
Pour faciliter l’interprétation, la première étape de l’étude chimique consiste à
convertir les unités. Les résultats obtenus au laboratoire exprimés en milligramme par litre
(mg/l) sont convertis en milliéquivalents par litre (méq/l), pour ce faire, on divise le nombre
de mg/l obtenu au laboratoire par la masse équivalente de l’ion, qui est le rapport de la masse
de l’élément ou du composé sur sa valence (nombre de charge de l’ion). Le milliéquivalent est
pratique à réaliser une représentation qui conduit à la détermination du faciès chimique et à
l’évolution spatiale et temporelle du chimisme du site ou de la région hydrogéologique à
l’étude.
Par définition, l'équivalent gramme est constitué par le quotient de la masse atomique
du corps simple considéré, par sa valence (nombre d'électropolarité). Par exemple, la masse
atomique du chlore Cl- étant de 35,5 et ce corps étant monovalent, l'équivalent-gramme vaut
donc 35,5/1.Une solution à 5 g/l de chlore renfermera 5 /35,5 = 0,14 équivalent/l, soit 140
méq/l.
Si l'élément considéré est polyvalent, par exemple le calcium bivalent Ca2+a une masse
de 40, 1 méq/l vaudra donc 40/2 = 20 mg/l (MICHARD, 2000).
Cela revient en fait à exprimer la concentration équivalente en charge H+. Si une eau
est équilibrée, ce qui devrait y avoir autant de charges positives (cationiques) que négatives
(anioniques). C’est le principe d’électroneutralité de l’eau
∑ Cations méq/l=∑ Anions méq/l
Q1 : Première quartile
Q3 : Troisième quartile
Q2 : Médiane
31
2. Calcul de la balance ionique des eaux
Cette conversion est aussi indispensable si les eaux sont balancées En exprimant les
concentrations en méq/l, la somme des anions devrait ainsi égaler à celle des cations. L’erreur
de la balance ionique E est calculée par le rapport de la différence des anions et des cations
sur leur somme
E�∑������∑�����
∑�������∑�����x100
3. Calcul des ITD
Elle est aussi nécessaire pour savoir les valeurs des ions totaux dissoutes (ITD). Pour
voir le processus de minéralisation, une représentation simplifiée de la courbe binaire est
utilisée. Elle permet de représenter la valeur de chaque ion en méq/l en fonction de l’ITD.
L’ITD signifie la concentration des ions dans l’eau après filtration tandis que le STD est une
concentration totale de l’ensemble des substances dissoutes dans l’eau (sans filtration).
II.4.2. Aquachèm
Le logiciel Aquachèm est utilisé pour savoir les faciès chimiques afin de faire la
classification des eaux. Les résultats du traitement des données sous Aquachèm sont
représentés sous forme de graphe (diagramme). L'objectif principal de la représentation
graphique est de permettre une approche rapide des résultats analytiques en vue de
caractériser facilement une eau, de suivre son évolution ou de la comparer à d'autres eaux de
compositions physico-chimiques voisines ou de proximité géographique.
Les résultats d'analyses chimiques faits en laboratoire seront portés sur quelques
diagrammes pour connaître l'évolution chimique, minéralogique et le faciès des eaux pour
qu'on puisse les classifier et connaître leur qualité.
Des diagrammes particuliers ont été développés pour représenter les résultats
d’analyses hydrochimiques et en tirer des renseignements particuliers. L'emploi de ces
diagrammes s'avère précieux car il rend simple et directe l'interprétation des analyses.
Toutefois, ces diagrammes n'emploient pas tous les éléments analysés, ils ne nécessitent que
certains éléments. Les diagrammes fondamentaux: Schoeler et Piper ont été utilisés pour les
traitements des données.
32
1. Diagramme de Schoeler
Le diagramme de Schoeler permet entre autres de reconnaître simplement le faciès,
l’origine et le degré de minéralisation d'une eau souterraine, en utilisant les concentrations des
éléments majeurs et en les reportant sur un graphique en colonnes à échelles logarithmiques.
La concentration de chaque élément chimique est figurée par une ligne verticale en
échelle logarithmique. Chaque ligne est reliée à tous les points figurant les différents éléments
chimiques.
2. Diagramme de Piper
Le diagramme de Piper utilise les éléments majeurs pour représenter les différents
faciès des eaux souterraines. Il permet également de voir l'évolution de l’eau passant d'un
faciès à un autre, grâce à des analyses espacées dans le temps ou des analyses d'échantillons
prises à des endroits différents. Le diagramme de Piper est très utile pour représenter toutes
autres sortes de groupes d'analyses. Il est composé de deux triangles et un losange. Les deux
triangles (un triangle portant les cations et un autre les anions) sont d'abord remplis puis le
losange. Les valeurs utilisées sont exprimées en mg/l
Ce type de diagramme est particulièrement adapté pour étudier l’évolution du faciès
des eaux lorsque la minéralité augmente ou bien pour distinguer des groupes d’échantillons.
33
III-RESULTATS ET INTERPRETATIONS
34
III.1 Résultats
III.1.1. Situations géographiques de points d’eau
Les coordonnées géographiques des sept (7) points d’eau sont représentées dans le
tableau n°7 ci-dessous. Tous les puits échantillonnés se trouvent en altitude à 1300 m de la
haute terre de Madagascar. En plus, les niveaux statiques sont aux alentours de 18 m
caractéristiques des nappes d’arènes des aquifères d’altération du socle.
Tableau n°7: Informations sur les points d’eaux à Inanantonana
NB :
- E : Elévation
- N.s : Niveau statique
- P : Profondeur
Code Longitude Latitude E (m) N.s (m)
P (m)
Observations
IW1 19°38'58,7" 046°37'10,0" 1345 15,15 17,45 Puits moderne muni d'une pompe INDIA MARK III
IW2 19°38'57,6" 046°37'09,5" 1348 14,68 16,2
-Puits semi-traditionnels avec: margelle, aire d'assainissement en brique, poulie. -Gout salé
IW3 19°38'55,1" 046°37'13,2" 1327 19,42 21,55 Puits moderne muni d'une pompe INDIA MARK III
IW5 19°39'2,8" 046°37'05,4" 1339 13,97 16,35 Puits moderne muni d'une pompe INDIA MARK III
IW7 19°38'57,6" 046°37'12,8" 1335 17,15 18,5 Puits traditionnels caractérisés par la présence des parasites et d’une mauvaise odeur
IS1 19°38'52,0" 046°37'10,3" 1311 - - Source pas bien protégée
IS2 19°39'0,8" 046°37'58,8" 1303 - - Source protégée
35
III.1.2. Résultats des paramètres physiques
1. Potentiel d’hydrogène (pH)
La valeur du pH acceptable dans la norme de potabilité nationale et celle de l’OMS
varie entre 6,5 et 9,5. D’après ces résultats, 43 % des échantillons provenant d’Inanantonana
ne respectent pas la norme de potabilité en termes de pH qui ont un pH acide. En effet, les
valeurs du pH varient entre 3,61 à 4,75 pour les puits IW3, IW7 et IS2. Par contre, les puits
IW1, IW2, IW5 et IS1 sont compris dans cette norme (Tableau n°8).
2. Température (T)
La température maximale recommandée par la norme de potabilité nationale et l’OMS
est de 25 °C. Tous les échantillons prélevés de la nappe d’Inanantonana ont des températures
inférieures à 25 °C (Tableau n°8). Donc elles suivent la norme de potabilité
3. Conductivité électrique spécifique (CES)
Les conductivités électriques des échantillons varient entre 28,9 µs/cm et 873 µs/cm
(Tableau n°8). Elles sont inférieures à la valeur maximale admissible de norme d’eau potable
qui est de 3000 µs/cm. Les CES des échantillons répondent donc à la norme de potabilité de
l’eau et correspondent aussi pour le type d’aquifère dans le haut plateau de Madagascar
(RAKOTONDRAIBE.J.H, 1983).
4. Solide Total Dissout (TDS)
Les Solide Total Dissout des échantillons varient entre 40,7 à 476 mg/l (Tableau n°8).
Elles sont inférieures à la valeur maximale admissible de norme d’eau potable (500 mg/l). Les
TDS des échantillons répondent donc à la norme de potabilité.
36
Tableau n 8: Résultats des analyses des paramètres physiques sur terrain
Code pH CES
(µ/cm) T (°C) TDS
(mg/l) IW1 7,39 481 22 256
IW2 7,5 873 22,2 476
IW3 4,13 139,7 21,4 73,9
IW5 7,95 111 21,9 58,7
IW7 3,85 187 22,7 96,9
IS1 6,8 67,1 21,6 40,7
IS2 3,71 28,9 19,9 14,9
III.1.3. Résultats des analyses au laboratoire
D’après les résultats obtenus dans les points d’eau du Fokontany Inanantonana, les
éléments majeurs sont représentés par les cations et les anions. (Tableau n°9).
Tableau n°9 : Résultats des analyses des paramètres chimiques au laboratoire
Code
CATIONS (mg/l) ANIONS (mg/l)
K+ Na+ Mg2+ Ca2+ HCO3- SO42- Cl- PO4
3-
IW1 4,81 6,6 9,6 12,85 54,86 10,45 20,24 0,4
IW2 3,55 7,9 4,3 12,66 30,86 18,95 14,24 0,22
IW3 2,18 4,2 9,16 18,15 63,44 12,91 15,42 0,5
IW5 6,12 15,19 7,15 11,96 63,34 20,54 12,48 0,5
IW7 3,13 4,14 3,04 16,36 40,12 10,16 12,42 0,5
IS1 2,35 5,05 3,52 11,08 58,56 0,83 2,84 0,05
IS2 3,05 10,05 5,3 10,23 60,3 9,52 6,24 0,5
37
1. Cations
Les cations majeurs sont le calcium (41,90 %), le magnésium (31,47 %) et le sodium
(20,77 %). Le potassium ne présente que 5,75 % de la totalité des concentrations (Figure
n°14).
Figure n°14: Proportion des cations majeurs de tous les points d’eaux à Inanantonana
a. Calcium (Ca2+)
La concentration du calcium dans les échantillons prélevés est faible. Elle ne dépasse
pas à 12,85 mg/l. La valeur limite maximale acceptable est de 50 mg/l. Si ce taux excède cette
valeur, le gout devient désagréable. Les taux du calcium des échantillons respectent donc la
norme de potabilité décrite par l’OMS.
b. Sodium (Na+)
La quantité de sodium dans chaque puits est faible, elle tourne autour de 5 à 10 mg/l
(Tableau n°10). La norme décrite par l’OMS est 150 mg/l. En effet, la quantité de sodium
dans chaque puits est normale.
c. Potassium (K+)
La valeur de potassium dans chaque puits varie de 2,35 à 6,12 mg/l. Elle est normale
parce que la valeur maximale admissible est de 12 mg/l. Seul le puits IW5 possède un taux
maximum de potassium à 6,12 mg/l. Les restes de puits possèdent de taux en potassium
autour de 3 mg/L.
Ca2+
Mg2+
Na+
K+
Cations majeurs %
38
d. Magnésium (Mg2+)
La concentration du magnésium varie entre 3,05 mg/l et 7,15 mg/l. Elle n’excède pas
la limite acceptable pour la norme de potabilité de l’OMS. La concentration moyenne est de
5,1 mg/l. D’après la norme, cette quantité ne doit pas dépasser 50 mg/l
2. Anions
Les anions majeurs de la nappe phréatique d’Inanantonana sont les bicarbonates
(59,20 %), les chlorures (22,97 %) et les sulfates (16,84 %). Les phosphates ne présentent que
0,77 % de la totalité des concentrations (Figure n°15).
Figure n° 15: Proportion des anions majeurs de tous les points d’eaux à Inanantonana
a. Bicarbonates (HCO3-)
Les valeurs en bicarbonates évoluent entre 30.86 à 63,44 mg/l. D’après la norme, ces
valeurs sont normales, qui sont très inférieures aux valeurs limites maximum répondant à la
norme de potabilité de l’eau recommandée par l’OMS et le Ministère de l’Eau.
b. Sulfates (SO43-)
La concentration des sulfates dans les eaux prélevées dans la zone d’étude ne dépasse
pas 10 mg/l. La valeur limite maximale acceptable pour les sulfates est de 250 mg/l. Les
échantillons respectent donc la norme de potabilité nationale et celle de l’OMS en termes de
sulfates.
HCO3-Cl-
S042-
P042-
Anions majeurs %
39
c. Chlorure (Cl-)
La valeur limite maximale acceptable à la concentration des chlorures dans l’eau de
consommation est 200 mg/l. Les valeurs des échantillons d’eau présentent des teneurs en
chlorures inférieures à 60 mg/l. Les échantillons respectent donc les normes de potabilité
nationale et celle de l’OMS en termes de chlorures (CHEIKH. F., 2007).
d. Phosphate (PO42-)
Les phosphates ne présentent que 0.77 % dans l’eau. Les valeurs des échantillons
d’eau présentent des teneurs en phosphates inférieures à 60 mg /l. Les échantillons respectent
donc la norme de potabilité nationale et celle de l’OMS en termes de phosphates.
3. Balance ionique des eaux
Les valeurs de la balance ionique des échantillons de la nappe d’Inanantonana sont
présentées dans le tableau n°10 ci-dessous. Le bilan obtenu sur chacun de ces échantillons
n’excède pas de 5 %. Toutes les données peuvent être prises en considération, car les eaux
sont balancées (BANTON, BANGOY, 1996).
4. Valeurs des ITD
Les valeurs des ITD varient entre 2,18 à 3,84 méq/l quelque soit le degré de la
minéralisation; les ions HCO3- et Ca2+ sont responsables de cette valeur. Le tableau n 11
illustre ces valeurs.
40
Tableau n 10: Balance ionique E des eaux (en méq /l)
Code CATIONS ANIONS
∑ Cations ∑ anions E% K+ Na+ Mg2+ Ca2+ HCO3
- Cl- SO42- PO43-
IW1 0,12 0,28 0,8 0,64 0,89 0,57 0,21 0,01 1,85 1,69 4,30 IW2 0,09 0,34 0,35 0,63 0,50 0,40 0,39 0,006 1,42 1,30 4,28 IW3 0,05 0,18 0,76 0,90 1,04 0,43 0,26 0,01 1,90 1,75 4,09 IS1 0,06 0,21 0,29 0,55 0,96 0,08 0,01 0,001 1,12 1,05 3,12 IW7 0,08 0,18 0,25 0,81 0,65 0,34 0,21 0,01 1,33 1,23 3,76 IW5 0,15 0,66 0,59 0,59 1,03 0,35 0,42 0,015 2,01 1,83 4,62 IS2 0,07 0,43 0,44 0,51 0,98 0,17 0,19 0,015 1,46 1,37 3,16
Tableau n°11 : Valeurs des ITD en méq/l
Code K+ Na+ Mg2+ Ca2+ HCO3- Cl- SO42- PO43- ITD
IW1 0,12 0,28 0,8 0,64 0,89 0,57 0,21 0,01 3,55 IW2 0,09 0,34 0,35 0,63 0,50 0,40 0,39 0,006 2,73 IW3 0,05 0,18 0,76 0,90 1,04 0,43 0,26 0,01 3,66 IS1 0,060 0,21 0,29 0,55 0,96 0,08 0,017 0,001 2,18 IW7 0,080 0,18 0,25 0,81 0,65 0,34 0,21 0,015 2,56 IW5 0,15 0,66 0,59 0,59 1,03 0,35 0,42 0,015 3,84 IS2 0,078 0,43 0,44 0,51 0,98 0,17 0,19 0,015 2,84
41
D’après le tableau n°11, les valeurs obtenues au laboratoire ne sont pas éloignées, la
courbe suivante démontre si les échantillons d’eau sont donc homogènes.
Figure n°16: Homogénéité des échantillons d’eau
D’après la figure n°16, les valeurs moyennes des ions ne sont pas significatives (non
étalé); en prenant l’exemple du bicarbonate, une forte asymétrie de la médiane par rapport à
deux quartiles est trouvée. Le coefficient d’aplatissement (Kurtosis) l’a prouvé aussi, sa
valeur moyenne est de 0,86 méq/l qui devrait être entre -2 et 2, disons alors qu’ils sont
homogènes. De même pour celle du calcium dont la valeur moyenne est de 0,66 méq/l.
.
42
III.2. Interprétations
III.2.1. Classifications
1. Diagramme de Schoeler
Figure n°17: Diagramme de Schoeler de tous les points d’eaux à Inanantonana
D’après ce diagramme, la dispersion de chaque ligne signifie que les échantillons ont
chacun un degré de minéralisation très variable. Il y a un pic très élevé au niveau du
bicarbonate qui est entre 0,8 à 1,04 méq/l sauf au niveau d’IW2 et IW7 dont les valeurs sont
0,5 et 0,6 méq/l. En ce qui concerne les cations, un pic élevé en calcium au niveau d’IW3 (0,9
méq/l), puis en magnésium dans le puits IW1 (= 0,8 méq/l) et en sodium sur l’IW5
(=0,66méq/l). L’explication va se baser sur les degrés de minéralisations afin de déterminer
les origines de ces minéralisations et les types de faciès. (MAZOR.E, 3ème édition).
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
K+ Na+ Mg2+ Ca2+ HCO3- Cl- SO42- PO43-
Co
nce
ntr
ati
on
s (m
éq
/l
Ions
IW1
IW2
IW3
IS1
IW7
IW5
IS2
2. Diagramme de Piper
Figure n° 18: Diagramme de Piper de tous les
Le report des résultats d
les eaux ont de faibles concentrations
pôle cationique par le calcium et le magnésium et celui d’anionique
eaux appartiennent au faciès bicarbonaté
III.2.2. Explications
D’après la classificatio
ces faits sont expliquées ci-dessous selo
la fin des explications la courbe binaire démontre si l’hypothèse est valable c'est
ions contrôlent les minéralisations des eaux.
Diagramme de Piper
: Diagramme de Piper de tous les points d’eaux à Inanantonana
Le report des résultats des analyses chimiques sur le diagramme de Piper montre que
ont de faibles concentrations en chlorure, sodium et potassium, elles figurent près du
le cationique par le calcium et le magnésium et celui d’anionique, c’est le bicarbonate. C
eaux appartiennent au faciès bicarbonaté calcique et magnésien (HCO3-Ca-
D’après la classification, les degrés de minéralisation sont variables, les origines de
dessous selon les valeurs de la conductivité. (RODIER.J, 1984
la fin des explications la courbe binaire démontre si l’hypothèse est valable c'est
tions des eaux.
43
Inanantonana.
analyses chimiques sur le diagramme de Piper montre que
en chlorure, sodium et potassium, elles figurent près du
c’est le bicarbonate. Ces
-Mg).
sont variables, les origines de
RODIER.J, 1984). A
la fin des explications la courbe binaire démontre si l’hypothèse est valable c'est-à-dire si les
44
1. Minéralisation faible (CES<100 µs/cm)
IS1 et IS2 présentent des concentrations en HCO3- élevées (IS1= 0,96 et IS2= 0,98
méq/l), puis le calcium est le cation dominant, caractérisé par sa teneur moyenne (IS1= 0,55 et
IS2= 0,51 méq/l). Le faciès dominant est plutôt du bicarbonate calcique (HCO3-Ca).
En réalité une minéralisation élevée conduit à une conductivité élevée mais cette forte
teneur en HCO3- pourrait être due par la dissolution de l’eau de pluie dans la zone humifère
du gaz carbonique et du passage en solution sous l’effet de l’acidité carbonique du carbonate
de calcium issue de l’interaction entre l’eau de pluie infiltrant et les minéraux constitutifs des
roches métamorphiques (Gneiss, migmatites, et granites,…).
Puis les valeurs de Ca2+ peuvent être dues par le passage en solution sous l’effet de
l’acide carbonique du carbonate de calcium issue de l’interaction entre l’eau de pluie infiltrant
et les minéraux constitutifs des roches métamorphiques (XAVIER.B, et Al 2012).
Ainsi, cette concentration en HCO3- élevée pourrait s’expliquer par les valeurs de pH
acide de ces deux sources (IS1= 6,8 et IS2= 3,71). Il y a une relation entre les valeurs de pH et
les teneurs en bicarbonates : un pH acide conduit à des teneurs en bicarbonate
élevées (RODIER.J, 1984). La température a aussi une influence sur la minéralisation des
éléments chimiques dans l’eau, IS2 possède une température élevée de 21,6°C.
IS2 est aussi caractérisée par des teneurs en Mg2+ (0,44 méq/l) et Na+ (0,43 méq/l)
proches à celle de Ca2+. (0,5 méq/l). Cette teneur en Mg2+ est due par la présence des
minéraux ferromagnésien (olivine (Mg, Fe) 2(SiO4), amphibole (Mg, Fe) 2 (Si8O22) (OH, F) 2,
pyroxène (Mg, Fe) 2 (Si8O3) 2, etc …).Puis la teneur en Na+ montre la présence des
plagioclases sodique (Si3AlO8) Na. Ces minéraux sont présents dans les migmatites.
Les faibles teneurs en K+ (0,06 à 0,07 méq/l) pour IS1 et IS2 correspondent aux faibles
valeurs de conductivités et montrent aussi que l’environnement présente des enclavements
basiques; par conséquent la quantité de feldspath potassique est faible.
45
2. Minéralisation moyenne (100<CES<333 µs/cm)
Ce sont les points d’eau IW3, IW5, IW7 qui ont les minéralisations moyennes, ils sont
des puits modernes. IW3 et IW5 et caractérisés par des concentrations en HCO3- élevées pour
l’IW3 (1,04) et l’IW5 (1,03 méq/l) tandis que celle d’IW7 est moyenne (0,65 méq/l) qui
correspond à la minéralisation moyenne. Les fortes concentrations en HCO3- d’IW3 et IW5
pourraient être venues par la dissolution gaz carboniques (CO2) du sol (XAVIER. B., et Al,
2012). L'eau de pluie est légèrement acide du fait de sa teneur en CO2 dissout. Au cours de
son infiltration dans le sol et le sous-sol, elle se charge en ions et acquiert des propriétés
physiques et chimiques qui caractérisent l'eau de la nappe qu'elle forme. Les eaux souterraines
sont plus ou moins minéralisées en fonction de la nature des roches traversées qui sont les
migmatites et des minéraux rencontrés au cours de l'infiltration (quartz, mica, calcite,...).
Le faciès trouvé est le bicarbonate calcique (HCO3-Ca). C’est dans IW3 que la valeur
de HCO3- est maximale (= 1,04 méq/l) et de Ca 2+ (= 0,90 méq/l), il fallait que sa
minéralisation soit élevée. Le taux élevé en Ca 2+ pourrait indiquer par l’abondance du
calcium dans l’eau, le gneiss renferme de plagioclase (Si3AlO8) Ca et ce dernier libère du
calcium. Ainsi, il est caractérisé par une température élevée (21,4 °C), toutefois la
température change la conductivité électrique de l’eau.
IW3, IW7 ont des fortes teneurs en Ca2+ (IW3= 0,90 et IW7= 0,81 méq/l) et IW5 a une
valeur moyenne (0,59 méq/l). Les eaux venant des IW3 et IW7 peuvent être associées à une
fraction détritique comme le sable et l’argile trouvée dans les nappes d’arènes. Puis c’est dans
IW7 que la température est maximale (= 22,7 °C), cette dernière favorise le développement
des microorganismes, c’est pourquoi il y en a des parasites.
IW5 a une teneur en Na+ élevée, celle-ci pourrait être due par la présence de feldspath
plagioclase (Si3AlO8) Na et sa faible teneur en K+ peut être due par une faible valeur de
feldspath potassique. Les valeurs moyennes en Mg2+ d’IW3 (= 0,76 méq/l) et d’IW5 (= 0,59
méq/l) indiquent la présence des minéraux ferromagnésiens. C’est dans IW5 aussi que la
valeur en sulfate est maximal par rapport aux autres (= 0,42 méq/l), elle est d’origine
atmosphérique, puis son origine peut être due par l’hydratation de calcium (SO42- Ca, 2H2O).
46
3. Minéralisation importante (333<CES<666 µs/cm)
C’est IW1 qui a la valeur de conductivité importante (CES= 481 µs/cm). Le facies
dominant est le bicarbonate magnésien (HCO3-Mg), il y a une dominance d’anion en
bicarbonate (= 0,8 méq/l) et celle de cation, c’est le magnésium (= 0,8 méq/l).
A part la CES, la valeur de Mg2+ importante peut être due par l’abondance des
minéraux ferromagnésiens dans l’eau (pyroxène, olivine, amphibole,…). Il y a peut être aussi
des roches filoniennes qui donnent les conduites de l’eau (gabbro, charnockite,…), c’est
pourquoi la teneur en Na+ (= 0,1 méq/l) est faible et le pH est basique (= 7,39). La
température est aussi optimale au niveau d’IW1.
C’est dans IW1 que la valeur de Cl- (= 0,5 méq/l) est la plus élevée par rapport aux
autres. Ça peut être d’origine atmosphérique, dans l’aquifère libre la concentration en chlorure
est directement liée à la teneur en chlorure des précipitations.
4. Minéralisation élevée (666<CES<1000 µs/cm)
Le faciès dominant au sein d’IW2 est le bicarbonate calcique (HC03-Ca).
Il est caractérisé par une température extrême à l’échantillon (= 22,2 °C), elle influe
sur la vie aquatique, par exemple elle favorise le développement des microorganismes qui
peut être accentué le gout, l’odeur, et la couleur de l’eau, c’est pour cette raison qu’IW2 a un
gout salé.
La saturation des eaux en minéraux présents dans l’aquifère sera donnée par les
réactions suivantes, d’autant plus que la teneur en bicarbonate et calcium des eaux est
importante. La réaction ci-dessous montre la dissolution ou l’hydrolyse des minéraux qui peut
être responsables de la qualité chimique d’une eau bicarbonatée.
CaCO3 +H2+CO3 Ca2+ +2HCO3-
Calcite Bicarbonate
47
5. Courbe binaire
La Figure n°19 ci-dessous montre les diagrammes des cations par rapport aux ITD, les
corrélations de toutes les ions sont en général faible mais très marquées chez le calcium et le
magnésium (0,35 < r2 < 0,60), c'est-à-dire qu’ils sont un peu proportionnelles aux ITD. De
même pour les anions, seulement le bicarbonate a la bonne corrélation (r2=0,56) (figure n°20).
D'après les teneurs en ions représentées sur ces diagrammes, il y a une évolution
positive du calcium, magnésium et bicarbonate avec les ITD. Par conséquent, ils contrôlent la
minéralisation des eaux et déterminent le type de faciès de la région.
Les hausses de bicarbonate et de calcium viennent de l’interaction entre eaux et roches
et pour le magnésium c’est la présence des minéraux ferromagnésiens trouvant dans les
nappes d’arènes.
48
y = 0,205x + 0,0121
R² = 0,4623
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 1 2 3 4 5
Ca
2+
(m
éq
/l)
ITD (méq/l)
y = 0,2223x - 0,2304
R² = 0,3051
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 1 2 3 4 5
Mg
2+
(m
éq
/l)
ITD (méq/l)
Figure n°19 : Diagrammes des cations par rapport aux ITD
y = 0,122x - 0,0427
R² = 0,1992
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0 1 2 3 4 5
Na
+ (
mé
q/l
)
ITD (méq/l)
y = 0,0159x + 0,04
R² = 0,0589
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0 1 2 3 4 5
K+
(m
éq
/l)
ITD (méq/l)
49
y = 0,2827x - 0,0601
R² = 0,5657
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 1 2 3 4 5
HC
O3
-(m
éq
/l)
ITD (méq/l)
y = 0,1073x - 0,0059
R² = 0,108
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 1 2 3 4 5
Cl-
(mé
q/l
)
ITD (méq/l)
y = 0,1346x - 0,1633
R² = 0,387
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0 1 2 3 4 5
S0
42
-(m
éq
/l)
ITD (méq/l)
y = 0,0023x + 0,0055
R² = 0,0759
0
0,002
0,004
0,006
0,008
0,01
0,012
0,014
0,016
0,018
0 1 2 3 4P
04
3-
(mé
q/l
)
ITD (méq/l)
Figure n°20 : Diagrammes des anions par rapport aux ITD
50
III.2.3. Etudes comparatives
1. Eau vive
L’étude comparative se fait au niveau d’une eau souterraine qui a plus ou moins le même
type d’aquifère qu’Inanantonana. C’est le cas de l’eau de source d’Andranovelona ou Eau
Vive, sa formation géologique est le granite, ses valeurs nutritives sont les suivantes:
Tableau n°12 : Valeurs nutritives d’Eau Vive
La composition d’eau dans le massif granitique est dominée en cation par le sodium
(=0,08 méq/l) puis en anion par le bicarbonate (=0,08 méq/l). Le faciès est donc HCO3-Na.
Dans le cas d’Inanantonana les teneurs en calcium et magnésium peut être le témoignage
d’un aquifère formé aussi de roches métamorphiques, le gneiss renferme de plagioclase et ce
dernier libère du calcium, puis possédant des minéraux ferromagnésiens.
Mais le cas d’Andranovelona, il s’agit de roches magmatiques, son aquifère est riche en
plagioclase sodique (Si3AlO8) Na), le plagioclase calcique (Si3AlO8) Ca) est faible, vue par la
teneur en calcium.
Minéralisation mg/l méq/l
Ca2+ 1,2 0,06
Mg2+ 0,49 0,04
Na+ 1,89 0,08
HCO3- 4,88 0,08
Cl- 2,13 0,06
51
2. Volvic
Le Volvic est une eau naturelle issue des roches volcaniques dans la Région Auvergne
(France), il est riche en minéraux alumino-silicatés (granite et basalte), un peu comparable à
celle d’Inanantonana.
Tableau n°13 : Valeurs nutritives des Eaux d’Inanantonana, d’Eau Vive et de Volvic
K+
(méq/l) Na+
(méq/l) Mg2+
(méq/l) Ca2+
(méq/l) HCO3
-
(méq/l) Cl-
(méq/l) SO4
2-
(méq/l) Inanantonana 0,09 0,33 0,50 0,66 0,75 0,33 0,24
VOLVIC 0,15 0,50 0,66 0,57 1,16 0,38 0,16
Eau Vive 0,08 0,04 0,06 0,08 0,06
Figure n°21: Diagramme de Schoeler des eaux d’Inanantonana, d’Eau Vive et de Volvic
D’après le diagramme de Schoeler, Volvic présente un pic élevé au niveau de HCO3- (=
1,16 méq/l) et de Mg (2+) (= 0,66 méq/l), le faciès dominant est plutôt de HCO3-Mg.
Par rapport à Inanantonana, la concentration en calcium est un peu faible qui pourrait
s’expliquer par l’abondance de l’olivine plus magnésienne que calcique. Par ailleurs la valeur
plus élevée de magnésium pour Volvic confirmerait l’explication.
Les eaux d’Inanatonana sont donc plus calciques et magnésiennes que l’Eau Vive et un
peu plus calciques aussi mais moins magnésiennes que la Volvic.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
K+ Na+ Mg2+ Ca2+ HC03- Cl- S042-
Co
nce
ntr
ati
on
s (m
éq
/l)
Ions
Inanantonan
VOLVIC
Eau vive
52
CONCLUSION
53
En bref, cette étude a apporté de nouvelles interprétations sur les données
hydrogéochimiques dans les nappes d’arènes trouvées à Inanantonana. L’utilisation du
logiciel Aquachèm pour représenter chaque échantillon d’eau sur les diagrammes de Piper et
de Schoeler ainsi que le diagramme binaire, ont aidé à la détermination des caractérisations
hydrogéochimiques des eaux dans l’origine des minéralisations et les types de faciès
correspondants.
La qualité des eaux suit la norme de potabilité nationale et celle de l’OMS, sauf pour
le pH dont 43% ont de pH acide ; l’échantillon IW2 à un goût saumâtre. La température assez
élevée dans la zone, influe sur la composition chimique des eaux. Elle favorise la présence de
mauvaises odeurs, et le développement des parasites, dans le cas d’IW7. En plus
l’environnement de ces ouvrages semi-traditionnels et traditionnels contribue également à la
qualité de leurs eaux.
A partir des diagrammes, on a constaté aussi que les sept (07) échantillons d’eau issus
de points d’eau (puits et sources) n’appartiennent pas au même faciès chimique d’eaux : deux
types d’eau ont été constatés, eau douce et eau relativement minéralisée dont les faciès
dominants sont bicarbonatés calcique et sodique pour les eaux peu minéralisées et moyennes
accentuée et bicarbonatés magnésiennes pour les eaux à minéralisation moyenne.
Les interprétations des données hydrogéochimiques des nappes d’arènes
d’Inanantonana, proposent l’interaction entre eaux et roches au cours de l’altération de celles-
ci comme origine de la minéralisation des eaux. La dominance des ions Ca2+, Mg2+ et HCO3-
résulterait de hydrolyse des minéraux des roches à l’origine des arènes (plagioclase calcique,
et minéraux ferromagnésiens…). Ce ces ions qui marquent les faciès des eaux de puits (dont
bicarbonatés calciques pour sont les eaux à minéralisation faible (IS1, IS2), moyenne (IW3,
IW5, IW7) et élevée (IW2), puis les faciès bicarbonatés magnésiens pour les eaux à
minéralisation importante (IW1). L’apport des ions sodium, potassium et chlorures ne sont
pas à négliger, provenant des feldspaths potassiques, des micas, des amphiboles.
Cette étude hydrogéochimique de la nappe d’arènes d’Inanantonana n’est que
préliminaire. Le nombre d’échantillons étudiés a été trop limité pour bien connaitre les
caractéristiques des nappes et des aquifères du haut plateau. L’évolution dans le temps, dans
l’espace et en fonction des paramètres physico-chimiques de l’eau est à prévoir afin de
parfaire les études.
54
Les résultats de la présente étude démontrent ainsi l’intérêt d’une perspective
d’exploitation des eaux des nappes d’arènes. Mais l’analyse bactériologique aurait apporté
une précision sur la potabilité des eaux. Des propositions faites pour améliorer la qualité de
l’eau de puits concernent :
- l’aménagement des équipements de surface au tour du puits
- l’adoption des mesures d’hygiène pour le transports et stockage de l’eau, de traitement
périodique de l’eau de puits.
- la multiplication des points d’eau modernes surtout dans les quartiers périphériques.
- Un contrôle permanent des puits
- Créer des comités de gestion des points d’eaux
- Réaliser les sources potentielles de nuisance latrine a une distance sécuritaire de points
d’eaux.
55
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1777 : Belin. France. ISBN 978 – 2 – 7011- 6269 – 9. 214p.
57
WEBOGRAPHIE
− http//www.cnrs.fr/ Centre National de la Recherche Scientifique(CNRS) : dossier
scientifique de l’eau
− http//horizon.documentation.ird.fr/ Institut de Recherche pour le Développement (IRD) :
granite de Vavavato/
− www.google.com
− www.mindat.org/loc.208160.htmail/Vavavato massif
− WWW. Wikipidia .org
− WWW. médecine et santé.com
− http://www.eau.public.lu/eau_potable/normes_potabilite_analyse/index.html
− http : //www.univ-pau.fr/-revaux/enseignement/hydro/hydro.htm
Source 2
Mémoire de DEA, option Hydrogéologie par RAKOTONIAINA MAMINIRINA Marie Sylvie
Rapporteur: Docteur RANAIVOARISOA Alfred
Titre : Caractérisations hydrogéochimiques des ressources en eaux mobilisables dans les nappes
d’arènes. Exemple d’Inanantonana.
Résumé: Cette étude a été réalisée dans la Commune Rurale d’Inanantonana, District de Betafo,
Région de Vakinankaratra, dans l’objectif de caractériser le cachet hydrogéochimique des eaux
mobilisables (puits et/ou sources) des nappes d’arènes. Deux faciès dominants sont reconnus,
bicarbonates calciques et bicarbonates magnésiens. Ils reflètent la composition géochimique des
roches mères à l’origine des aquifères (gneiss et migmatites à amphibole, pyroxène et les enclaves
basiques) due au phénomène d’interaction eaux-roches. La forte teneur en bicarbonates s’explique par
la dissolution de gaz carbonique atmosphérique, par l’eau de pluie ajoutée du dégagement important
de ce gaz dans la couche humifère siège de la dégradation des matières organiques. Le CO2 ainsi
dissous favorise l’hydrolyse des minéraux des roches aquifères, expliquant les teneurs importantes
aussi bien de calcium et de bicarbonate.
Ces résultats sont intéressants dans une perspective d’exploitation des eaux dans les nappes d’arènes.
Mais l’analyse bactériologique aurait apporté une précision de la potabilité des eaux.
Mots clés: Puits, Sources, Nappes d’arènes, Hydrochimie, Paramètres physico-chimiques,
Inanantonana.
Memory of DEA, option Hydrogeology by RAKOTONIAINA MAMINIRINA Marie Sylvie
Framer: Doctor. RANAIVOARISOA Alfred
Title : Hydrogeochemical characterizations of water resources mobilized in the aquifers of arenas.
Example of Inanantonana.
Abstract: This study was conducted in the rural commune of Inanantonana, District of Betafo, Region
of Vakinankaratra, in the objective to characterize the hydrogeochemistry finger print of mobilizable
water (wells and/or sources) of arenas groundwater. Two dominant facies are recognized, calcium
bicarbonates and magnesian bicarbonates. They reflect the geochemical composition of aquifers rocks
(gneiss and migmatite with amphibole, pyroxene and the basic enclaves) due to the phenomenon of
interaction waters-rocks. The high content of bicarbonates is explained by the dissolution of
atmospheric carbon dioxide by the rain water added to the important release of this gas in the layer
humifere seat of the degradation of organic matter. The CO2 thus dissolved promotes the hydrolysis of
minerals of the rock aquifers, explaining the significant levels of both calcium and sodium
bicarbonate.
These results are interesting in a perspective of exploitation of waters into aquifers arenas. But the
bacteriological analysis would have provided an accuracy of the potability of the water.
Keys words: Wells, Sources, Groundwater arenas, Hydrogeochemistry, Physico- chemical-
parameters, Inanantonana.