ACQUISITION ET TRAITEMENTS DES DONNÉES …infoterre.brgm.fr/rapports/76-SGN-093-AME.pdf · La...

MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE ET DE LA RECHERCHE

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

Boite Postale 6009 • 45018 ORLÉANS CEDEX • Tél. (38) 63.00.12

ACQUISITION ET TRAITEMENTSDES DONNÉES HYDROCÉOCHIMIQUES

EXEMPLES D'APPLICATION

par

Martine LOUVRIER

Département géologique de l'aménagementHydrogéologie

B. P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél. (38) 63.00.12

76 SGN 093 AME Mars 1976

L'eau reste la grande dénonciatrice des secrets de la terreet la plus belle source n'est qu'une trahison de ses entrailles.

Jean GIRAUDOUX

(La folle de Chaillot)

R E S U M E

La connaissance de la composition chimique des eaux souterraines,de son évolution tout au long du trajet souterrain, de son aptitude à un usageparticulier entraine le plus souvent le recueil d'un nombre élevé de données etimplique alors la mise en place de méthodes de traitement bien adaptées auxdifférents problèmes à résoudre.

Dans ce travail de synthèse et de critique des principales méthodesde traitement des analyses chimiques, l'auteur présente les aspects théoriqueset des exemples pratiques en mettant en évidence quelques difficultés qui peuventapparaître à 1'hydrogéologue.

Les conseils pour le recueil d'échantillons représentatifs et lesprincipales méthodes d'analyses des eaux sur le terrain et au laboratoire avecmention de la précision des résultats obtenus et de la validité des résultatsanalytiques fait l'objet du premier chapitre.

Le chapitre 2 est entièrement consacré à l'exposé des principalesméthodes de traitement des données hydrochimiques, automatisées ou manuelles etde leurs avantages et inconvénients respectifs. Les méthodes sont classées enfonction des services qu'elles rendent : traitement pour transformer les résultatsbruts en informations permettant d'interpréter les phénomènes hydrogéochimiquesd'une part et traitement permettant de traduire les résultats scientifiques enrenseignements pratiques utilitaires d'autre part.

Enfin des exemples d'application au traitement de séries d'analysesd'eau d'origines diverses ont été rassemblées dans le dernier chapitre : eauxminérales françaises, eaux souterraines de la région de Casablanca, des nappesde la Craie et du Calcaire carbonifère dans le N. de la France, des nappes del'Afrique sahélienne.

Ces exemples ont permis de souligner l'importance de l'échantillonna-ge, de présenter des exemples de critiques de résultats analytiques, d'aborder leproblème de l'acquisition de la composition chimique des eaux souterraines dans lazone non saturée, de juger de l'intérêt et de l'efficacité des traitements informa-tiques en général, de signaler les limites et définir certaines précautions àprendre pour les traitements statistiques en particulier, de faire ressortir l'in-térêt des représentations "cartographiques utilitaires".

Ce travail a fait en 1976 l'objet d'une thèse de spécialité 3ème cycleà l'Université de Paris 6 et a été effectué dans le cadre des études méthodologiquesdu département géologie de l'aménagement sur crédits du Ministère de l'Industrieet de la Recherche.

SOMMAIRE

PCLOjZa

INTRODUCTION 7

I - L'ECHANTILLON ET SON ANALYSE 3

? - PRELEl/EMENT VES ECHANTILLONS 5

7 . 7 - Tnoù> tâglzà <U>&zntízílz¿ 5

7 . 2 - Matznlau du flacon de pJizZzvzmznt 6

1.3 - Me.th.odz6 de puzlvozmznt - Rzptâi>znta£lvi£z de

l ' zchanUJUton 7

2 - MODIFICATIONS VE L'ECHANTILLON APRES PRELEVEMENT 19

2.1 - ModíúlccutLonA po¿¿¿b¿e¿ d e VzckantüULon 7 9

2 . 2 - PiépcuicuUon de Véchantillon apnu pAÂlo.\)W<Lnt 23

3 - RAPPEL VES METHOVES VE VOSAGES 26

3.7 - MéX/iode4 de do&a.gte au tubonato'¿te 26

3.2 - Méthodes de do¿age¿ ¿>uji ¿z twi&ln 37

4 - MOVES V'EXPRESSJON VE LA COMPOSITION CHIMIQUE VES EAUX U

5 - CONTROLE VE LA VALIVITE VES RESULTATS VANALYSE 50

5.7 - Batancz ¿oniquz 50

5.2 - pH eX ca/ibonateA 57

5 . 3 - Conce-nt/LOutionà [ en mzq ) zt tÀJUtu 57

5 . 4 - ConczntÄjCLtion& e¿ condudtivitz 53

5.5 - CompaÄjoJjion d'anaZy^u d'zaux de mime, ptiovznance. 54

II - TRAITEMENT AUTOMATIQUE VES VONNEES 55

7 - ORGANISATION VE LA CHAINE VE TRAITEMENT 57

7 . 7 - Vonnó.Qj> <¿X boideAemix dz donnzzb 57

7 . 2 - PnoQtiam\z¿> dz ttuvutzmznt 65

2 - VESCRIPTION VES PROGRAMMES 6?

2.7 - PtiOQfiaimz dz CXIZCJUJU hydn.ockÁjmiquz¿> ztmzntaÁAz¿> iHYCH 61

2.2 - PKOQfuxmnz dz tJiacJi du dAag/uximz dz PÁjpzn : PIPER 73

2.3 - PnoQhamz dz ÜVOLCI du. dLagficumz dz SchozttzfL-BzAkato^:

VIALOG 75

2 . 4 - Pn.ognxumzÁ dz tAaiXzmznti ¿tati¿t¿quz¿ i5

2.5 - Vnognaimz dz n.zpohX de. points 707

2.6 - Pn.ognjavmzi> di cloéAiîcation nonmatÁvz 102

3 - EN CONCLUSION : BESOINS FUTURS ET VEVENIR VE LA CHAINE VE TRAITE-

MENT 109

III - EXEMPLES VAPPLICATION 111

1 - LES EAUX MINERALES FRANÇAISES 113

1.1 - Lu donnzzi 773

7.2 - Lu tnouLtmzvitt) ¿tatutiquzA 7 75

7 . 3 - CompaA.cuLt>on avec £eó n£¿uJUjixtt> ÔUAYIU, pan. 1<¿Á dAM.giamm&¿

dt SchoellzA-BeAkaíoU ut du. Plp<¿A 725

2 - LES NAPPES VE LA CRAIE ET VU CALCAIRE C A R B O N I F E R E P A N S LE NORV VE

LA FRANCE 7 27

2 .7 - Lu> donnête 7 27

2 . 2 - Etadz dzi> ílzmzntó majuvu 727

2 . 3 - Etadz du zlzmznbb friacte 733

2 . 4 - CondUi&loYH, 7 34

3 - LES EAUX VE LA REGION VE CASABLANCA 736

3.7 - GznzhjoJüJtzt* &uA ta nz.gi.on dz CaAabùinca 136

3.2 - TnaÀXzmzwt dzi> donnzz* 737

3 . 3 - Concùi&À.onA 757

4 - CARTOGRAPHIE VE L'APTITUDE VES EAUX A L ' IRRIGATION 7 53

4.7 - PnA.ncA.pz dz ¿CL ccuvtogtuipkLz 753

4.2 - Eiabon.cutA.on dz ¿a canXz d'aptsütudz dz¿ zaxxx du SznzgaZ à

V Í!üú.gatLon 7 53

4.3 - CormzntaÁAZA dzA coAtzi d'aptÁXudz dzA zaux du SznzgaZ. à

V VuU.QcUA.on 755

4.4 - Comparaison avzc ZzA n.HuJLtat¿> obtznwt> gnducz à ta cZa¿¿i-

îcation dz WiZcox 763

4 . 5 - CnÀtiquz dz ¿a avutogn.aphiz 765

4.6 - Application : CanXz dz "planification agnJLcolz dz ¿'A^tUquz

dz VOutet" 76«

CONCLUSIONS 773

BIBLIOGRAPHIE

LISTE VES FIGURES

LISTE VES TABLEAUX

SVMBOLES ET ABREVIATIONS

INTRODUCTION

Les caractéristiques physiques, chimiques et dynamiques deseaux varient tout au long de leur parcours souterrain. Les méthodesd'investigation et les outils nécessaires à leur étude doivent doncêtre adaptés à ces conditions, aux différents stades du cycle des eauxsouterraines. Ainsi :

. Capteurs de pression et sondes à neutrons permettent de suivrele mécanisme d'infiltration des eaux dans la zone non saturée, milieudont l'étude est en plein essor. Les prélèvements d'eau dans cette zonenécessitent l'emploi de cellules poreuses.

• Le développement de l'informatique et des modèles numériquesrend possible la simulation de la dynamique des nappes dans la zonesaturée et la prévision du devenir de celles-ci quand on en modifie lesconditions d'alimentation ou d'exploitation.

. L'étude de la qualité chimique des eaux souterraines dans lazone saturée bénéficie de moyens nombreux, maintenant classiques, deprélèvements, d'analyses et d'interprétation. Cependant, ceux-ci ne sontpas toujours utilisés à bon escient et les résultats analytiques qu'ilsfournissent ne sont pas toujours facilement exploitables.

Le but de ce travail est de présenter une critique des méthodesclassiques d'investigation de la chimie des eaux souterraines dans lazone saturée et de présenter les possibilités récentes fournies par l'or-dinateur pour l'interprétation des données hydrogéochimiques.

Le problème à résoudre étant posé , la première phase d'uneétude hydrochimique consiste à déterminer les points et les élémentschimiques à étudier. L'acquisition des données nécessite généralementune recherche bibliographique d'une part, une série de prélèvements etd'analyses d'autre part. Avant de passer à la phase d'interprétationdes résultats analytiques proprement dite, il est nécessaire d'entre-prendre une critique sévère de ceux-ci, afin d'écarter toute donnéeerronée pouvant conduire à une mauvaise interprétation. Modes de pré-lèvements et représentativité des échantillons, méthodes et précisiondes analyses sur le terrain et en laboratoire, ainsi que critique desrésultats analytiques font l'objet du premier chapitre de ce travail.

La tendance actuelle étant d'appuyer une étude sur un grandnombre de données de base (données acquises au moment de l'étude ourésultats d'études antérieurs et d'archives), il s'avère de plus enplus nécessaire de traiter les résultats analytiques automatiquementpar ordinateur, à l'aide de programmes simples (tels que programmesde calculs hydrochimiques, de tracés de diagrammes, de statistiquesélémentaires ...) ou complexes (tels que les programmes de statistique

- 2 -

multidimensionnelle). Le chapitre II décrit les programmes existantsau B.R.G.M. ainsi que quelques méthodes de traitement de données nonautomatisées, mais présentant de l'intérêt pour la préparation à1'interprétation.

Le chapitre III réunit quelques exemples de traitement dedonnées hydrochimiques utilisant les méthodes automatiques. Au coursde cet exposé, on s'efforce :

. de souligner l'importance d'un échantillonnage correct afind'obtenir des résultats vraiment représentatifs de la nappeétudiée ;

. de faire une critique des résultats analytiques ;

. de juger de l'intérêt et des limites du traitement automa-tique ;

. de montrer l'intérêt de la traduction des résultats analy-tiques en un document "d'utilité pratique".

- 3 <-

CHAPITRE I

L'ECHANTILLON ET SON ANALYSE

- 5 -

La connaissance précise de la composition chimique des eauxsouterraines nécessite généralement la prise d'échantillons. Avant toutprélèvement, il est nécessaire de répondre à trois questions :

- Pourquoi fait-on un prélèvement d'eau ?

- Où prélever ?

- Quand prélever ?

La réponse à ces trois points doit permettre de résoudreune quatrième question :

- Comment prélever ?

Il n'est pas possible de donner ici une réponse à pourquoi ?,où ? et quand ? puisque ces questions sont spécifiques de chaque étudeenvisagée. Il n'est pas question non plus de faire de ce chapitre le"petit guide du parfait échantiHonneur d'eau". Avant d'aborder les mé-thodes de dosages en laboratoire et sur le terrain et le contrôle desrésultats, on se propose de rappeler les difficultés de réalisation d'unbon échantillonnage et de s'attarder sur la représentativité des échan-tillons obtenus par différentes méthodes de prélèvements ; c'est en effetde celle-ci que dépend toute la signification et la validité des conclu-sions qu'on tirera des résultats d'analyses d'eau.

1 - PRELEVEMENT DES ECHANTILLONS

1.1 - Trois règles essentielles

Quelles que soient l'origine de l'eau et les mesures qui serontentreprises, trois règles essentielles doivent être suivies :

1.1.1 - Utiliser pour le prélèvement des récipients extrêmementpropres, de façon à ne pas introduire d'éléments étrangers à la solution.Il est conseillé d'utiliser des flacons neufs, mais cette solution étantonéreuse quand de nombreux prélèvements sont à entreprendre et à renouveler,il est alors fortement recommandé de n'utiliser que des récipients prépa-rés par des laboratoires spécialisés (lavages à l'aide de permanganateou du mélange sulfo-chromique, d'acide nitrique ou d'acide sulfurique etnombreux rinçages à l'eau distillée).

1.1.2 - Rincer plusieurs fois le récipient avec l'eau à pré-lever ; lorsque le prélèvement ne peut se faire que par l'intermédiaired'un autre récipient, ou à l'aide d'un appareil (appareil de pompage parexemple), les rincer également avec l'eau à prélever ; dans le derniercas, il faut pomper suffisamment longtemps avant le prélèvement définitifpour renouveler l'eau des tuyaux et éliminer ainsi toute eau pouvant res-ter d'un précédent pompage. Ce rinçage s'avère nécessaire afin de limiterau maximum le risque de pollution de l'échantillon par l'eau d'un prélè-vement antérieur ou par le produit de nettoyage des flacons.

- 6 -

1.1.3 - Veiller à ce qu'il ne reste dans le flacon aucune bulled'air qui pourrait favoriser le dégagement de certains gaz dissous dansl'eau, ce qui entraînerait la modification des équilibres chimiques de lasolution initiale (ex. : modification du pH et de l'alcalinité par disso-lution ou perte de C02, modification du degré d'oxydation d'éléments telsque Fe, Mn ..., par oxygénation de l'eau au contact de l'air ... pouvantentraîner la formation de précipités . . . ) .

En dehors de ces trois points, il n'est pas possible de poserde règles générales valables pour tous les prélèvements d'eau : les mé-thodes seront différentes selon que les eaux à échantillonner serontsuperficielles ou souterraines ; le matériel utilisé et la nature desmatériaux devront être adaptés à la méthode et ne pas influencer lesrésultats.

1.2 - Matériau du flacon de prélèvement

La nature du matériau du récipient servant au prélèvement nedoit pas entrer en réaction avec l'eau à analyser, réaction pouvant en-traîner le passage d'éléments chimiques entrant dans la composition dumatériau vers l'eau, ou inversement, fixation de certains ions de l'eausur les parois du flacon (ex. Fe . . . ) •

Divers matériaux ont été testés par les laboratoires d'analysesd'eau. Ils présentent tous des inconvénients et des avantages, mais l'em-ploi de tel produit plutôt que tel autre est encore très discuté et dépendsurtout de la nature des éléments à doser. Le matériau "universel idéal",semble-t-il, n'existe pas.

Parmi les matériaux utilisés, on peut citer :

- le quartz : c'est le meilleur pour la bonne conservation deséchantillons. Mais sa grande fragilité lui fait préférer d'autres maté-riaux plus solides et moins onéreux, bien que présentant des inconvénientsdu point de vue chimique ;

- le verrei_le 2Yïe x : sont employés sans inconvénient majeur

lorsque l'échantillon prélevé est destiné au dosage des principaux cationset anions. Cependant, il a été constaté que des oligoéléments du verrepouvaient passer dans l'eau : par exemple, de l'eau déminéralisée, conser-vée quelques temps en récipient de verre, finit par contenir de la silice,le bore du pyrex peut passer dans l'eau ;

- le_p_olYéthYlène : il est souvent recommandé pour tout échantil-lonnage, surtout pour les prélèvements en vue de mesures de radioactivité.Relativement poreux vis-à-vis des gaz, on lui préfère généralement leverre pour le prélèvement et la conservation des eaux fortement chargéesen gaz ; cependant, la diffusion étant lente, on peut quelquefois l'uti-liser pour de tels prélèvements si on ne tarde pas à doser les gaz ;

- le p_olYviny_le : des sachets de polyvinyle sont parfois utiliséspour l'échantillonnage. Ils ont l'avantage de ne servir qu'une fois, maisprésentent l'inconvénient de libérer du chlore lorsqu'ils restent troplongtemps exposés à la lumière.

- 7 -

1.3 - Méthodes de prélèvement - Représentativité de l'échantillon

1.3.1 - Pr|l|vement_simgle_£ar_inmiersion_d^un^reci£ient ouvert

1.3.1.1 - Prélèvement^ dans_un_ forage (eau souterraine)

Un tel prélèvement procure un échantillon de l'eau contenue ausommet du tubage : il n'est donc pas forcément représentatif de l'eaude la nappe. En effet, si l'eau a stagné longtemps dans le tubage, ellepeut avoir subi :

- l'influence du matériau : mise en solution d'éléments chimiquesdu tubage par exemple,

- l'influence de l'extérieur : pollution accidentelle par lasurface, réception d'eau de pluie ...

1.3.1.2 - Prélèvement d'une_ eau superficielle (rivière}lac)

Le prélèvement doit être fait de façon à éviter au maximum les"effets de bords" tels que :

- oxygénation trop près de la surface,

- mise en suspension de matières solides trop près du fond,

- eau stagnante trop près des rives, ou au contraire

- tourbillons.

Dans une rivière, les filets liquides ne se mélangeant que trèslentement, il peut être nécessaire de "faire" un échantillon_moyen en mé-langeant plusieurs prélèvements effectués en divers points d'une sectiondu cours ; cet échantillon fournira alors "la chimie moyenne de l'eau dela rivière à un endroit donné".

1.3.1.3 - Prélèvement d 'une_ eau captée

II n'est pas toujours possible de prélever l'eau directement dansson "réservoir11 naturel ; ainsi, il est parfois plus aisé de faire le pré-lèvement à une station de captage, ou dans un château d'eau. Si les eauxobtenues à ces exutoires sont d'origine unique, elles peuvent être repré-sentatives à condition de prendre quelques précautions. Il faut préleveraprès avoir laissé couler l'eau suffisamment longtemps, de façon à renou-veler l'eau des canalisations et éviter ainsi de récolter une eau ayantséjourné trop longtemps dans les tuyaux. De plus, dans le cas d'un châteaud'eau, il faut prélever de préférence sur la colonne montante, de façon àavoir un échantillon de l'eau d'alimentation (eau souterraine ou superfi-cielle) et non l'eau du réservoir (sur la colonne descendante).

Les pressions et décompressions que peuvent subir les eaux dansles canalisations peuvent modifier leur teneur en gaz.

V

Document TAMAH.

Appareiltendant la

distentí.

Appareilpendant la.

remonte*

pirantvtrjalt

A ß

Cailt dtSuspension.

Chambre,'d'échantillonnage ,

Ressort de

ft

.Obturateur

. Orifice.d' entrée.

_T 1_

filth licji/idis

Coupti schématiques (M.loui/rierJ.

Fiy. 7 : Ex impie al'hyalrocapUur dtsctnclu ouvtrt aux dtux txtrtntite's.Hydrocapteur TAMAM.

- 9 -

Le prélèvement se fait à l'aide d'un récipient ouvert etl'échantillon obtenu ne peut être qu'un échantillon moyen.

1.3.2 -

Hydrocapteur : récipient lesté muni d'un système de fermetureactionnâtle depuis la surface et permettant de prélever l'eau à uneprofondeur déterminée, mesurable a l'aide d'un simple câble ou d'uncompteur numérique.

Plus ou moins complexes, les hydrocapteurs sont généralementconçus selon deux principes. L'appareil est :

- soit amené ouvert aux deux extrémités jusqu'à la profondeurvoulue, l'eau circulant librement à travers la chambre d'échan-tillonnage ; les extrémités sont alors refermées, emprisonnantl'échantillon et le préservant de l'eau extérieure au coursde la remontée (ex. : hydrocapteur TAMAM - fig- 1) ;

- soit enfoncé, fermé jusqu'à la profondeur désirée, puis ouvertpour le prélèvement, et remonté fermé (ou ouvert) (ex. : hydro-capteur NEYRPIC - fig. 2).

L'hydrocapteur fournit un échantillon ponctuel de l'eau dansle forage. Cependant, des tests effectués avec plusieurs modèles ontmontré que la représentativité des échantillons pouvait varier avec laconception de l'appareil (JONQUET P., 1970).

- Quel que soit le modèle utilisé, les échantillons sont plusou moins "pollués" par l'eau brassée et entraînée par l'appareil lors desa descente, d'autant plus que le diamètre de 1'hydrocapteur est grandpar rapport au diamètre du trou de prélèvement. Celui-ci doit donc êtremanipulé avec une extrême lenteur afin d'éviter au maximum le brassage del'eau.

- L'utilisation des hydrocapteurs descendus ouverts semble pré-férable à celle des hydrocapteurs descendus fermés : ils ont en effetl'avantage d'être rincés au fur et à mesure de leur descente, éliminantainsi toutes traces des opérations précédentes, d'où : échantillons plusreprésentatifs.

Ces appareils sont souvent utilisés pour le prélèvement des eauxsouterraines dans les forages ; ils fournissent des échantillons de l'eaucontenue dans le tubage à une profondeur déterminée.

Mais, ils ne sont pas utilisables dans tous les cas de prélève-ment d'eau superficielle : en effet, ils ne peuvent être employés que dansun liquide au repos ou animé d'une faible vitesse (lac, rivière calme ...)ils nécessitent d'autre part une certaine profondeur d'eau.

er.

\/ui extérieure

Cable di susptnsion.

er.Mtssag

Marteau.

.Rtisort dz roppil.

-Valve de mise, tu pression.

.Chcmibrz d'échantillonnage.

.Clapet à bilk.

Orifice d'entrée du fluide.

Coupt sch¿matiaue

Fig. 2 : Extmplt ol'hyclrocapteur descendu ftrmi, ouvert en profondeur.

Hydrocapteur NÎYKPIC

( t NEYRPiC)

_ 11 _

1.3.3. - Prélèyement_p_ar pompage

1.3.3.1 - Prélèvement^ £ar pompage^ global

Le prélèvement effectue après un délai suffisamment long pourrenouveler plusieurs fois l'eau contenue dans le tubage fournit unéchantillon moyen de l'eau de l'horizon capté.

Si le puits capte un seul niveau aquifère, l'échantillon serareprésentatif.

Mais, si le puits capte plusieurs horizons aquifères, l'échan-tillon obtenu par pompage global sera un mélange des eaux des différentsniveaux, dont la chimie sera directement liée aux perméabilités relativesdes différents terrains ; en effet, elle sera davantage "marquée" par cellede l'eau extraite du terrain le plus perméable (à débit relatif plus grand) ;et l'eau d'une couche moins perméable, donc de moindre débit, même beaucoupplus douce ou inversement, beaucoup plus salée, ne "marquera" guère l'exhaure(fig. 3).

4.

fknét

300

SO*

7**

2<mt

•î

\

F,,. 3,tm J* résultat* fournit

eu itimmHliH mtpfu 4 ftnlnlt

T-:^

è «'«

/ •

<0

-M«

se«

**t^

sm

m ff^.4h UO,

Compuihtm tkimlfvt dt l'fu tl eifftrtmU niVuni. et l'atyifirt ¿t Flmritit (G.W.Un t* i.A.tOOUêl • 1Mt)

lit iâ/Umtltu tmJ ffrmitr* m Im Mam m"tmm abdl , <"' mât »t Cmm ut tri» »mlit ,

manomëfreflomp** p o rfaf/ ve o rrt o/<ur \

IcÁon/,7/c»

> "'/*'.y*?'.'s-''''/^^''s* • •>/*yî/>

Orificescl ac/mission

a/o ir

fig 4 . señen A n Hsposmr n ntítuun p<»A L'AIDE D'OBTURATEURS (d'oprèsJ.J.COLLm. 1968)

- 13 -

1.3.3.2 - Prélèvement^ sélectif'jparj^o

Deux possibilités :

- Prélèvement par pompage dans des tubes indépendants (ex. : pié-zomètres) captant chacun un niveau aquifère. Ceci rejoint le cas du prélè-vement par pompage global dans un forage, quand celui-ci capte les eauxd'une seule nappe. L'échantillon prélevé est alors représentatif de l'eaude la nappe ; mais, s'il y a plusieurs niveaux aquifères, le procédé estcoûteux, car il nécessite autant de tubes que de niveaux différents.

- Prélèvement par pompage à l'aide d'obturateurs ou "packers"gonflables. "Packer" : dispositif permettant de pomper l'eau d'une couchedéterminée en isolant la zone soumise à la dépression de la pompe du restedu tubage. Les opérations de pompage et le maniement des obturateurs se fontdepuis la surface.

La figure 4 donne le principe de ce dispositif.

Cet appareil de pompage permet de collecter l'eau du terrain etnon pas seulement l'eau contenue dans le tubage ; il a, de plus, l'avantagede pouvoir fournir autant d'eau qu'on le désire (volume illimité).

Cet appareil fournit des échantillons ponctuels représentatifsde la couche aquifère. Il ne peut malheureusement être la solution a tousles problèmes de prélèvements ; en effet, il ne peut fonctionner que dansles forages crépines dont le tubage est le plus près possible du terrainpour éviter la contamination de l'échantillon par l'eau d'un niveauaquifère voisin, par circulations préférentielles à l'extrados decelui-ci ; d'autre part, son emploi est limité à des nappes de faibleprofondeur.

Ce genre d'appareil peut permettre d'établir avec assez deprécision le profil chimique vertical d'une nappe et de constater ourechercher et localiser des masses liquides de caractéristiques chimiquesdistinctes, en évitant les mélanges dûs à un pompage global, qui peuvent"tamponner" les effets et cacher l'existence d'une masse d'eau à carac-téristiques particulières (fig. 3) ; mais ce prélèvement doit malgré toutêtre fait avec précaution : un pompage trop prolongé dans une nappe àtrès grande hétérogénéité chimique verticale risquerait d'avoir les mimesinconvénients qu'un pompage global.

Techniquesglobales

Techniquesdifférentielles

ousélectives

Bouteillesimple

Pompage

Hydrocapteur

Prélèvementsélectif

par packers

Tubesmultiples

Nombre detests parouvrage

1

1

illimité

nombreux

limité àquelquestests

Volume del'échantillon

illimité parrépétition

illimité

limité

illimité

illimité

Temps nécessaireaux opérations

très bref

assez long

assez bref

long

long

Caractèresélectif de1'investigation

néant

néant

oui, dans letubage

oui, dans leterrain

oui, dans leterrain

Coût des installationspermanentes nécessaires

modique

modique

modique

modique

élevé

Coût dumatériel mis

en oeuvre

modique

assez coûteux

modique

assez coûteux

assez coûteux

Tableau 1 - Comparaison de quelques méthodes de prélèvement(COLLIN - 1968)

- 15 -

1.3.4 - Çonclusion_^_Com2araison des méthodes

1.3.4.1 - Critères_de_ ahoix_ des_ méthodes _de_ •prélèvement

II n'est pas possible de définir une méthode générale de prélè-vement. Le choix de la méthode à employer et l'appareillage à utiliserdépendent :

a) du but de l'étude, déterminant ce que doit représenter l'échan-tillon d'eau prélevé : échantillon moyen ou échantillon ponctuel ;

b) de la nature du "réservoir" (eaux souterraines, eaux superfi-cielles) et surtout des possibilités d'accès (eaux profondes ou non, dis-positifs de captage, puits, ...) ;

c) de la nature des analyses et autres mesures à faire surl'échantillon ;

d) des moyens disponibles.

1. 3. 4. 2 - Comparaison^ des_ méthodes_de_ prélèvement^

En ce qui concerne les eaux superficielles ou les eaux captées,le choix des méthodes de prélèvement est restreint : celui-ci est généra-lement fait à l'aide d'un récipient ouvert.

L'éventail des méthodes pour l'échantillonnage des eaux souter-raines est plus grand. Un tableau récapitulatif (tableau 1) établi àpartir de données de J.J. COLLIN (1968) permet à 1'hydrogéologue decomparer les avantages et inconvénients des différentes méthodes de pré-lèvement dans des forages munis de crépines, et de choisir la mieuxadaptée à son problème.

La méthode de prélèvement choisie, il reste une inconnue dontdépend la représentativité de l'échantillon, mais pour laquelle il estdifficile de fournir une réponse : le temps de pompage. A titre d'exemple,on peut citer deux expériences américaines :

- Mesure de la concentration en chlorures au cours d'un pompageà proximité d'un biseau salé (KOHOUT F.A., HOY N.D., 1963) :

. Des prélèvements à l'aide d'une bouteille type hydro-capteur dans un forage au repos, au niveau de la zone de diffusion,fournissent des échantillons dont la concentration en chlorures passede 134-0 ppm à 83 90 ppm, 3 m plus bas. De tels prélèvements permettentd'observer la variation verticale de la salinité dans la zone de diffu-sion à l'équilibre.

. Des prélèvements au cours de pompage dans le même foragefournissent des échantillons à concentrations variables en chlorures :

3420 ppm de Cl_ après 15 mn de pompage,2850 ppm de Cl" après 30 mn de pompage.

POUHUCI tu millivolts

( Elcclrodt di rtftretice ou colomtl)

í.80T

kOO

320

280

240

8o

.8o _L _L60 100 160 180 200

Ttmps en minutes, ¿COiili depuisle début at. t'ithanliUonnoijl

Fig. 5 : Variation du potentiel d'oxydo-réduction tn fonctiondu temps dt pompage.

- 17 -

Ce mode de prélèvement ne peut donner une idée de la réparti-tion verticale des valeurs puisque l'échantillon obtenu n'est qu'unmélange. En outre, les caractéristiques de ce mélange varient dans letemps. ' • V'

• Des séries de prélèvements effectués en cours de pom-page à différentes profondeurs dans ce forage et d'autres de la mêmerégion, conduisent à constater que :

* un pompage à débit constant tend à attirer préféren-tiellement les eaux peu minéralisées de la zone supérieure car l'énergienécessaire au déplacement d'une masse d'eau peu salée est inférieure àcelle qui est nécessaire pour déplacer les eaux plus denses (car trèschargées en sels) de la partie inférieure ;

* la tendance à la sélection naturelle des eaux les moinsdenses est annulée lorsque la perméabilité de la tranche inférieurede l'aquifère est très grande par rapport à celle de la tranchée su-périeure. Dans ce cas, la majorité des eaux proviennent des profondeurset le mélange résultant pompé est de plus en plus salé.

- Mesure de potentiels au cours de pompages dans différents fo-rages (fig. 5) (BACK W., BARNES I., 1961) : la détermination des poten-tiels est faite à l'abri de l'air. On constate que :

. le potentiel d'oxydoreduction rH varie au cours du pom-page ;

. il se stabilise au bout d'un certain temps ;

. le sens de variation et le temps de pompage nécessaireà la stabilisation varient d'un forage à un autre ;

. la mesure peut être fortement influencée par la miseen contact de l'échantillon avec l'air (forte augmen-tation du rH après remplacement du récipient de mesure).

On peut supposer que la stabilisation du rH correspond àl'apport d'eau caractéristique de la nappe ; une telle mesure pourraitdonc être utilisée pour déterminer le moment de l'échantillonnage, envue de l'analyse.

Le temps de pompage, avant ou pendant l'échantillonnage, peutconstituer à lui seul le thème d'un travail de recherche. Il dépend,comme le choix de la méthode de prélèvement :

- d'une part, de ce qu'on veut représenter : échantillon ponctueldans l'espace à deux dimensions, ou dans l'espace à trois di-mensions, ou échantillon moyen ;

- d'autre part, de la perméabilité et de l'hétérogénéité duréservoir.

Ces quelques remarques montrent combien il peut être difficile,par la suite, d'utiliser et d'interpréter des analyses chimiques si onne sait pas ce qu'elles représentent.

L'hydrogéologue qui échantillonne lui-même en vue d'une étudeprécise, choisissant la méthode la mieux adaptée à sa recherche, peutinterpréter ses résultats en connaissance de cause.

- 18 -

Le problème est différent pour 1'hydrogéologue chargé d'un tra-vail de synthèse à partir de données existantes. Avant toute interpré-tation, il s'avère indispensable de faire une critique sévère des nom-breuses données nécessaires à ce genre d'étude, données plus ou moinscomplètes et de qualité inégale issues de monographies ou tout autrecompte rendu d'étude hydrochimique, et de bordereaux d'analyses de la-boratoires .

1.3.4.3 - Prélèvements et_ analyses _dans_ la_littêratureet dans les documents d'archives

Si tous les ouvrages fournissaient toujours un minimum de ren-seignements sur les méthodes de prélèvement et sur les conditions danslesquelles a été fait l'échantillonnage au cours d'une étude, les analysespourraient être facilement utilisables. Mais de telles informationsn'existent pas toujours. Aussi utilise-t-on parfois des données chimiquesen faisant des suppositions plus ou moins exactes sur l'origine des eauxanalysées :

Ex. : appartenance à un niveau aquifère bien déterminé alorsque l'échantillon n'est qu'un mélange d'eaux de plusieursaquifères ou une eau prélevée dans un puits en mauvaisétat.

1.3.4.4 - Prélèvements _et_ analj¿ses_de_ laboratoire^

Les laboratoires d'analyses qui ne sont pas directement concernéspar les problèmes géologiques (ex. : laboratoires chargés de la surveillancede la qualité des eaux, qui vérifient essentiellement si les eaux répondentaux normes de potabilité ou d'utilisation industrielle), fournissent rare-ment des renseignements relatifs à l'origine des eaux, profondeur de lanappe, nature de l'horizon capté ... ; les échantillons, bien que supposésprélevés dans de bonnes conditions de propreté, ne sont généralement niponctuels, ni représentatifs d'une nappe. D'autre part, les échantillonnagesne sont pas toujours faits par les techniciens du laboratoire d'analyses,et le paysan qui prélève lui-même un peu d'eau de son puits, afin de savoirs'il peut l'utiliser pour abreuver son bétail ou arroser ses bettraves,ne connaît pas toujours les règles à suivre, ni la nature ou l'âge de laformation aquifère qui l'alimente !

- 19 -

2 - MODIFICATIONS DE L'ECHANTILLON APRES PRELEVEMENT

2.1 - Modifications possibles de l'échantillon

Le fait de prélever un échantillon d'eau et de le séparer deson milieu naturel entraîne des modifications plus ou moins importantesselon les paramètres chimiques ; certains peuvent être considérés commestables à l'échelle de temps à laquelle on travaille (quelques heuresà quelques jours), d'autres au contraire varient très rapidement :

¿i_ÎËS?EÉrfîEi : u n e augmentation ou une diminution de tempé-rature entrâînë~unë~môdïfication des constantes d'équilibre des élémentsen solution. Afin d'établir de nouveaux équilibres chimiques à tempéra-ture ambiante, des réactions chimiques se font, pouvant entraîner laprécipitation de sels, favoriser la mise en solution de gaz, modifier lesrapports ioniques, ... Mise en contact avec l'air et décompression sontégalement responsables des changements qui peuvent avoir lieu au seinde la solution.

- la conductivité : chaque espèce ionique participant à la conduc-tivité totale d'une solution pour une part proportionnelle à sa concentra-tion équivalente, toute modification des équilibres chimiques, donc desproportions relatives des éléments dissous, entraîne une modification dela conductivité (ou de la résistivité). Un enregistrement de la rêsistivitéet de la température de l'eau à la Source du Loiret (fig. 6) par la "sta-tion de mesures automatiques de la température t et de la résistivité del'eau" mise au point au B.R.G.M., montre nettement la relation qui existeentre ces deux paramètres.

De même, toute variation des équilibres chimiques d'une eau aucours de son transport au laboratoire et de son stockage se traduit parune modification de la conductivité. La figure 7 établie à l'aide dedonnées de SEABER et ANDERSON (1963) montre cette variation entre le lieude prélèvement et le laboratoire. Sur cette figure, les conductivités me-surées sur le terrain sont en général plus fortes que celles déterminéesen laboratoire : ces variations reflètent entre autre dans ce cas la pré-cipitation de sels de Fe que contenaient les eaux.

- les gaz dissousA le p_H : Ie S a z carbonique en solution a d'au-

tant plus tëndancë~i~sTéchappër~que la température de l'eau est plusélevée ; le départ de CO2 peut provoquer la précipitation de carbonates,entraînant une variation du pH.

Il n'est pas toujours possible de prévoir ni le sens, ni l'im-portance de la variation du pH entre le lieu de prélèvement et le^labo-ratoire (variation fonction de la nature de l'eau, du soin apporté^auprélèvement et de la pression initiale de l'eau . . . ) . La figure 8 éta-blie à partir de données de ROBERSON CE., FETH J.H., SEABER P.R.,ANDERSON P. (1963) et BACK W. (1963) montre que ces variations peuventêtre importantes.

f i g .é . V A R I A T l O n DE LA TEf iPERATURE ET DE LA RESISTIV ITY

A LA S O U R C E DU L O I R E T

V

f4°-

f3'-

COURBE DE T EMPERATURE

a 9 to tt re tj t*No v e rn 6

f9 so Zt «6 €n/'oor.f

3S00-

3000

C O U R B E D E R E S I S T Í V I T E

3 to ti ) s r s '7 ta t9 22

500

100 200 300 400 500conductivity mesurée sur le terrain

C O M P A R A T O R DE LA COnDUCTIV ITE M E S U R E E SUR LE TERRAIÍ1ET DELACOf lDUCTIViTE M E S U R E E Efl L A B O R A T O I R E(graphique établi d'après les données de SEABER et ANDERSON. 1963)

fig- 7

JO

o

•2

s-

vi

ti

3: 8o.

7 -

+ C/II/fOfifí/I1

x FlO/f/Of

, Afrùiosorr 0963)fifty (f963)

BACK ff963)

: Am y

y %y •

*

• + /

/ : :

4

XXxxX

X * *A

x »%yi'/' m

• + + • •• t *

x. y" y . +

Ufl +. / X X X . .

\ \\ 'A * • •

• 4-X4-++ +

++ + +

•

•

9 JOpH mesure sur le terrain

00HC03 mesuré surte terrain

DU pti fiESURE EH LABORATOIRE (OfiPARAISOfl DU BKARBOflATE OESURE En L A B O -RATOIRE ET DU BKARBOflATE flESURE SUR LE TERRAIOD U p H Í I E S Ü R E S U R It T E H R A i n

fi g . 8

- 23 -

2.2 - Préparation de l'échantillon après prélèvement

Afin de limiter au maximum les modifications que peut entraînerle prélèvement (il n'est pas possible de les supprimer totalement), ilest recommandé :

- de faire plusieurs échantillonnages si des anions d'une part,des cations d'autre part, doivent être dosés ;

- d'ajouter au prélèvement destiné à la détermination des ca-tions majeurs et traces, quelques centimètres-cubes d'acide fort (HC1ou HN03) afin de stabiliser la solution et d'éviter les précipitationsdonc la disparition d'éléments de la solution ;

- d'ajouter au prélèvement destiné au dosage des anions quelquesgouttes de chloroforme afin de réduire l'activité bactérienne susceptiblede modifier la composition anionique de la solution (N03, SO^) ;

- de transporter et conserver les eaux dans un endroit frais(glacière 4° C) : le froid joue le même rôle que le chloroforme ;

- de faire les analyses le plus rapidement possible (voirfig. 10, 11 et 12, quelques exemples de l'influence du temps et de lanature du récipient sur la qualité des résultats analytiques).

On peut estimer que dans ces conditions, les échantillonspeuvent être conservés 3 mois au maximum (renseignement oral -M. BOUCETTA - B.R.G.M.).

Remarque : la filtration de l'échantillon sur le terrain est discutée.Si l'échantillon contient des particules en suspension qu'onne filtre pas, l'acidification peut entraîner le passage ensolution d'éléments constitutifs des sédiments.Si on n'acidifie pas, des éléments de l'eau tels que Fe, Mn,peuvent précipiter et être entraînés avec les sédiments lorsdu filtrage au laboratoire. Il est donc important de fournirà l'analyste tout renseignement sur les opérations réaliséesaprès prélèvement et sur l'existence ou non de dépôt lors duprélèvement.

r»

O 100 100 100 tfOO SOO 600 700

Temps de conservation, Cn sours ^

Fiy.10: Influence du temps de conservation, dans des flacons de polyethyleneôur Je pH d'eaux de champs de pétrole.

Tempi dt conservation (in jours)O 10 20 Se t 10 to M « 10 10 JO 0 10 to SO

£ »30

I•S o

! -30

j»30

0 •

-J0

~ ™ ^Hifrat*

— = •

-en-

1-Acidt sv/fvrijve Chlorurt mtnuri<fvt t k'C

Mtlhode dt ton&trvation.

KioUtotal

ktoUComtiitt

fia. H : Influence du temps de conservation et du matériausur Jti composes azotes en solution.

Temps de conservation (en jours)t 40 1 0 3 0 0 4 0 2 0 Jl o « 24 SO 0 V 10 ¡ú

Acittt luifariqué Chlorur» mtrturiiji/t

Méthode, dt conservation

.CO

0

-a

\^r -.-••

\

* toe

OrihO-

fhesphorttotal

(0

i

a

Phoiphortoryoniqvt

Fig. 1Z : Influence du temps dt conservation et du matériauSur des composés phosphores en solution.

Légende

_ _ po/ytihyUn*.vtrrt

- 26 _

3 - RAPPEL DES METHODES DE DOSAGES

3.1 - Méthodes de dosages au laboratoire

Les données chimiques que 1'hydrogéologue utilise résultent géné-ralement, à l'exception de paramètres tels que pH, température et résisti-vité couramment mesurés sur le terrain, de déterminations en laboratoire.Ce chapitre se propose de rappeler les différentes méthodes de mesuresmises à la disposition de l'analyste et de souligner les avantages ouinconvénients de celles-ci pour la détermination des principaux ions ensolution dans l'eau. Il ne s'agit pas ici de donner le détail du dosagede tous les éléments, mais seulement de rappeler les principes de mesu-res ; en effet, les méthodes ne sont pas homogènes et la normalité oules quantités de réactifs peuvent varier d'un laboratoire à un autrepour la mesure d'un même paramètre.

Des décrets et circulaires émanant des ministères de la Santépublique et de l'Agriculture tendent à normaliser les méthodes de déter-mination de certains éléments, mais malheureusement ils ne s'appliquentqu'à des laboratoires agréés pour le contrôle de la qualité des eauxet de lutte contre les fraudes (eaux minérales). Il existe égalementune normalisation des méthodes émanant de l'AFNOR.

On peut distinguer deux types de méthodes physico-chimiques :

- les méthodes "quantitatives", grâce auxquelles on déterminela quantité totale d'une espèce chimique contenue dans un échantillonde matière ; ce sont la gravimétrie et la titrimétrie ;

- les méthodes que nous appelerons "indicatrices", qui consistentà mesurer une grandeur physique fonction de la concentration de l'élémentà doser ; ce sont les méthodes optiques et électrochimiques. Elles ontde plus en plus tendance à supplanter les méthodes quantitatives carelles permettent des mesures sans modifier l'équilibre de la solution jelles viennent aussi en aide à la titrimétrie pour faciliter la détermi-nation du point équivalent (voir § 3.1.2).

Les principales méthodes de dosages qui seront développées,car couramment utilisées pour l'analyse des eaux, sont :

- la gravimétrie

- la titrimétrie

- la spectrophotométrie par absorption de la lumière ouabsorptiométrie

• - la spectrophotométrie par émission de flamme

- la spectrophotométrie par absorption atomique

- 1'électrochimie (ou ionométrie).

3.1.1 - Do§§SE§_SEaYÍSá£íÍ2ií£S

Principe : Par addition d'un réactif à la solution, on formeun composé pratiquement insoluble dans lequel l'élément à doser estengagé. Le précipité obtenu est isolé de la solution par filtration,

- 27 -

est lavé, essoré, séché et éventuellement amené à une composition chimi-que définie, par calcination. Le résidu est alors pesé à l'aide d'unebalance de précision. Connaissant la formule chimique exacte du compo-sé précipité, on déduit du poids mesuré de celui-ci, le poids de l'élémentà doser.

Précision de la méthode : La précision de la gravimétriedépend de plusieurs points :

- La méthode mettant en jeu des réactions de précipitation, ils'agit de choisir des réactifs conduisant à une précipitation totalede l'élément à doser. Une bonne connaissance des réactions chimiquesest nécessaire afin de tenir compte de l'influence de l'excès de réac-tifs, de la formation possible de complexes et de la solubilité appa-rente du précipité en fonction du pH de la solution. C'est en jouantsur l'action du pH et la formation de complexes qu'on peut rendre laprécipitation sélective en masquant d'autres éléments susceptibles deprécipiter en même temps que l'élément à doser.

- Un phénomène gênant est 1'adsorption de substances étrangèressur le précipité. Un lavage correct doit donc éliminer toutes ces substan-ces parasites sans redissoudre celui-ci ; ces opérations demandent beau-coup de soin et d'habileté de la part de l'analyste.

- Amener le précipité à une composition bien définie est aussiun point délicat de la manipulation. La thermogravimétrie, parfois em-ployée, permet de vérifier si les transformations s'effectuent correc-tement en suivant les variations du poids du solide en fonction de latempérature ou du temps.

- La mesure du poids du résidu solide se fait généralement àl'aide de balance à un plateau pouvant fournir des résultats à 0,1 mgprès (0,01 mg ou même 1 yg près pour les appareils très sensibles) ;l'erreur inhérente à la pesée est négligeable par rapport aux erreursdues aux opérations précédentes, erreurs prépondérantes qui limitent laprécision accessible.

Application analytique

Peu de composés ont un produit de solubilité extrêmement petit ;aussi, cette méthode n'est-elle pas assez sensible pour- le dosage deséléments traces. Elle ne peut être utilisée que pour des éléments^existanten quantité suffisante dans les eaux ; cette méthode a longtemps été uti-lisée pour le dosage des sulfates dans les eaux.

La gravimétrie, quoique pouvant en principe fournir des résul-tats avec une bonne précision, est de plus en plus abandonnée au profitde méthodes moins délicates du point de vue manipulation, plus rapides,et plus sensibles pour le dosage des traces.

3.1.2 - Dosages_titrimêtriques

Principe : On ajoute un réactif dit "réactif titrant" à la so-lution jusqu'à ce que la réaction qui se produit soit^totale, c'est-a-dire que la substance à doser soit.totalement consommée. La fin de laréaction est le "point équivalent" du titrage.

- 28 _

Connaissant d'une part la réaction et les quantités stoechio-métriques entrant en jeu, d'autre part la normalité et la quantité deréactif ajouté pour parvenir au point équivalent, on en déduit la quan-tité du corps dosé.

Le réactif peut être ajouté directement à la burette ; lerésultat est obtenu par lecture du volume de solution titrante versée :le titrage est "volumétrique" ; le réactif peut être également préparéin situ dans la solution par une transformation électrolytique ; laquantité de réactif est alors indiquée par le nombre de coulombs né-cessaire à la formation de celui-ci ; le titrage est "coulométrique".

Conditions de validité d'un titrage :

- la ou les réactions de titrage doivent être connues avecexactitude ;

- la ou les réactions doivent être suffisamment quantitatives

afin de pouvoir doser toute la substance en solution ;

• - la ou les réactions doivent être sélectives ; comme pour lagravimétrie, on peut réaliser cette condition en jouant surle pH ou la formation de complexes ;

- il faut pouvoir détecter la fin de la réaction afin d'arrêterl'addition de réactif titrant et déterminer la quantité deréactif nécessaire à la réaction : c'est une opération impor-tante et délicate dont dépend la précision du résultat.

Plusieurs moyens sont à la disposition de l'analyste :

Localiser le point équivalent sur la courbe de variation de lamesure d'une grandeur physique fonction linéaire•(densité optique, inten-sité de courant ...) ou logarithmique (pH, potentiel d'oxydoréduction ...)de la concentration des espèces entrant en jeu dans la réaction.

Utiliser un auxiliaire chimique appelé "indicateur de fin deréaction" qui subit une transformation au'moment où intervient la finde la réaction de titrage. Un ináicateur doit répondre à plusieursconditions :

. sa transformation (changement de coloration, apparition deprécipité) doit être facilement observable visuellement,

. le choix de l'indicateur doit être tel que ce changementcoïncide le mieux possible avec le point équivalent de laréaction,

. l'indicateur doit être "sensible" c'est-à-dire que satransformation doit se faire de façon la plus abrupte pos-sible et consommer le moins de réactif possible afin dene pas fausser le résultat (mesure de la quantité de réac-tif nécessaire à la neutralisation de la substance à doser).

Les indicateurs de fin de réaction sont nombreux ; on peutciter : les indicateurs de pH qui changent de couleur lors de variationdu pH des solutions, les indicateurs d'oxydoréduction qu'on peut utiliser-

- 29 _

dans toutes les réactions de titrage où une variation de potentield'oxydoréduction est provoquée, les indicateurs de concentrationd'ions formant des complexes colorés avec les ions titrants lorsqueceux-ci sont en excès à la fin de la réaction, les indicateurs parprécipitation, les indicateurs par adsorption (changement de couleurd'un colorant adsorbe sur un précipité) ... Les indicateurs sontsouvent utilisés car d'un emploi très simple, mais ils doivent êtrechoisis très judicieusement en fonction des réactions mises en jeu.

Les résultats fournis par les méthodes de mesure avec indi-cateurs de fin de réaction sont moins précis que lorsque le pointéquivalent est déterminé à l'aide de la courbe de variation d'un pa-ramètre fonction de la concentration de l'ion à déterminer ; en effet,l'estimation des changements de couleurs des indicateurs dépend deleur concentration et de l'acuité visuelle de l'analyste.

Application analytique

De nombreux cations et anions majeurs et mineurs peuvent êtredosés par volumétrie ou coulométrie : la volumétrie est généralementutilisée en laboratoire pour la détermination des titres hydrotimétri-que (TH) , alcalirnétrique (TA) et alçalimétrique complet (TAC)ainsi que pour le dosage de Ca2 , Mg2 , Cl , SO2. , ...

Ces méthodes sont peu à peu abandonnées depuis le développe-ment et l'amélioration des appareils de mesures de densité optique,de spectrométrie d'émission ou d'absorption atomique.

3.1.3 - S£ectro2hotométrie_£ar_absor2tion_de la_lumière

(absorptiométrie)

Principe : Cette méthode analytique a pour objet de mesurerl'absorption des radiations lumineuses par les substances en solution.La mesure consiste en la détermination de l'atténuation de l'intensitéd'un faisceau monochromatique de radiation, provoquée par la traverséede la substance absorbante (généralement colorée, d'où le terme de"colorimétrie" souvent employé à la place de "absorptiométrie").

D'après la loi de Lambert-Beer, l'atténuation d'intensité dufaisceau de radiations est proportionnelle à l'épaisseur du liquidetraversé et à la concentration des espèces en solution

Log - — = e leo

I intensité du faisceau incidento

I intensité du faisceau émergent

1 épaisseur de solution traversée

c concentration de la substance en solution

30

Log — — densité optiqueo

e coefficient d'extinction qui exprime la valeuren cm de l'épaisseur de la couche que doit avoirune solution molaire pour que la lumière perdeen la traversant 1/10 de son intensité primitive.

Caractéristiques des mesures absorptiométriques

L'appareil utilisé pour ces mesures, le spectrophotomètre,comprend :

. une source de radiation fournissant un rayonnement continudans le domaine de longueur d'onde choisi,

. un monochromateur chargé de délimiter une bande passantede longueur d'onde définie et correspondant à la longueur à'on-de d' absorption de l'élément à doser ; dans les appareilssimples, le monochromateur est remplacé par un filtre colorélaissant passer une bande de lumière plus ou moins bien dé-finie,

. un système de détection et de mesure qui transforme l'inten-sité I du rayonnement émergent en courant électrique d'in-tensité proportionnelle à I.

La relation qui relie la densité optique D à la concentration cest une relation linéaire ; pour connaître c, il suffit de connaître elpour la longueur d'onde utilisée ; ce coefficient de proportionnalitéest obtenu en étalonnant l'appareil avec des solutions de concentrationsconnues. L'essai à blanc (= cuve + solvant et solutés divers à l'exceptionde la substance à doser) permet de déterminer D , qui s'ajoute à la den-sité optique de la substance absorbante et qu'il faut soustraire de ladensité optique totale qu'on mesure expérimentalement pour obtenir lavaleur proportionnelle à c

L'absorptiométrie n'est donc pas une méthode de mesure absoluemais une méthode comparative.

Ainsi, le résultat est indépendant de la valeur de l'intensitédu faisceau incident mais celle-ci ne doit pas varier entre la mesureavec l'essai à blanc et celle avec solution réelle. De façon à éliminertout risque de variation de l'intensité de la source lumineuse avec letemps, il est possible de mesurer simultanément l'intensité du faisceaunon atténué traversant le "blanc" et celle du rayon atténué traversantla cuve contenant la substance à doser (emploi d'appareils à doublefaisceau) ; les deux faisceaux se rejoignent sur le détecteur qui compareleur intensité.

Validité et précision des mesures absorptiométriques

La loi de Beer-Lambert n'est valable en toute rigueur quedans des conditions idéales. Plusieurs causes peuvent fausser lesrésultats :

- Un rayonnement incident polychromatique peut entraîner lanon observation de la loi de Beer-Lambert ; dans la pratique, le

_ 31 _

faisceau lumineux n'est pas parfaitement monochromatique ; le mono-chromateur laisse passer une "bande" lumineuse dont la longueur vade X à X + AA, LX dépendant du pouvoir de résolution du monochroma-teur ; l'écart à la loi de proportionalité entre D et c est d'autantplus grand que AA est important. Il est conseillé de faire la mesureavec une longueur d'onde correspondant au maximum de la bande d'ab-sorption de la substance, là où la polychromaticité se fait le moinssentir et où la sensibilité est la meilleure. Si la bande d'absorptionest assimilée à une courbe de Gauss d'écart-type a, la densité optiqueobservée ne s'écarte pas de plus de 1 % de la valeur théorique avecun faisceau monochromâtique, si AA reste inférieur à 0,34 a, de 8 %quand AA = a.

- L'intensité du rayonnement incident trop forte, provoquantl'excitation d'une certaine porportion des espèces absorbantes, deseffets de diffusion de lumière par des particules en suspension sontaussi des causes d'écart à la loi théorique.

- Il en est de même pour des concentrations très élevées ou defortes modifications de la force ionique de la solution qui peuventprovoquer des modifications d'équilibres ioniques, ou la formation decomposés chimiques avec la substance à doser, mais n'absorbant pas dansles mêmes longueurs d'onde.

Afin de toujours observer la proportionalité entre D et c,il est possible de remplacer l'essai à blanc par une solution étaloncontenant une concentration de substance absorbante voisine de laconcentration à déterminer. La densité optique mesurée est alors pro-portionnelle à la différence de concentration entre les deux solutions(absorptiométrie différentielle).

La reproductibilité et la précision des résultats sont limitéespar les fluctuations de la tension d'alimentation, les variations decoloration ou des troubles résultant de réactions chimiques parfois ins-tables, l'évolution de la densité optique en fonction du temps, la pré-sence de substances donnant des colorations parasites ou de particulesen suspension ...

Applications analytiques

Les applications sont nombreuses. Les mesures sont effectuéesgénéralement, non pas directement sur l'élément lui-même, mais sur uncomposé de l'élément absorbant une bande lumineuse bien déterminée.Cette méthode peut être utilisée pour le dosage des nitrates, du potas-sium, du magnésium, des cyanures, ... .• pour le fluor, il s'agit plutôtd'une "décolorimétrie" : l'intensité de coloration est inversement pro-portionnelle à la concentration de l'élément en solution. Le dosagedes sulfates peut également se faire par absorption de la lumière : dansce cas, on mesure l'intensité d'un trouble (néphélométrie) et non l'in-tensité d'une couleur.

- 32

3.1.A - S£ectro£hotométrie_d¿émission de flamme

Principe :

a) Emission de radiations par les atomes

Un atome isolé se trouvant dans son état fondamental d'énergie mini-male subit, par apport extérieur d'énergie, une "excitation" passagère :des électrons périphériques passent de leur niveau énergétique fondamen-tal à un niveau supérieur, en emmagasinant l'énergie d'excitation fournie.

Le système excité instable restitue cette énergie sous formede radiations lumineuses en revenant à son état initial ; les radiationsémises sont caractéristiques des atomes, l'énergie absorbée et restituéeétant fonction du nombre d'électrons et des différences de niveaux éner-gétiques entre l'état fondamental et l'état excité d'un atome.

b) Méthode de mesure

L'échantillon d'eau est projeté dans une flamme à températuretelle que celle-ci entraîne la volatilisation des atomes et leur passageà un état excité.

La mesure des radiations lumineuses émises, de longueur d'ondecorrespondant à l'élément étudié, proportionnelles à la quantité d'atomesexcités, permet de déterminer la concentration de l'élément dans l'échan-tillon.

c) Principe de l'instrumentation

Le système spectrographique comprend :

- une source d'excitation dans laquelle l'échantillon est volati-lisé et d'où partent les radiations émises ;

- un système d'optique provoquant la dispersion du spectre dela lumière émise par la source ;

- un système de détection qui permet d'isoler la bande de lon-gueur d'onde correspondant à l'élément étudié, et transformel'intensité lumineuse en intensité électrique proportionnelle.L'intensité des raies du spectre variant dans le temps (fluc-tuation incontrôlable de la volatilisation et de l'excitationdes atomes), une mesure instantanée est déconseillée et unsystème de condensateur permet d'intégrer le courant électri-que obtenu pendant un intervalle de temps déterminé.

Application analytique, précision et sensibilité

Le domaine d'application est essentiellement limité aux ca-tions : alcalins et alcalinoterreux.

- 33 -

Elément

Ba

Ca

Li

Mg

K

Na

Sr

Al

Longueur d'onde

de la raie émise

553,6 my

422,7 my

670,8 my

285,2 my

766,5 my

58 9,3 my

460 my

3 96,15 my

Limite de détection mg/1

0,3

0,02

0,02

0,2

0,1

0,005

0,2

0,04

La sensibilité de cette méthode est excellente et dans lesmeilleurs conditions, la précision peut atteindre 0,5 %. Dans la plupartdes cas, elle est de 1 à 3 % ; elle atteint 10 % avec des échantillonscomplexes. La proportionnalité courant électrique mesuré - concentrationde l'élément est bonne aux faibles concentrations ; la relation n'estplus linéaire pour les fortes concentrations : les mesures sont peusensibles au-dessus de 10 mg/1, les erreurs par contamination peuventêtre importantes au-dessous de 1 mg/1.

3.1.5 - S2ectro£hotométrie_gar_absor£tion_atomÍ2ue

Principe :

Les atomes isolés absorbent les radiations de longueur d'onde identiqueà celle qu'ils émettent par excitation thermique.

Une radiation monochromâtique correspondant à un élément donnéest donc atténuée à la traversée d'une flamme dans laquelle est dissociéeen atomes une substance contenant l'élément étudié. L'atténuation estproportionnelle à la concentration de celui-ci.

Technique de dosages

majeurs Ca ,Pour les éléments en quantité notable (ex. : majeurs Caz', Mg2 ),on pulvérise la solution aqueuse dans la flamme et on compare le résultatobtenu avec ceux fournis par des solutions étalons. Les interférences lesplus gênantes peuvent être éliminées par l'addition de lanthane .

Pour les éléments traces, il est souvent nécessaire d'éliminerl'effet "de matrice" (= ensemble des éléments minéraux et organiques de lasolution, autres que l'élément à doser, et qui peuvent fausser les résul-tats de l'analyse par interférence) par extraction (complexation de l'élé-ment à doser puis extraction de la solution aqueuse par un solvant organi-que). Cette technique permet d'abaisser la limite de détection. Cependant,les possibilités de contamination qu'elle engendre diminuent la précisiondu dosage pour les très faibles teneurs.

_ 34 _

Elément

Al

Sb

Ag

As

B

Ba

Be

Cd

Cs

Ca

Cr

Co

Cu

Fe

Li

Mg

Mn

Hg

Mo

Ni

Pb

K

Se

Si

Na

Sr

Rb

Tl

Zn

Longueurd'onde(Â)

3092

2176

3281

1937

2498

5536

2349

2288

4555

4227

3579

2407

3247

2483

6708

2851

2795

2537

3133

2320

2170

7665

1961

2516

5890

4607

7800

2768

2139

Sensibilité

mg/1 (1) (3)

0,8

0,06

2,2

0,44

0,03

0,02

22,0

0,09

0,10

0,1

0,01

0,1

0,001

0,008

0,01

8,0

0,1

0,1

0,06

0,08

1,5

2,4

0,03

0,1

0,01

0,6

0,01

Limite dedétection possible

mg/1 (2) (3)

0,1

0,2

0,01

0,5

1,0

0,1

0,003

0,01

0,05

0,003

0,005

0,007

0,005

0,01

0,01

0,0005

0,005

0,2

0,1

0,001

0,01

0,005

0,5

0,2

0,005

0,01

0,2

0,002

Précision

± 1 ppb

± 1 ppb

± 1 ppb

± 5 %

± 5 %

± 5 %

± 1 %

± 5 %

± 1 ppb

± 5 %

± 1 ppb

± 1 à 5 %

± 1 %

± 1 ppb

± 1 ppb

± 1 ppb

± 1 ppb

± 3 %

± 3 %

± 5 %

Tableau 2 : Exemplesd'éléments déterminés par absorption atomique(ROD1ER J. (1971) + renseignements fournis par plusieurs laboratoires)

(1) Concentration donnant une absorption de 1 %

(2) Plus petite concentration fournissant un signal double du bruit de

fond(3) II semblerait que ces valeurs sont celles annoncées par les

constructeurs, correspondant au cas où l'élément est seul ensolution. Ces valeurs ne doivent pas prendre en considérationles interférences possibles.

35

Comparaison des possibilités respectives de l'absorption atomiqueet de l'émission de flamme

En émission de flamme, l'intensité de la raie est proportionnelleau nombre d'atomes excités N ; au contraire, l'absorption est proportion-nelle au nombre d'atomes à l^état fondamental N .

En absorption atomique, la température de la flamme est telleque le nombre d'atomes excités est très faible par rapport au nombred'atomes restants à l'état fondamental. Les mesures sont donc plus pré-cises , plus sensibles et plus reproductibles que celles obtenues parl'émission de flamme.

Application analytique, sensibilité et précision (tableau 2)

Cette méthode permet de détecter 50 à 60 éléments jusqu'à laconcentration limite de 1 yg/1, 0,1 yg/1 dans certains cas (Cd, Cu, Zn,Mg, alcalins) ; des concentrations extrêmement faibles peuvent être déter-minées après concentration préalable.

La précision atteinte peut être de l'ordre de 1 % pour desconcentrations de l'ordre de 1 mg/1 ; pour les très faibles teneurs,de l'ordre de 1 yg/1, après extraction, la précision réelle peut êtresupérieure à 15 % ; il s'agit cependant d'une méthode très intéressantepour le dosage des traces.

3.1.6 - Electrochimie (Ionométrie)

Principe : La différence de potentiel qui existe entre une élec-trode spécifique et une électrode de référence placées dans une mêmesolution est fonction de l'activité des ions correspondant à l'électrodespécifique. Le potentiel de l'électrode est lié à l'activité des ions parla relation de Nernst

RTE = Eo t 2,3 — log a

E = potentiel mesuréEo = constante fonction de l'électrode de référenceR = constante des gaz parfaits (J/C°)T = température absolue (C°)n - charge de l'ionF = Faraday = 96500 coulombs2/3 RT/nF = facteur de Nernst = 59,16/n à 25° Ca - activité de l'ion en solution ; pour les solutions

diluées, l'activité est pratiquement égale à la

concentration.

Une courbe d'étalonnage concentration = f (ddp) est déterminéeà l'aide de quelques échantillons de référence. La ddp mesurée avec l'échan-tillon inconnu fournit alors directement la concentration par comparaisonavec la courbe d'étalonnage (fig. 13).

- 36 -

4* ml).

~ MaO.

* • ' • • • ti—* m mtímt/ktrt.

Rf. 13 i Cltmplt dt ripia* fvni iUdrtdt au» chanftmtnfj ä'adiriU

tt J* tone tu trahi*.

Application analytique, précision :

De nombreux paramètres peuvent être déterminés à l'aide d'élec-trodes spécifiques. Celles-ci sont d'un emploi facile et peuvent êtreutilisées au laboratoire comme sur le terrain.

La précision des résultats est parfois assez bonne, la limitede détection est fonction de l'élément et des interactions dues à d'autres

celles-ci peuvent parfois être éliminées, par exemple en modifiantionsle pH de la solution, ou en ajoutant des réactifs complexants captantles éléments ou composés interférents.

Elément Limite de détection(mg/l) Ions gênants

Bromures ..Chlorures. .

Cyanures . .

Fluorures ..lodures. . . .

Nitrates . . .PerchloratesC a d m i u m . .

Calcium .. .Cuivre . . . .

Plomb

Potassium .Sodium . . .

0,40,35 à 1,8

(suivant typ«)0,03

0,020,007

0,610,01

0,350,006

0,02

0,40,02

Ion sulfure.C I O , " , I , C N , | N O , - , B r - , O H -

ion sulfure.Ion hydrogène.Ions métalliques donnant des com-

plexes.OH-lon sulfure.C N ~ si teneur > 0,4 teneur I".I-, C 1 O 3 - , C I O , - , Br, S.OH-.Ag, Hg, Cu.

P h + + + Í Si teneur > teneur cd-Zn, Fe, Pb, Cu .Ag, Hg .Fe + + + si teneur > 1/10 teneur C uAg, Hg, Cu.Cd

Cs.Ag.

si teneur > teneur Pb.

Tableau 3 Exemples de déterminations par électrodes spécifiquesIn R0DIER J. (1971)

- 37 -

Parmi la liste présentée, seules certaines sont vraiment d'unemploi intéressant et fiable. Ceci est le cas, par exemple, pour lesélectrodes permettant la détermination des chlorures, des fluorures.Beaucoup sont limitées dans leur emploi par les interférences qui sont,en fait, encore mal connues.

3.1.7 - Çomgaraison des méthodes

Les méthodes d'analyses sont donc nombreuses, plusieurs peuventêtre utilisées pour le dosage d'un même élément ; les mérites comparés desdifférentes méthodes sont réunis dans le tableau h. N'ont étésignalées que les méthodes de dosages les plus employées en France pourles éléments majeurs.

La précision des dosages est généralement fondée sur des ré-sultats fournis par 1'American Public Health Association (1965), etsur des renseignements oraux obtenus au laboratoire du B.R.G.M. ("B"en colonne "Références" ; les chiffres renvoient à la liste bibliographiquep. 42 ).

3.2 - Méthodes de dosages sur le terrain

Le paragraphe 2.1 a montré qu'un certain nombre de paramètreschimiques pouvaient varier rapidement et de façon importante entre lemoment du prélèvement et l'analyse au laboratoire.

Ce sont essentiellement la température, la conductivité (oula résistivité), le pH, les gaz dissous, le potentiel d'oxydoréduction.La mesure de ces mêmes paramètres au laboratoire et la comparaison avecles mesures de terrain peut apporter des renseignements utiles sur laconfiance qu'on peut avoir dans les résultats analytiques de laboratoire.

Les paramètres cités ci-dessus peuvent être déterminés sur leterrain manuellement avec les instruments adéquats. Leur variation dansle temps peut être suivie à l'aide d'échantillonneurs et d'analyseursautomatiques.

3.2.1 - Princi£es_des_a££areils_de mesures automatiques

Les appareils de mesures automatiques sont de deux types :

- Les appareils de mesures in situ :

Ils concernent toutes les mesures qui peuvent se traduirepar la production d'une grandeur physique, le plus souvent un courantélectrique ; ces appareils permettent de mesurer des paramètres physi-ques tels que température, conductivité ou résistivité ..., mais aussides paramètres chimiques, grâce, entre autres, aux électrodes spécifiques,

Ces appareils ont l'avantage de minimiser au maximum tous lesproblèmes de prélèvement d'échantillons et de représentativité des ré-sultats de mesures.

) Standard methods for the examination of water and wastewater

Tableau 4 Méthodes de dosages au laboratoire - Comparaison des méthodes de dosagecouramment utilisées pour les principaux ions majeurs

Paramètre

Température

pH

Conductivité

CalciumCa

Méthode dedétermination

Thermomètre

Colorimétrie

Electrométrie(électrode deverre).

Conductivimètre

Gravimétrie

Volumetrie(au permanganatede potassium)

Complexométrie(EDTA)

Absorptionatomique

(A = 4227 A)

Limites dedétection

1 à 10 avec indi-cateur universel.1 à 12 avec indi-cateurs spécifi-ques.

1 à 11

0 à 100 000micromhos.

0,2 mg/1

Précision

± 0,1° C.

± 1 u.pH avec in-dicateur univer-sel.± 0,02 à 0,2 u.pHavec indicateursspécifiques.

± 0,02 à0,05 u.pH

(± 0,01 u.pH avecélectrode spécia-le pour 10 < pH< 13).

± 5 %

± 2 %

± 3 %

± 6 %

± 0,1 mg/1 pourCa < 20 mg/1.± 0,2 à 1 mg/1pour Ca <200 mg/1.

Interférencespossibles

Matières en sus-pension, dérivéschlorés, proti-des ...

Colloïdes, fluo-rures, résultatsentachés d'erreurau-dessus de pH 9en présenced'ions Na.

Sr, Al, Si02, Fe,Mn, P0i,, matièresen suspension.

id.

S04 (> 1000 mg/1)HC03 (> 500 mg/1)C03 (> 50 mg/1)N03 (> 500 mg/1)Si02 (> 100 mg/1)Cu (> 2 mg/1)Fe (> 20 mg/1)Al, Sn (> 5 mg/1)

Si02, Fe, PO,.,SOi,, Al . Peuventêtre masqués paraddition de so-lution de lantha-ne.

Avantages

Facile à mettreen oeuvre, rapidepeu onéreux.

Résultats plusprécis. Méthodeutilisée surtoutpour eau trèsdouce, eau conte-nant protéines ..Rapidité.

Bonne précision.

Bonne précision.Plus rapide quela gravimétrie.

Simplicité etrapidité.

Elimine interfé-rence du Mg(pour Mg <1000 mg/1).

Inconvénients

Résultats fonc-tion de l'acuitévisuelle de1:analyste, de lalumière utilisée,netteté du vira-ge dépend del'indicateur ...

Electrode fragi-le. Prix élevé.

Polarisation desélectrodes aveceaux très minéra-lisées.

Manipulationslongues et déli-cates.

Observations

Inconvénientsnombreux.Norme KF T 90.006(juin 1950).

Norme NF T 90.008(juin 1953).Appareil comportegénéralement uncompensateur per-mettant d'expri-mer le pH à 20°C.

Mesure à corrigeren fonction de latempérature (ré-sultats exprimésà 20° C enFrance). Relationéléments dissous-conductivité.

Norme NF T 90.016

Similitude de ré-sultats aveccomplexométrie.

Réf,biblio.

1

123

123

6

145

1.24.5

1.45.

1.45.

7B

00

!

Paramètre

MagnésiumHg

Sodium Na

Potassium

K


Gravimétrie

Titrimétrie(EDTA - noireriochrome T)

Colorimétrie

Absorptionatomique

(X = 2852 fi pourMg < 10 mg/1 etet X : 2025 Ä

pour Mg < 50 mg/1

Spectrophotomé-trie d'émissionX = 5893 Ä.

Absorption atomi-que X = 5890 Rpour Na < 10 mg/1X = 3302 Ä pourNa > 10 mg/1.

Gravimétrie

Spectrophotomé-trie d'émissionX = 7665 Ä.

Absorption atomi-que X = 7665 Ä.

Colorimétrie


0,1 mg/1

0,2 mg/1

0,1 mg/1

0,05 mg/1

0,1 mg/1

0,2 mg/1

1 mg/1

Précision

i 6,5 %

± 4 %

± 0,1 mg pourMg < 10 mg/1.± 0,02 mg pourMg < 2 mg/1.± 1 pour Mg <50 mg/1.

± 3 %

± 2 à 10 %

± 3 %


Ci, £iu2, Al, Sr,Mn, matières ensuspension.

Zn, Cu, Mn, Ca.

Ca, Al, Fe(> 2,5 mg/1)Cl (> 250 mg/1)F (> 5 mg/1)Mn, Zn, Si02.

SiO2, Al, S0u,P0¡, (masqués parsolution de lan-thane) .

EssentiellementCl, S0„, HCO3.

NH„, Si02.

Avantages

Méthode applica-ble à une largefourchette deconcentration(traces ••100 g/1).

Méthode applica-ble à une trèslarge fourchettede concentrations(traces •*7000 mg/1).

Inconvénients

Ne permet pas dedétecter desconcentrationsaussi faibles quecelles détectéespar les 2 métho-des précédentes.

•

Peu sensible auxfaibles concen-trations.

Observations

Bonne méthodepour Mg <100 mg/1.

Norme NF T 90.005Méthode surtoutapplicable pourMg < 10 mg/1.

Résultats sembla-bles à ceux obte-nus par titrimé-trie pour concen-tration 10-50mg/1.

A utiliser pourconcentration> 10 mg/1.

Réf.biblio.

4.5

4

2.5

1.

1.7B

1.54.

7 B

4,5

1.5.4.

7 B

1.5

Paramètre

ChloruresCl

SulfatesSOi,


Volumetrie(Méthode de Mohr)

Volumetrie(nitrate mercu-rique).

Ionométrie(électrode spéci-fique) .

Gravimétrie

Néphélométrie

Volumetrie(avec indicateurcoloré).


1 mg/1

1 mg/1

Précision

± 2 à t %.

± 2 %

± 2 %

+ 1,5 %

± 10 % pour lesconcentrations< 10 mg/1 ; ± 5 %quand il n'y apas d'interféren-ces.

+ 1 à 10 %selon conditions.


Br, I, CN, S,H3PO,t, Fe, cou-leur.

I, Br, S, Cr6,Fe3, s'ils sont> 10 mg/1.

Matières en sus-pension, SiO2,Ba, NO3, donnentdes résultats parexcès. Sulfatesalcalins, Cr, Fe,donnent des ré-sultats par dé-faut.

Matières en sus-pension, couleur,SiO2 (si >500 mg/1).

POn

Avantages

Méthode la plusprécise, la plussûre.

Plus rapide.

Inconvénients

Méthode la pluslongue, la plusdélicate.

Précision médio-cre.

Virage de l'indi-cateur peu net.

Observations

Norme NF T 90.004Bonne méthodepour doser desconcentrations< 2 grammes.

Méthode pour fai-ble concentration(< 100 mg/1).

Norme NF T 90.009Bonne méthodepour les concen-trations supé-rieurs à 10 mg/1.

D'emploi délicatavec les eauxtroubles ou colo-rées. La préci-sion médiocre desrésultats tientau fait que latechnique emplo-yée est très ri-goureuse. Automa-tisée, cette mé-thode fournitcependant de bonsrésultats.

Ions gênants peu-vent être élimi-nés par passagesur résine echan«-geuse d;ions.

Réf.biblio.

4.5

5.1

l.B

1.24.5

3,H.5.

2,1

o

Paramètre

Alcalinité

NitratesN03


Volumetrie(potentiométrie).

Volumetrie(indicateurs co-lorés).

Colorimétrie(méthode au2-6-xylénol).

Colorimétrie(méthode au sali-cylate de sodium)

Ionométrie(électrode spéci-

fique).


1 mg/1

0,01 mg/1.

1 mg/1

Précision

± 2 %

± 2 à 5 %.

± 3 %

± 2 %


Cl, NO2, couleur.

Cl > 200 mg/1,Fe > 5 mg/1,NO" > 2 mg/1.

Avantages

Précis, surtoutpour les faiblesvaleurs de l'al-calinité. Suppri-me les interfé-rences gênant ladétermination parindicateurs colo-rés .

Rapide et simple.

Coloration plusintense et plusstable que pourl'autre méthode.

Inconvénients

Gêne possible dueà couleur, matiè-res en suspen-sion, présence debeaucoup de PO:,ou CI2 résiduel.

Observations

Satisfaisantepour analyse decontrôle ne de-mandant pas unetrop grande pré-cision.

Norme NF 90.012.

Loi de Beer ob-servée entre 0et 10 mg/1.

Réf.biblio.

l.n5.

1.5B

5

1

B

- 42 -

DOCUMENTS AYANT SERVI A L'ELABORATION

DU TABLEAU 4

1 - L'analyse chimique et physicochimique de l'eau.

ROPIER J. (7977)

2 - Paramètres de la qualité de l'eau.

BREM0NP R., VUICHARO R. ( 7973)

3 - Livre de l'eau.

CEBEVEAU (1964/1966)

4 - Methods for collection and analysis of water samples.

RAINWATER F.H., THATCHER L.L. [I960)

5 - Standard methods for the examination of water and wastewater.

APHA (1965)

6 - pH et sa mesure.

ROCCHWCCIOLJ C. (7967)

7 - Methods for analysis of selected metals in water byatomic absorption.

FISHMAW M.J., VOWNS S.C. (7966)

- 43 -

- Les "mini-laboratoires" ou appareils d'analyses chimiques automatiques

Ce sont en fait des automates qui reproduisent toutes les opérationseffectuées par un chimiste ; ils peuvent être utilisés aussi bien sur le terrainqu'au laboratoire ; les mesures ne sont pas faites in situ, mais sur échantil-lons pompés automaticiuernent. L'eau peut subir des modifications dues à ladépression ou à la surpression causée par le pompage ; mais la mesure étantfaite immédiatement après prélèvement, les modifications et problèmes inhérentsau stockage plus ou moins prolongé des eaux avant leur analyse ne se posentplus.

3.2.2 - P

Les analyseurs automatiques mesurent couramment de 1 à 10 paramètresdifférents. Les paramètres le plus souvent mesurés sont la température de l'eau,la conductivité, l'oxygène dissous, le pH, la turbidité, mais tous les facteursde qualités physiques ou chimiques d'une eau peuvent actuellement faire l'objetd'une mesure automatique, avec possibilité d'enregistrement, de télétransmissionet d'asservissement à un processus de traitement ou à un dispositif de contrôleet d'alerte dès qu'un?- pollution quelconque est détectée. Le tableau 5 regroupequelques renseignement3 sur la nature des paramètres déterminables automatique-ment, les méthodes employées, les valeurs limites inférieures et supérieurespouvant être mesurées, et la fourchette de précision des résultats que ces appa-reils peuvent fournir ; les renseignements réunis ici proviennent de la documen-tation de laboratoires construisant ou distribuant des analyseurs automatiques,ou d'articles de laboratoires de recherches ayant mis au point des appareilspour des études particulières.

Une donnée unique fournie par un seul constructeur sera signalée parle numéro d'ordre de celui-ci dans la liste page kh, de façon a ce que cerenseignement ne soit pas considéré comme une valeur moyenne, mais comme unecaractéristique d'un appareil particulier.

- 44 _

Tableau 5 : Quelques possibilités des analyseurs automatiques

Paramètres

Température del'eau

Turbidité

Matières ensuspension (12)

Potentield'oxydo-réduction

Profondeur del'eau

Conductivité

pH

02 dissous

DCO (1)(Demande chimiqueen oxygène)

Chlorure

Méthodes de mesure

Semi-conducteur très sen-sible à la température(ex. fil de platine)

Cellule photométrique(absorption lumineuse -effet Tyndall - mesure paréclairement sans hublot)

Electrode de platine

Limnimètre à flotteurCapteur de pression dif-férentielleCapteur de jauge decontrainteCapteur à ruban vibrant

2 ou 4 électrodes

Electrode de verre

Electrode polarographique(Au/Ag)Electrode potentiométrique(électrode de Thallium)

Mesure photométrique (du

Cr formé par la réduc-IV

tion du Cr lors de laréaction d'oxydation dumélange eau-réactif)

. Sonde semblable à celleutilisée pour le pH etsensible aux ions Cl(13)

. Potentiométrie (Ag-AgCl)(6)

. Colorimétrie (7)

Eventail des mesures possibles

0 à 60°. Certains appareilséquipés pour mesurer la tempé-rature du sol ou de l'air peu-vent déterminer des tempéra-tures négatives :ex. - 30 à + 70° (13)

0 à 1000 mg/1

- 600 à + 600 mVou 0 à 1200 mV (14)

Plusieurs possibilités de0 à 100 m

Nombreuses gammes de0 à 200 000

Plusieurs gammes possibles de0 à 15

0 - 1 5 mg/1

0 - 250 ou 1000 ppm

Plusieurs gammes possiblesde 0 à 35 000 ppm

Précisions

de ± 0,1° C à± 2° C

± 5 % (14)

± 1 % (14)

± 1 % (14)

± 1 %

de ± 0,2 % à± 5 %

± 0,01 à ± 0,2unité pH

de ± 0,1 à± 5 % du totalselon appareilsgammes, temper.

± 3 à 10 % (*)

± 4,5 % (14)

* Remarque : La précision de 3 % est celle des constructeurs. Il semblerait dans lapratique, que la précision soit beaucoup moins bonne (de l'ordre de 10 %) •

45

Paramètres

Fluorure

Bromure (14)

Iodure (14)

Sulfure (14)

Cyanure

AciditéAlcalinité

Calcium (14)

Dureté

Nitrate

Nitrite (7)

Ammoniaque

Cuivre

Argent

Chrome VI

Fer

Silice (7)

Orthophosphates

Résidus chlorés(14)

Méthodes de mesure

. Sonde sensible aux ionsF" (13)

. Colorimétrie (7)

Sonde sensible aux ions Br

Sonde sensible aux ions I

Sonde sensible aux ions S

Sonde sensible au CN

Colorimétrie (7)

Sonde sensible aux ionsCa2*

Sonde sensible aux cationsbivalents (14)colorimétrie (7)

Sonde sensible aux ions NOcolorimétrie

Colorimétrie

Analyse spectrophotométri-quecolorimétrie

Sonde sensible aux ionsCu2*colorimétrie

Sonde sensible à Ag



Colorimétrie


Analyse spectrophotométri-

que

Eventail des mesures possibles

Plusieurs gammes de0 à 19 000 ppm

5 x

5 x

10"

0 -

10"

10

0 -

0-2

0 -

10

0 -

0 -

0 -

10~6 à 10° M

10~8 à 10° M

1 7 à 10° M

100 ppm

5 à 10° M

8 à 10° M

6 000 ppm

ppm

20 ppm

5 à 10° M

2 ppm

3 ppm

15 ppm

Plusieurs gammes de0 à 50 mg/1

0,01 à 3 mg/1

Précisions

± 4,5 %

± 4,5 %

± 2 %

± 2 %

± 2 %

± 2 % à d

± 2 %

(14)

(14)

(14)

(14)

(14)

b 3 %

- 46 -

DOCUMENTATION AYANT SERVI A L'ELABORATION DU

TABLEAU 5

1 - SOCAPE : DCO-mètre JOHNSON

2 - TECHMATION : Total oxygen demand analyzer

3 - Nil : Water quality analyzer

4 - AUTOMATED ENVIRONMENTAL SYSTEMS : Water quality monitoring system

5 - LABO-MODERNE : Postes de mesures pour la surveillance des eaux :

02, pH, résistivité, température

6 - UNION CARBIDE : Water quality monitors

7 - TECHNICON : Analyseur multicanaux de contrôle continu et de labora-

toire d'analyse d'eaux CSM68 - B.R.G.M. : SOPHIS (Station d'observation de paramètres hydrochimiques

in situ)

9 - B.R.G.M. : TERESE (Station de mesure automatique de la températureet de la résistivité de l'eau)

10 - B.R.G.M. : SOIF (Station de mesure automatique pour l'observation des

interfaces dans les forages)

11 - PLESSEY ELECTRONICS : Submersible water quality station

12 - PLESSEY RADAR : Land-based water quality station MM5

13 - COMPAGNIE DES COMPTEURS : SATINm (Station hydrométéorologiqueautonome assurant le stockage et la transmission des informationsnumérisées miniaturisée)

14 - FAIRCHILD : Analyseur automatique d'eau AES

- 47 -

3.2.3 - Int|r|t_des_anal2seurs_automatiç[ues

Ces appareils présentent plusieurs avantages :

- Les mesures in situ ou sur échantillon prélevé automatiquementlimitent les causes d'erreur dues aux diverses manipulations : prélèvementmanuel, transport plus ou moins rapide vers le laboratoire, transvasement,stockage plus ou moins prolongé, etc..

- Les analyseurs sont souvent munis d'un système d'horlogerie et dedéclenchement automatique permettant la programmation de mesures périodiques.

- Les résultats fournis sont généralement directement interprétables,car représentés graphiquement et parfois traitables par ordinateur : la di-gitalisation automatique des résultats sur bande perforée ou bande magnétiquesupprime les risques d'erreur dus aux opérations intermédiaires, telles quela transcription et perforation manuelles, préalables à tout traitement auto-matique par l'informatique. Les analyseurs sont parfois reliés par télétrans-mission à des centres de contrôle ; ceux-ci recevant les résultats d'analysesur le champ, peuvent ainsi détecter immédiatement tout mauvais fonctionne-ment des appareils, ou toute pollution, et prendre rapidement les mesuresde correction nécessaires.

- Les analyseurs sont parfois limités à la mesure d'un seul paramè-tre. Ils peuvent aussi très souvent en mesurer plusieurs simultanément.Ces déterminations rendent plus sûres les comparaisons et corrélations entreparamètres, ceux-ci étant mesurés dans des conditions semblables.

Les appareils de mesures automatiques sont surtout utilisés pourla surveillance et l'étude des eaux superficielles : altération de la qualitéchimique des eaux de surface par rejets d'effluents, vérification de la qua-lité des eaux à la sortie d'usines d'épuration, recherche des industries pol-luantes, alerte aux utilisateurs lorsqu'une eau de mauvaise qualité approchedes prises d'eau d'une ville, etc.. ; mais ils peuvent également être uti-lisés aux fins d'étude et de surveillance des eaux souterraines : surveillancede la constance de la qualité des eaux minérales, variation de la chimie deseaux au cours et à la suite de pompage en système multicouche ou à proximitéde biseau salé, etc..

La pollution des eaux souterraines et de surface devenant de plusen plus importante, un contrôle accru des paramètres physiques et chimiquesdes eaux s'avère de plus en plus nécessaire. Il semble donc que ces appareilsde mesures automatiques se développeront pour la surveillance des paramètresde qualité des eaux et que leur emploi s'intensifiera également pour l'étudede l'évolution de tout paramètre physique ou chimique avec le temps.

48

4 - MODES D'EXPRESSION DE LA COMPOSITION CHIMIQUE DES EAUX

Les modes d'expression des résultats d'analyses chimiques varientsouvent d'un pays à l'autre, d'une époque à l'autre. Ce chapitre rappelleles plus couramment utilisés.

Concentration en poids : mg/1 et ppm

Les résultats d'analyses fournis par les laboratoires donnent lesconcentrations en poids des différents éléments chimiques en solution dansl'eau. En France, les résultats sont généralement exprimés en milligrammespar litre ; à l'étranger, ils sont souvent exprimés en ppm.

Le ppm ou partie par million est une concentration ramenée àl'unité de poids x 106, et non de volume comme pour le mg/1, ce qui corres-pond en général à des concentrations en milligrammes de sels dissous par kgde solution. Lorsque les eaux sont faiblement minéralisées (poids spécifiquevoisin de 1), les valeurs exprimées en mg et en ppm sont approximativementles mêmes ; mais elles deviennent totalement différentes dans le cas d'eauxtrès chargées en sel.

Concentrations en milliéquivalents

Le faciès chimique d'une eau résulte non seulement de la quantitéd'éléments dissous dans l'eau, mais surtout des quantités relatives desespèces dissoutes.

Les anions et les cations peuvent entrer en réaction en quantitésrelatives bien déterminées ; l'unité de masse d'un ion, capable d'entrer enréaction avec un autre ion, est un "équivalent chimique" ; il est caracté-ristique de chaque élément et dépend de sa masse atomique et de sa valence.

, . masse atomique en gequivalent = ; i E-^ valence

Les concentrations, au lieu d'être exprimées en poids, pourront doncêtre exprimées en équivalents, c'est-à-dire par le nombre d'équivalents conte-nus dans le poids de l'élément en solution.

Les concentrations en poids des éléments étant généralement fourniesen mg/1 par les laboratoires, on exprimera les résultats en milliéquivalentspar litre (meq/1).

, poids de l'élément en solution en mgConcentration en meq/1 = poids du milliéquivalent

Ce mode d'expression a été normalisé en France avant 1958 ; lanorme NF T 90.000 prévoit l'expression des concentrations à la fois en mget en meq.

- 49 -

Concentrations sous forme de sels dissous

Dans les analyses anciennes, les éléments sont souvent représentésà l'état combiné, sous forme de sels ou d'oxydes. En réalité, les ions ensolution dans l'eau sont à l'état libre et cette représentation est aujourd'huiabandonnée.

Il est cependant parfois nécessaire d'utiliser de telles données ;il est possible, dans ce cas, de calculer la concentration de l'élément simpleà partir de la concentration en sel :

Soit un sel de formule générale Ay Bx, de concentration C en mg ;la concentration de l'ion A est :

. , , . . poids atomique de AA (mg) = C (mg) x —K-: rn—r-^: j n x ye & poids moléculaire du sel J

La concentration de l'ion B se calcule de la même manière avec lepoids atomique de B.

Concentration en degrés

Certaines grandeurs, telles que la dureté et l'alcalinité s'exprimentsouvent en degrés.

Le degré français est équivalent, par convention, à 10 mg/1 de CaCOj :

1 degré français : 10 mg/1 de CaC03

1 meq de CaC03 : —-— soit 50 mg

donc 1 degré français : 0,2 meq CaC03

ou 1 meq CaCOj : 5 degrés français.

Les conventions sont différentes à l'étranger. De ce fait, ce moded'expression est à déconseiller. Le tableau suivant donne les correspondances :

1

1

1

1

1

degré

degré

degré

degré

meq

français

anglais

allemand

américain

Français

1

1

1

1

5

,43

,79

,72

Anglais

0,70

1

1,26

1,2

3,5

Allemand

0

0

1

0

3

,56

,80

,96

,8

Américain

0,58

0,83

1,04

1

2,9

meq.

0,2

0,29

0,36

0,34

1

-50 -

5 - CONTROLE DE LA VALIDITE DES RESULTATS D'ANALYSE

Le laboratin qui fait les analyses et le chercheur qui en utiliseles résultats, désirent généralement vérifier si les dosages et valeurs re-portéessur les bordereaux sont corrects. Pour ce faire, ils disposent d'uncertain nombre de critères ; ce chapitre rappelle les principales méthodesde vérification des analyses.

5.1 - Balance ionique

Les substances dissoutes dans les eaux sont presque totalementionisées ; une solution en équilibre étant électriquement neutre, le nombredes charges négatives égale le nombre des charges positives. Parmi les élé-ments dissous, certains sont toujours en quantité très faible : tel est lecas pour Sr , Ba , Li , I~, F , N02" ... ; et les éléments constituant lamajorité des espèces dissoutes sont au nombre de 8 :

4- cations : Ca_ , Mg_ , Na ¿ KM- anions : Cl", SOij", HCOa , N0¿

(+ COj" pour des pH supérieurs à 8,3).

De ce fait, on fait peu d'erreur en disant que la somme des 4 ca-tions majeurs (EC ) doit égaler la somme des H (ou 5) anions majeurs (EA ),ceux-ci étant exprimés en milliéquivalents ; la vérification de cette égali-té (ou "balance ionique") permet de vérifier la validité des résultats d'ana-lyse (analyse erronée ou incomplète).

EC+ = [rCa++] + [rMg++] + [rNa+] + [rK+]

EA~ = [rCl~] + [rS04=] + [rHC03~] + [rCO3

=] + [rNO3~]

r = milliéquivalent 9

EC = EA[ ] = concentration

5.1.1 - Balance ioniq^e_mal_équilibrée

Une balance parfaitement équilibrée est rarement obtenue. Le pour-

centage d'erreur étant :

+ -

ERR = Z C ~ E A x 100EC + EA~

l'analyse sera estimée satisfaisante si ERR ne dépasse pas un certainseuil ; celui-ci est souvent fixé à 5 % mais peut être abaissé à 2 ou 3 %, lors-que les méthodes de dosages sont très précises et pour des eaux de faible^concen-tration (< 1 g/D- Ce pourcentage inclut les erreurs inhérentes à la précisiondes méthodes de détermination, ainsi qu'à l'omission des éléments mineurs nonpris en compte dans la balance.

- 51 -

5.1.2 - B§lance_ionique bien_équilibrée

Des analyses présentant une balance ionique trop bien équilibréepeuvent parfois être aussi douteuses que des analyses dont l'écart à l'équi-libre est supérieur au seuil admis. Ce sont celles pour lesquelles 6 ou7 éléments majeurs seulement ont été dosés en laboratoire, la valeur deséléments manquants étant déterminée par différence. Ce fut longtemps le caspour la somme rNa + rK , déterminée par différence entre la somme des anionset la somme des alcalino-terreux.

(rNa+ + rK+) = EA~ - (rCa++ + rMg++)

De tels résultats se font plus rares depuis le développement de laspectrométrie de flamme souvent utilisée pour le dosage des alcalins.

5.2 - pH et carbonates

Une eau de pH inférieur à 8,3 ne contient pas de carbonates, l'al-calinité est essentiellement constituée par les bicarbonates ; par contre,l'analyse d'une eau à pH supérieur à 8,3 doit montrer l'existence de car-bonates, les deux paramètres (pH et C0 3 ) étant déterminés dans les mêmesconditions : même lieu, même température.

5.3 - Concentrations (en meq) et titres

Des vérifications supplémentaires ou, à l'occasion, des correctionssont possibles avec les analyses chimiques qui font état des concentrations

Ca, Mg, C0 3, HCO3

et des titres

TH, TA, TAC

puisqu'il y a relation, d'une part entre TH et Ca, Mg :

TH = (rCa + rMg) x 5

d'autre part, entre TA, TAC et C0 3, HCO3 et OH :

1600

1400

J20O

1000

Aoo

200

LLcmí

Chlorures •

Durvt-é +

•Sulfafas o

1 11000 ZOCO 3000 4000

Conafuotr\iit<$ en micromhos «à 25 ? C

cona/uch'vite etc/ure/tp, Concenfnahon*

9 &y/ms, AriQ, olu 1. to. :

S ooo

chlorure s

eôoo

£500 JOOO 3500

« ôytes.

_ 53 _

N. enN. degrés

en \vmeq/1 N.

0H~

co3 =

HCO3"

TA = 0

0

0

TAC5

TA < T f

0

2 TA5

TAC - 2TA5

TA - T f

0

TAC5

0

TA > T f

2(TA - TAC )5

2(TAC - TA)5

0

TA = TAC

TAC5

0

0

5.4 - Concentrations et conductivité

De nombreux auteurs se sont attachés à déterminer des relationsentre conductivité, et quantité et nature des éléments dissous dans l'eau.

- Cas de plusieurs mesures relatives à un même point :

Lorsqu'on possède plusieurs analyses sur un même point d'eau, on peutrechercher graphiquement ou par le calcul la relation qui existe entre laconductivité et certains paramètres tels que Cl, SO^, dureté ... La relationétablie ne peut être valable que si on dispose de données suffisamment nom-breuses entre des valeurs extrêmes suffisamment espacées. Elle peut être uti-lisée par la suite pour vérifier la conductivité mesurée par rapport à laconcentration d'un élément ou l'inverse, la valeur mesurée ne devant pass'écarter de plus de 10 % de la valeur déterminée par la relation.

Ce genre de relation peut d'ailleurs être d'une grande utilitépour la rationalisation de la surveillance chimique d'un point d'eau puisqu'ellepermet, lorsqu'elle est suffisamment précise, de déterminer la concentrationd'un élément à partir de la seule mesure de conductivité (fig. IM- et 15).

- Cas d'une analyse unique :

Des formules empiriques, plus ou moins grossières, fournissent uneestimation de la conductivité

. Calculs simples à partir de la minéralisation totale :

. . „ , Concentration totale en meq nAConductivité en umho = ^ x

ou. . , __ Résidu sec en mg/1

Conductivité en umho = ñ~~65

= Résidu sec x 1,55.

- 54 -

. Calculs plus complexes prenant en compte la concentrationde chaque élément (méthode de DUNLAP et HAWTHORNE, ouméthode de ROSSOM), ou le type chimique de l'eau (formulesempiriques de LOGAN par exemple). Cette dernière méthodefournit une bonne appréciation de la conductivité (LOGAN,1961). L'application des formules de LOGAN au calcul dela conductivité d'environ 300 échantillons d'eau (B.R.G.M.)ont donné des valeurs entachées d e - 5 % à + 2 % d'erreurpar rapport aux conductivités mesurées.

Ces calculs effectués manuellement sont longs et laborieux maisils peuvent être facilement réalisés à l'aide de l'ordinateur.

Soit B la demi-somme anions + cations en meq :

conductivité = 100 x Bconductivité = 12,27 + 86,38 x B + 0,835 x B2

conductivité = B x (95,5 - 5,54 log B)

pourpourpourpour

B13B

<<>

1 meqB $B $

meq

sisisi

3 meq10 meq

HC03 eClSO,

si HCO3 est l'ion dominant, conductivité = 90 x Bconductivité - 123 x B^j:" conductivité 123 x B^j:conductivité - 101 x B

5.5 - Comparaison d'analyses d'eaux de même provenance

II peut être très utile de comparer entre eux les résultats d'analy-ses d'eaux d'une même série ; l'existence de variation de facteur 2 ou 10sur un élément peut faire suspecter des erreurs de dosage ou de transcriptiondes résultats.

Lorsque la concentration en alcalins Na + K calculée par différences'avère être nulle, il y a sûrement une erreur de détermination des autreséléments chimiques. De même, il est rare que des eaux se trouvent absolumentdépourvues de calcium alors qu'il y a beaucoup de magnésium, ou que le rapport— - — soit grand (à moins que les concentrations de sodium et potassium soienttoutes les deux très faibles . . . ), les concentrations nulles doivent doncretenir l'attention et faire suspecter des erreurs ou des absences de dosages.

De plus, des concentrations relativement constantes en Mg maistrès variables en Ca, pour une série d'eaux de même origine, peuvent s'ex-pliquer par le fait de précipitation de CaCO- dans les flacons au cours dustockage des échantillons ou dans l'aquifère même, avant prélèvement.

La vérification et la critique des résultats analytiques constituenten fait la première phase de "réflexion" de 1'hydrogéologue. Celle-ci estfacilitée par la mise des données sous forme homogène :

. par remplissage de bordereaux de format défini ;

. par transformation en milliéquivalents des résultats analytiquesgénéralement exprimés en mg/1.

La préparation manuelle des bordereaux est longue, fastidieusemais nécessaire car elle constitue le point de départ de tout le traitementautomatique dont les diverses phases font l'objet du chapitre suivant.

-55 -

CHAPITRE II

TRAITEMENT AUTOMATIQUE VES VONNEES

- 57 -

De nombreuses méthodes sont à la disposition de l1hydrogéologuepour l'interprétation des analyses chimiques des eaux. Mais qu'entend-t-onpar "interprétation" des analyses ?

Il faut distinguer trois étapes au cours desquelles les traite-ments, automatiques ou non, ont une plus ou moins grande importance :

Dans une première étape, il s'agit de transformer les résultatsanalytiques bruts fournis par le laboratoire, et de les traduire par desreprésentations graphiques et/ou cartographiques, et/ou des indices numé-riques (ex. : rapports d'ions caractéristiques, statistiques ...) afin depouvoir comparer et classer les compositions chimiques. Cette phase préli-minaire de "préparation des données" à "l'interprétation proprement dite"est une phase de traitement par excellence.

La deuxième étape consiste essentiellement à essayer d'expliquerla composition chimique des eaux, retirer de ces compositions des enseigne-ments sur l'origine de l'eau, le mode d'alimentation de la nappe, la circula-tion des eaux, les mélanges possibles ... C'est la phase de "réflexion de1'hydrogéologue".

Il faut, dans un troisième temps, transformer les résultats despremière et deuxième étapes, en renseignements pratiques sur la qualité del'eau, c'est-à-dire traduire numériquement et/ou cartographiquement l'apti-tude de l'eau à satisfaire à tel ou tel usage.

Les principales méthodes de traitement des analyses chimiques,classées en fonction des trois étapes de travail décrites précédemment, sontréunies dans le tableau 6.

Qu'elles soient graphiques ou statistiques, toutes demandent untravail d'élaboration long et fastidieux lorsqu'il est fait "à la main" ;celui-ci est facilité au B.R.G.M. par l'existence d'une chaîne de traite-ment automatique par ordinateur (IBM 370/135).

1 - ORGANISATION DE LA CHAINE DE TRAITEMENT

Les différentes phases d'un traitement sont schématisées en fig. 16.L'organisation générale de la chaîne de "traitement automatique" est détailléeen fig. 17.

1.1 - Données et bordereaux de données

1.1.1.- Le_s_donnees

A l'origine du traitement, deux types de données sont distingués :

- les éléments chimiques majeurs pouvant subir des traitementsspécifiques et quelques paramètres physicochimiques (température,résistivité, pH ...) ;

Tableau 6 : Les différentes phases de traitement et d'interprétation des analyses chimiques

Buts

Méthodes detraitements

Etape 1

"Traduire les résultatsanalytiques bruts"

Calculs hydrochimiquesélémentaires

HYCH (1)

Diagramme triangulairede Piper

PIPER

Diagramme logarithmique deSchoeller et Berkaloff

DIALOG

StatistiquesChaîne ADO

Report de points

100 %

Importance relative /du travail fournipar la machine

et l'homme

0 %

\ 65 %

35 %

Etape 2

"Expliquer et retirerdes enseignements"

100 %

0 %

Etape 3

"Fournir des renseignementspratiques sur la qualité de l'eau"

Report de points

Classification normative -Application à l'agriculture

AGRUS

Classification normative pourusages multiples : alimentationhumaine (potabilité), industries,loisirs, agriculture

Homme 60 %

Machine 40 %

(1) en majuscules : nom des programmes de traitement automatique

Schéma d'ensemble d'un traitementde données

Elements chimiques majeurset paramètres physico-chimiques

Tieport manuel suriordere.aux(§ 1.1.2)

Perforation

Héfinitiondu problème.

Recherche et collectades données

Eléments chimiquesmineurs et- traces

Coordonnées,géologie. ....

Traitement automatique.

Passages öur ordinateur(fig.17)

Interprétation

non / Complément \ oui\ d'information ? /

( Traitements \.supplémentaires ?. y

Report manuel surbordereaux($ 1.1.3)

rerforotion

Fig. 17: Organisation de ia chain* de programmespour le traitement des analyses chimiques.

[laments chimiques majeurs

et paramètres physico • chimiques

Autres paramètres physiques et

chimiques * paramétres géoyra-

, yéo/oy/oues ...

Classificationnormative

AÙRUS (S1.6)

(ty. 11)

CalculsélémentairesHYCH (SU)

Tracé du diagrammede Schoeller - Berkaloff

VIALO& (S2.5)

Tracé du diagramme

de PiperPIPER (S 12)

Fichier(JZA.1)

Cartographie(U)

StatistiquesChaîne. ADO

(§2-*)

MoyenneEcart - type

Corrélations(fia.3i.ii)

Graphique(fio.il)

Histogramm eslfi)points (fZ.5)

Analysefactorielle

(n.t.s)

B . R . G . M . Figure 18 : T R A I T E M E N T S D E S D O N N E E S A N A L Y T I Q U E S HYDROGEOCHIMIE

NOM : L DATE ETUDE .

1

ru

c a r t a

I D E N T I F I C A T I O Nu

i ir-U•--

!

t—

—

-

•i

L•

!MAti

i

j 1

—i-

—

-^

-44-|

1 1h—4- -L

E

—

- -

1

!

l|-,

_

-

1

j

i

Tn i

-

7 8

~\i

RO

I

1

U 15

i

i

R SM 4«

l 10

c A r l

M G / L ou M E Q / L C A T I O N S ( 1 )

C A

2.n

M G• u

j

0

N A1$ 21

r

j

X\HV

0

¡ i

1

Kii n

1_J

i

i ' .L

^ -i

1

[

1

l

!

! ! ii

i

1

• !M6/L o u M E O / L ANIONS(I)

î

i

0

|

Û

j

S O i3i il

!

!

i

il

CO 3

¡

J

n

X

1

LJ

p

H C O 3

¡

- i

! '

i

NO 3

i

cart«i1 *t 2

Gn

?

NUMn

1 H

M

(1) Natur« 0*% <Jonn»»» m g / l . m » q / l Irt/,r u mtt ttm tm.uitl

(2) Rapporti i calcultr . (23 ma«)compo»«n l»» pe»iblrt C A , M G , N A , K , C L , 504 , M C O 3 . C O 3 , N Û 3 , C A » M G , N A . K , C L . S 0 4 , torn m * Cat ien». l « n m i A m o n t . .

ll'tl» d«t rapporlt choi»i»|

63

- tout autre paramètre : éléments chimiques mineurs ou traces, para-mètres topographiques, renseignements relatifs au mode de prélè-vement, à l'aquifère ... pouvant faire l'objet, conjointement avecles éléments majeurs, de traitements statistiques classiques.

1.1.2 - Bordereau_2our_elaments majeurs

La fig- 18 en fournit un exemple.

Sur ce bordereau sont réunis les éléments nécessaires à un traitementde base, à savoir :

- Identification de l'analyse : elle se fait de trois façons :

. IDENTIFICATION : dans cette rubrique peut entrer n'importequel renseignement permettant d'identifier l'analyse, que cesoit le nom d'une localité, une adresse, un numéro de code ...

. NUM : un numéro est attribué à chaque analyse pour le traite-ment automatique ; la numérotation est généralement séquentielle

. G : un numéro de groupe peut être attribué (il n'est pas obli-gatoire) à chaque analyse ; il peut être défini, a priori, enfonction de l'étude (exemple : soit les analyses d'eau de deuxaquifères A et B d'une même région . Regroupement possible apriori en :

Eaux de l'aquifère A -»• groupe 1Eaux de l'aquifère B -> groupe 2Mélange d'eau des aquifères A et B -> groupe 3Eaux d'origine indéterminée -> groupe 4

ou introduit après un premier traitement de calcul ou reportsur diagramme).

- Paramètres physico-chimiques :

T = température de l'eau lors du prélèvement en degrés CelsiusRO = résistivité de l'eau en ohm/cm (ou conductivité en ymho/cm)PH = pH de l'eauRS = résidu sec en mg/1.

- Eléments chimiques majeurs en mg/1 (avec une décimale) ou en meq/l(avec deux décimales) :

Cations : CA, M G , NA, KAnions : C L , SO, . , C 0 3 , HC03 , N 0 3 .

1.1.3 - B^rdereau_com¡)lémentaire

Les fichiers de données constitués jusqu'à ce jour pour les traite-ments hydrochimiques n'entrent pas dans le cadre d'une banque de données deformat bien déterminé. Ce sont des fichiers temporaires d'exploitation i ilsne durent que le temps du traitement et ne contiennent que les paramètres né-cessaires à l'étude envisagée.

Figure 19

MODELE DE BORDEREAU

n B1n

*tai

n1

h

•

•

7 icmOtm rt ut <

nútic

yn

Te '•o

11

C?» AS

•

CX

oordonnita . Saft «<t s | .

r II * * /"'""' ? | -i | « « m Co »s "« * ^ "« C/ 3<i 0%* «v «w, ««, A B , 3i% me m min

- 65 -

Pour cette raison, le bordereau complémentaire n'a pas de formatarrêté et peut être adapté à chaque cas d'étude.

1.1.4 - Exem£le_de bordereau

La fig. 19 fournit un exemple de bordereau adapté à une étude parti-culière (CAUDRON M., DESPREZ N. , MARTIN C , 1974) : le bordereau classique deséléments majeurs laissant inoccupées un certain nombre de cases des cartes per-forées, a été complété pour permettre l'enregistrement de paramètres chimiquessupplémentaires et de renseignements généraux relatifs au point d'eau, à l'aqui-fère . . .

1.2 - Programmes de traitement

Les principaux "programmes-maillons" de la chaîne sont :

- les programmes spécifiques de traitement des analyses chimiquesd'éléments majeurs, à partir du fichier-cartes (résultat de la perforationdes bordereaux) :

. programme de calculs hydrochimiques élémentaires : HYCH

. programme de tracé du diagramme de PIPER

. programme de tracé du diagramme de Schoeller-Berkaloff : DIALOG

. programme de classification normative : AGRUS (classificationdes eaux d'irrigation).

- les programmes généraux de statistiques (à partir d'un fichier-disque) utilisant :

. les méthodes d'analyse descriptive élémentaire à une dimen-sion (moyenne, écart-type, histogramme) ou deux dimensions(corrélations, graphiques bidimensionnés) ;

. les méthodes d'analyse multivariable (analyse factorielle).

- le programme de report de points.

67

2 - DESCRIPTION DES PROGRAMMES

Les programmes sont décrits dans l'ordre où ils sont généralementutilisés au cours des phases 1 et 3 de l'interprétation des analyses chimiques(cf. tableau 6).

2.1 - Programme de calculs hydrochimiques élémentaires : HYCH

2.1.1 - Les données

HYCH travaille à partir du fichier-cartes établi d'après le bordereaupour les éléments chimiques majeurs.

2.1.2 - Le_p_r ogramme

HYCH transforme en meq/1 les résultats d'analyse généralement four-nis en mg/1 par les laboratoires (ou l'inverse dans le cas où les concentrationssont exprimées en meq/1), calcule la balance ionique, et fait la somme deséléments majeurs dissous dans l'eau (en mg/l).

Sur option, le programme calcule, en plus de l'indice d'échange debase ou déséquilibre chloro-alcalin

rCl - (rNa + rK)rCl

des rapports caractéristiques dont numérateurs et dénominateurs sontau choix de l'utilisateur, parmi :

- les concentrations en cations et anions majeurs, en meq/1

- les sommes : alcalins, alcalinoterreux et chlorure + sulfate,en meq/1

- la somme des anions et la somme des cations, en meq/1.

Les résultats sont listés en deux ou trois tableaux selon le nombrede rapports calculés (les fig. 20 et 21 en donnent un exemple (1)) et perforéssur cartes (fig. 22).

2.1.3 - Intérêt du_2rograrame

Ce programme est à la base de tout le traitement, puisqu'il est avanttout nécessaire, pour comparer les analyses entre elles, que les concentrationssoient exprimées en meq/1.

La balance ionique permet une première critique des données, en signa-lant les analyses erronées à éliminer pour la suite du traitement (cas de mau-vais dosages) ou à corriger avant la poursuite de l'étude (cas des erreurs detranscription ou de perforation).

(1) La signification des symboles utilisés dans les entêtes de tableaux estindiquée en fin de ce travail.

Figure 20

HYCH : LISTING DES DONNEES

1.

NI If

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

i

3

2

2

ci

¿

3

3

6

¿

2

3

3

3

¿

3

3

2

3

3

• IDENTIFICATION

P A C Û M L L E

blfc MOHAMED bEN HAMED

AbDEFiHAMAN

FERME LOSKI

SALAH BEN MOHAMtD

Ô3UCHAIB BEN KACEH

BJU ALLAL

BIR UULD CHAAHAT

FOUTE NO 8

BÜUCHAIB REN BOUCHAIB

BIR HAJ MJSTAPHA

SI MÛULAV THAMI

FERME SAFATI

LfcS f-OSIEPS

FERME KUCH LES frOSIEBS

FtfcME UENIEP.

JABD CARS. M ROBITAILLE

FERME PAPIN

HAJ DJILLALI

M3HAMED OULO A1CHA

* T

13.6

6.3

14.9

7.6

12.0

12.7

14.A

9.0

Iß.8

4.1

2.6

6.9

10.4

7.8

9.0

16.6

17.5

13.4

1.1

25.4

* PC

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

*****

• PH *

* • • *

* • • •

* * * *

* • * *

• * • *

• • * *

* * * *

* * • •

• • • •

• * • •

****

****

****

****

****

****

****

****

****

****

CASABLANCA

*PS *

*

177¿

2410

4?5

1470

«20

1700

1890

1640

4100

2050

2010

3720

1800

2100

2599

1070

2350

2350

2340

1895

CA

190.0

165.0

48.0

104.0

64.0

160.0

48.5

143.0

368.0

194.0

8 6 . 0

293.5

112.0

120.0

130.0

74 .0

6 4 . C

104.0

9 1 . 0

176.0

MG/l CATIONS

MC, NA

4 7 . 0

186.5

2 4 . 0

73 .0

3 9 . 0

68 .0

54.5

69 .0

238.0

98 .0

74 .0

174.5

6 0 . 0

72 .0

8 5 . 0

48.0

102.0

165.0

102.5

73.0

540.C

487.5

78.0

290.0

172.0

316.0

458.C

372.0

760.C

346.0

554.0

838.5

467.0

524.0

655.0

251.0

704.0

512.0

652.5

385.0

•

K

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

CL

735.0

1157.5

flfl.O

600.0

260.0

590.C

703.C

710.0

2250.0

850.0

860.0

1998.5

750.0

870.0

IC80.0

390.0

1170.0

1C50.0

1050.0

920.0

MG/l

sa 4

194.0

345.0

96.0

94.5

77.0

249.5

200.5

181.5

134.5

173.0

124.0

21C.0

96.0

1C9.5

129.0

144.0

269.0

134.5

137.5

6S.5

ANIONS

fO3

168.0

156.0

100.0

186.0

150.0

168.0

152.0

174.C

150.0

180.0

228.0

150.C

234.0

240.0

270.0

138.0

150.0

264.0

264.0

204.0

HCO3

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

o.c

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

•*

K03*

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

1 .

*

NU M *

1

2

3

4

5

6

7

e

9

10

11

1?

1 3

14

15

16

17

18

19

20

CA

9.50

8.25

2 .40

5 .20

3.20

8 .00

2.42

7. 15

18 .40

9.70

4.30

14.67

5.60

6.00

6.50

3.70

3.20

5.20

4.55

8.80

MEOMG

3.

15.

2.

6.

3.

5.

4 .

5.

19.

8.

6.

14.

5.

6 .

7.

4 .

8.

13.

8 .

6 .

CATIONSNA

92

54

00

08

25

67

54

75

83

17

17

54

00

00

08

00

50

75

54

03

23 .48

21 .20

3.39

12.61

7.4d

13.74

19.91

16.17

3 3 . C4

15 .04

24 .C9

36.46

20 .30

22 .76

2 0 . 48

10.91

30.61

22.26

28.37

16.74

K

o.c

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

ce

0.0

c.o

0.0

0.0

0.0

c.o

0.0

c.o

0.0

0.0

c.o

• CL

20.70

32.61

2.48

16.90

7.32

16.62

19.80

70.00

63.38

73.94

24.23

56.30

71.13

24.51

30.42

10.99

32.96

29.58

29.58

25.92

MEQS04

4.

7.

2.

. 1.

1.

5.

4.

3.

2.

3.

2.

4 .

2.

2.

2.

3.

5.

2.

2.

1.

04

19

00

97

60

20

18

78

80

60

56

38

00

28

69

00

60

80

86

45

HYCH :

ANIONSC03

5.60

5.20

3.33

6.20

5.00

5.60

5.C7

5.80

5.CO

6. 00

7.60

5.00

7.80

8 . CO

9 . CO

4 . 6 0

5 .00

8 .80

8 .80

6 . 8 0

Figure 21

LISTING DES RESULTATS

NU3 '

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

.0

.0

.0

.0

.0

.0

.0

. 0

.0

. 0

.0

.0

.0

.0

.0

.0

.0

.0

.0

.0

• BALANCE* C* A-

36.89

44.99

7.79

23.89

13.93

27.41

26.88

29.07

71.28

32.91

34.55

65.67

30.90

34.78

42.06

18.61

42.31

41.21

41.46

31.62

30.35

44.O«;

7.81

25.07

13.93

27.42

29.05

29.58

71.18

33.55

34.41

65.67

30.93

34.79

42.11

18.59

43.56

41.18

41.24

34.16

*FF" •

9.7

-0 .0

-0.1

-2 .4

0.0

-0 .0

-3 .9

-0 .9

0.1

-1 .0

0.2

0.0

-0 .0

-0 .0

- 0 . 1

0.1

- 1 . 5

0.0

0.3

- 3 . 9

TDS *

1874

2498

434

1348

762

1552

1617

1650

3901

1841

1926

3665

1719

1936

2349

1045

2459

2230

2296

1828

1ER

- 0 .

0.

- C .

0.

- 0 .

0.

- 0 .

0.

0.

0.

0.

c.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

13

35

37

25

02

17

01

19

48

37

01

35

04

07

06

01

07

25

G4

35

M G / C A

0.

1.

0.

1.

1.

0.

1.

0.

1.

0.

1.

0.

0.

1.

1.

1.

2.

2.

1.

0.

41

88

83

17

02

71

87

80

C8

84

43

99

89

00

09

08

66

64

88

69

S O / C L

0.

0.

0.

0 .

0.

0.

0.

0.

0.

0.

c.

0.

0.

0.

c.

0.

0.

0.

0.

0.

20

22

81

12

22

31

21

19

C4

15

11

C8

09

09

C9

27

17

C9

10

06

C A / C »

0 .26

0.1e

0.31

0 .22

0 .23

0 .29

0 . C 9

0 .25

0 .26

0.29

0 . 1 2

0 .22

0 . 18

0 .17

0 .15

0 . 2 0

0 . C 8

0 .13

0.11

0 . 2 8

MO/C*

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0.

0 .

11

35

26

25

23

21

17

20

28

25

18

22

16

17

17

21

20

33

21

19

N A / C *

0.64

0.47

0.44

0.53

0.54

0.50

0.74

0.56

0.46

0.46

0.7C

0.56

0.66

0.65

0.66

0.59

0.72

0.54

0.66

0.53

Figure 22.1CARTES PERFOREES : Données

ES ROSIERS ' 7,8 210,0 314

I DEIFICATION , , T . m**

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 G 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 J 4 5 i Ï i i to ii i? i] i* n n ii n 'i n n ?i n ?« .'s a h ?» n JO JI il Ji n n J* i 3i i< 40 4t 47 4144 *\ ». <r 41is w 5 M Í i • . s: if s: il sa U SI t; f] (4 55 » s' M H1% n 7? 7j M J\ n 7 M t ÍI N

I I 1 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 M 1 1 1 1 1 1 I I 1 1 I M 1 I 1 1 1 1 I M 1 1 1 1 1 1 1 1 1 t 1 1 1 1 I M 1 1 1 1 I 1 1 t 1 1 1 M 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 J 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

4 4 4 4 4 4 4 M 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

5 5 S S S S S 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 = 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

S E 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 E 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 E 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 E 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 E S 6 6 6 8

7 J 7 7 M ? Í 7 7 7 7 ) 7 7 7 1 7 7 7 7 7 / 7 ? 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 1 7 7 7 7 7 7 7 7 ? ; 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 1 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7

1 8 8 8 8 8 8 1 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 1 8 8 8 8 8 8 1 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 S 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 S 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 S S 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 91 ï 3 4 'j fi / I » !Q 11 •? 1} * 15 16 t ! | !1 ?O 7\ • ¡ ¡3 ?| 7'j ?fe . ' ?B 79 10 11 J7 33 34 35 3« t! il U (0 11 4? «' 44 45 41 41 41 4» 50 l 5; M 54 5 Sfc 5 ' W >9 60 V r..' b ' «4 Ci *6 ¡' 61 SS 70 M Í7 Í3 14 75 'I T1 71 '1 10

I I M 8O36 S »L»Cf V l N D U U l »»RIS • -

/—120,0 72,0 524;0 870,0 109,5 240,0 314

CA MS NA CL S04 COS »fl/l« ^ m m m -m »- » » < m ,

0 P 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O 0 0 0 0 0 0 O O O O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0I ! 3 4 5 S 7 I 9 10 II 17 13 14 15 16 I' II 19 70 ?• ?? '1 74 •' " ^f _><t io 31 j ; 33 34 IS tt 31 18 39 40 41 4? 41 44 41- 16 47 41 49 50 5' S? 53 54 15 56 il SI ' 9 60 61 62 63 64 6 ' fcb 6? 61 69 70 71 72 73 74 75 It ,'T 71 71 W

I 1 1 I 1 1 M 1 1 t I 1 1 I 1 I 1 I 1 1 M I I 1 I I 1 M I I 1 1 I I 1 1 1 1 1 1 I M 1 t M I 1 I 1 1 1 M I 1 1 1 1 1 1 M 1 1 I I I 1 1 1 1 1

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 : 2 2 2 2 2 ? ? 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 : 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

4 4 4 4 4 4 4 4 4 ¿ 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 ) 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 J 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 i 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 1 7 7 / 7 7 1 1 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7

8 8 8 8 8 8 8 8 8 ! 8 8 8 8 8 8 8 8 8 3 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 B 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 S B 8 8 8 B 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

9 9 9 9 9 9 9 9 3 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 3 9 9 9 9 9 5 9 3 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9\ 1 2 i 4 S b .' 1 9 C. Il " M 4 ;i •* í •< T M 77 . - .4 75 . b . ' R , 3 lu J' 12 3J )4 ¡i 3b 3. 18 i 40 41 47 4J 44 15 46 4 ' 48 49 iP S 5/ l .4 y '16 , ' • f ' (.0 b' 6Í bJ 64 ¿5 t>6 S ' b8 69 70 n 77 73 H 75 7» 77 H 7? M

V I I M B O S ' ; 5 i'LAcl vfi i .MUl puai-, i»

279,7 317,4 133 7,80 14,10 120,2 x . Y < COORDONNÉES/ Z « ALTITUDE

/ PE * PROFONDEUR DE PAR RAPPORT AU S O L| P T = PROFONDEUR TOTALEI -a— » m +-m «• « » • ^ » - — — » CN : COTE DE LA N A P P E

0 P 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O 0 0 0 0 0I 7 3 4 5 | • | 1 10 II 17 13 14 ", ifi I' 18 n 70 7i 77 71 .4 7J 76 ' ,'« 79 ""• i' :' 13 ¡4 V. K I1 38 39 4C 4- 47 41 44 4" 4% 4 ; 4g 4-i •' il 5; VI i4 Ü S * y •.* y; 60 SI 62 63 61 6i 6h SI 68 69 -1 71 7? 71 74 75 « 77 71 71 H

1 i 1 1 1 1 I 1 1 1 1 I t I 1 M 1 I 1 M I M M 1 I I 1 I M I I I 1 1 M 1 1 1 1 1 I M 1 1 1 1 1 I I I 1 1 1 I I I I 1 1 1 1 M 1 I I 1 1

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 M 4 4 4 4

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 3 5 5 5 5 5 ï 5 5 5 b 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 'J 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

6 E 6 6 6 6 G S 6 G G 6 G 6 6 6 6 6 S 6 6 6 6 6 6 G G 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 b G 6 6 6 6 G 6 6 G E 6 6 6 6 £ G 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 8 G 6 6 6 8 6 6 6 6

7 7 J 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 / U 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7

|> 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 3 8 8 8 8 8 8 B 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 S 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 I 8 8 8 8 8 8 8 8 S 8 B 8 8

1 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 1 9 9 9 9V I 1 3 4 S 6 7 I 9 10 il -2 ' ! Il n it 1 I » .-0 71 72 -3 ?1 .". .6 2' 71 79 30 )l 32 3J 34 JS 3S 17 31 39 40 41 4 ! 43 4 | l'j 46 41 4t 41 M SI 57 S3 51 55 S» Si S« 59 U 61 62 63 64 65 66 17 il 14 73 71 72 73 74 75 7» 77 71 79 H

\ . I B M BUJS h fLAi_t V t N U U M t PARIS 1"

Figure 22.2CARTES PERFOREES : Résultats

/Í4 3 6.000 6.000 32.783 0.0 24.507 2.281 8.000 0.0

MUM 0 m q / l C A M S N A K C L S 0 4 C 0 3 N O S

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 ! I < 5 I ' I ! 10 II I! 1! M 14 II II tl II 70 .'! !! 21 24 n 7f >: 7! 71 <0 11 1! 13 14 15 A V » » 10 <l 42 • ! « 45 « 41 41 4« M il V il 54 15 5i 57 51 il 10 II il il 14 IS U «7 H H It 71 71 I) M H It 77 H H N

I 1 1 1 1 1 I M 1 1 I 1 1 I 1 1 1 I M 1 1 I 1 1 1 I 1 1 I 1 M I 1 I 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 t 1 1 M I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

2 2 2 2 2 2 2 7 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 M 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 M 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 5 6 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 S 6 G 6 6 S 6 6 6 S 6 S 6 6 E 6 6 6 6 6 S E 6 E 6 6 6 ( 6 6 6 6 t 6 E S C 6 6 S 6 S ( 6 ( E 6 G S S

n mm minimum i m n m m n i m 11 n n mi i 11 mm mmimimmi

I 8 I 8 8 8 8 8 1 8 8 I 8 8 8 S 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 S 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 & S 8 B 8 8 8 8 8

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 S 9 9 9 3 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 S 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 S S 9 9 9 9 9 S S 9 9 9 9 9 3 9 9 9 Î S Si i 3 « •> t i i i n n n i) 14 i5 i« i i n "o 7; n :i 2* ?5 Jt v n n JO )i 17 a J* JS M 11 î» 39 40 41 *i «0 M *5 « <w 4149 M y s? S Í M H M H M S». 10 ti u u M ts u v (• ts fo n ÏI ?I H n » n TI n to

I I M 8 0 3 5 4 P L A C E V t N D O M E P A H I S l«

Í4 3 • 12.00 22.78 26.79 34.78 34.79 1936 2100 7.8 0 0. 0

AT AC CS C+ A - TDS RS T RO PH

o p o o a o o o o o o o o o o o o o o ô"o 0 0 0 0 0 0*0 0 0 0 0 "b o"o 0 0 0 0*0 0*0 0 0 0 o"o o*o o o o " ! o"o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 > 4 5 b 7 I » 1» II lî 11 M B I« II » II ?0 :\ 7/ ?! }i 1: :l ;• .'t 71 10 11 jj Jl » Ji K J> H H 40 41 il 41 44 4S 4( 4 ! 41 41 50 il il 51 54 55 » S' 5« 5! 10 il il il H 15 U il tl tl 7« 71 7} 71 14 14 71 n II 71 M

1 M M 1 1 I 1 I I 1 1 1 1 1 1 1 1 I M 1 M I 1 I 1 I M 1 1 1 I 1 I 1 M 1 I 1 1 I I 1 1 1 I 1 t I 1 1 1 M 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I I I I I 1 1

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 * 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

6 6 6 6 b 6 6 6 6 6 6 6 6 6 3 G 6 6 6 6 G 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 G t 6 G 6 6 6 6 6 6 B 6 E 6 6 6 6 6 6 6 G 6 6 6 G 6 6 6 6 6 6 6 6 G 6 6 6 6 6 6 6 S

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 1 91 ; 1 4 V t . ¡ f o i ' : n 14 , li 1 II il .'0 -i !2 :j Ï4 .'S ?i ; ' I !l JO il U 11 M 15 li 11 Jl j ! 40 41 11 <1 44 45 4i 4.' 41 4 ! 50 5' ! / U 5« >)« i; 51 51 M II 12 IJ tl 15 It V il t! 70 /: il Jl 14 75 ri 71 71 71 H

I B M B ' U b 5 H A C E - V t N O U M t PAHIS l"

3 0.07 1.00 0.09 0.17 0.17 0.65 " ^

IEB MB/CA 30/CL CA/Ct M«/C + NA/C-»

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C 0 0 O O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 01 i 1 4 5 i i i i io n :i ;j •< is t \ .j i) :u : ; •? ;J ?< n n, ;i ;H n >o n ); n M J5 » u u n 40 411; «J 44 45 <t 4: 414150 51 5? si 54 si 5» 5:5159 u k; a tj 14 ts u i1 ti il m 71 7! 73 H 75 it 71 71 TI M

1 1 1 I 1 1 1 1 t M 1 1 1 I 1 1 1 I I I 1 1 U I I I I ! 1 1 1 1 1 1 I I I I 1 M 1 1 1 I 1 1 I 1 1 1 1 1 1 I I I 1 M I 1 1 1 1 1 1 1 I I I 1 1 I

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 '

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 : 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

4 4 4 M 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

6 E 6 5 6 6 6 6 8 6 6 C 6 5 6 6 G 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 ( 6 6 E 6 6 6 6 E 6 B G 6 E G E E 6 ( E 6 6 S E E E 6 E 6 6 6 6 6 E 6 6 E E 6 G 6 6 6 E B G S

1111111111111 11 1 1 1 1 11 1 1 1 11 1 m 11111 1 1 1 1 1 1 1 7 1 1 11111 1 1 1 1 111 1 1 11 1 1 111 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1

8 8 8 3 8 3 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 B 8 6 8 8 8 S 8 I 8 8 8 8 8 8 8 8 8 B 8 8 8 8 8

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 3 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 Î 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 S 9 9 9 9 9 9 S 34 - t ' I î n i\ ' 11 '4 •: 1 I '8 :9 ;•• 'I 2: . 1 .'l 75 ¡i r .B ñ ÏO ]l ï? îl 34 jj lt, r 31 ]9 40 4; 4 ; 41 44 45 4{ a 41 45 5C 51 57 5j 54 is 5* S' 51 59 60 tl 67 U 64 ai tfa s' M -1 .'0 n 11 71 74 ^ n 77 71 71 10I B M 8035 •> P L A H vfrNOCMt PARIS 1" >

EAUX MNERALES FRANÇAISES

DIAGRAfiflE DE PIPER

100 A 100

Figure 23

100 100

- 73 -

Les meq/1 perforés sur cartes par HYCH serviront au programme detracé PIPER ; milliéquivalents, rapports, paramètres physiques et physico-chimiques pourront faire l'objet d'un traitement statistique ultérieur.

2.2 - Programme de tracé du diagramme de Piper : PIPER

2.2.1 - Le_diagramme_de_Pi2er (PIPER A.M.,

Chaque analyse est représentée dans le diagramme par un point dansle triangle des cations, et un dans le triangle des anions, les coordonnéesde ces points étant les pourcentages de chaque élément par rapport à la sommedes éléments de même signe.

Un point représentant la composition chimique globale de l'eau estdéterminé dans le losange à l'intersection de deux droites menées parallèlementaux côtés du diagramme, et passant par les deux points définis précédemment.

2.2.2 - Le_s_données

PIPER utilise les concentrations exprimées en meq/1, calculées etperforées sur cartes par HYCH.

2.2.3 - Le_£rogramme

Après avoir calculé le pourcentage de chaque élément par rapport àla somme des ions de même signe et les coordonnées sur le graphique, ildessine un diagramme de PIPER sur table traçante.

Les analyses sur le diagramme peuvent être repérées, au choix, par :

- leur numéro de traitement NUM- leur numéro de groupe G- leur numéro de traitement et leur numéro de groupe(fig. 23)- leur position seulement (+).

Le nombre de points représentables sur un graphique est illimité •la seule limite résulte de la lisibilité du diagramme.

La taille du dessin peut être choisie par l'utilisateur ; elle estlimitée à 60 cm maximum par la largeur du papier de la table traçante (traceurBENSON - modèle 121).

2.2.4 - Intérêt du £rogramme

En plus de la rapidité d'exécution, le principal intérêt du programmeréside dans la taille variable du diagramme. Un graphique de 60 cm de base per-met le report d'un grand nombre de points, et laisse la possibilité d'ajouterchiffres, commentaires ou symboles à leur proximité ; ce grand format est donc

Hyp«r chlorure« calciqu«•• sulfaté« Ca (anormal )

EvaporationContact sel gtrnmi

Eau conn«« a hydrocarburat

Figure 24

FACIES CHIMIQUES

Proposition de classification(L. MONITICN 1966)

Bicarbonate« calciqu«( normal )

Hyper chlorure« sodique( normal )

s Chlorure« \ /«t sulfatée

» calciqu« «t •' \ /\ , magnésienn« /

\ / v Chlorur««Bicarbonatée. \ ' \ sodiqu« «tcalciqu« «t \ jl *• potassiquelagnesienn« / \ n i l C11ifat¿o

/^ ou sulfata«\ / sodiqu« (anormal

v A A

Carbonata«sodique etpotassiqu«

pasd aniont'

dominant»\

Bicarbonate«carbonaté«

Carbonata« ° °sodique (anormal )

Cl.NOi

_ 75 _

idéal pour la phase "interprétation". Le tracé est suffisamment net pour qu'undiagramme en format réduit (21 x 29,7 ou 42 x 29,7) soit directement incorpo-rable à un rapport, sans avoir à être redessiné.

2.2.5 - Interêt_du_diagramme_de_PIPER

Le diagramme de PIPER permet :

- la détermination des faciès chimiques des eaux (fig. 24) ;

- la comparaison d'un grand nombre d'analyses entre elles, du pointde vue concentrations relatives (concentrations exprimées en %) et non abso-lues : ce point est d'ailleurs un inconvénient de la méthode. Il faut remar-quer que la seule considération de la répartition des points dans le losangene suffit pas pour définir correctement le faciès d'une eau et souvent lesdeux triangles permettent une interprétation et des distinctions plus finesque le losange (fig. 25) ;

- la mise en évidence de phénomènes modificateurs de la chimiedes eaux :

. précipitation de sels : CaCO3 (fig. 26 - ex. 1)

CaSO,f (fig. 26 - ex. 2)

. échange de base (fig. 26 - ex. 3)

. réduction des sulfates (fig. 26 - ex. 4) ;

- la caractérisation des faciès à l'aide de rapports caractéristiques.La figure 27 montre quelques rapports traduits sur diagramme de PIPER ;

- la mise en évidence de mélange d'eaux par l'étude conjointe de laposition des analyses sur le diagramme et de la concentration des eaux (fig. 28),

2.3 - Programme de tracé du diagramme de Schoeller-Berkaloff : DIALOG

2.3.1 - Le_diagramme_logar¿thmicjue_de_Schoeller_et_Berkaloff

(SCHOËLLËR~H.7 1955~)

Chaque analyse est représentée par une ligne brisée réunissant lespoints représentatifs des concentrations absolues des éléments majeurs. Pourchaque ion majeur, les échelles logarithmiques graduées en mg/1 sont décaléesde façon que soient alignées les concentrations en milligrammes correspondantà 1 milliéquivalent.


Ce programme utilise les concentrations des éléments majeurs Ca, Mg,Na, K, Cl, 50.,., C0 3, HCO3 et N03 exprimées en mg/1 ou en meq/1, de formatquelconque ; seul l'ordre des éléments doit être respecté. Les données peuventêtre sur cartes ou sur disque.

DIAGRAMME D'ANALYSE D'EAUdsprilPIPCR (US Otóleftctl Sur,,r)

Figure 25

DISTINCTION DE FACIES

SUR U N DIAGRAMME DE PIPER

T D M I I I I 11 I lY l I I N I I I lYl 11 I I I 11 I Y l I I II I I I I I M I I I T I I 1 1 I I I I0 0 Cl-tNOi

Figure 26

PHENOMENES MODIFICATEURS

DE LA CHIMIE DES EAUX

Ex. l - Précipitation de CaC03

J2

Ex. 2 - Précipitation de CaSC4

Ex . 3 - Echanges de base

I-»J Na+K de l'eau contre C a + M g du terrain

I-»K C a + M g de l'eau contre Na+Kdu terrain

Ex 4 - Réduction des sulfates

B . R . G . M .

HydrogéologieDIAGRAMME D'ANALYSE D'EAU

dtprtl PIPER (USOnlogictl Surn/J

Figure 27

EXEMPLES DE RAPPORTS CARACTERISTIQUES

CA = CaM G = MgAT = Ca + MgCL = ClSO = SO4CO - CO3

CUNOi

B.R.G.M.

HydrogéologieD I A G R A M M E D ' A N A L Y S E D ' E A U

dtprél HPCR (U.S.tMhi*c1 Simf)

Figure 28

MELANGE D'EAUX

CUNOi

500

Fioure 29 : DIAGRAMME DE SOÜELLER-BERKALOFF

CADRE TRAVAILFIGURE NUfEñO

830831832833834835836831?83883S

TOS1354,01263.01153.01163.01123 .01031.0336 .01253.01661.01116.0

. 100

50

. 10

• v - s \

0.5

0.1CA20 nc12

NA+K23

CL35.5

S£K48

C03 COnBINE61

N0363

Figure 30 : DIAGRAMME DE

BoR-GoH

GEOLOGIE DE l/AIIENAGErOIT CADRE RAPPORT

so ncUBC NUnEROM¿

„-,.,.,.,-_- 836831898

PH

1.61.B1.61.8

\

\: *

S / \ \

/ ! m

. o.cs 0.05

Û.O-l .0.01.CA€0

ne12UA+K23

CL35.5

SOC CO? COfiBINeCl

N03

Figure 31

\

ABAQUE

Pour l'évaluation approchée des rapports

2,5

r S C H

r Cl

r M g

r Ca

sur le diagramme d'anal/se d'eau 6 échelles

logarithmiques verticales

1,75

1,50

0,4

0,3

0,2

0,1

0,05

- 83 -

2.3.3 -

Le programme effectue, si nécessaire, la transformation mg/1 enmeq/1 avant le tracé des lignes brisées et détermine les graduations du dia-gramme en fonction des analyses qui doivent y être reportées.

Option 1 - (données sur cartes ou disque) : DIALOG représente nanalyses chimiques sur diagramme à échelles logarithmiques, en n figurésdifférents. Les n analyses sont prises en séquence dans le fichier.

Option 2 - (données sur disque) : DIALOG représente n analyseschimiques dont les numéros sont fournis par l'utilisateur. Celui-ci peutchoisir pour chaque diagramme :

. le nombre d'analyses à représenter,

• la taille du dessin,

. l'option 1 ou 2,

. un cadre "travail" (cadre minimum - figure 29) ou un cadre"rapport" (cadre plus complet - figure 30).

2.3.4 - Intérêt du_£rogramme

L'automatisation de ce tracé permet la réalisation "en chaîne" et sanserreur (surtout en ce qui concerne l'échelle des CO3) d'un grand nombre dediagrammes qu'on hésite parfois à entreprendre à la main par manque de temps.

L'agrandissement possible du diagramme en fait un bon documentde travail.

2.3.5 - Intérêt_du_diagramme. Comparaison diagramme de PIPER - diagram-me Schoeller-Berkaloff.

Ce diagramme permet, comme celui de PIPER :

- la détermination des faciès chimiques des eaux,

- la comparaison de plusieurs analyses entre elles,

- la détermination de rapports caractéristiques (à l'aide d'abaques :figure 31).

A la différence du diagramme de PIPER :

- Le nombre des analyses représentables sur un même graphique estfaible, l'enchevêtrement des lignes limitant rapidement la lisibilité dudiagramme, surtout lorsque les eaux représentées sont de minéralisationstotales et de faciès chimiques semblables. Une "vue d'ensemble" de la chi-mie d'un grand nombre d'échantillons ne peut donc se faire qu'à l'aide deplusieurs graphiques.

- Le diagramme de PIPER ne permet que des comparaisons de valeursrelatives ; le diagramme logarithmique apporte un renseignement complémen-

Figure 32

D.I.:

Dit*»:

BORDEREAU ADO 1

CONSTITUTION DE FICHIERIDENTIFICATION

F H M : Caaaa (S.*) ktvaa ehalalat al

I'alllttaKw

ftw (T.t) H* da (anarallaa

TYPED« TRAITEMENT

ti «I I M « a h í Mal aur caria•7 »I ka iimtu aanl wf aaadt

C * llkalM tat MII4 H i I M M«a la ckafea A D O .

CARTI OPTION«

Catttklaata: caaaa mil«, aa codaa autl-•«•jan. ftjcaltallla »I M i allUaia dana

KMÔHÏ151T1 M lHHl»ltl7l I' . . . ' UBELLE1*

m u n nur ""

IDENTIFICATION

«aanatt Nkn «aaraglak M U M

11111111111111 g

OPTIONSNaaaam da cartea larmalpar aoaar>atltti

P M a m c a «a eaallIclMM

Tusa *i cavrtamtaa • Q :

•D'Trpa aa aaaidamaaa : eacktc la caaa 5 alka «aanawilaa aaal gtotiaphlauaa.

Praunca «• Hialina lof«*ra>hla.wa •[]*

'Cocim l»a M I M uillaa

PARAMETRES TOPOGRAPHIQUESIlilua Dlmwala« ««lit«

C A A T I P A R A M E T R E S TOPOCRAPHIOUEl

aal X«. Y«. X m . V a : F 10.2 au(AI.)Fl.O)O>. D | : F«. ] «lIFI.a

k )l|«ra cl-coom («I. Yl) tool ! • • aitaal (Xa, Tul laa a«aa ullllaalaat

tl ß aairt aiprlAAa an radlana, format Ft .2)

I,I 1 1 1 1 1 1 1 \\

i i i i i i i n i iM 10

n 1111111 n

u ! 11111111

M 11 I IJ

OrkaMtlaii « H aiaa

C A R T E F O R M A T

;achar la aaaltloit al aéllnlr lalamtaa d'tprta la lablaau aulvant

CARTES DESCRIPTION DES DONNEES

Parla

1211•1

Typa M «annét

Olnra

W*««tlflcatagi c«mpl«t «ai)fat

Inril allf groupa 1

Mlcailf groupa 2

WaMIIIcataur riault

Cat« carta

»YZVariât» a'orora Impair

Varlabl« rf'ordra pair

Part» Mclmala

Carfc 1F.a It 1

I i I i I i 1 i 1 I I

niiii ii m i i n i n i imiT i mTTi iTTTT; í iTTnírnTT. iTTnTTTTrrTrrTTTTTTTn i. >.. i

FORMAT

C«'r<3

Eaaaiak) :

SI X rtclarajalalra aal a« calaanaa (la-» I.cachar toi 4 ai cta ctlonnaa aur l'Iiaagacl<ca»tra.

Partarallaaa aMlilplaa parmlaaa :

trlaiaa: (11-0-1). (12-4-a). (12-s-t)

louait* at alaialaa :

! ; : : ! : : ! ! : ' . ! ! . : : ! : ' . ! : ! : : : . . ! ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . , . > , . , . , . . • . , , . . . . . .

• • : : : . ~ , i:":-1":::::::::::::::::::::::::1.:::::::::::::::::::

III W1LJ4L (cW 1 i : 1 1

| | | uni ' || ¡ | ¡|

J_Li.L i1

¡ill 1 II ,lll

i;l:l¡;!¡ i i i i 1 i i . .

i M i i l i l ! I, il M i l l

13

•

12m

M

K

M

11

»1

M

M

•

0

•

•

X

mm

m»

M

FORUAT

il m i ni l o >> it i) » m i !>•>•> i) I D U II H I) IJ <)

(m LM:inm! iT . . in . . ! i i i i i

nr-,C A R T E N O M S

Naa> «a chaa,ua varlabla. a la vartlcala 4%aa aaalllari «ana la carta larmal, (caura k•aacha m i l l caracl'traa)

Vataar au coda carta aana la carta naiaa .ta fartlcala do aa paallloa (ca4r4 è gaHCha

w i l l caraclaraa).

C A R T E C O E F F I C I E N T S

Caatlkloril aa chaa.ua »ailatla a la «afllcalaat aa aaaman aarta la carta tarmal. cadra *faacha aar 2 caractaroa.

FORMATCorfai

(BffiCOEF.

- 85 -

taire : en plus de la comparaison de faciès (concentration relative), ilpermet la comparaison des concentrations en valeurs absolues.

2.4 - PROGRAMMES DE TRAITEMENTS STATISTIQUES

2.4.1 - C°i}stitution_d¿un_f ichier-disgue de_données

Les programmes de statistiques et de report de points nécessitentla création préalable d'un fichier-disque (programme de constitution de fi-chier de la chaîne de traitement ADO-IBM).

Chaque enregistrement du fichier correspond à un échantillon d'eauet peut être constitué :

- du numéro de traitement de 1'analyse,

- du numéro de groupe,

- des coordonnées du point de prélèvement,

- de 60 variables quelconques, numériques ou alphanumériques : para-mètres physiques, physicochimiques, chimiques (majeurs, traces,isotopes, . . . ) , lithologiques, dates, ...

L'ordre et le format des données peut être quelconque, un bordereaupour la constitution du fichier permettant de décrire les cartes-données(fig. 32 : bordereau rempli pour constituer un fichier-disque à partir descartes de la fig. 22).

2.4.2 - Notations et_terminologie

Tout ensemble de résultats analytiques peut se mettre sous forme detableau comprenant autant de lignes que d'observations et autant de colonnesque de variables déterminées pour chaque observation.

Exemple : soient n prélèvements d'eau et p paramètres déterminéspour chacun, le tableau de résultats est tel que le présente la figure sui-vante :

- 86 -

variables

ng

h10

•8

1

2

•••

i

•••

n

1 2 3 • • •

•

J

xij

XJ

• • • P

*••xi

*n

Sx

x. = valeur de la variable i pour la ième observation

x.1 h x. . = somme de l'ensemble des p variables pour la

ième observation (somme en lignes)

nx. = 2H x.. = somme des n valeurs de la variable j (somme^ i=l en colonnes)

n pS = 5~ ¿3 x. . = somme totale de toutes les valeurs du tableauX i=l j=l 1"1 (somme lignes + somme colonnes)

"observations" = ensemble des valeurs déterminées sur un échantillond'eau

"variable" = paramètre physique ou chimique ou ... déterminé surune eau

"échantillon" dans le vocabulaire statistique = ensemble des obser-vations réunies dans le fichier.

_ 87 _

2.4.3 - Ç§ractères_communs aux_divers programmes de traitementstatistique

- Chaque traitement peut prendre en compte l'échantillon complet oupar partie (traitement par groupe G).

- L'utilisateur peut tronquer l'échantillon en définissant des limitesinférieures et supérieures pour chaque variable : toute valeur extérieure àces bornes est ignorée lors du calcul statistique.

- Pour les sorties graphiques, chaque point d'eau peut être représen-té par :

. son numéro de traitement• son numéro de groupe.

2 .4 .4 - Programmes_de statisti<iue_descri£tive_élémentaire

Leur mise en oeuvre est facilitée par l'usage de bordereaux (figure 33)indiquant les traitements à effectuer et les données à prendre en compte (grou-pes, noms des variables, bornes).

- Calcul de paramètres caractéristiques d'une distribution pour chaquevariable, et pour l'ensemble ou des sous-ensembles de l'échantillon, à savoir :

. l'effectif (fig. 34) n de la population = nombre d'observationsdéterminées pour la variable considérée ;

. les valeurs minimale et maximale de la variable ;

. la moyenne x. :

n^ x. .

x. =

Elle n'est vraiment significative que pour un échantillon dont lavariable j a une distribution gaussienne ou presque.

. l'écart-type a. :

n-1

traduit la dispersion des valeurs mesurées autour de la moyenne.

le coefficient de variation c

a.c = — -

x.3

IntfKitdtion

Duque :D.ile :

Bordereau A 0 0 5

Figure 33

PRETRAITEMENT STATISTIQUE

F«.

Po»tol>ihtr rf'enchdïntv lus divert tr.iiiriii«nl<

Cl-contre, au c o u n d 'un mdtm pjihigi'

PAR PASSAGE :LE CARTOUCHE I N'EST A REMPLIRQU'UNI FOIS ;LE CAHTOUCHt 11 EST A REMPLIRA U T A N T DE FOIS QU'IL V A DETRAITEMENTS D E M A N D E S .

• C w i t bornas dtt observations

Pour le type de traitement (5), on no pt«ut

tr«iter plus de S O G observation! en I wul

ptsfaft.

• Carte option* - Cocher les u s « unies

* Dans la case 6, mettre 0, T. ou 2represen tat ton par identificateur 0représentation pat indicatifs groupe 1représent ai ion par positions 2

• Cana dimensions

* ' Définition des jénes une série est l'asso-ciation d 'un indicatif de groupe et d'uneOu plusieurs variables, ¡e nombre (lecelles-ci dépendant du typt de trjnemtnt

- type ( 1) : toutes les v<tridbtes * t(j,ter- type (3) une variable- types (5) (8). deux ^rubles absente.

Ordonnée

Le n o m b r e de série* est donc le nombrede fois que le traitement eit effectue

• Codification des canes A O 0 2 O O G etADMOOH

U n indicatifs de groupes Mint rpftotiùs surlet cartes A D 0 2 0 0 G . le* n o m s rie*, tunjbi.-slOnl reportes sur les cartes A O 0 2 O 0 H Lacorrespondance entre ce* carie» • * tjn, degauche à dioite. entre u n indican! de groupeet la liste de la (ou des) vanableMatsocieetsl dans la série considérée.

N B : Pour le type 11), la Inte des vandhir*à traiter n'jppjrail q u ' u n e seule fois, ei serapporte à l'ensemble des indicatifs degroupe.

TYPES DE TRAITEMENT

• Carta« bornea

Donner les bornes de toutes tes variablesdu lichter qu'elles soient traitées ou nontraitées (format implicite F 8 2)

• Carte t o g w i t h m «

Corhff Ir \ ( H M ' S Q U I cor respondent J U KV.H,J\>IV\ (k-v.nil rtre c o n w d m rn \i<\tuiv-mt i'urdrn de c « van,itites sur \* tigh(qu>1 ( n ui. -it irjitp« ou non tr(liu>e*)

IDENTIFICATION

BORNES OES OBSERVATIONS

TITRE A IMPRIMER

(AOt ÎO 06 l|

7) M

|AOt';ooc;i|71 M

JAOIJOJIOJJ71 10

OPTIONS

' M M «nm.^ci [tool lyixil 3) (TVB« II ' l'»0« I I '

.•2jL.ime.4Oulll lOU.Typ.il ' \ ~ \ Mom.ol i Ityp« 11 • f^J [í¡'">''J"j,'"<"""" '"" * • ! |

4 1 N o m b K d< Mrl*

1 2

DIMENSIONS DES ZONES

3 4 3 6

INDICATIFS DES GROUPES A TRAITER SUCCESSIVEMENT. , • • T ¿ — • • —

b 9 1 J 171 A 1^4 13 i

i i

¡ADI 2

N O M S DES VARIABLES A TRAITER DANS C H A Q U E SERIE

A5 U S C C » £ C » £HC tnt Et L £CL_

j ¡A O H O OH 3Ji 6« 7J IU

BORNES INFERIEURES DES VARIABLES DU FICHIER

J 4 s t J a

10 * II 17 ;J '5 ,J

. OIA D I 2 0 0 M

- f l j

19

' 2t

. . . : . . .

10

. i . '17 , „

1 ,2S

23

•

Jl

. i

13

33 j2

|. 1

1 1 [Ä 0 • 2 0 0 1 3 !i'"*"jj ' • » jf_ 7 3" ' " 10

pkOB ?00 I <|

012 00 I Si

4J ' 44

~.""T,T ' I L ! ,"'.

BORNES SUPERIEURES DES VARIABLES O U FICHIER«

_ _ _ » «f . S7 —M » T_ »L ^ i _ L - . — ^J • É J I I - 1 I I ! . • : 1 i I I . . ^ t ^ i . J I 1 1 . t 1

f

SELECTION DES VARIABLES DU FICHIER A PASSER EN LOG.

: . i .

Figure 34

RESULTATS DE CALCULS STATISTIQUES ELEMENTAIRES

* TFAITFMFNT DU GPnUPE 7

* * * * * * * * * * ** MOMS DFS•* V AC IiPLcS* * * * * * * * * * ***********•*••****•*

**

C4«GNACLSOCDATAC

csca-i-

rnsPSPPÜFIEBHGCA

^ncLPCAPMGPNAPCLPSOPCO

* • * * * « * » * * * * * * ****

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

NOM3FE

o I^OIVIOJSTPAITES

(*• * * • * * * * * * « •1551551551551551551551551 55155155155155155i 53155154155155155155154155

* * * *** * * *

* * * * * * * * * * * * * * * * * *VALEUR* * * * * *

S PIMPUMk * * * * * * * * * *

• N A T U R E L L F S * L O G A R I T H M* * * ************** -**********

* * * * * *1.000.461.432.610.141.674.711.432.746.146.14

316.00250.00

C I O-0.11

0.070.010.040.010.210.340.010.05

* * * * * * * * * * *

*****

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

•***

** * 4

* * * * * * * * * * *VALFUPS MAXIMUM

k * * * * * * * * * * * * * * * * * * *,*NATHPELLFS*LCGAPITHM• •«

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

* * * * * * * * *

23.2039.67

129.22174.65

20.001 7 . ^62.87

129.22175.04192.08192.04

10641.CO1O7C0.00

22.400.596.820.850.510.490.850.940.370.55

t f t * * * * * * * * *

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

•*4k

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

• * »MOYENNES

* * * * * * * * ! ! < * * * * * * * * * * • •

.»NATUFFLLES»LOGARITHM.* • *

**4k******• '*******4k4k*

•4k

* * * * * * * *6.32

12.7223.2329.796.006.36

19.0323.2335.7942.2642.14

2349.582444.9 7

7.890.18

, 2.280.240.160.310.53

* 0.670.150.18

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

*

•• l*

* i

* <

* •

* . «

• ' 1* a4k «

* <

• a

4k 4

* 4

* 4

* a* <• 4

* 4

* 4

* 4

* 4

• ECAMS - TYPEk * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * <

»CCEFFICIEKTS*k »

*NATUPELLES*LOGAPITHM.*OE VARIATION*»*********************i

• 3 . 4 7• 7 . 2 4 ** 1 4 . « 9 <• 2 0 . C l «• 3 . 6 6> 2 . 2 6 '• 9 .46 '• 14.89 '• 21.37 <» 22.05 '• 22 .08 '> 1237.95 ** 1247.64 <> 4 .77 ** 0 .23 ** 1.19 *» C.16 «» 0.08 «• 0 .09 «' 0.11 ** 0 .12 *

0 .07 *' 0.09 *

i i

k a

k i

k 1

k a

k a

k i

k a

k a

k i

k i

k i

i i

l i

k 4

I 4

1

r l

• * • • * • * • * • * « * *

• 0 .55 *• 0 .57 •* 0 .64 *• C . 6 7 •» 0.61 *• 0 .36 *• 0 .50 •» 0.64 ** 0.60 •• C . 5 2 *• 0 .52 *» 0 .53 *• 0.51 •k 0 .60 •* 1.25 •' 0.52 *« 0 .65 •" 0.47 *« 0.30 •* 0.21 *' 0.18 *> 0.49 •> 0.50 •

* *

• CLASSFS » 1* •

* *

» E F F E C T I F S * ù* *

*% C 'JM'JLES* 3 , 3

* *

**

***

**

*

• * * *

2

« • • •

7

7.

*•

* *

*

•

*

1**

* * *

• * •

1

* * **

3 ••

* * •*

•

fr £ • » * *t*

*

12 . 5 *

*

* * * *

4

* * * *

14

• • • •

. ZC .

* *

**

** *

**

•

1*

*

* * * *

5

* * * •

11

• • • *

26.

* ***

** *

***

* *

1**

• • *

* * *

31

•+ ^ •+,

* * * * * **

6 •*

* * * * * **

9 * 1*

*

.r* 38*

d . Ar Ar . k A> •*,

Figure

****

7 •*

* * **

3 **

* Ar A;V V V

*

. 0 **

A . Ar d.

* * * * '

8

• * * * >

15

• • • • >i

k *

*

*

*

*

*

*

* *

*

46.2*

Ar A . -A f li. g

S8 3 345 5 61 ?7 31 ICI47448V¿8 F545617

1C45125 2 'T

525536543

4754995*1523528535538542549

2463353413433443463654924985 f ' 350 A

511544

3' 83663674895<"25*" 5533534541550

922412 52334368381389471

5075859427828438438539r

402477539

118223231234245247275337362369373392487546

*

35

****

9

* * * *

14

Ar Ar * *» * * w

53»

A- A . Ar A>

* w w6689l'!811623924325130932738039940"-517519

: HISTOGRAI^E

******

* ir.*

* * * * * **• 13*

*

8* 60.*

* • • • * *H93115227244283301303310352374376518

* * * * * **

• 11*

* * * * * *

** 11*

ÉAA ttÉ*

9* 66.*

A) ^ Af A, £ A¿

182242322492 6fi266268317320325401

* **

*

* ****

*

8**

* • * *

12

* * * *

20

* * * *

77.

& ^ • •215

irr.119226248250271282311314316321324328

* *

**

** *

***

*

7**

Af Ar

* * * *

13

* * * *

10

* • * *

83.

• • • *86225236312315340342353379391

* **

**

* ***•

A; A¿

*

2**

* *

* * * * *

14

* * * * *

7

• #î • • •

8 7 . 0

57238?422 5432233"529

**

*

*****

**

*

* * • *

15

* * * *

5

• * • •

8 9 .

4t 4t *t ^

79114359378527

* ****

* *•**

* **

7**

* * * * * **

16 **

* * * * * **

3 **

A A * A AA

*

91.3**

* * * * * *

51304332

* * * * *

17

* * * * *

7

95.)

55673 3]3*936^5" 9

532

i * * * * *

*

* 18** * * * *•• 3*

*

* 96.*

12313

* ***

** *

***

*

7**

W W

* * * * * * * * * * *

*

19 • 20*

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

3 * 3

A 4 A A A ^ ^ AtAfAVd

*

>****

***

(• **

9 8 . 4 * 1 0 0 . 0 **

52 9240 259292 265

*

N *

333339377382531

* TRAITEMENT DU GROUPE : 2

• TRAITEMENT DE LA VARIABLE : PS

• INTEPVALLE DE CLASSE : Oo20000E P3

* NOMBRE D ECHANTILLONS : 184

• VALEUR INFERIEURE : 0.20G00E 03

* VALEUR SUPERIEURE : 0.42000E 04

• CHARGEMENT DANS L HISTOGRAMME DES IDENTIFICATEURS RETENUS

- 91 -

~ Tracé d'histogramme. L'histogramme (figure 35) représente graphique-ment la répartition des valeurs du paramètre j pour tout (ou partie de)l'échantillon. Le programme distribue les individus dans des classes dontl'intervalle est déterminé par la valeur des bornes inférieure et supérieure,et le nombre de classes (s 20) fixées par l'utilisateur ; la répartition desindividus dans les classes de l'histogramme est complétée par le calcul dunombre d'individus dans chaque classe et des pourcentages cumulés.

La réalisation d'histogrammes permet la distinction des individusextrêmes, l'approche de valeurs caractéristiques telles que médiane et mode,et peut faire apparaître une répartition multimodale que moyenne et écart-type ne peuvent indiquer.

- Calcul de coefficient de corrélation linéaire

Le coefficient de corrélation r.., (fig. 36)

rr (x., - x.) (x... - x.¿i i: y i:' ]

(x. . - x.)^ y

(x... -

Compris entre - 1 et + 1, il indique s'il existe une liaison linéaireentre les paramètres j et j' et quelle en est l'intensité.

Valeur de r..,JJ

- 1

0

0 < j r . . . i < 1

+ 1

Interprétation

II existe une liaison linéaire croissante entrej et j' :

x.., = a x. . + b

a < 0

11 n'existe pas de liaison linéaire entre lesparamètres j et j' ; il peut cependant existerune relation d'ordre pair que le coefficient decorrélation linéaire ne peut traduire

Cas intermédiaire : il existe une relationentre les paramètres "j et j', d'autant plusnette que r_. . , est plus près de 1, etcroissante o¿~décroissante selon le signede r. . ,

II y a une liaison linéaire croissante entreles paramètres j et j'

x. ., = a x.. + b

a > 0

Figure 36* mATRTCF DE COPPFIATION •

,NOMBOE n INDIVIDUS • 152

• N Q H S * CA • *tS * .VA * CL » S C * n * 4T * AC * CS • C * • A - * TDS * PS • PPOF« »FR • Mf.CA* SOCL« PC* • PNG • PNA • PCL * PSO • PCO •

•CA • l.OC 0.44 O.4O 0.61 0.32 0.06 0.71 0.40 0.61 0.60 0.60 0.60 0.59 - 0 . 0 5 0 . * * - 0 . 4 4 - 0 . 2 0 O . * T - 0 . 1 3 -0.21 0.41 -3.12 -0.45

•WG * 0.44 1.00 Ü.51 0.75 C.59 •?. 14 0.94 O.Sl D.79 0.78 C.79 0.77 0.75 -0.0? 0.42 O.^n -0.11 -0.29 0.52 -C.22 C. 37 C.03 -0.52

•NA • P.4r c.51 1.00 0.89 0.52 0.22 0.55 1.00 0.90 0.92 0.91 0.93 0.91 0.06 -0.08 0.08 -0.22 -O.*l -0.33 0.55 P.48 -3.09 -0.58

• CL • C.61 0.75 0.89 l.CO 0.45 0.06 0.81 0.89 0.98 0.97 0.97 0.97 0.96 0.03 O.?P 0.C9 -0.38 -0.25 -0.06 0.21 0.67 -3.24 -0.71

• SO * 0.32 3.59 0.52 0.45 1.00 0.19 0.58 0.52 0.60 0.62 0.62 0.64 0.59 -0.04 -0.14 0.20 0.51 -0.27 0.11 0.10 -0.12 3.68 -0.43

•CO * C.06 3.14 0.22 0.06 0.19 1.00 0.13 0.22 0.10 0.21 0.20 0.20 0.21 -0.02 -0.36 0.07 0.15 -0.14 -0.03 C.16 -0.36 9.09 0.41

• AT • 0.71 0.94 û.55 0.81 0.58 0.13 1.00 0.55 0.R4 0.84 0.84 0.82 0.61 -0.05 0.49 0.16 -0.16 -0.06 0.36 -0.25 0.44 -0.02 -0.58

•AC • 0.40 0.51 1.03 0.69 C.52 0.22 0.55 1.00 0.90 0.92 0.91 0.93 0.91 0.08 -0.0« 0.06 -0.22 -0.41 -0.33 0.55 0.48 -3.09 -0.58

•CS * C.61 3.79 0.93 0.98 0.60 0.10 0.84 0.90 1.00 0.99 0.99 0.99 0.98 0.02 0.24 0.12 -0.24 -0.28 -0.03 0.21 0.58 -3.08 -0.71

• C * * 0.60 0.78 C.92 O.'Î7 0.62 0.21 0.84 0.92 0.99 1.00 1.00 1.00 0.S8 0.03 0.18 0.13 -0.22 -0.30 -0.04 0.24 C. 53 -0.07 -0.65

• A- • C.6C 3.79 0.91 0.97 0.62 0.20 0.84 0.91 0.99 1.00 1.00 1.00 0.98 0.02 0.20 0.13 -0.22 -0.29 -0.03 0.23 0.53 -0.07 -0.65

• TDS * 0.60 3.77 0.93 0.97 C.64 0.20 0.82 0.93 0.99 1.00 1.00 1.00 0.98 0.03 0.16 0.11 -0.20 -0.30 -0.07 0.26 0.51 -0.34 -0.66

•PS • C.55 0.75 0.91 0.96 C.59 0.21 0.81 0.91 0.98 0.98 0.98 0.98 1.00 0.02 0.18 0.11 -0.23 -0.29 -0.06 0.25 0.53 -0.08 -0.64

•PPOF*-C.O5 -3.05 0.09 0.C3 -C.04 -0.02 -0.05 0.08 0.02 0.03 0.02 0.C3 0.02 1.00 -0.15 -0.01 -0.13 -0.14 -0.18 0.23 0.12 -0.11 -0.07

•IEB • C.44 3.42 -0.03 0.30 -0.14 -0.36 0.49 -0.08 0.24 0.18 0.20 0.16 0.18 -0.15 1.00 -0.05 -0.49 0.41 0.50 -C.6» 0.57 -0.42 -0.42

•MGCA*-0.44 0.4Ü G.08 0.C9 C.20 0.07 0.16 0.08 0.12 0.13 0.13 0.11 0.11 -0.01 -0.05 1.00 0.05 -0.69 0.53 0.04 -0.01 3.12 -0.08

•S0CL*-û.2C -0.11 -0.22 -0.38 0.51 0.15 -0.16 -0.22 -0.24 -0.22 -0.22 -0.20 -0.23 -0.13 -0.49 0.05 1.00 -0.04 0 .1* -0.08 -0.80 0.95 0.29

•PCA • 0.47 -0.Í9 -0.41 -0.25 -0.27 -0.18 -0.06 -0.41 -0.28 -0.30 -0.29 -0.30 -0.29 -0.14 0.41 -0.69 -0.04 l.CO -0.12 -0.59 -0.10 -3.14 0.25

• P>1G »-0.13 0.52 -0.33 -¿.06 Cil -0.03 0.36 -0.33 -0.03 -0.04 -0.03 -0.07 -0.06 -0.18 0.50 0.53 0.14 -0.12 1.00 -0.73 -0.11 3.15 0.0}

• PNA *-0.21 -0.22 0.55 0.21 0.10 0.16 -0.25 0.55 0.21 0.24 0.23 0.26 0.25 0.23 -0.69 0.04 -0.08 -0.59 -0..73 1.00 0.16 -3.02 -0.19

*PCL • 0.41 3.37 0.48 0.67 -C.12 -0.36 0.44 0.48 0.58 0.53 0.53 0.51 0.53 0.12 " .57 -0.01 -0.80 -0.10 -O.ÍI 0.16 1.3P -0.66 -0.79

•PSO »-C.12 0.03 -0.09 -0.24 C.68 0.09 -0.02 -0.09 -O.CB -0.07 -0.07 -0.04 -0.08 -0.11 -0.42 0.12 0 .95-0 .14 0.15 -0.02 -0.66 1.00 0.07

•PCO »-0.45 -3.52 -0.58 -0.71 -C.40 0.41 -0.58 -0.58 -0.71 -0.65 -0.65 -0.66 -0.64 -0.07 -0.42 -0.08 0.29 0.25 0.03 -0.19 -0.79 0.07 1.03

- 93 -

- Tracé de diagramme de répartition d'un élément en fonction d'un autre(figure 37).

Les individus peuvent être représentés par leur numéro de traitementou de groupe, mais aussi simplement par leur position (+).

Ces diagrammes ne font pas toujours double emploi avec la matrice decorrélation ; en effet, le coefficient de corrélation linéaire ne traduit defaçon correcte la relation existant entre deux paramètres que si celle-ci estmonotone (cf. figures ci-dessous) :

« •• •••

• ••* •

Relation linéaire monotone,le coefficient de corrélation(proche de 1) traduit bien larelation qui existe entre jet j'

• S ••• •• ••

••

• •,

Une relation existe entre lesdeux paramètres mais le coef-ficient de corrélation (= 0) nel'indique pas. La relation ù estpas monotone

de voir :De tels diagrammes sont riches en information ; ils permettent

- s'il y a ou non liaison, linéaire ou autre, entre les para-mètres étudiés ;

- s'il y a différentes familles d'eaux distinguées par les va-leurs relatives des paramètres ;

- s'il y a différentes familles d'eaux distinguées par lesvaleurs absolues des paramètres.

2.4.5 - Programme de statistÍ£ue_descrÍ£tive_multivariable_¿_l^anal2se

- Les données. Les méthodes de statistiques multivariables permettentd'analyser un tableau de données rectangulaires composées d'observations etde variables (soit des échantillons d'eau pour lesquels ont été déterminésdes paramètres physiques et/ou chimiques) et de fournir une représentationsynthétique de l'ensemble des valeurs numériques.

- Le programme. Le modèle mathématique d'analyse factorielle descorrespondances représente le nuage des n observâtions-échantillons d'eaudans l'espace à p dimensions des paramètres mesurés.

-27000 X 10 AT GROUPEMENT 0 1 GRADUATION EN X- 20 UNITES 1 GRADUATION EN Y »140 UNITES

fa»

s*;

a..

Figure 37

DIAGRAMME DE REPARTITION

A DEUX DIMENSIONS

U 2o U ta to (• }«

60 POINTS RETENUS . VALEURS A L ORIGINt C * - O.OOû AT

*> -l1OO0 X 10 C*

0.000

95

Dans cet espace, les coordonnées de chaque point ne sont pas lesvaleurs brutes de chaque paramètre, mais des valeurs relatives (dans le casdu traitement d'analyses chimiques, ce sont les proportions relatives dechaque élément dans chaque échantillon d'eau, par rapport à la totalité x.des éléments pour l'échantillon i considéré). x

Le programme calcule des distances entre chaque point-échantillondans l'espace à p dimensions des éléments. Si, pour une coordonnée, les va-leurs absolues des chiffres sont grandes, leur différence peut être grandeet le terme correspondant (carré des différences) dans le calcul de la distancesera prépondérant et écrasera les autres coordonnées. Afin de pallier cetinconvénient, chaque différence est divisée par la somme de la colonne corres-pondant à l'élément considéré. Cette transformation revient à considérer nonles variations absolues des paramètres, mais leurs variations relatives parrapport aux racines carrées des moyennes.

Le programme recherche enfin les q (q < p) axes d'inertie principauxdu nuage, afin de pouvoir représenter celui-ci dans un espace de dimension aussifaible que possible. Pour cela, il cherche les directions qui ajustent au mieuxle nuage au sens des moindres carrés.

Les coordonnées des points dans ce nouveau système d'axes sontappelées facteurs.

De même qu'il a donné lieu à la représentation d'un nuage den points dans l'espace des p éléments, le tableau de valeurs numériquesconduit à la définition d'un nuage de p points dans un espace à n dimen-sions : il s'agit du nuage des pôles-éléments dans l'espace défini par lesn échantillons. Les coordonnées d'un pôle sont les n valeurs prises parl'élément. Chaque pôle est considéré comme étant un échantillon fictif pourlequel tous les autres éléments seraient nuls.

- Interprétation des résultats. Les résultats fournis par cetteméthode sont essentiellement comparatifs, et l'interprétation de ceux-ciest basée sur l'étude des proximités : proximité points-points, pôles-pôles,et pôles-points.

De par la méthode de calcul utilisée, deux échantillons d'eauseront considérés comme identiques s'ils sont confondus dans l'espace réduità q dimensions et ils seront confondus si leurs composantes sont proportion-nelles et non nécessairement égales (puisque le programme travaille en valeursrelatives).

De même, deux éléments seront considérés comme identiques s'ilssont confondus dans l'espace réduit, et ils seront confondus si les profilsH.p répartition de l'élément pour 16e; n échantillons d'eau sont proportionnels.

96

- Intérêt du programme. Du point de vue "réalisation pratique", tousles traitements décrits dans les paragraphes précédents peuvent être faits"à la main:i ; pour ceux-ci, l'informatique permet un gain de temps appréciable.En ce qui concerne l'analyse factorielle, les calculs sont pratiquement irréa-lisables manuellement pour de grandes séries de données, à moins de disposerde très nombreuses heures de liberté, d'une très grande patience et d'uneattention encore plus grande pour éviter les erreurs de calculs.

La complexité, la longueur de ces opérations mathématiques et lanécessité de représenter un nuage dans un espace à dimensions nombreusesrendent cette méthode pratiquement inutilisable sans l'aide de l'ordinateur.Celui-ci effectue rapidement les calculs sans erreurs, et peut représentergraphiquement le nuage dans les différents plans de l'espace réduit.

Du point de vue "interprétation", l'analyse conduit à la résolu-tion des points suivants :

. Par l'étude de la proximité des points, on peut voir s'il existedes groupements, c'est-à-dire des échantillons d'eau ayant les mêmes carac-téristiques, et quelles sont les évolutions d'une famille à une autre.

. Les proximités relatives des éléments peuvent traduire l'existencede relations entre ceux-ci.

. L'observation des proximités pôles-points permet de caractériserchaque échantillon ou famille d'échantillons par un ou plusieurs élémentsou rapports d'éléments.

Les résultats obtenus sont objectifs car ils dépendent essentiel-lement de la valeur des chiffres analysés. Reste à 1'hydrogéologue le soind'interpréter les regroupements et corrélations observées dans un cadre géo-logique, géochimique, hydrologique ou hydrodynamique.

Il faut remarquer que les conclusions tirées de ce traitement oude tout autre traitement statistique ne sont valables que pour l'échantillonconsidéré et ne peuvent être généralisées à d'autres populations sans étudesupplémentaire : groupements et corrélations ne sont caractéristiques quedes données prises en compte.

2.4.6 - ytilisation_du_gra2hique_gaussien_£droite_de_Henry2_enh^droçhimie

- Principe. Une "famille hydrochimique" homogène peut être assimiléeà un échantillon homogène d'individus de même espèce dont la répartition sta-tistique suit une loi de Gauss ; ses caractéristiques sont la moyenne etl'écart-type.

Le report des individus de cet échantillon sur un papier gausso-logarithmique (abscisse graduée suivant les valeurs de l'intégrale desfréquences cumulées de Gauss, ordonnée graduée suivant une échelle loga-rithmique) se traduit par une droite (droite de Henry) si la répartitionsuit une loi de Gauss : l'intersection avec la fréquence 50 % est la valeurmédiane de l'échantillon, la pente de la.droite permet de mesurer l'écart-type. -..;,,.. V

- 97 -

Si tous les points d'un échantillon s'alignent le long d'unedroite de Henry, ceux-ci suivent une loi de Gauss et la famille hydrochi-mique qu'ils constituent est homogène.

Inversement, si l'échantillon est composé d'individus appartenantà deux ou plusieurs familles à caractéristiques bien distinctes, les pointsreprésentatifs de ceux-ci s'alignent sur deux ou plusieurs droites.

- Construction du graphique gaussien

Ranger les valeurs par ordre croissant.

Reporter chaque teneur t de rang n sur le graphique, en fonctionde ses coordonnées :

abscisse : log t

ordonnée : n x 100 %/N

N : nombre total d'individus constituant l'échantillon.

- Intérêt du graphique gaussien

II permet de :

. faire ressortir les valeurs aberrantes ou erronées, et en parti-culier de délimiter les pollutions,

. faire apparaître des familles homogènes et d'en définir les te-neurs "normales",

. distinguer des familles hydrochimiques de caractéristiques dif-férentes , éventuellement reliées par une zone de transitiontraduisant par exemple le mélange ou la "pollution" qui peutsurvenir entre deux aquifères.

- Exemples d'application

La construction de la droite de Henry n'est pas automatisée ;

celle-ci a cependant déjà été utilisée :

. Pour l'étude de la nappe du calcaire carbonifère dans le Nordde la France (RAMON S., 1971) : le diagramme (fig. 38) faitapparaître une zone de transition (vers 700 mg/1) entre deuxfamilles d'eaux, l'une étant plus minéralisée que l'autre.Dans le cas présent, les faciès des eaux sont identiques et"on peut affirmer que tout se passe comme si nous étions enprésence d'une eau de nappe homogène, "polluée" régionalementpar dilution, par une eau moins minéralisée (loc. cit.)"(fig. 39).

. Pour une étude locale des alluvions de la rive gauche du Doubs(COLLIN J.J., 1976) : le graphique a, dans ce cas, permis dedéfinir la "norme hydrochimique" de la région, c'est-à-dire laqualité de l'eau "la plus probable" que l'on peut trouver dansla plaine des alluvions du Doubs en l'absence de toute pollution."Un faible pourcentage échappe à cette notion de valeur "normale"et les écarts sont alors très tranchés ; il est donc aisé d'ima-giner que les points singuliers appartiennent à des populationsnettement individualisées. Un bref examen des conditions naturel-les nous confirme qu'il s'agit de points singuliers influencéspar des nappes superficielles ou des pollutions domestiques ouagricoles (loc. cit.)" (fig. Uo).

Figure 38

DIAGRAMME GAUS SO LOGARITHMIQUE

NAPPE D U CALCAIRE CARBONIFERE DANS LA REGION DE LILLE

~"ï"R

«oSti

as«

i : :

T-nT

I!:-

' ,

1000

. :l. :: I. •

i ; :

' • • : , =

: i :

!iM-

rî. ; ; i T

ñmm

TïT j ¡"i =.: ' -."f!" :"!•'.. ;. • ifi •

700 mg/l

îritinm , ! U 1 ÈH: .

100ft•S l -4 -1 :

ÏJ-rl

•li !

I4 S i t

* » <

rr:

•Hii

i :• i >

1 ' 't I '; I •

> >

t '

—{--population 1---

i:t ¡üitíí!Pm

•7—r-y-i-*

i i ! L i

1:•rhli

H ! . « • • wi\î:r

l i l i

th- H!;iitÏÏH

[• ; ;

1

_! I .

i-ïi

Transition-

lui

TÍP

•:i:Lf

: : f :

tT

TTT

; • I M i

ï-l: TTTi {

î i

! 'iI ¡—

! i

r • ' '

:-r -:-• ;-¡J

— population 2—

TT

:jj

| :1

t • »

i*

Pfeintobérant

75 10 ii 4) 25 30 35 U 15 55 GO 65 A) 75 tO «5 » 92.S 9S

probabilité d'exietenc« % .

fij. )9 . ttAPPE DES CALCAIRES ( A R 8 O H I TERES - (orte itt r n i ^ n

LÉGENDE

. P«n( 4« prtlivtmtnt

j j Z»n« urbain*.

Y X Zont dts taux de intuition.

SCHEMA DE¥

HAL LUIN(9) ,.--•

i

SITUATION :7

1

LILLE(H)

t

1t

« \

\ ^

1

•

LEERS-XXfíNAiJ>5)

T¡í

\

ZONE D'ALIMENTATION

ECHELLE

Figure 40

PIAINE DU DOUBS ET DE LA LOUE

DIAGRAMMES GAUSSOLOGARITHMIQUES

so-- - ci-

I I I I I /I I I I I IM ».»

f

q i _ i i j r i i i i i i i/1O M 99,9

1

,3 l

Na* - Ca*

1 1 1 1 ! ! ! 1/

i

d-

Na»

0,01

-101 -

2.5 - Programme de report de points

2.5.1 - Les_données

La mise en oeuvre de ce programme nécessite des données sur disquece sont les coordonnées x et y des points de prélèvement et les paramètresà cartographier (numériques ou alphanumériques).

2.5.2 - Le_p_rogramme

II reporte sur table traçante :

- la position des points de prélèvement

- à côté de chaque point, la valeur d'un ou plusieurs paramètres.

Le titre, l'échelle du tracé et le mode de représentation desvaleurs (nombre de décimales, par exemple) sont au choix de l'utilisateur.

2.5.3 - Intérêt_du_£rogramme_et_remar2ues_sur_la_cartograghieautomatique

Le report de points est la première étape menant à la cartographiedes caractères d'une nappe. Ce travail long et présentant peu d'intérêt estfacilité par l'utilisation de ce programme, qui peut faire rapidement et enchaîne les nombreux reports qu'il peut être nécessaire de réaliser pourmener à bien une étude hydrochimique.

Des programmes de cartographie automatique (tracé de courbes iso-valeurs) existent également. Il semble que leur intérêt soit limité en cequi concerne leur application à l'hydrochimie. En effet, la position descourbes est déterminée par interpolation linéaire entre les points. Or, lacomposition chimique des eaux n'est pas un phénomène linéaire fonction de ladistance parcourue, mais dépend beaucoup de la nature des terrains traversés,des variations de faciès lithologiques, des variations des caractéristiquesdynamiques de l'aquifère ... D'autre part, certaines eaux analysées peuventne pas être représentatives de la nappe, soit à cause d'un mauvais échantil-lonnage, soit à cause d'une pollution locale temporaire.

De par le principe même des programmes de tracé de courbes, lamachine ne peut prendre en considération tous ces phénomènes modificateursde la chimie des eaux et seul 1'hydrogéologue est capable :

- de juger la représentativité des valeurs reportées,

- d'interpoler en fonction des caractères de l'aquifère,

- d'extrapoler si nécessaire dans les régions où la densité desdonnées est insuffisante.

Il est donc préférable, et même indispensable, que la cartogra-phie hydrochimique soit faite manuellement et non automatiquement. L'ordi-nateur ne peut être utile pour ce genre de traitement que pour la basepréparatoire du travail, à savoir le report de points.

-102-

2.6 - Programmes de classification normative

2.6.1 - Intër|t_et possibilités des_grogrammes de classificationnormative

Au niveau 3 de l'interprétation des analyses chimiques, il est bonde tirer les conclusions pratiques d'une étude hydrochimique.

En effet, en plus de l'état chimique de la nappe d'eau souterraine(intéressant du point de vue scientifique), l'analyse renseigne sur l'utili-sation possible de l'eau, et ce point présente un grand intérêt de nos joursoù l'eau de qualité devient un produit de plus en plus rare.

Les normes de qualité sont différentes pour l'alimentation de l'homme,les usages domestiques, les usages industriels, les loisirs (piscines, . . . ) ,l'agriculture.

Une classification synthétique, établie par B. LEMOINE (1974), in-cluant les différentes normes, tente d'indiquer l'ensemble des usages aux-quels l'eau convient.

Il est possible d'envisager également un ensemble de petits pro-grammes spécifiques capables de classer des eaux en fonction de normes par-ticulières : potabilité, diverses utilisations industrielles, ... Les ré-sultats pourraient être présentés sous forme de tableaux ou sous forme decartes réalisées de façon manuelle (tracé de courbes manuel après reportautomatique de la valeur des paramètres à cartographier) ou entièrementautomatique (on peut imaginer par exemple : 1/ une discrétisation du domaineétudié, de telle sorte qu'on puisse admettre l'uniformité de la qualité del'eau dans chaque maille ; 2/ le tracé du maillage avec un indice de qualitédans chaque maille).

Quel que soit le mode d'édition des résultats, ces programmes declassification normative seraient un moyen d'appréciation spécifique assezfin de la qualité des eaux d'une nappe. Les résultats, qu'ils soient ou nonsynthétisés sous forme de carte, pourraient constituer de bons documentsd'orientation pour planificateurs.

Un tel programme, fondé sur les normes de qualité des eaux pourl'irrigation, a été mis au point (cf. 2.6.2) et le développement cartographi-que qui en a été fait en montre l'intérêt (cf. chapitre III § 4.6 : Cartesde planification agricole de l'Afrique de l'Ouest).

2.6.2 - Programme de_c las s if icat ion_normat ive_a£2lÍ31ia_I_lçulture_T~AGRÛS

2.6.2.1 - Classifiaation_des_eaux_ 'irrigation

La classification des eaux d'irrigation (U.S. Salinity laboratory,1954) est fondée sur la minéralisation totale des eaux, exprimée par laconductivité et de taux d'adsorption du sodium (podium Adsorption Ratio) :

SAR = - rNa

(rCa + rMg)

- 103-

Quatre subdivisions ont été faites en fonction de la conductivitéet quatre autres en fonction du SAR. Cette classification conduit donc à16 classes d'eau. A chacune d'elles correspond un indice de type Cx Sy (voir légendefigure 70)•

Les possibilités d'utilisation des eaux ont été définies en fonc-tion de leur minéralisation totale (tableau 7) et du SAR (tableau 8).

2.6.2.2 - Donnée £ nécessaires^ aujirograrnme

Les données nécessaires sont celles permettant de déterminer laclasse de l'eau, à savoir :

- la conductivité en umho/cm à 25° C

- Ca, Mg, Na pour calculer le SAR.

Si la conductivité n'est pas mesurée, elle peut être déterminée :

- soit à l'aide de la résistivité (en ohm/cm à 25° C)

- soit à l'aide de l'analyse complète des éléments majeurs en mg/1.

2.6.2.3 - Le_prograxnme

AGRUS (figure 41 : extrait de listing)

- calcule le SAR

- calcule la conductivité, si nécessaire :

106. à l'aide de la résistivité : C ymho/cm = RO ohm/cm

. ou à partir de l'analyse complète, à l'aide desformules empiriques de Logan (voir chap. I» § 5.^.).

détermine le type de l'eau : Cx Sy

édite un diagnostic simplifié d'utilisation de l'eau (tableau 9liste des diagnostics d'utilisation des eaux selon leur typeCx Sy).

- 104 _

Classe

Cl

C2

C3

C4

Conductivitéen umho/eauà 25° (C)

0 < C < 250

250 < C $ 750

750 < C $ 2250

2250 < C $ 5000

Minéralisationtotale en g/1

(approximation)

0.2

0.2 à 0.5

0.5 à 1.5

1.5 à 3

Observations

Les eaux de faible minéralisation peuventêtre utilisées pour l'irrigation de laplupart des cultures sur la plupart dessols, sans crainte qu'un problème, dû àla minéralisation des eaux, se pose. Unlessivage du sol est nécessaire, maiscelui-ci existe dans les conditions nor-males d'irrigation sauf dans le cas desols à perméabilité extrêmement faible.

Les eaux de minéralisation "moyenne"peuvent être utilisées si le sol subitun lessivage modéré. Les plantes ayantune tolérance moyenne au sel peuventêtre irriguées sans contrôle particulier.

Les eaux salées ne peuvent être utiliséessur des sols insuffisamment drainés.L'évolution de la salinité doit cependantêtre contrôlée même si le drainage estsuffisant. Les eaux ne peuvent servirqu'à l'irrigation de plantes tolérantesaux sels.

Eaux fortement minéralisées : leur uti-lisation n'est pas souhaitable en agri-culture. Cependant, elles peuvent êtreutilisées sous certaines conditions :sol très perméable, drainage suffisant,irrigation importante pour éviter unlessivage trop grand. Ces eaux ne peuventconvenir qu'à des plantes tolérant trèsbien le sel.

Tableau 7 Possibilités d'utilisation d'une eau en fonction de sa minéralisationtotale (U.S. Salinity Laboratory, 1955)(i)

(1) Classification de l'U.S. Salinity Laboratory établie en 195 + et modifiée parTHORNE et PETERSON en 1955

- 105 -

Classe

SI

S2

S3

S4

Observations

Les eaux de cette classe peuvent être utilisées à peu près sansdanger sur la plupart des sols. Cependant, les plantes parti-culièrement sensibles au sodium, telles certaines espèces defruits à noyau, arbres et avocats peuvent dangereusement accumu-ler du sodium dans leurs feuilles.

L'irrigation avec des eaux de ce type peut être un peu probléma-tique sur des sols à texture fine à forte capacité d'échanged'ions (argileux), à moins qu'ils ne soient gypsifères. Ces eauxpeuvent être utilisées sans problème sur des sols grossiers(sableux) ou organiques, à bonne perméabilité.

L'utilisation de ces eaux est problématique sur la plupart dessols et nécessite une préparation spéciale des sols : bon drai-nage, bon lessivage, addition de matières organiques. Le risqued'échange cationique est limité avec des sols gypsifères. Desamendements chimiques peuvent être nécessaires pour remplacerle sodium échangeable, sous réserve de.ne pas être utilisés avecdes eaux très salées.

Les eaux à fort taux d'adsorption du sodium sont généralementdéconseillées pour l'irrigation, sauf si l'eau est moyennementminéralisée, et sur des sols où la présence de Ca, l'additionde gypse ou d'autres amendements en rend l'utilisation possible.

Tableau 8 : Possibilités d'utilisation d'une eau en fonctiondu SAR (WILCOX, 1958)

- 106 -

Tableau 9

Catégoried'eau

C 1 S 1

C 1 S 2

C 1 S 3

C 1 S4

C 2 S 1

c 2s 2

C2 S3

C2\

Diagnostic

Utilisable pour l'irrigation de la plupart des espècescultivées.

Utilisable pour l'irrigation de la plupart des espècescultivées mais veiller au lessivage, difficile dans lessols peu perméables, et au drainage.

- Nécessité de sols bien préparés, bon drainage, fort lessi-vage, addition de matières organiques.

- Dans certains cas, l'eau d'irrigation peut dissoudre suffi-samment de Ca pour abaisser la teneur relative en Na d'unefaçon appréciable.

- Dans les sols calcaires à pH élevé ou dans des sols noncalcaires, la teneur relative en Na peut être améliorée paraddition de gypse.

- Difficilement utilisable dans les sols de faible perméabi-lité.

- Nécessite des sols très bien préparés, bien drainés, fortlessivage, addition de matières organiques.

- Dans certains cas, l'eau d'irrigation peut dissoudre suffi-samment de Ca pour abaisser la teneur relative en Na d'unefaçon appréciable.


Eau convenant aux plantes présentant une légère tolérance ausel (les arbres fruitiers à noyau peuvent accumuler dangereu-sement Na).

Eau convenant aux plantes présentant une légère tolérance ausel mais nécessite un sol grossier ou organique de bonne per-méabilité .

- Implique des plantes ayant une certaine tolérance au sel etdes sols grossiers et bien préparés (bon drainage, bonlessivage, addition de matières organiques).

- Il peut être bénéfique d'ajouter périodiquement du gypseau sol.

- Ne convient généralement pas pour l'irrigation.


- 107 -

(Suite)

Catégoried'eau

C 3 S 1

C 3 S 2

C 3 S 3

C 3 S 4

C 4 S 2

SS3

C 4 S H

Diagnostic

Implique le choix d'espèces ayant une bonne tolérance au selet un sol particulièrement bien aménagé (drainage adéquat,controle de l'évolution de la salinité).

- Implique des espèces cultivées ayant une bonne tolérance ausel.

- A utiliser sur des sols grossiers ou organiques de bonneperméabilité, avec drainage adéquat, contrôle de l'évolu-tion de la salinité.

- Il peut être bénéfique d'ajouter périodiquement du gypse ausol.

Implique des espèces tolérantes au sel et des sols particuliè-rement perméables et drainables.

Ne convient généralement pas pour l'irrigation.

Ne convient pas à l'irrigation dans des conditions normalesmais peut être acceptable dans certains cas pour des espècesayant une bonne tolérance au sel et des sols particulièrementbien drainés

Ne convient pas à l'irrigation dans des conditions normalesmais peut être acceptable dans certains cas pour des espècesayant une très bonne tolérance au sel et des sols particuliè-rement bien drainés.

Ne convient pas à l'irrigation.

Ne convient pas à l'irrigation.

Tableau 9 : Diagnostic d'aptitude des eaux à l'irrigationd'après U.S. Department of Agriculture

Hand book n° 60, février 1954(SAR - Conductivité)

NUM

Figure 41 : AGFDS

CLASSIFICATION DE L'EAU EN FONCTION DU SAR ET DE LA CONCUCTIVITE(HANDBOOK NO. 60 , U . S . DEPT. OF AGRICULTURE, 1954)

4 * * * * * 4 * 4 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * « * * « * • : * *

LE FERLO NORD

NOM

I 1737 LEVOPOBI

3 2219 YARE LAO

4 2224 GASSE THIAKAT

5 2243 DAKA

6 2252 MALLE

8 2580 SOUILENE

9 2592 ÑAMAREL T. P.

10 2598 GAMBOU THILLE

II 2605 DIAGLE

12 2608 M'BELOGUE

SAR CONDUCT. TYPE

6.67 4115. C4 S2

0. 13 564. - C2 SI

4.16 961. C3 SI

4.74 44 94. C4 S2

25.45 9336. C4 S4

7.53 4197. C4 S3

6.83 12977. C4 S3

25.30 13390. C4 S4

5.54 4034. C4 S2

8.07 2104. C3 S2

DIAGNOSTIC

ME CONVIENT PAS A L'IRRIGATION DANS DES CONDITIONS NORMALES MAIS PEUT ETRE ACCEPTABLE DANS CERTAINS CAS POURDES ESPECES AYANT UNE TRES BONNE TOLERANCE AU SEL ET DESSOLS PARTICULIEREMENT BIEN D R A M E S .

EAU CONVENANT AUX PLANTES PRESENTANT UNE LEGERE TOLERANCEAU SEL (LES ARORES FRUITIERS A NOYAU PEUVENT ACCUMULERDANGEREUSEMENT N A ) .

IMPLIQUE LE CHOIX D'ESPECES AYANT UNE BONNE TOLERANCE AUSEL ET SOL PARTICULIEREMENT BIEN AMENAGE (DRAINAGEADEQUAT,CONTROLE DE L'EVOLUTION DE LA SALINITE).

NE CONVIENT PAS A L'IRRIGATTON DANS DES CONDITIONS NORMALES MAIS PEUT ETRE ACCEPTABLE DANS CERTAINS CAS POURDES ESPECES AYANT UNE TRES BONNE TOLERANCE AU SEL ET DESSOLS PARTICULIEREMENT BIEN CRAINES.

NE CONVIENT PAS POUR L•1RRIGATION.

NE CONVIENT PAS A L'IRRIGATION.

NE CONVIENT PAS A L'IRRIGATION.

NE CONVIENT PAS POUR L'IRRIGATION.

NF CONVIENT PAS A L'IRRIGATION DANS DES CONDITIONS NORMALES MAIS PEUT ETRE ACCEPTABLE DANS CERTAINS CAS POURDES ESPECES AYANT UNE TRES BONNE TOLERANCE AU SEL ET DESSOLS PARTICULIEREMENT BIEN DRAINES.

-IMPLICUE DES ESPECES CULTIVEES AYANT UNE BONNE TOLERANCEAU SEL.-A UTILISER SUR DES SOLS GROSSIERS OU ORGANIQUES OE BONNEPERMEABILITE, AVEC DRAINAGE AOEQUAT,CONTROLE DE l'EVOLUTION DE LA 5ALINITF.-IL PEUT ETRE BENEFIQUE D'AJOUTER PERIODIQUEMENT DU GYPSE

(Extrait de listing)

- 109 -

3 - EN CONCLUSION : BESOINS FUTURS ET DEVENIR DE LA CHAINE DE TRAITEMENT

Nous disposons donc actuellement d'une "panoplie" de programmesbien rodés et d'emploi aisé pour la préparation des données à l'interpréta-tion.

Cependant, quelques besoins restent encore non satisfaits : nousavons vu au cours de cette enumeration que des méthodes de traitements élé-mentaires mais pouvant présenter un grand intérêt n'étaient pas encore auto-matisées : il en est ainsi de la construction du graphique gaussien qui pourrait,sans beaucoup de difficulté, être intégré à la chaîne de traitement statis-tique, ainsi que le programme de classification normative à usages multiplesdont la réalisation et l'utilisation pourraient mener à d'intéressantes syn-thèses d'orientation "utilitaire".

A la différence des programmes de statistiques qui sont très généraux,de façon à satisfaire des utilisateurs de toutes branches (chimie, géologie,pétrographie, minéralogie, géochimie ... gestion . . . ) , les programmes spéci-fiques au traitement des analyses chimiques ont souvent été mis au point"à la demande", à l'occasion d'études bien définies et demanderaient parfoisà être "généralisés" plus qu'ils ne sont.

Bien que faisant partie d'une chaîne de traitement, ils sont d'unemploi "souple" car ils peuvent être utilisés indépendamment les uns des au-tres, à condition bien sûr que les données soient correctement présentées.

Ces programmes pourront être à la base des traitements à venir surles données chimiques qui seront emmagasinées dans la "banque de données dusous-sol", à condition de les adapter auparavant aux fichiers bien structurésde la banque.

110

Les méthodes de traitement décrites au chapitre II ont été utilisées

à l'occasion de quelques études. Dans le chapitre suivant on se propose d'exposer

les résultats obtenus dans quelques cas. Seront abordés à cette occasion Les

points suivants :

- Comparaison des méthodes de traitements : avantages et inconvé-

nients relatifs, limites des méthodes.

- Représentativité des échantillons par rapport à la nappe.

- Acquisition de la composition chimique des eaux souterraines.

- Cartographie de la qualité des eaux en vue d'une utilisation

pratique de celles-ci (cartographie normative).

- I l l -

CHAPITRE III

EXEMPLES V APPLICATION

- 113 -

1 - LES EAUX MINERALES FRANÇAISES

Une étude descriptive a été entreprise sur la base d'une soixantained'analyses d'eaux minérales françaises.

1.1 - Les données

Elles sont issues des "statistiques de l'industrie minérale - année1961" ; les analyses ont été faites à des dates très différentes, parfoistrès lointaines. Elles proviennent de divers laboratoires d'analyses deseaux. Pour certaines sources, les données sont le résultat de longues recher-ches dans d'anciens périodiques et de "recalculs" pour transformer en mg/1d'anions et cations des compositions chimiques parfois exprimées en compo-sitions hypothétiques (Dr B. NINARD).

Les analyses sont de type classique, c'est-à-dire qu'elles compren-nent le dosage des principaux ions majeurs :

Cations : Ca , Mg + +, Na+, K+

Anions : Cl"» SO^", HCO3 .

Aux concentrations en éléments majeurs s'ajoutent parfois :

- quelques renseignements qualificatifs sur l'existence d'éléments àl'état de trace ou de gaz dissous dans l'eau ;

- des renseignements relatifs au lieu de prélèvement de l'échantillonet quelques paramètres physiques de l'eau (dont la température T

de l'eau à l'émergence).

Les eaux choisies sont :

- groupe 1 : les eaux du bassin de Vichy-St-Yorre (Puy-de-Dôme + Allier)

- groupe 2 : les eaux de Vittel-Contrexéville (Vosges)

- groupe 3 : les eaux de St-Galmier-Source Badoit (Loire)

- groupe H : les eaux de Vais les Bains (Ardèche)

- group 5 : les eaux de Vergèze-Source Perrier et autres (Gard),Plancoët-Source Sassay (Côtes-du-Nord),Chambón-la-Forêt (Loiret),Evian (Haute-Savoie)

- groupe 6 : les eaux d'Enghien (Seine-et-Oise)

- groupe 7 : les eaux du Haut-Rhin

- groupe 8 : les eaux des Pyrénées.

Pour les traitements automatiques, un numéro de groupe (de 1 à 8comme décrit ci-dessus) a été attribué à chaque analyse en plus de son numérode traitement.

-I1000 X 10 A- GROUPCMENT 0

1

1 GRADUATION EN X- 33 UNITfcS 1 GRADUATION EN Y - 33 UNITES2H

/ '

Figure 42

Diagramme de répartition

OCMPARAISON DE DEUX SOMMES GLOBALES

DE LA BALANCE IONIQUE)

- 115 -

1.2 - Les traitements statistiques

Les résultats d'analyses, exprimés en mg/1, après avoir été trans-crits sur bordereaux puis perforés sur cartes, ont été transformés en meq/1par le programme HYCH. Ils ont ensuite fait l'objet de plusieurs diagrammesde répartition.

1.2.1 - Diagrammes_de_ré£artition

- La comparaison des deux sommes A (somme totale des anions) et C(somme totale des cations) permet de repérer les échantillons (encadrés surla figure 42) qui s'écartent trop de la bissectrice où A = C +, et d'éliminerainsi ceux qui présentent une balance ionique trop déséquilibrée. Une marged'erreur de 5 % a été admise. Sur la figure 42, les échantillons sont repéréspar leur numéro de traitement.

- Sur la figure 43, les échantillons sont repérés par leur numéro degroupe.

Le rapport de la somme partielle des alcalino-terreux AT (= Ca + Mg)à la somme totale des cations C+ fait apparaître plusieurs groupements. Ondistingue (les chiffres entre parenthèses sont les numéros de groupe) :

. Les eaux de Contrexéville (2) + Vittel Hépar (2) + les eauxdu Gard (5) ainsi que Vittel (2) + Perrier (5) + les eauxd'Enghien (6), dont 90 à 100 % des cations sont des alcalino-terreux.

. Badoit (3), un peu moins riches en alcalino-terreux.

. Les eaux du Haut-Rhin (7), qui contiennent à peu près autantd'alcalins que d'alcalino-terreux.

. Les deux groupes d'eaux de Vichy (1) et Vais (4) nettementplus alcalines.

Quelques remarques s'imposent :

• Les eaux des Pyrénées prises en exemple (8) n'ont pas beaucoup

d'unité (elles proviennent de bassins hydrogéologiques différents)

. Certaines eaux du bassin de Vichy (1) semblent avoir une compo-sition assez semblable à celle des eaux de Vais (4) ; de tellessimilitudes se retrouveront sur d'autres diagrammes.

. Une analyse du groupe des eaux de Vais s'individualise ; c'estune eau dont la balance ionique est mal équilibrée.

- Rapport somme totale à élément (figure 44) : L'étude des bicarbonates(CO) en fonction de la somme des anions (A~) montre une prédominance des fa-ciès bicarbonatés , la majeure partie des eaux ayant entre 7 5 et 100 % desanions représentés par HCO3.

Cependant, certaines eaux contiennent des quantités à peu prèségales de HCO3~ et SOL>= + Cl" (eaux d'Enghien (6)) ; par contre, les eauxde Contrexéville et Vittel (2) ainsi que quelques eaux du Haut-Rhin (7)et des Pyrénées (8) sont nettement plus chlorurées-suifatées que bicarbo-natées (CO/A" << 0.5 ou CO/CS << 0.33).

-27000 X 10 AT GROUPEMENT 0 l GRADUATION EN X- 20 UNITES 1 GRADUATION EN Y -K.0 UNITES

ÄT.C»Figure 43

Diagramne de répartition

COMPARAISON SOMME TOTALE (cations)

- SOMME PARTTKT.LE (alcalinoterreux)

1« 2a lo to «o (a V la

60 POINTS RETENUS . VALEURS A L ORIGINE O - 0.000 AT • 0.000

-11000 X 10 O

-i1000 X 10 A- GR0UPÉMCNT 0 1 GRADUATION EN X«160 UNITES I GRADUATION H Y • 20 UNITES

CO/CS.3CO/A-.o.-\S

C O / A - . 1.

CO/CS . -fCo/A- .

I CO/CS 2 0.3$

Figure 44

Diagranme de répartition

COMPARAISON SCfME TOTALE (anions) - ELEMENT (bicarbonates)

POINTS RETENUS VALEURS A L ORIGINE CO« 0.000 A- • 0.000

-28000 X 10 CO

OCL

Figure 45

ANALYSE FACTORIEIiLE

ELEMENTS CHIMIQUES MAJEURS

NA OAC O

•:'%)* +

Va/a

O CO

¿ES

Oes

JOMG

Oso

C4O

MINERALES FRANÇAISESDirection 1 = 0,378 _ Direction 3 = 0,030Pourccnt.1 .81,38 .Pourcent.3 = 6.6JEcht lie 1*1 3 z4 9

-119 -

Ce diagramme est équivalent au diagramme comparant bicarbonates- somme chlorures + sulfates et on peut faire correspondre les rapports

CO/A~ = 0.75 et CO/CS = 3

CO/A~ =0.5 et CO/CS = 1

CO/A" = 0.25 et CO/CS = 0.33.

Il en est de même pour le diagramme précédent pour lequel on peutfaire correspondre par exemple :

AT/C+ =0.5 et AT/AC = 1

AC représentant les alcalins Na + K.

- Dans le cas présent, l'étude a pu être complétée par des compa-raisons d'élément à élément : le rapport Mg/Ca permet de distinguer parmiles eaux alcalino-terreuses celles qui sont plus (ou aussi) magnésiennesque calciques (ex. Vais) et la comparaison K-Na montre que les eaux d'Enghienont un rapport K/Na double ou triple de l'ensemble des autres eaux traitées.

1.2.2 - Anal^se_factorie^le_des_corres£ondances

Deux analyses ont été réalisées. La première n'a pris en compte queles éléments majeurs. Le facteur température a été introduit lors de la secondeanalyse.

- Traitement ne considérant que les paramètres chimiques majeurs(fig. 45).

a) Les pôles :

Les paramètres pris en compte sont :

. Les 7 éléments majeurs : calcium CA, magnésium MG, sodium NA,potassium K, chlorures CL, sulfates et bicarbonates représen-tés par S0 et C0.

. Les sommes : alcalino-terreux AT, alcalins AC et chlorures +sulfates CS.

Les pôles "sommes d'éléments" sont les barycentres des pôles dontils représentent la somme. Ainsi, AC est aligné entre NA et K et presqueconfondu avec NA ; les alcalins sont donc presque exclusivement représentéspar le sodium pour l'ensemble de la population considérée. AT, entre CAet MG, est tel que le rapport MG.AT/AT.CA est environ de 2,5 ; ceci signi-fie que, pour la population entière, il y a statistiquement environ 2 foiset demi plus de Ca + + que Mg++ dissous dans les eaux. Ceci n'est en faitguère significatif dans le cas présent car la population étudiée n'est pashomogène.

L'ensemble de l'échantillon peut être représenté de façon trèssatisfaisante dans un sous-espace à 3 dimensions, les 3 premiers axes d'iner-tie rendant compte respectivement de 81,39 %, 10,15 % et 6,61 %, soit autotal 98,15 % de la variance. Par la suite, nous nous limiterons donc àl'étude du nuage selon les directions 1, 2 et 3.

LES EAUX MINERALES FRANÇAISES

Direction 1 = 0,271 _ Direction 2 = 0.108

Pourcent ! = 63.75 _ Pourcent. 2 = 25,49

Se h tilt 1 »t 2 * 9.3

O CL

NAQ>AC

Oco

Polarités

So^f^s^j^assí^sda :

VICHY.St. YORRE

VITTEL .CONTREXEVILLE

ENGHIEN

HAUT.RHIN

VALS

EVIAN.PERRIER

St. GALMIER

PYRENEES

so

FigureANALYSE FACTORIELLECHIMIQUES MAJEURS + TEMPERATURE

(axes 1 et 2)

OCAOAT

oO Q .

* o

'Or

- 121 -

L'analyse des composantes et des angles des facteurs "paramètres"avec le 1er axe d'inertie, représentant plus de 81 % de la variance totaledu nuage, montre que cet axe est caractérisé par l'opposition des pôles CAet sulfates SO et du pôle alcalin AC (essentiellement sodium NA).

L'axe 2 traduit l'opposition du pôle MG (et chlorures Cl) et dupôle sulfates SO.

Enfin, l'axe 3 est caractérisé par les chlorures Cl.

b) Les échantillons :

L'étude est exclusivement basée d'une part sur la proximité despoints entre eux, traduisant les ressemblances de faciès chimiques entreplusieurs échantillons, et d'autre part sur la proximité pôles-points échan-tillons traduisant la nature des faciès chimiques.

On observe deux faciès extrêmes :

CO - NA (bicarbonaté sodique)

et SO - CA (sulfaté calcique)

et tous les faciès intermédiaires : bicarbonaté alcalin à alcalino-terreux, et de bicarbonaté à sulfaté, parallèlement aux axes AC - AT dans lepremier cas et CO - CS dans le deuxième.

Les analyses se regroupent en fonction de leur faciès chimiquesemblable. On distingue presque autant de faciès chimiques que de bassinsdifférents :

• Vichy bicarbonaté sodique• Vais bicarbonaté sodique (plus potassique et magnésien). Badoit bicarbonaté plus alcalino-terreux. Evian bicarbonaté calcique. Perrier bicarbonaté calcique (plus riche en sulfates). Vittel bicarbonaté calcique (+ SOu~) à sulfaté calcique. Contrexéville sulfaté calcique.

- Traitement considérant paramètres chimiques et physiques,

a) Les pôles (fig. 46 et 47)

On étudie la même série de données que précédemment.

Les paramètres pris en compte sont :

. Les 7 éléments majeurs : CA, MG, NA, K, CL, SO, CO.

. La température T à l'émergence.

On observe les mêmes regroupements de pôles chimiques que précé-demment : le sodium NA (et les bicarbonates CO) s'opposent au calcium CA(et aux sulfates SO) le long du premier axe d'inertie.

Tous les pôles "chimie" sont maintenant dans un seul hémisphère,déterminant grossièrement un plan ; le pôle T est nettement isolé dansl'hémisphère inférieur, s'opposant le long de l'axe 2, à tous les autresparamètres.

CL

Figure 47

ANALYSE FACTORIELLE

RT-FMENTS CHIMIQUES MAJEURS + TEMPERATURE

(axes 1 et 3)

O co

OKNAO AC

LES EAUX MINERALES FRANÇAISES

Direction 1 =0,271 -Direction 3 zO,O27Pourcent. 1 r 63.75 _ Pourcent. 3 = 6,42£c/>t/ /c let J m t.6

'MG

OAT

QCA

\v°«

Oso

123 -

D'après la position de ces pôles, il semble n'y avoir aucune corré-lation entre la température et les autres paramètres chimiques.

b) Les échantillons :

Les individus sont distribués à peu près de la même façon que lorsdu premier traitement, mais il y a distorsion du nuage et attirance vers lepôle T pour les eaux ayant une forte température à l'émergence. La positiondes points est ici fonction de la composition chimique et_ de la température.

Cette influence est nette au niveau d'un groupement bien indivi-dualisé, par exemple celui des eaux du bassin hydrominéral de Vichy, qui estcaractérisé par un faciès homogène bicarbonaté sodique (cf. fig. 45) ; sur lafig. 46, le nuage de points correspondant aux eaux de ce bassin s'étale versle pôle T, d'autant plus que la température des eaux à l'émergence est plusélevée. On trouve ainsi dans l'ordre :

Eaux de St-Yorre1 Eaux de St-Priest-Bramefant

et St-Priest-Pragoulin

(2 Vichy Célestin

3 Vichy Hôpital

4 Source Boussange (Bellerive)

5 Vichy Grande Grille

(les numéros 1 à 5 sont ceux indiqués sur la fig.46 ).

Ainsi, dans les conditions d'observation , il semblerait, du pointde vue statistique, que la température n'ait pas d'influence sur les rapportsd'éléments des eaux du bassin de Vichy puisqu'on observe des rapports assezsemblables pour toutes ces eaux, quelle que soit leur température à l'émer-gence.

Une telle conclusion est-elle plausible ?

Le même faciès chimique des eaux du bassin de Vichy fait supposerque celles-ci ont un réservoir profond commun mais leur différence de tempé-rature peut être expliqué par des vitesses de remontée vers la surface, dif-férentes d'une source à l'autre, ou par des débits différents, ou par lesdeux à la fois.

L'origine des eaux minérales de Vichy est encore discutée. Peut-êtrerésulte-t-elle d'un mélange d'eaux : remontée d'eau à la faveur d'un systèmede failles en relation avec la grande faille bordiere de la Limagne (AUBIGNAT,1968) arrêtée par l'épais manteau de sédiments marneux oligocènes de la Limagneet stockée dans des lentilles sableuses, et infiltration d'eau météorique(BUENO ROMERO, 1969) également à la faveur du système de failles.

Les eaux "froides" peuvent résulter d'une remontée relativementlente de façon diffuse jusqu'à la surface, d'où un refroidissement progressifà travers des terrains de température plus faible. Les eaux "chaudes" doiventremonter plus rapidement par des chenaux mieux individualisés, dont la tem-pérature des parois tend à s'homogénéiser avec celle des eaux ; celles-ciarrivent ainsi avec une température relativement élevée à l'émergence.

T de12 à14°

T =

T =

T =

T =

C.

17,3°

34,4°

41,5°

42,5°

C).

C.

C.

C.

EAUX HIÉRALES FRANÇAISES

DIAGRAiTIE DE PIPER

100 A 100

Figure 48

- 125 -

La température des eaux varie donc entre le réservoir et l'exutoire.De plus, on observe généralement pour toutes les eaux de Vichy un fort déga-gement de C02 à la source. T et la perte de gaz modifient les équilibres chi-miques et surtout les équilibres carboniques pouvant entraîner des précipi-tations de sels. La nature chimique des eaux observées à l'émergence estdonc différente de celle des eaux dans le réservoir. De plus, nous avons vuqu'un échantillon d'eau peut subir pendant son transport au laboratoire desmodifications qui peuvent être importantes.

On peut trouver ici une explication à la conclusion (compositionchimique indépendante de la température) qu'on a pu tirer du traitement sta-tistique et qui ne semble pas concorder avec la théorie chimique.

En effet, les températures utilisées ont été mesurées sur leterrain et les analyses chimiques ont été faites en laboratoire : leséléments dans les eaux ont été dosés à une même température (20° à 25° C).Les eaux ont donc bien des compositions relatives semblables à la mêmetempérature.

La conclusion tirée de l'analyse factorielle sur les relationstempérature-chimie résulte donc de la comparaison de paramètres non compa-rables puisque déterminés dans des conditions différentes.

1.3 - Comparaison avec les résultats fournis par les diagrammes deSchoeiler-Berkaloff et de Piper

Plusieurs diagrammes à deux dimensions et deux analyses factoriel-les n'ont guère permis de dépasser le stade de la description typologiquedes faciès chimiques des eaux.

Les mêmes données ont été utilisées pour réaliser des diagrammesde Schoeller-Berkaloff et un diagramme de Piper.

- Les diagrammes logarithmiques fournissent des résultats semblablesà ceux obtenus à l'aide des diagrammes à deux dimensions ; ils renseignentsur la répartition des valeurs absolues ainsi que sur les rapports d'ions.Ils présentent l'avantage sur les graphiques bidimensionnels de synthétiserles caractéristiques chimiques majeures. Par contre, leur emploi est limitéaux éléments majeurs. Les diagrammes de répartition deviennent intéressantslorsqu'on veut étudier l'évolution d'un élément chimique en fonction d'unparamètre quelconque, physique, chimique (traces par exemple) ou autre.

- On retrouve sur le losange du diagramme de Piper (fig. 48) unedistribution des points et des pôles tout à fait semblable à celle de l'ana-lyse factorielle (traitement ne prenant en compte que les éléments chimiquesfig. 45). Sur le diagramme, les analyses sont repérées par leur numéro detraitement (chiffres de droite) et leur numéro de groupe (chiffre de gauche).

Il apparaît donc que pour une description typologique, l'analysefactorielle ne fournit pas plus de renseignements qu'un diagramme de Piper.Elle présente même un inconvénient : la position des pôles variant d'unpassage à un autre en fonction des échantillons étudiés, les analyses dedeux populations faites séparément sont difficilement comparables.

Pour une telle étude, le diagramme triangulaire classique est donctout aussi efficace et moins onéreux qu'une analyse factorielle.

Il ne faut cependant pas proscrire cette méthode définitivement,comme le montre l'exemple suivant.

126

CL

cs-so

CA

AT

A » 2 (19.99%)

Origin* Ax« I (72.31%)

MG

CO

Fig. 49 - Projection des pôles-éléments majeurs sur le plandes axes 1-2

(d'après CAZES P., SOLETY P., VUILLAUME Y., 1970)

CL

so

Fig. 50 - Projection des pôles-éléments majeurs sur le plandes axes 1-3


ACNA

MG

ATCA

CO

A«« 3 |4.12%)

Origin*CS-

Ax* 1 (72.31%)

ACNA

- 127 -

2 - LES NAPPES DE LA CRAIE ET DU CALCAIRE CARBONIFERE DANS LE NORD DE LAFRANCE (P. CAZES, P. SOLETY, Y. VUILLAUME, 1970)

2.1 - Les données

Ce sont les analyses chimiques de 137 échantillons d'eau prélevésdans deux aquifères calcaires :

66 proviennent de la nappe de la Craie (groupe 1)

56 proviennent de la nappe du Calcaire carbonifère (groupe 2)

13 peuvent provenir d'un mélange local des deux nappes (groupe 4)

2 échantillons proviennent, pour mémoire, du niveau supérieurdes sables d'Ostricourt (groupe 5).

Les principaux éléments chimiques majeurs (Ca, Mg, Na, K, Cl, SO^,HC03,

N O3) o n t e t e dosés pour les 137 échantillons ; de plus, les teneurs enfluor, strontium, baryum, cuivre, bore et zinc ont été déterminées pour 42d'entre eux.

2.2 - Etude des éléments majeurs

2.2.1 - Analy_se_factorieIle

Une analyse factorielle a été réalisée en prenant en compte :

. les 7 éléments majeurs : Ca, Mg, Na, K, Cl, S0I;_, HCO3

. les sommes : alcalino-terreux, alcalins, chlorures + sulfates.

La projection des pôles sur les plans définis par les 3 principauxaxes d'inertie du nuage est représentée sur les figures 49 et 50.

La figure 51 reproduit la répartition des échantillons projetés

sur le plan des axes 1 et 2. Ceux-ci apparaissent groupés en 4 zones (loc

cit.).

"- Dans la première, ils sont concentrés et homogènes et caractéri-sés essentiellement par le calcium ; ils appartiennent en majorité à lanappe de la Craie. On y trouve 46 des 66 échantillons de cette nappe, seu-lement 2 du Calcaire, 3 du groupe 4 (mélange) et 1 attribué aux sablesd'Ostricourt.

- La deuxième zone, surtout caractérisée par Mg et C03 , corres-pond plutôt à la nappe profonde ; 28 des 56 échantillons qui la concernenty figurent, mais aussi une quantité non négligeable (13) d'échantillonsde la nappe supérieure, ainsi que 4 échantillons du groupe 4 (mélange).

- La troisième zone, caractérisée surtout par Na montre deséchantillons dispersés appartenant en majorité à la nappe profonde,5 d'entre eux appartenant au groupe 4.

- La quatrième zone, caractérisée par Cl et SO^ montre ^

échantillons dispersés des groupes 1 et 2. Ces résultats sont regroupés

sur le tableau 10.

- 128 -

—

]

~rj

|

—

tI1

—V

-<

--

i

¡¡

;—!—

j

•h

-

t

j {

• M

um

. — — — " " •

•• M M

M* ,

-" •

- •

-

—i

/

. JH

m f«M

IflOI

ss».

1—

—

ss•n

•

¿rim*

<

. • *

« • • ' •

t

1. 1 .

—

-

——

US

M»U W

•

•

BMt

Ui

- •

•

•t

T • «

, i—

•

ha

•

-

tm

-

-

-

-

' \

. au,Uf

j n « L U

N

. M M

-

• -

-

. . . .

-

P1 J

-

-

. .}-•i

iN

1

--

~

- -

! 1

1 "4 ,

Í i -

too*

• * !

^ .

|

- -

a

-

IFDL

-

r- i -

11- i

•

-1EriRC

-

-

...

:

....TIEN

.

...

-

OsT.-

- -

- 4— -

r__.

r

—<

; 1-

•i •

-j-

--

- --

-

-

....

D-•3

Ml

-

-

4 .

¡

...

A1

1

"X

....

. •

...

-

- -..,

....

-

-

:

-

.

- -

-

-

•IREETICM 'PCLRŒNT.'

« i

4 ; • 1

• i • i i "i • i - i • ;

¡ <

¡

i j .¡

i •

-]-•'

• - - - 1 • •

l . . . 1

i it i

•f 1 • ,

- -t 1

A •-'

-

ni ni

0-OK13-93

-

ri ! -

• 1 i j

i ii

j

• " •

•

M U

•

.. \.. i ,.'...

1 1-

1

. Ul

i

II

t

-

—

• « -

. i

•u

/

; •

L-

...

- i

1

m

\

1

IM

•i

1 1

\

4

t I

_J

Fig. 51 - Analyse de l'ensemble de la populationPlan des axes 1-2. Représentation des échantillons


129

II apparaît donc possible d'affecter une appartenance à chaqueéchantillon du groupe 4, par sa situation dans les zones déterminées plushaut. De même, par simple lecture de la figure 51, il serait possible demettre en doute l'appartenance de certains échantillons au groupe qui leura été affecté à l'origine. Avant de réaliser cette opération, il faut éli-miner l'influence "parasite" de la convergence de faciès hydrochimique quiexiste entre certains échantillons des groupes 1 et 2 ; ceci est réalisablepar cartographie car la similitude de faciès entre ces groupes n'est pasréalisée sur une même verticale ; chaque échantillon porté figure 51 estrepéré sur les axes 1 et 2 par ses coordonnées numériques ; sur le premieraxe, les valeurs rendent surtout compte de l'opposition alcalins-alcalino-terreux.

Zonedu

graphique

I

II

III

IV

Total

Nappe

Craie

43

13

5

5

66

Calcairecarbonifère

2

28

18

8

56

Mélange

3

4

5

1

13

Sablesd'Ostricourt

1

1

0

0

2

Total

49

46

28

14

137

Elémentscaractéristiques

Ca + +

C0 3=, Mg + +

Na+

ci", s(V

Tableau 10 : Caractéristiques des groupements hydrochimiques

2.2.2 - Cartes isofacteurs

Une cartographie du 1er facteur a été tentée pour les nappes supé-rieure et inférieure. Ont également été intégrés à chaque figure les échantil-lons du groupe 4.

- Nappe de la Craie (fig. 52)

Au Sud-Est, dans la zone délimitée par la Deule et la Marque, desvaleurs très négatives indiquent ici un faciès essentiellement calcique ;ce faciès devient sodique au Nord et à l'Ouest de cette limite, dès que lanappe devient captive ; le nombre des points d'observation diminue alorssensiblement.

Cette évolution générale met en évidence quelques anomalies. DuSud au Nord, il s'agit des numéros : 102, 3, 25, 22 ; il y a là, vraisembla-blement, des perturbations locales par échange vertical entre aquifères.

Figure 52 : CARTE I90FACTEUR DE LA NAPPE DE IA CRAIE


LEGENOE

Ltmit» d« la ion» urbain«

Courb» i%«4act«ur

Pcirtl ou ion« d anomal*« m acourb«* nofaetour

Ouvragt pouvant capttr l«i i

tt Caicairt carbomicr«)

«l Numéro Corr*tpond*nt à cellO Point <U Drèl*v«rM«tt d a m la

- u Valtur du facteur

/ m-n»<# ¿,'°"

•»!• d aprài !r

ig 9U Cranapp« o* I* Crate

Figure 53 : CARTE ISOFACTEUR DE IA NAPPE DU CALCAIRE CARBONIFERE

(d'après CAZES P.,SOLETY P.,VUILLAUME Y.,1970)

rL E G E N D E

. Limit« d« la zone urbavtt

' CaurM isotacHur

; PMrrt ou lOfM d'anomal« marwratl« d'aprt* Hn courte»'r i*ofact»ur

Ouvrao* pouvaN capHr In d m « napp« ( CraK «C a U a n carbonrMn I

M Numéro correspondant à ccUw da la fig 9Pojnl d« prtUwiimit dan» la napp* du Cakaw« urbomür«

~40 Valeur du facbrur

- • * '

Ä - «

- 132 -

- Nappe du Calcaire carbonifère (fig. 53)

Depuis le Sud-Est jusqu'au Nord-Ouest, il y a évolution continuedu faciès essentiellement calcique au faciès essentiellement sodique ; lesdeux extrêmes montrent de faibles gradients, la zone centrale surexploitéemontre de forts gradients, les courbes étant très irrégulières. Deux ano-malies se dégagent au Sud (point 102), et au Nord (point 21), pour lesmêmes raisons que dans le cas de la figure 52.

2.2.3 - A2£liçation_des cartes_isofacteurs

- La comparaison des résultats représentés sur les fig. 51, 52 et 53permet d'émettre des suppositions quant à l'appartenance réelle des échantil-lons du groupe 4.

Numéros

7

14

21

' • 25- -

30

33

36

67

102

106

109

122

123

Anomalies dans

52

non

oui

+

oui

• ?

+

oui

non

non

-

-

. les figures

53

oui

non

+

non

non

non

non

non

non

non

non

non

Parentéde groupefig. 51

1

2

1-2

2

2

2

2

1

1-2

1

4

2

2

Appartenancevraisemblable

1

2

4

2

2

2

2

1

4

1

4

2

2

Tableau 11 : Appartenance des échantillons du groupe 4

- De même, une telle comparaison conduit à une remise en questionde l'appartenance de certains échantillons à un groupe.

- 133 -

Numéros

004

108

003

019

022

064

073

090

127

130

131

Anomalies dans les figures

52

+

non

oui

+

oui

oui

oui

1

53

+

non

+

+

non

+

+

non

non

non

Parenté

fig. 51

1

1

1-2

1-2

2

1-2

1-2

1-2

2

2

2

Appartenance

possible

2

4

4

4

2

4

4

4

2

2

2

Tableau 12 : Remise en question de l'appartenanced'échantillons à un groupe

2.3 - Etude des éléments traces

L'analyse des éléments traces (F, B, Ba, Cu, Sr, Zn, Ni) a ététentée avec les teneurs obtenues pour 42 échantillons analysés.

- 134 -

ZNilli

CUNI O 3) KW»

(1.22)

Ax* 2 (17.8%)Ne

!•§

Í.0& IH

oféatt

•fitrt ßmr*fitt*4f$ iñétivn

M potnft iortëftt é9 f'épvr*

Fig. 54 - Analyse de 42 échantillons par les éléments en traces.Plan des axes 1-2

(d'après CAZES P . , SOLETY P . , VUILLAUME Y . , 1970)

La projection sur le plan des deux premiers axes factoriels, dunuage de points et des pôles, montre (fig. 54) :

. une forte liaison bore-fluor opposée le long de l'axe 1, àl'ensemble des autres éléments ;

. 3 zones :

- la première correspond aux échantillons de la zone I identi-fiée lors de l'étude des éléments majeurs ; il s'agit essen-tiellement des échantillons de la nappe de Craie ;

- la deuxième zone correspond à un mélange des deux nappes ;on y remarque que les échantillons de la nappe de la Craiesont assez concentrés, alors que ceux de la nappe deCalcaire carbonifère sont plus dispersés ;

- la troisième zone caractérise quelques échantillons pau-vres en strontium et riches en bore, ce qui explique leurposition éloignée du côté positif de l'axe 1, le bore sor-tant du côté positif de cet axe et le strontium du côténégatif."

- 135 -

2.4 - Conclusions

Comme nous l'avons déjà vu (chap. Ill, Les eaux minérales françaises),l'intérêt de l'analyse factorielle n'apparaît pas évident dans le traitementdes éléments majeurs (typologie).

Cependant, le développement cartographique est intéressant : dansl'exemple présent, il a permis d'étudier l'évolution géographique du chimisrnede la nappe, de faire ressortir les points particuliers et de déterminer laprovenance des échantillons. Cette cartographie synthétise bien les infor-mations de base et peut être utilisée pour faire apparaître des zones decaractéristiques particulières correspondant par exemple à des pollutions.

L'intérêt de l'analyse factorielle en elle-même réside dans lefait qu'elle permet de faire apparaître rapidement les liaisons et corréla-tions pouvant exister entre les divers paramètres étudiés. Une telle méthodepeut être particulièrement intéressante pour la recherche de relationséléments majeurs - éléments traces ou éléments traces entre eux.

- 136 -

3 - LES EAUX DE LA REGION DE CASABLANCA

L. MONITION et M. NERAT De LEGUISE (1960) ont établi la carte hydro-logique de la région de Casablanca à 1/50 000. Conçu dans le but d'étudierles problèmes d'alimentation en eau de la ville de Casablanca ainsi que l'uti-lisation des eaux souterraines de la région pour l'agriculture et l'industrie,ce travail comporte 540 analyses chimiques complètes pour une superficied'environ 750 km2. Afin de confirmer et compléter les résultats acquis parles auteurs, les données ont été reprises et traitées à l'aide de l'ordina-teur.

3.1 - Généralités sur la région de Casablanca

3.1.1 - Çlimatologie

Casablanca est dans une zone de climat dont le caractère semi-arideest atténué par la proximité de l'océan. Le total des précipitations annuellesatteint 400 mm environ. 95 % des pluies tombent d'octobre à mars pendant unhiver doux, alors que l'été est sec et chaud.

3.1.2 - Hydrogéologie

Cinq grands groupes de roches ont été distingués par les auteurs,en tenant compte du rôle qu'elles jouent vis-à-vis des eaux souterraines.

a) Sols et limons du Quaternaire :

- Limons alluvionnaires argilo-sableux des terrasses des oueds, peuétendus et peu épais, qui ont peu d'influence sur l'hydrologie souterraine.

- Limons alluvionnaires salés littoraux, riches en chlorures, quicontribuent à l'enrichissement en chlorure des eaux souterraines égalementinfluencées par la proximité de l'océan.

- Sols rendzines sans rôle hydrologique important ; sols rougessablo-argileux d'inégale perméabilité ; marécages peu perméables.

- Limons quaternaires argileux imperméables, d'épaisseur variable,de la plaine de Berrechid, à intercalation détritique, qui mettent encharge les formations sablo-gréseuses pliocenes.

b) Calcaires marins à lumachelles du Plio-Quaternaire :

Formant dunes. Très hétérogènes, ils se comportent comme desterrains à écoulement laminaire et quelquefois karstique. Ils constituentune bonne roche-réservoir.

c) Marnes et marno-calcaires du Crétacé et du Miocène :

- Les marnes miocènes jouent souvent le rôle de niveau de baseimperméable de la nappe des calcaires pliocenes.

- Les marno-calcaires du Crétacé supérieur, plus perméables, ont

un rôle accessoire.

_ 137 _

d) Roches du Permo-Trias :

- Basaltes très localisés, altérés, perméables et en rapport avecles argiles gypseuses.

- Argiles rouges gypseuses d'origine lagunaire, qui ont une grandeimportance dans la chimie des eaux qui circulent à leur contact.

e) Roches primaires siliceuses du Cambrien et de l'Ordovicien :

- Quartzites à faible porosité mais perméabilité de fissures.

- Schistes relativement peu perméables, cependant l'eau peut y cir-culer dans la partie superficielle altérée.

- Complexe hétérogène d'alternance de schistes et de quartzites ;la circulation des eaux dépend de l'importance de l'altération des rocheset de leur fissuration.

3.2 - Traitement des données

3.2.1 - Calculs élémentaires HYCH

- Les données :

Les résultats analytiques sont essentiellement constitués par leséléments majeurs Ca, Mg, Cl, S0 4, C0 3, déterminés au laboratoire. Les nitratesn'ont jamais été dosés, et les analyses ayant été faites à Rabat pour laplupart entre 1948 et 1951, les valeurs de Na et K ont été estimées pardifférence entre la somme des cations mesurés et la somme des anions :

rNa + rk = (rCl + rSO^ + rC03) - (rCa + rMg).

L'erreur sur la valeur r(Na + K) ainsi calculée peut être estiméeà 10 % ou 12 %.

L'absence de renseignements sur le pH, la température et la résistivité a permis de reporter "la profondeur jusqu'à l'eau" dans la rubriquetempérature des bordereaux.

Enfin, l'un des buts de l'étude étant de rechercher l'influencedes roches sur la composition chimique des eaux, un regroupement préalablea été réalisé en fonction de la nature lithologique des terrains dans les-quels elles semblent avoir circulé préférentiellement.

Groupe 1Groupe 2Groupe 3Groupe 4Groupe 5Groupe 6Groupe 7Groupe 8

quartzites - Primaireschistes - Primairecomplexe schisto-gréseux - Primaireargiles rouges gypseuses - Permo-Triasbasaltes - Permo-Triasmarno-calcaires - Crétacécalcaires gréseux - Plio-Quaternairelithologie indifférenciée.

- 138 -

- Les calculs :

En plus des transformations usuelles (mg en meq) ont été calculésles rapports Mg/Ca, SO^/Cl et les pourcentages des éléments majeurs.

- Critique des premiers résultats :

Parmi les 5 m analyses étudiées, 41 présentent un déséquilibre ioni-que élevé (> 10 % ) . Ces eaux seront éliminées pour les traitements ultérieurs.

Il faut noter que ce tri est assez arbitraire, les alcalins ayantété déterminés par différence. La balance ionique équilibrée n'est donc pas,dans ce cas, une preuve de la bonne qualité de l'analyse. En l'absence detoute autre méthode de vérification, ce critère a cependant été retenu.

3.2.2 - Diagrammes_de_Pi£er

- Diagrammes réalisés :

Les données ont été traitées par groupe. Lorsqu'un groupe necomprenait qu'un nombre restreint d'échantillons, plusieurs groupes ontété représentés sur un même graphique.

Sur les 3 premiers diagrammes (fig. 55, 56 et 57), les échantil-lons sont représentés par leur numéro de traitement (NUM). Le 4ème diagramme(fig. 58) réunissant des échantillons rattachés à plusieurs lithologies,ceux-ci sont repérés par leur numéro de groupe (premier chiffre à gauche)et leur numéro de traitement.

Figure

55

56

57

58

Nombred'échantillons

195

74

4

155

3391315

Groupe

2

3

4

7

1568

Lithologie - Age

Schistes primaires

Complexe schisto-gréseuxprimaireArgiles rouges gypseusestriasiques

Calcaires gréseuxplio-quaternaires

Quartzites primairesBasaltes du Permo-TriasMarno-calcaires crétacésLithologie indifféren-ciée

Tableau 13 : Diagrammes de Piper réalisés pour l'étudedes eaux de Casablanca

- 139 -

- Résultats :

a) Les aquifères primaires

. Les "eaux des schistes" - Groupe 2 (fig. 55)

Cations : sur le triangle des cations, deux ensembles se distin-guent ; leurs caractéristiques générales sont reportées dans le tableausuivant :

Ensemble A Ensemble B

Ca < Mg < Na Mg < Na < CaMg/Ca > 0,6 Mg/Ca < 0,6Na/Ca < 1 Na/Ca > 1.

Anions : sur le triangle des anions, la distinction entre ces deuxgroupes n'est pas nette ; on observe cependant que les eaux de l'ensemble 'A'sont relativement plus riches en bicarbonates.

Losange : on observe la même distinction que dans le triangle descations.

. Les "eaux du complexe schisto-gréseux" - Groupe 3 (fig. 56)

Bien que le nombre des échantillons soit plus faible, on observedeux familles ayant les mêmes caractéristiques que les eaux des ensembles Aet B du groupe 2.

• Les "eaux des quartzites" - Groupe 1 (fig. 58)

Les eaux rattachées aux quartzites présentent la même distributionque celle des autres roches primaires.

b) Les "eaux des calcaires gréseux du Plio-Quaternaire" - Groupe 7(fig. 57)

Les points représentatifs de ces eaux forment un groupe aux carac-téristiques suivantes :

Ensemble "C"

Ca < Mg < NaMg/Ca > 1,5Na/Ca > 1

c) Les "eaux des marno-calcaires crétacés" - Groupe 6 (fig. 58)

Elles sont caractérisées par le rapport

Mg/Ca = 1.

Certaines eaux se distinguent par un rapport tantôt plus élevé,tantôt plus faible, selon qu'elles sont plus ou moins influencées par leslimons ou les calcaires. On ne peut pas tirer de véritables conclusionscar le nombre d'échantillons est faible (14).

CASABLANCAGROUPE 2

DIAGRAIYIE DE PIPER

/

A7 ' ^

/ / 44 * * * 4* «4Í%^4;*4**4 H ,

/ * *

J/y

/4

* 4

4

A+ 4

* •

100 A 100

/ \4 \

• ' • ' • A* * * -%ib# \

4 4 44 4* **4j^ \* * • 4 * 4^ *+ « «4 + \

• * /4»4 } * . / * / * • \

* # 4 4 * 4 V V > •** \

- - . / 4 - \4 * 4 4 4 4 \

* • 4

• ;

*4

J/

' vi Y i i i i

Figxare 55

\4 \

« * * \

4 t M * * * \ t \ 4« A * \

4 4 4 / 4* 4 « , A

CASABLANCAGROUPE 3WET ¿w

DIAGRAIT1E DE PIPER

100

100 100

Figure 56

100

100 • - C* CUMÖ.

CASABLANCA

GROUPE 1

DíAGRAnriE DE PIPER

100 100

Figure 57

100 100

CASABLANCAGROUPES 1,5,6 ET 8

DIAGfWiriE DE PIPER

100

100 A 100

Figure 58

100

CUMO-

Figure 59

CARACTERISTIQUES CATIONIQÜES DES EAUX DE CASABLANCA

100 CI+NO3

- 145 -

d) Les "eaux des roches du Permo-Trias : basaltes - Groupe 5(fig. 58), et argiles rouges gypseuses - Groupe 4 (fig. 56)"

D'après L. MONITION et M. NERAT De LEGUISE (I960), les basaltessont à peu près toujours liés aux argiles rouges gypseuses. Ces deuxgroupes ne sont représentés que par 13 analyses au total. On constateavec les cations et les anions que celles-ci semblent se répartir en deuxfamilles ; toutes deux présentent des proportions en Na et Cl variables,mais elles se distinguent par les rapports Mg/Na et SO^/Cl

0,6 < Mg/Ca < 1,5 et SO^/Cl < 2 (semblables aux eaux de type "B").

1,5 < Mg/Ca et S04/Cl > 2 (semblables aux eaux de type "C").

e) Les "eaux de roches de nature indifférenciée" - Groupe 8(fig. 58)

La provenance lithologique des eaux de ce groupe n'a pu êtredéterminée ; ces eaux ont été prélevées dans des puits situés dans deszones recouvertes de limons quaternaires.

L'étude de leur localisation géographique et de leur positionsur le diagramme par rapport aux autres familles doit permettre de déter-miner la nature lithologique des terrains qu'elles ont traversé et qui ontfondamentalement influencé leur chimie.

f) Conclusions sur les diagrammes de Piper

L. MONITION et M. NERAT De LEGUISE ont principalement étudiéla répartition des eaux sur le losange du diagramme de Piper. Leur regrou-pement en fonction de la lithologie n'y est pas toujours très net.Le triangle des anions est guère plus explicite mais le triangle des ca-tions permet de définir plus facilement les caractéristiques des eauxdes différents terrains.

Les résultats sont essentiellement fondés sur les deux grandsensembles que les auteurs avaient rattachés au Primaire d'une part (quartzi-tes + schistes), au Plio-Quaternaire d'autre part (calcaires). Le nombred'échantillons dans chaque ensemble, respectivement 302 et 155, est suffi-samment grand pour que les conclusions statistiques soient significatives.Les autres lithologies (marno-calcaires, basaltes, argiles rouges) sontreprésentées par un nombre trop faible d'échantillons pour en tirer desconclusions valables.

On constate que les eaux attribuées initialement à 7 lithologiesdifférentes se regroupent essentiellement en 3 familles dont les caracté-ristiques sont réunies dans le tableau 14 et traduites sur la figure 59.

Figure 60

CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA REGION DE CASABLANCA <raPf¿s L M O N I T I O N « t t M N E R A T «I L E S G U I S E

REPARTITION GEOGRAPHIQUE DES EAUX DE TYPE A

I I Lim»ns et argiles

Calcaires grèseut marins et donaires

Quantités

Schistes

Ctmplete schiste- grise ut

Limite hydrtgéelegiqut de la régitn de Casablanca

Pein t d 'eau

Ate anticlinal •>»"> sync lin al ——~ faille

- 147 -

Eaux detype A

Mg < Na < Caou

Na < Mg < Ca

Mg/Ca < 0,6

Na/Ca < 1

Eaux detype B

Ca < Mg < Naou

Mg < Ca < Na

0,6 < Mg/Ca < 1,5

Na/Ca > 1

Eaux detype C

Ca < Mg < Na

Mg/Ca > 1,5

Na/Ca > 1 etMg < 50 %

Tableau 14 : Caractéristiques des eaux de Casablanca

Les eaux de type A sont calciques ; les anions dominants sontHCO3~ et Cl".

Elles sont essentiellement localisées le long de la faille limi-tant la plaine de Berrechid (fig. 60). Elles ont en général été prélevéesdans ou à proximité de zones où l'aquifère est constitué par des rochesprimaires : schistes et quartzites.

Les eaux de type B présentent des concentrations relatives élevéesen sodium et en chlorures. Elles se répartissent au Sud et au Sud-Ouest deCasablanca (fig. 61) où affleurent les cordons dunaires plio-quaternaireset les limons interdunaires. La majorité de ces eaux ont été prélevées dansdes puits qui atteignent des roches primaires (schistes).

La répartition des points représentatifs de ces eaux dans letriangle des cations traduit une composition intermédiaire entre celle deseaux de type A et celles des eaux de type C. Il semble que la valeur durapport caractéristique Mg/Ca traduise l'influence de la lithologie super-ficielle :

Mg/Ca < 1 - Calcaires dunaires

Mg/Ca > 1 - Limons.

Les eaux de type C sont chlorurés sodiques. La comparaison de ladistribution géographique de ces eaux (fig. 62) avec la carte hydrogéologiquede Casablanca fait apparaître une coïncidence avec les deux principales zonesrecouvertes de limons :

. bande de terrain allant de la ville de Casablanca incluse àBouskoura, puis vers le SW, parallèlement à la route de Casa-blanca à Mazagan ;

. plaine de Berrechid.

Figure 61

CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA REGION DE CASABLANCAREPARTITION GEOGRAPHIQUE DES EAUX DE TYPE B

d après L MONITION «tTM . NERAT «i LESGUISE

Eau dont le rapport Mg/Ct est compris entre 0,6 et 1

EMU dont le rapport Mg/Ca est compris entre I et 1,5

Liment et

Calcaires greseuz marins et dvnaires

Qvartiites

Schistes

Cemplete schiste- grise ui

n/ftifj. Limite h/dregeelogigue de la rigien de Casablanca

O Peint d'eau

kt e anticlinal •>•"»• srnc lin a I — — — faille

Figure 62

CARTE HYDROGEOLOGIQUE DE LA REGION DE CASABLANCA d'»P»«. L MONITION

REPARTITION GEOGRAPHIQUE DES EAUX DE TYPE C

Eau dont It rapport Mg/Cê fit tuptrieur à 1,5

Eau dont le rapport Mg/Ca ett compris rntrt 1 tt 1,5

tt arfiltt

Calcalrtt ¡rit*»» marias tt fuaairn

QtartMitt»

Ctmrltf IcàiMte- friitat

, Limit» hfer*§t»lß§im¥f é* lar fmi*n et Catahlànra

O Funt i'»an

•*• + •*• Att anticlinal ->o»> s/ßclimal ——— faillt

Figure 63

HISTOGRAMMES DE REPARTITION DES RESIDUS SECS

DES EAUX DE TYPE A,B ET C

Homhrt

di' tckantillom

1S .

•W .

5 .

0 ZOO

EAUX DE TYPE A

1000 2000 iooo duJ .secs (n mg.

IS .

20.

1S .

10 .

5 .

I

Jl EAUX DE TYPE B

0 100 1000 2000 3000 1,000 mj.

Nombre,

d'tthonhlions

IS .

Zô .

15

10 .

5 .

_n EAUX DE TYPE C

1

0 ZOO—I—1000 1000 3000 1,000 fíesiduJ secs en m j .

- 151 -

3.2.3. - Histogrammes (fig. 63)

Les histogrammes ont été établis pour les familles A, B et C, dé-terminées par l'étude des diagrammes de Piper. En ce qui concerneles résidus secs, ils montrent que les valeurs caractéristiques des3 familles d'eaux sont les suivantes (valeurs des classes à fréquencemaximum) :

"A" : 200 à 400 mg/1"B" : 1800 mg/1 en moyenne"C" : 2000 à 2200 mg/1.

La nature lithologique de la roche où ont été prélevées leseaux de type A, ainsi que le mode de circulation rapide de ces eaux dansles fissures des quartzites et dans la faille le long de la plaine deBerrechid, peuvent expliquer leur faible concentration en éléments dissous,Leur faciès chimique est celui d'eaux d'infiltration.

Les eaux de type C ayant percolé dans des limons sont en généralun peu plus minéralisées que les eaux de type B dont la chimie traduitl'influence des calcaires dunaires du Plio-Quaternaire.

3.3 - Conclusions

Ce travail devait préciser les relations existant entre la compo-sition chimique des eaux souterraines et la nature lithologique de l'aqui-fère. Dans ce but, les eaux ont été regroupées "a priori" en fonction dela nature des roches dans lesquelles elles semblaient avoir circulé préfé-rentiellement. Les résultats des diagrammes de Piper, histogrammes et gra-phiques, n'ont pas permis d'observer l'existence de relations chimie del'eau - lithologie selon cette classification.

L'ensemble des eaux correspondant aux quartzites, complexesschisto-gréseux, schistes, calcaires, marno-calcaires, basaltes et ar-giles rouges ont pu Stre regroupées en 3 familles grâce au triangle descations des diagrammes de Piper.

D'après ces nouveaux regroupements, il semblerait que les eauxqui ont été prélevées dans les puits de la région de Casablanca soient plusinfluencées par les roches dans lesquelles elles s'infiltrent que par celles

_ 152 _

dans lesquelles la nappe circule. Cette constatation nous amène à supposerque les eaux prélevées ne traduisent pas seulement la chimie de la nappemais celle d'un mélange eau de nappe - eau d'infiltration ; en effet, lesprélèvements ont été effectués, pour la plupart, dans des puits à la surfacede la nappe et non pas dans des forages à la suite de pompage. Les eauxsur lesquelles cette étude a été fondée ne sont donc pas représentatives dela chimie de la nappe elle-même, et il est difficile de rechercher à partirde celles-ci une relation chimie - lithologie. Les résultats obtenus mettentcependant en évidence que les eaux sont fortement influencées pendant latraversée de la zone non saturée, et une étude plus approfondie permettraitpeut-être de faire apparaître la relation existant entre la chimie deseaux prélevées dans la région de Casablanca et les caractéristiques chimi-ques des roches dans la zone non saturée•

Cette étude a été fondée sur des analyses chimiques réaliséesavant 1958. De nombreuses analyses selon des méthodes plus précises ontété faites dans la région depuis cette date. Une étude semblable avec desanalyses plus récentes pourrait être réalisée pour étudier les modifica-tions apportées à la qualité chimique de la nappe par la mise en valeuragricole et l'irrigation qui se sont intensifiées ces dernières années.

- 153 -

4 - CARTOGRAPHIE DE L'APTITUDE DES EAUX A L'IRRIGATION (Carte d'orienta-tion agricole)

La méthode de représentation graphique de l'aptitude des eaux àl'irrigation a été mise au point à l'occasion de l'étude du Sénégal, envue de définir les possibilités de développement de l'agriculture dans lepays et surtout d'utilisation des eaux souterraines pour l'irrigation.

4.1 - Principe de la cartographie

La méthode consiste en premier lieu, à déterminer les classesauxquelles les eaux appartiennent : elles sont définies par les normesaméricaines à partir de la conductivité et du SAR (chapitre II, § 2.6).

Cette classification conduit à 16 classes différentes. Afin defaciliter la cartographie, celles-ci sont ensuite regroupées pour définir5 "degrés d'aptitude", de 1 : "eau excellente" à 5 : "eau mauvaise", quifont l'objet de la cartographie proprement dite. Le qualificatif attaché àchaque degré traduit évidemment de façon schématique, donc simpliste,l'utilisation possible de l'eau. Les termes "excellente", "bonne", •..,"mauvaise" sont employés dans la suite du texte, mais on doit garder àl'esprit la définition plus complète des possibilités d'utilisation indi-quées dans les tableaux 7 et 8. Les regroupements sont faits comme indiquédans le tableau 15.

4.2 - Elaboration de la carte d'aptitude des eaux du Sénégal à l'irrigation

- L'élaboration de la carte hydrochimique d'aptitude des eaux d'unenappe à l'irrigation peut être facilitée par la réalisation préalable d'unecarte des résidus secs ou de la conductivité (ou résistivité) ; en effet, onne dispose pas toujours des paramètres chimiques nécessaires au calcul duSAR, mais il est assez facile de trouver dans la littérature des données re-latives à la minéralisation totale des eaux d'une région. L'utilisationconjointe de la carte en courbes isocones et de la carte hydrogéologique dela zone considérée facilite alors les extrapolations pour la réalisation

de la carte hydrochimique d'aptitude à l'irrigation, dans les zones dépourvuesde données chimiques suffisamment complètes et précises.

- Les valeurs de conductivité nécessaires à la détermination desclasses d'aptitude étant souvent inexistantes pour les eaux du Sénégal, etafin d'homogénéiser les données, une conductivité théorique a été calculée

- 154 -

Degré

1

2

3

4

5

Qualité

"Excellente"

"Bonne"

"Admissible"

"Médiocre"

"Mauvaise"

Classes

CI-SI

C2-S1C2-S2

C3-S1C3-S2

C2-S3

C4-S1C4-S2C3-S3

C3-S4C4-S3C4-S4

Eau utilisable sans danger pour l'irrigation de laplupart des cultures, sur la plupart des sols.

En général, eau pouvant être utilisée sans contrôleparticulier pour l'irrigation de plantes moyenne-ment tolérantes au sel, sur sols ayant une bonneperméabilité.Principaux problèmes, dûs aux plantes trop sensi-bles au sodium et aux sols à forte capacitéd'échange d'ions (sols argileux).

En général, eau convenant à l'irrigation de cultu-res tolérantes au sel, sur des sols bien drainés.L'évolution de la salinité doit cependant êtrecontrôlée•Principaux problèmes dûs aux plantes trop sensi-bles au sodium et aux sols à faible perméabilité.

En général, eau fortement minéralisée pouvantconvenir à l'irrigation de certaines espèces bientolérantes au sel et sur des sols bien drainéset lessivés.

Eau ne convenant généralement pas à l'irrigationmais pouvant être utilisée sous certaines condi-ditions : sols très perméables, bon lessivage,plantes tolérant très bien le sel.

Tableau 15 : Classification des eaux par degrés d'aptitude à l'irrigation

- 155 -

pour chaque point, à l'aide des formules empiriques de Logan. Les principalesdonnées de base de ce travail sont donc les concentrations d'éléments ma-jeurs :

Ca, Mg, Na, K, (ou Na + K ) , Cl, SO4, HC03.

Les calculs ont été effectués sur ordinateur à l'aide du programmeAGRUS.

- La classification adoptée est jugée un peu sévère par certainsagronomes (CHARREAU C , 1961), des eaux de faible minéralisation (résidusec inférieur à 1 g/1) apparaissant dans certains cas comme "mauvaises"d'après les normes américaines. Pour tempérer cette sévérité, il a étéconvenu de signaler les zones où apparaissent de telles eaux par un figuréparticulier.

4.3 - Commentaires des cartes d'aptitude des eaux du Sénégal à l'irrigation

Le territoire du Sénégal est recouvert en grande partie par les for-mations sédimentaires de la fin du Secondaire et du Tertiaire, reposant sur unsubstratum cristallin ou métamorphique sans intérêt du point de vue hydrogéolo-gique. Les sédiments contiennent les principales ressources en eau du pays. Cesont :

- la nappe profonde des sables maestrichtiens,

- les nappes phréatiques.

4.3.1. - La na££e_£rofonde_des_sables_maestrichtiens

- L'aquifère est constitué par des sables et grès plus ou moins grossiers,de plus en plus argileux vers l'Ouest du bassin. Le faciès argileux domine sousla presqu'île du Cap-Vert, jusqu'à l'Ouest du méridien de Pout où il constituela limite occidentale de la nappe "maestrichtienne". Le mur de la nappe estformé par le socle cristallin primaire qui affleure vers l'Est et le Sud-Est,et par le Crétacé qui contient une eau salée, au Centre et à l'Ouest. Le toîtde l'aquifère est généralement constitué par des marnes et argiles paléocèneset les marnes de 1'Eocène, sauf dans le massif de N'Diass où affleure leMaestrichtien (cf. nappes phréatiques § 4.3.2). Parfois, la nappe des sablesse poursuit sans discontinuité dans le Paléocène calcaire (région de Joal).L'Eocène sableux assure la continuité hydraulique de la nappe maestrichtiennedans le Sénégal oriental.

La majorité des eaux du Maestrichtien sont très anciennes comme lemontrent des datations au C14 (VUILLAUME, 1971)*; les dosages isotopiquesont également confirmé que la nappe, assimilable à un système confiné, étaitalimentée par un processus de drainage de l'eau à travers un toît peu perméa-ble, principalement dans les régions de la Casamance, et du Sénégal orientalen bordure du socle. Des zones d'alimentation secondaires se situent au niveaude l'affleurement des grès maestrichtiens du massif de N'Diass, dans lapresqu'île du Cap-Vert, le long du fleuve dans son cours moyen et au niveaude l'anticlinal de Guiers, à l'endroit où il est recoupé par le fleuve, à lafaveur de dépôts grossiers qui autorisent la communication entre les eauxdu fleuve et celles de la nappe.

in. : AUDIBERT - POUL - VUILLAUME (1971) : B.R.G.M. rapport inédit, 71 RME 035

Figure 64

R»publiqu» du S«ntg«l

HYDROCHIMIE DE LA NAPPE PROFONDEDES SABLES "MAESTRICHTI ENS"

APTITUDE DES EAUX A L'IRRIGATION

F fou «xccflen/e ou ionrx

mSSfoSc

Bao médioc-9

fon mou voue K.S •£-

fou mou vaut . /?^ 5 >.

• 1» «• 6« tl IM »«

17

- 157 -

L'aquifère maestrichtien paraît dépourvu d'éxutoire. Or, il estalimenté régulièrement depuis longtemps et le niveau piézométrique ne montepas. Au contraire, celui-ci est relativement stable ou a tendance à baisser.L'exploitation par pompage, quoique déjà importante, ne pouvant expliquercette baisse de pression, ni compenser l'apport d'eau au niveau des zonesd'alimentation, il faut admettre que la nappe se vide par échange à traversle toît peu perméable du réservoir. Le phénomène de drainance semble doncexister dans les deux sens (alimentation - vidange) (POUL X., VUILLAUME Y.,AUDIBERT M., 1971).

La nappe maestrichtienne constitue la ressource la plus importantedu Sénégal et est fortement exploitée par forages.

Les variations de la minéralisation totale et du SAR des eauxfont apparaître une zonalité de la qualité des eaux (fig. 64).

- Plus de la moitié du réservoir maestrichtien est constituée pardes eaux faiblement minéralisées (RS < 500 mg/l) ; au Sénégaloriental et sud oriental jusqu'au méridien 15° W, ainsi qu'entrela limite occidentale de la nappe et le méridien 16°45' jusqu'àla latitude de M'Bour au Sud, elles sont généralement "bonnes",localement excellentes et conviennent donc pour l'irrigation,sans problème majeur.

- Du méridien 15° au méridien 15°3O', les eaux sont "admissibles",sauf au Sud du fleuve Sénégal où elles sont "mauvaises" : àTiengueul, les eaux sont assez minéralisées (RS = 1560 mg/l)mais c'est surtout leur taux d'adsorption du sodium (SAR =23)qui les rend mauvaises pour l'irrigation. La salure des eauxaugmente en allant vers le fleuve.

- A l'Ouest de cette zone, et jusqu'au méridien 15°45' approxima-tivement, les eaux sont dites mauvaises bien que n'étant pas trèsminéralisées (RS < 1 g/1) ; elles ont donc été distinguées decelles de la zone suivante, car leur utilisation serait possiblesur des sols parfaitement drainables et avec des plantes tolérantbien le sel.On peut signaler, dans la région de Darou, Touba Diene, Panal,Alouki, une zone plus favorable à l'irrigation (eaux bonnes).

- Au-delà du méridien 15°45' et jusqu'au méridien 16°40' et lalatitude de M'Bour, les eaux sont de mauvaise qualité (RS > 1 mg/l,SAR élevé, classes C3S4, C4S3 et C4S4). Les expériences déjàtentées avec ces eaux généralement fortement sodiques ont faitapparaître dans le sol un taux de sodium échangeable excessif,empêchant le développement normal de certaines plantes (ex. :tomates dans les îles du Saloum). Il est donc déconseillé de lesutiliser en agriculture, à moins de choisir des plantes à trèsforte tolérance vis-à-vis du sel (ex. : cocotiers, dans ces mêmesîles), et d'assurer un lessivage et un amendement calcique dessols.

Au Sud de la Gambie, nous ne possédons aucune donnée relativeà la chimie des eaux de cette nappe. Seules quelques diagraphies électriquespermettent de penser que la nappe est salée jusqu'à Ziguinchor.

Vers le Nord, les eaux des sables sont très salées : le Maestrichtiena été atteint à Leona où une remontée du socle met en contact les sables aqui-fères avec les couches sursalées du Crétacé et peut-être avec l'eau de mer.

- 158 -

Les eaux des sables maestrichtiens sont donc très salées à Leona (près de35 g/1 de R S ) , de même qu'à Toundou Besset dans le delta du Sénégal (Maes-trichtien profond : - 400 m) et à Richard Toll (RS = 19,6 g/1).

4.3.2 - Les_na££es_2hréatiçiue£ (fig. 65 et 66 )

Le terme "phréatique" n'implique pas obligatoirement que la nappesoit superficielle et libre. En effet, la profondeur des nappes phréatiquespeut être très grande : elle peut atteindre plus de 100 m en certains pointsdu bassin sédimentaire sénégalais. D'autre part, il peut se faire que l'eausoit légèrement en charge, comme c'est le cas, par exemple, pour l'eau contenue dans des intercalations calcaires ou gréseuses au sein de marnes.

La cartographie, réalisée à l'échelle du 1/500 000, nous a obligéà représenter l'ensemble des nappes phréatiques comme constituant un seulet même aquifère. En fait, il s'agit plutôt d'un ensemble de nappes quipassent latéralement de l'une à l'autre. Localement peuvent aussi existerplusieurs niveaux aquifères superposés.

- _L_a_ Jiaj22_e_j)hjré_aj :u ue_j aj ^ terminal

. Le Continental terminal couvre la Casamance, la Sine Gambie et leSénégal central et oriental. Les nappes se trouvent généralement dans desniveaux de sables et grès plus ou moins argileux. En Casamance et Sine Gambie,elles sont alimentées par les pluies et par la Gambie, et drainées par leSaloum, la Casamance et ses affluents. Peu profonde en Casamance et SineGambie, la nappe est fortement déprimée sous la cote 0 au Sénégal orientalet central.

Les eaux de ces nappes, peu minéralisées (RS < 0,5 g / 1 ) , sont tou-tes excellentes (C1S1) à bonnes (C2S1) pour l'irrigation.

En bordure du Sine Saloum, les eaux du Continental terminal devien-nent saumâtres à salées (C4S4). En bordure du delta, les sables du Continentalterminal sont envahis par les eaux salées (RS = 40 g/1) donc "mauvaises".

~ Läj2§£P_e J)hréatique dans les terrains tertiaires

. Le système aquifère tertiaire s'étend depuis l'embouchure duSaloum au Sud jusqu'au fleuve Sénégal au Nord. Les nappes sont situées dansles marnes, marno-calcaires et calcaires de 1'Eocène, parfois dans le Conti-nental terminal : les nappes éocènes sont déprimées (40 m sous la surfacedu sol à Darou Mousty) et mal alimentées ; les nappes du Continental termi-nal sableux sont moins profondes mais donnent un débit ponctuel faible dufait de l'épaisseur réduite des formations. Vers le Nord, 1'Eocène s'enfoncede plus en plus, et près du fleuve Sénégal, la nappe exploitée est celle duContinental terminal.

. Du Saloum au Sénégal, la répartition des salures est trèsirrégulière ; elle est fonction des faciès lithologiques. Les eaux sontgénéralement assez minéralisées (RS > 1 g/1) ; la salure des eaux peut attein-dre et dépasser 5 g/1 dans la région de Coki (où existe également une nappepeu profonde dans les sables quaternaires ; cette nappe, peu productive, n'apas été prise en compte) ; elle peut être de 6,8 ou plus de 10 g/1 près dulac de Guiers et du fleuve Sénégal.

- 159 -

La même irrégularité apparaît dans la répartition des degrésd'aptitude des eaux à l'irrigation : ces eaux sont le plus souvent admis-sibles (C3S2) avec des zones où elles sont soit "médiocres" (C4S1), soit"mauvaises" (C4S3 et S4) , soit, plus rarement, "bonnes". Elles ne sont pastrès favorables à l'irrigation, mais des mises en valeur agricoles ont déjàprouvé que certaines d'entre elles pouvaient, malgré tout, être utiliséespour la culture des arachides (Diourbel), du mil et des tomates (région duSine Saloum).

Vers le fleuve, les eaux phréatiques sont mauvaises ; dans cetterégion existent trois types de ressources en eau douce.

. Le lac de Guiers (aval), rempli par les eaux peu minéralisées dela crue du Sénégal puis isolé de l'influence des eaux marinesqui pourraient remonter dans le delta par le barrage de Merinaghene.La nappe phréatique n'est influencée que sur une frange trèsétroite autour du lac. La minéralisation des eaux augmente quandon s'éloigne du fleuve, vers l'amont de l'ancien Ferio.

. Les lentilles d'eau douce, dans les sables de recouvrement, dansles bas-fonds et les pentes de dunes, et en surface de la nappesalée des alluvions du Ferio. Peu étendues, uniquement alimentéespar les pluies, elles ne présentent d'intérêt que pour l'abreuve-ment du bétail.

• Pour les mêmes raisons (existence liée à la saison des pluies,faible extension), les mares temporaires, formées par accumula-tion des eaux de ruissellement dans les zones interdunaires oules lits d'anciens marigots colmatés par des alluvions argileuses,ne peuvent, malgré leur bonne qualité chimique, présenter d'intérêtpour une exploitation agricole intensive.

^_55E2Ë_Eh£|atiquei_dans_les_dunes_quaternaires_i_entre_la côteet_la_route_Thiès_-_Saint_-_Louisi_de_Dakar_à_ï^embouchûrë~âû~~S S 2 i * ^ C i i i i i 2 ~ | ~ e ~ U = | e Thiès.

. L'aquifère est libre et bien alimenté par les p.luies (l'ali-mentation diminue du Sud vers le Nord), sauf à l'extrémité de la pointe duCap-Vert où il devient captif sous un toît basaltique.

. Les réserves aquifères du recouvrement sableux sont en géné-ral faiblement minéralisées et peuvent être utilisées pour l'agriculture(eaux généralement "bonnes" : C2S1, localement "excellentes" : C1S1) ; lelong de la côte, l'existence de cette nappe d'eau douce dans les dunes jaunesempêche l'avancée d'un front salé vers l'intérieur des terres. Dans lapresqu'île du Cap-Vert, les eaux de la nappe infrabasaltique ainsi que deslagunes littorales (où le RS peut dépasser 10 g/1) sont impropres à l'uti-lisation agricole, mais les eaux des sables sont de bonne qualité.

. La nappe phréatique, dans les sables et grès du Maestrichtien,se poursuit latéralement dans les formations paléocènes fortement karstifiéesqui entourent le massif de N'Diass.

. Les eaux des sables et grès sont généralement peu minéraliséeset bonnes pour l'irrigation ; les pompages importants, réalisés depuis plu-sieurs années dans les calcaires paléocènes à l'Est du massif de N'Diass,pour l'alimentation en eau de Dakar, ont entraîné une invasion marine dans

Figure 65

n AT

Ré publique du Sénégal

ESQUISSE HYDROGEOLOGIQUE

O tS So 73 /»OM/rt

r?'

f •'•;.''• ] A /luy ions f/vviofi/es i

*otyes //tees

I | Con/intn/o//ermino/

Figure 66

17 is

St L.ui*

République do S>n»gal

HYDROCHIMIE DES NAPPES PHREATIQUES

APTITUDE DES EAUX A l'IRRI GATION

Y7A Mediocre

Mauvaise

100

seo 10OO 1500 2000 Z500 3000 3500

Conductivité électrique en micromhos/cm.

FIG. 67 . DiAGRAMME POUR LA CLASSÍFÍCATÍONDES E A U X D'iRRiGATICN(d'après L.V.WILCCX-1948)

-163 -

l'extrémité sud du compartiment calcaire où les eaux présentent une minérali-sation et un taux d'adsorption du sodium qui les fait classer comme "admis-sibles" et "mauvaises".

de s _alluviç.n.s _e_t _d.§_s_ _fQcmatÍQ.US. _de lt aïque s _de s _£rinçi^auxfleuves : Sénégal i_Saloum1__Çasamanee

Elles peuvent constituer des ressources aquifères locales impor-tantes. Un figuré spécial les représente sur la carte.

Les formations deltaïques sont parfois le siège de lentilles d'eaudouce dans les îles de l'embouchure des grands fleuves (ex. : cordon litto-ral de Joal-Saloum ou île de Sor-Sénégal, . . . ) . Ces ressources, très locales,de bonne qualité, suffisent en général à l'alimentation des villages, maisdes pompages intenses et concentrés tendraient à les épuiser rapidement età intensifier la pénétration des eaux salées au niveau des tans et mangroves.

En dehors des lentilles d'eau douce, les eaux des formations del-taïques sont fortement minéralisées ; plutôt qu'une contamination actuellepar les eaux marines, cette salure doit être le fait d'une salinité résiduelledes terrains provenant des transgressions quaternaires. La minéralisation deseaux peut atteindre celle de l'eau de mer ou même la dépasser largement(58 g/1, 84 g/1 dans le delta du Sénégal, . . . ) . Ces eaux sont mauvaises pourl'irrigation.

Les nappes alluviales sont généralement constituées d'eau peu miné-ralisée, de bonne qualité, le long des cours supérieurs et moyens des fleuves.Elles sont alimentées soit par le fleuve lui-même (Sénégal), soit par lanappe des terrains encaissants (nappe du Continental terminal en relationavec les nappes alluviales en Casamance), soit directement par les pluies, defaçon importante (Casamance). Dans cette région, quand elles sont plus élevéesque les mangroves, elles constituent de bonnes réserves pour l'irrigation. Leseaux des alluvions des cours inférieurs sont en général plus salées et classées"mauvaises" ; l'augmentation de la salinité est dans ce cas souvent liée àla remontée des eaux de mer dans le fleuve en période d'étiage et/ou à uneevaporation intense.

4.4 - Comparaison avec les résultats obtenus grâce à la classificationde wilcox

Les cartes d'aptitude des eaux à l'irrigation du Sénégal ont étérefaites avec la classification de Wilcox (WILCOX, 1948), fondée sur laminéralisation totale (conductivité électrique) et le pourcentage de sodiumdes eaux :

% Na =rCa + rMg + rNa + rK

Celle-ci définit cinq classes d'eaux

. Excellente

. Bonne

. Admissible

. Médiocre

. Mauvaise

Figure 68

17 IS

Rtpubliqu« du S«n»gal

HYDRQCHIMIE DE LA NAPPE PROFONDE DES SABLES

APTITUDE DES EAUX A L'IRRIGATION(classification Wilcox 196 8)

17

- 165 -

comme le montre le diagramme figure 67. La comparaison des cartes obtenuesgrâce à ces deux classifications conduit aux constatations suivantes :

a) les cartes d'aptitude des eaux de la nappe "maestrichtienne"(fig. 64 et 68) permettent d'établir un parallèle entre les deux classi-fications :

Classification de l'US department Classification deof Agriculture (1954) adaptée à la Wilcox (1948)

cartographie

Bonne ExcellenteAdmissible BonneMédiocre AdmissibleMauvaise Médiocre(RS < 1 g/1)Mauvaise Mauvaise(RS > 1 g/1)

La distinction entre les eaux "mauvaises" mais de faible minéra-lisation et les eaux "mauvaises" plus fortement salées trouve ici sa confir-mation.

b) les cartes d'aptitude des nappes phréatiques (fig. 66 et 69)reflètent sensiblement la même correspondance ; il s'ensuit dans le casétudié pour les nappes phréatiques, que la classification de Wilcox faitressortir plus nettement :

- les zones où les eaux sont "bonnes" à "excellentes",

- les zones où les eaux sont "médiocres" et "mauvaises", maisne fait pas apparaître de zone où les eaux sont de qualitéintermédiaire.

En conclusion, les deux classifications donnent des résultats àpeu près semblables. La classification de Wilcox (1948) semble moins sévèreque celle, plus récente, de l'US department of Agriculture. Il est malgrétout recommandé d'utiliser cette dernière pour deux raisons :

- il est en effet préférable d'établir un document plutôt pessimis-te que trop optimiste ; dans certains cas, les utilisateurs de cescartes pourront ainsi être agréablement surpris par les possibili-tés d'irrigation plus grandes de l'aquifère que celles prévues parles documents cartographiques ;

- d'autre part, cette deuxième classification américaine est actuelle-ment connue et utilisée par la plupart des agronomes.

4.5 - Critique de la cartographie

Ces cartes n'ont pas la prétention d'être des documents d'une ex-trême rigueur scientifique, et il est évident que cette méthode de carto-graphie ne manquera pas d'attirer les critiques de nombreux hydrogéologues :

Figure 69

U

R*publiquf du S>n>gal

HYDROCHIMIE DES NAPPES PHREATIQUES

APTITUDE DES EAUX A L'IRRIGATION

(classification Wilcox 1948)

Médiocre

Mauvaise

\ Zone c/e'ponoppe

0 25 SO *•>

- 167 -

- Les données

II est généralement recommandé d'utiliser des données synchrones,en particulier pour les nappes phréatiques, qui peuvent être plus ou moinsinfluencées par les pluies. Il est évident que cette règle n'a pu être res-pectée pour la cartographie des nappes du Sénégal. Cependant, quand le choixétait possible, on s'est efforcé de sélectionner les données relatives à lasaison sèche. Les points de pollution locale (pollution organique, concentra-tion locale des eaux de la nappe à l'affleurement dans des mares, ...) n'ontpas été pris en considération, de façon à exprimer une dominante chimiqueet traduire la qualité la plus probable des eaux d'une région.

- La précision de la carte

Pour apprécier la précision de la carte, on doit tenir compte d'unepart de l'échelle à laquelle elle est réalisée, d'autre part de la qualitéparfois douteuse des analyses et de la densité très irrégulière, parfoismême inexistante, des points d'eau qui sont à la base du travail.

Il n'est pas possible de représenter de façon distincte,(au1/500 000),les différentes nappes phréatiques du Sénégal. De façon générale,un aquifère présente des hétérogénéités spatiales, des zones de faible exten-sion, à caractéristiques lithologiques et chimiques particulières pouvant jouerun rôle important, favorable ou défavorable, vis-à-vis de l'agriculture, etqui ne sont pas représentables à petite échelle.

Lorsque deux degrés de qualité très différente se trouvent situésà très faible distance l'un de l'autre, les qualités intermédiaires "enauréoles" ne sont pas représentées dans les cas suivants :

. Quand les données prises en compte à l'échelle du travailn'indiquent pas de valeur intermédiaire.

. Quand il y a variation de faciès lithologique : la qualitéchimique de l'eau varie trop rapidement pour qu'on puissereprésenter les stades intermédiaires à l'échelle considérée.

En fait, une zonalité "en auréoles" résulterait essentiellementd'une construction purement géométrique qui ne peut pas toujours s'appliquerau caractère non linéaire de la variable "qualité chimique d'une eau".

- Le principe de la cartographie

Toute mise en valeur agricole doit tenir compte non seulement dela chimie de l'eau d'irrigation, mais aussi de la nature du sol, de laplante à cultiver et de la quantité d'eau nécessaire à la culture envisagée.

La classification du laboratoire de Riverside ne prenant en compteque la qualité chimique de l'eau d'irrigation, cette carte ne donne qu'uneidée de l'aptitude moyenne des eaux utilisées dans des conditions moyennesde sol (lessivage moyen, drainage suffisant) et de culture (plantes moyenne-ment sensibles au sel).

Il est donc bon de la consulter conjointement avec une carte desressources en eau, une carte pédologique et accessoirement une carte ducoût de l'eau. Ce genre de document a essentiellement un objectif d'orien-tation et il ne dispense pas d'études locales complémentaires dans leszones paraissant favorables à un aménagement agricole :

- 168 -

• Etudes agronomiques pour tempérer ou confirmer des diagnos-tics apparemment sévères et définitifs (ex. : une zone"peu ou pas favorable" à un aménagement agricole par laqualité médiocre ou mauvaise de l'eau peut s'avérer exploi-table après un choix judicieux des cultures et une bonnepréparation des sols).

• Etudes hydrogéologiques afin de s'assurer, par exemple, queles irrigations prévues ne provoqueront pas, dans une ré-gion caractérisée par des eaux peu favorables à l'irrigation,une remontée des eaux salées dans la zone radiculaire ouune remontée du niveau de la nappe très près de la surfaceamenant, sous l'effet d'une evaporation intense, un enrichis-sement en sels de sodium dont souffriraient les cultures.

- En conclusion, cet ensemble de critiques peut faire douter de l'in-térêt de ces cartes. Cependant, ce type de représentation est intéressant caril regroupe de façon synthétique des résultats (diagnostic d'utilisation deseaux) souvent présentés de façon ponctuelle et dispersée. Une telle synthèsepermet une visualisation d'ensemble des problèmes de mise en valeur d'unerégion. Ces documents sont particulièrement adaptés pour répondre aux besoinsde planificateurs n'ayant pas de connaissances approfondies dans le domainedes eaux souterraines et chargés de choisir les zones d'implantation ou dedéveloppement d'unités agricoles, dans les pays en voie de développement oùl'on n'a pas une grande expérience de l'irrigation.

4.6 - Application : Carte de "planification agricole de l'Afrique del'Ouest" (fig. 70)

En vue d'étudier les problèmes de mise en valeur agricole des paysdu Sahel, la cartographie mise au point pour le Sénégal a été appliquée éga-lement à la Mauritanie, au Mali, à la Haute-Volta, au Niger et au Tchad,entre 18° de longitude ouest et 22° de longitude est et entre 10 et 20°de latitude nord (entre 8 et 20° N pour le Tchad).

Les cartes ont été élaborées à l'échelle du 1/1 000 000.

4.6.1 - Rig¿ons_cartogra£hiées

Seules ont été cartographiées les régions pouvant présenter un in-térêt du point de vue agricole. Ce sont essentiellement les terrains sédi-mentaires à porosité d'interstices, contenant des nappes d'eau continueslibres ou captives, susceptibles du fait de leur productivité, de donner lieuà un aménagement agricole (nappes "généralisées").

Parmi celles-ci, seules les zones pour lesquelles la documentationmise à notre disposition fournissait suffisamment de renseignements ont étécartographiées. Des extrapolations n'ont été faites que lorsque la connais-sance précise des faciès lithologiques le permettait.

Parmi les nappes phréatiques, seules ont été prises en considéra-tion celles présentant une extension et des ressources suffisamment impor-tantes. Ainsi, les lentilles d'eau douce, qui existent parfois dans les

18°20' FEUILLE o u m 20°

1 8 18'

16'

14°

fEUILLE (ENTRÉ

. T E G A M A

REGIONS POURVUES DE NAPPES PHREATIQUES GENERALISEES

Classification dei eaux selo" leur taux d'adsorpiion de sodium et leur

conductivité (normes du iL-partemeni de I'Ayna.iltuie de Cati!ornie —

Maïdougd.uri /For t y

\

PRINCIPALES CLASSES

D'EAU RENCONTRÉES

Wñ 5 O 0 T E R R A I Ü E 5 DE L A f í I C Ü f S A H E L lEi 3 .7O_(ARTE DE PLAÎl lEI(AÏIO!t\pA p M N d e d e s e a u x Q ! í

L P S rayures obliques in-r.! une qualité chi-

mique supposée.

50 100 150 200* 250 kmA [!,<••> tji'inisanle sut les ¡oll

on /encanute i-ii c*rr» ttv'tltl

12'

18

- 169 -

sables de recouvrement quaternaires, d'extension limitée, et les mares tempo-raires, ont été ignorées sur les cartes, bien que présentant un intérêt pas-toral (leur répartition favorisant la dispersion des troupeaux pendantl'hivernage).

Ont donc été laissées en blanc :

- les zones sans données,

- les zones non aquifères : la cause de cette absence de cartogra-phie est alors indiquée (zone stérile ou biseau sec),

- les terrains métamorphiques ou éruptifs et les terrains sédimen-taires à porosité de fissures contenant des nappes discontinuesou faiblement étendues, à faible productivité.

4.6.2 - Conventions_ado£tées

De façon générale, une zone caractérisée par une eau d'une certainequalité n'a été cartographiée que lorsqu'on disposait au moins de deux pointsd'eau voisins présentant des caractéristiques chimiques semblables. Cependant,de telles zonalités ont pu être définies sur la base de l'analyse d'un seulpoint d'eau lorsque des renseignements hydrologiques ou géologiques (litholo-gie ou structure) permettaient d'extrapoler à partir de la donnée ponctuelle.

Un figuré "en dents de scie" a été utilisé lorsque l'aquifère consi-déré se divise en plusieurs nappes superposées, séparées par des niveaux plusou moins imperméables et plus ou moins continus permettant localement desmélanges d'eau de qualités différentes ; la variation de la qualité, dansce cas, n'est pas régulière, et le passage d'une qualité à une autre ne sesitue pas sur la même verticale, selon le niveau aquifère considéré (ex. :feuille ouest, limite du "front salé" en Mauritanie).

La qualité de l'eau d'une région a été représentée en hachures

du figuré correspondant quand, ne disposant d'aucune donnée chimique^mais connaissant les conditions de gisement de la nappe, on pouvait émettreune hypothèse quant à cette qualité.


- Choix des données :

Les analyses étant d'origine et de qualité très diverses, seulesont été retenues celles dont la balance ionique était inférieure ou égaleà 10 %.

Lorsqu'on disposait de plusieurs analyses pour un seul et mêmepoint d'eau, les critères de choix ont été :

. analyse correspondant à un échantillonnage en saison sèche,

. analyse la plus récente,

. analyse "moyenne" (dans le cas d'un grand nombre de données).

- 170 -

- Répartition spatiale :

La densité des données varie énormément d'un pays à l'autre ;la cartographie de l'Afrique sèche a été réalisée à l'aide de 2350 ana-lyses environ. Le tableau 16 en indique la répartition.

Tableau 16

Pays

Sénégal

Mauritanie

Mali

Principales nappescartographiées

Nappes phréatiques

Nappe profonde dessables maestrich-tiens

Nappe phréatique dubassin mauritanien

Nappe phréatique del'Aouker

Nappe phréatique dubassin de Ségou

Nappe phréatique del'Azaouad

Nappe du Gondo

Nombre d'analyses(approximatif)

400

120

200

100

5

100

15

Observations : Répartition spatialeDensité

. répartition spatiale irrégulière ;

. analyses peu nombreuses au Sénégaloriental (1 analyse pour 3500 km2) ;

. densité plus grande pour le restedu pays (1 analyse pour 100 à 300 km2

selon la région).

. analyses espacées ;

. densité augmente cependant versl'Ouest ;

. pas d'analyses des eaux du Maestrich-tien en Casamance.

. les analyses sont nombreuses et ré-gulièrement réparties dans la moitiésud du bassin mauritanien (1 analysepar 250 km2) ;

• elles sont beaucoup moins nombreusesplus au Nord, parfois inexistantes(Sebkra de N'Damcha).

. réparties surtout dans la moitiésud de l'Aouker soit pour environ20000 km2 sur 38000 km2 de surfacetotale de l'Aouker.

. trop rares analyses.

. irrégulièrement réparties.

. essentiellement dans la moitiésud du Gondo soit environ 10 000 knr.

- 171 -

(suite)

Niger

Tchad

Nappe phréatique duContinental terminal

Nappe phréatique duContinental interca-laire

Grès d'Agadès àl'Ouest de l'Air

Nappes du Primaireà l'Ouest de l'Air

Nappe de la Korama

Nappe du Plio-Quaternaire : Manga

Nappe phréatiqueplio-quaternaire

Nappe dans leContinental terminal

Nappe du Pliocèneinférieur

270

280

20

45

90

485

195

30

. répartition homogène ;

. densité approximative : 1 analysepour 360 km2.

. analyses nombreuses surtout entre6° et 11° E, et entre la frontièrenigérienne au Sud et 15° N (1 analysepour 350 km2) ;

. elles sont rares vers le Nord, àl'Est et à l'Ouest de l'Air, ainsiqu'au SW où le Continental interca-laire est profond et captif sous leContinental terminal.

. analyses fort peu nombreuses.

• aucune analyse ;. quelques données qualitatives seule-ment permettent d'émettre des hypo-thèses quant à la qualité des eaux.

. bonne densité (1 analyse pour350 km 2).

. environ 1 analyse pour 900 km2 ;

. répartition assez régulière.

. bonnes répartition et densité au Suddu parallèle 14° N (1 analyse pour330 km 2).

. bonne répartition spatiale et

. bonne densité pour la cartographie dela nappe phréatique au Sud du pays età lr0uest de l'Ouaddaï ;

. cartographie de la nappe du CT pro-fond et captif au centre du bassinimpossible par manque de données. :

. le Pliocène affleure au NE du bas-sin ; les analyses sont peu nombreu-ses .

Tableau 16 : Répartition des données pour la cartographie de l'aptitudedes eaux à l'irrigation en Afrique de l'Ouest

- 173 -

CONCLUSIONS

Malgré les nombreuses études hydrogéochimiques réalisées en Franceet à travers le inonde, on constate que les problèmes posés par l'étude de lachimie des eaux souterraines sont encore complexes. Les outils et les méthodesd'études sont nombreux, depuis le prélèvement d'eau jusqu'à l'interprétationdes résultats analytiques. Ils sont cependant encore insuffisants et demandentà être toujours améliorés.

Quel que soit le matériel, 1'hydrogéologue doit l'utiliser avecgrande précaution : il doit s'efforcer de toujours rester "maître de la si-tuation" :

II doit d'une part savoir ce qu'il prélève s'il désire interprétercorrectement les résultats analytiques. Un bon prélèvement ne résulte pasd'une recette unique mais doit être adapté d'une part au problème à résoudre,d'autre part aux conditions de gisement de l'eau. Un échantillon peut toujoursêtre représentatif de quelque chose mais pas forcément de ce qu'on étudie(ex. : l'écrémage de la nappe de la région de Casablanca qui traduit la compo-sition acquise pendant la traversée de la zone non saturée).

Il doit d'autre part choisir judicieusement ses outils et méthodesde traitements de données. La transformation en milliéquivalents des résultatsd'analyses, généralement fournis en milligrammes par les laboratoires, est abso-lument nécessaire pour rendre possible la comparaison des analyses entre elles.Puis les classiques diagrammes de Piper et de Schoeller-Berkaloff constituentla base d'un traitement : visualisant et synthétisant les résultats analytiquesdes éléments majeurs, ils sont de bonnes méthodes de classement de données etd'orientation pour les traitements ultérieurs.

Les statistiques complètent et "condensent" les résultats fournispar les méthodes classiques pour les éléments majeurs. Ce sont les seulesméthodes de traitement pour les éléments traces ou pour l'étude des relationséléments chimiques - paramètres physico-chimiques ; elles peuvent mener àd'intéressants résultats pourvu qu'on utilise des données comparables.

Les méthodes statistiques ne présentent un intérêt que lorsque lesdonnées étudiées sont suffisamment nombreuses et homogènes. De même que l'ondit "un dessin vaut mieux qu'un long discours", les représentations graphiquesdes traitements statistiques nous semblent généralement préférables ou nécessai-rement complémentaires à la seule représentation par valeurs caractéristiquesglobales, celles-ci pouvant induire en erreur, en particulier dans le casd'échantillon non homogène.

L'ordinateur apporte maintenant utilement son aide à l'hydrogéo-chimie :

• en accélérant la réalisation de tout calcul ou dessin ;

. en rendant possible certains traitements pratiquement irréalisa-bles "à la main" (ex. : analyse factorielle) ;

. en permettant le stockage (actuel) et l'accession (future) à denombreuses informations hydrogéochimiques.

- 174 -

, Si nous reconnaissons l'utilité indiscutable des ordinateurs, nousretenons que leur existence n'a encore engendré que peu de nouvelles méthodesde traitements et d'interprétation des données et que les méthodes classiquesde représentation graphique, et surtout cartographique, gardent tout leurintérêt. Il apparaît en particulier que, de plus en plus, les études hydro-géologiques, hydrologiques, hydrochimiques devraient être réalisées dans unbut pratique et fournir des documents "utilitaires" telles les cartes deplanification agricole de l'Afrique de l'Ouest.

En conclusion, ordinateur et hydrogéochimie peuvent faire bon mé-nage. Leur mariage est encore récent et il faut souhaiter que les nouveauxmariés engendreront dans l'avenir beaucoup de nouvelles méthodes de traite-ment.

_ I

B I B L I O G R A P H I E

ALBINET (M.), LOUVRIER (M.) 1975 .- Réseau de contrôle de la qualité des eauxsouterraines : Etude régionale pilote dans le département du Loiret.- Paris : B.R.G.M., rapport inédit, 75 SGN 274 AME.

ARMAND (L.) 1933 .- Sur quelques sources minérales du Plateau crétacé .- Revuede l'Industrie Minérale, Fr., n° 300, p. 270-278.

ARMAND CL.) 1934 .- Etude des sources gazeuses et particulièrement des sourcesobtenues par forage dans le bassin de Vichy .- Annales de l'Institutd'Hydrologie et de Climatologie, Fr., t. 9, Faso. 2 (n° 32), p. 77-138.

AUBIGNAT (A.) 1968 .- Hydrogéologie des sources minérales d'Auvergne .- Revuede l'Industrie Minérale, Fr., vol. 50, n° 11, p. 821-831.

AUDIBERT (M.), POUL (X.]f VUILLAUME (Y.) 1971 .- Nappe profonde du Sénégal.Interprétation des observations périodiques de 1967 à 1970. Interpré-tation des analyses isotopiques. Fonctionnement hydraulique dusystème .- Paris : B.R.G.M., rapport inédit, 71 RME 035.

BACK. (W.), BARNES (I.) 1961 .- Equipment for field measurement of electroche-mical potentials .- U.S. Geol. Surv. Prof, Paper. 424-C, p.C-366 -C-368.

BACK (W.) 1963 .- Preliminary results of a study .of calcium carbonate satura-tion of ground water in Central Florida . - Bull. A.I,H.S., 8è année,n° 3, p. 43-51.

BAUDU (R.). BROSSIER (G.), FRITCHE (J.), LESNISSE (A.), RAGOT (P.),VUILLAUME (Y.3, ZAHACZEWSKI CM.] 1973 .- Possibilités actuelles d'analyse

répétitive et multiparamétrique de la qualité de l'eau par lastation SOPHIS .- Paris : B.R.G.M., rapport inédit, 73 SGN 380 AME.

BREMOND CR.), VUICHARD (R.] 1973 .- Les paramètres de la qualité des eaux .- Paris : La Documentation française, 178 p.

BUENO-ROMERO (E.) 1969 .- Le bassin du Mont-Dore : étude hydrogéologique etisotopique des sources thermominérales .- Thèse : 3è cycle :géologie appliquée : Paris : 1969.

- II -

CANCEILL (M.) 1974 .- Régrsssions et corrélations en hydrologie. Résultatsélémentaires, règles pratiques .- Paris : B.R,G.M,, rapport inédit,74 SGN 170 AME.

CASTANY (G.) 19B3 .- Traité pratique des eaux souterraines .- Paris : Dunod,XXXI11-657 p.

CASTANY (G.) 1968 .- Prospection et exploitation des eaux souterraines.- Paris : Dunod, XXI-717 p.

CAUDRON (M.), DESPREZ (N.), MARTINS C O 1974 .- Recueil des résultats d'ana-lyses d'eau sur la nappe des Calcaires de Beauce au Nord de la Loireet dans le Val d'Orléans .- Paris : B,R.G,M,, rapport inédit,74 SGN 227 BDP.

CAZES (P.), SOLETY [P.], VUILLAUME (Y.) 1970 .- Exemple de traitement statisti-que de données hydrochimiques. Application aux nappes du Nord de laFrance .- Bull. B.R.G.M., 2ème série, seat. Ill, n° 4, p. 75-90.

CENTRE BELGE D'ETUDE ET DE DOCUMENTATION DES EAUX (CEBEDEAU) 1964-1966 .- Livrede l'eau en 5 volumes .- Liège : Cebedoc.

CHARREAU (G.) 1961 .- A propos des problèmes d'irrigation au Sahel .- Bambey :Inst. de la Rech, agron. tropicale, p. 52,

CLAUDE (J.) 1972 .- Une chaîne de programmes pour le traitement des données surla salinité .- Cah. O.R.S.T.O.M., sér. Hydrol., Fr., vol. 9, n° 2,p. 3-32.

COGOMBLES (A.) 1968 .- Les stations automatiques de mesure de la qualité deseaux .- Etudes et réalisations, Fr., n° 116, p. 47-48.

COLLIN (J.J.] 1968 .- Appareil d'échantillonnage d'eau sélectif dans lesforages à tubage crépine .- Paris : B.R.G,M,, rapport inédit,68 SGL 138 JAL.

COLLIN (J.J.] 1976 .- Les eaux souterraines de la plaine Saône-Doubs : gisement,hydrodynamique, hydrochimie, pollution et sauvegarde .- Thèse :sciences : Lyon : soutenance prévue début 1976,

CREUSOT (M.R.), GEIRNAERT (W.) 1971 .- Processing of water quality data bydigital computer .- Geologie en Mijnbouw, Delft, vol, 50, n° 1,p. 35-40.

-Ill -

DAWDY (D.R.), FETH (J.H.) 1967 .- Applications of factor analysis in study ofchemistry of groundwater quality, Mogave River Valley, California.- Water Resources Research, U.S.A., vol. 3, n° 2, p. 505-510.

DAZY (J.) 1972 .- Les analyses d'eau et leur interprétation : cours d'hydro-chimie .- Alger : Faculté ¿Les Sciences, doc. inédit, 70 p. ronéotypées.

DEGREMONT 1972 .- Mémento technique de l'eau .- Paris : Technique et documen-tation, 2000 p., 18 cm.

DELARUE (J.), DESTOMBES (J.), JEANNETTE (A.), ROEDERER (P.), VERGERIO (R.) 1956.- Etude géotechnique de la région de Casablanca [géologie, matièrespremières minérales, sols) .- Rabat : Notes et mémoires du Servicegéologique du Maroc n° 130.

DEPAGNE (J.), MOUSSU [H.) 1967 .- Notice explicative de la carte hydrogéologi-que du Sénégal au 1/500 000 et de la carte hydrochimique au1/1 000 000 .- Dakar : Direction de l'énergie et de l'hydraulique.

DEREC (F.) 1973 .- Catalogue des programmes disponibles au département Géologiede l'aménagement au 30 décembre 1972 .- Paris : B.R.G.M., rapportinédit, 73 SGN 013 AME.

DEREC (F.) 1971 .- Applications d'un programme de tracé automatique de courbesen hydrogéologie .- Paris : B.R.G.M., rapport inédit, 71 SGN 332 HID.

DEREC (F.), L0UVRIER (M.) 1973 .- Représentation graphique des analyses d'eau.Le programme PIPER .- Bull. B.R.G.M., 2ème série, sect. Ill, n° 2,p. 107-112, 1 fig., 2 tabl.

DEVILLIERS (G.), LOUBOUTIN (R.) 1970 .- Contrôle automatique des indicationsrelatives à la qualité des eaux et au fonctionnement des appareils detraitements .- Rapport présenté à l'A.G.H.T.M. Congrès de Rabat,23 mars 1970, in Techniques et Sciences municipales, Fr., 65è année,n° 6, p. 233-255.

DOWNS (S.C.), FISHMAN (M.J.) 1966 .- Methods for analysis of selected metalsin water by atomic absorption .- U.S. Geol. Surv. Water Supply paper1540-C, p. 1-45.

FAO-UNESCO 1973 .- Irrigation, drainage and salinity : An internationalsource book .- Paris : UNESCO, London : Hutchinson, XXII-510 p.

FINIELZ (H.). BERKALOFF (E.), TIXERONT CJ.) 1953 .- L'utilisation des eauxsalées en Tunisie .- Tunis : Hydraulique et Hydrologie, Série I,Fase. 3, p. 1-20.

- IV -

FISHMAN (M.J.). ROBINSON (B.P.) 1969 .- Water analysis .- Analytical Chemistry*Annual rev., U.S.A.* vol. 41* n° 5* p. S23-360.

FRANCE - JOURNAL OFFICIEL 1974 .- Régime de l'eau .- Paris : Journauxofficiels n° 1327* 883 p.

FREY 1933 .- Les analyses d'eau et leur interprétation géologique .- Rabat :Notes et Mémoires du Service des Mines* n° 26.

GARRELS (R.M.), CHRIST (CL.), trad. WOLLAST (R.) 1967 .- Equilibres des minérauxet de leurs solutions aqueuses .- Paris : Gauthier-Villars* 335 p.(Collect, monographies de chimie minérale).

GOGUEL (J.) 1971 .- La température des eaux souterraines .- La Presse thermaleet climatique* Fr.3 n° 3* p. 149-151.

GOODSPEED (M.J.) 1968 .- A data collection and storage system using a digitalevent recorder .- A.I.H.S.* Públ. n° 81* Comptes rendus Colloque deTucson* p. 473-484.

GREFFART (J.), MONITION (L.) 1969 .- Les données de l'analyse des eaux .- Paris :B.R.G.M.* rapport inédit 69 SGL 200 HÏD.

GREFFARD (J.) 1970 .- Equilibres carboniques et corrosion .- Bull. B.R.G.M.,2ème série* sect. Ill* n° 4* 1970* p. 23-44.

GOUZES (R.), LOUVRIER (M.), MARTIN (A.) 1973 .- Etude hydrochimique d'orienta-tion agricole des nappes du bassin sédimentaire sénégalais. Nappeprofonde "maestrichtienne". Nappes "phréatiques" .- Paris : B.R.G.M.*rapport inédit 73 RME 018 AF.

HAIS (A.B.), RAGNAN (R.B.) 1969 .- A ten-unit water level sensing and recordingsystem .- Water Resources Research* U.S.A.* vol. 5* n° 6* p. 1414-1417.

HARINGER (G.) 1971 .- Station de mesure sur le Rhin .- Techniques et Sciencesmunicipales* Fr.* 66è année* n° 1* p. 19-22.

HEM (J.D.), WARING (G.A.), WHITE (D.E.) 1963 .- Data of Geochemistry. Chap. F :Chemical composition of subsurface waters .- U.S. Geol. Surv. Prof,paper 440-F* p. F-l - F-67.

HEM (J.D.) 1967 .- Chemical geohydrology .- In : Proc. of the national symp.on ground water hydrology* San Francisco .- Urbana : American WaterResources Association .- p. 107-123.

V _

HEM (J.D.) 1970 .- Study and interpretation of the chemical characteristics ofnatural waters .- U.S. Geol. Surv. Water-Supply paper 1473, XIV-363 p.

HENTINGER (R.), JONQUET (P.) 1970 .- Station automatique pour l'observation desinterfaces dans les forages - S.O.I.F. : comportements et résultatsacquis depuis 1969 .- Bull. B.R.G.M., 2ème série, seat. Ill, n° 2,p. 49-52.

HOY (N.D.), KOHOUT CF.A.) 1963 .- Some aspects of sampling salty groundaquifers in coastal aquifers .- Ground water, U.S.A., vol. 1, n° 1,p. 28-32.

HUME (D.N.) 1967 .- Analysis of water for trace metals j Present capabilitiesand limitations. In : Equilibrium concepts in natural water systems.- In : Symposium sponsored by the Division of Water, Air and WasteChemistry at the 151st meeting of the American Chemical Society,Pittsburg,Pa., March 23-24, 1966. Americal Chemical Society,Washington, p. 30-44.

JONQUET [P.) 1970 .- Représentativité des échantillons en fonction des hydro-capteurs •- Bull. B.R.G.M., 2ème série, section III, n° 2, p. 53-58.

KEYSER (A.H.) 1969 .- La mesure continue et automatique de la qualité des eaux.- L'Eau, Fr., sept., p. 399-402.

LABROT (J.C.), ROLET (P. ), SOLETY (P.) 1971 .- Méthodes statistiques et program-mes de traitement par ordinateur des données numériques en géologie.- Paris : B.R.G.M., rapport inédit 71 INF 001.

LECLERC (E.), BEECKMANS, EDELINE 1967 .- Pollution de l'eau : échantillonnageet méthodes d'analyse .- Paris O.C.D.E», 40 p.

LEMOINE (B.] 1974 .- Essai de classification et de cartographie de la qualitéchimique des eaux souterraines .- Paris : B.R.G.M., rapport inédit74 SGN 404 AME.

LEVE (G.W.), GOOLSBY CD.A.) 1967 .- Test hole in aquifer with many water-bearingzones at Jacksonville, Florida .- Ground-Water, U.S.A., vol. 5, n° 4,p. 18-22.

LOGAN (J.) 1961 .- Estimation of electrical conductivity from chemical analysesof natural waters .- Journ. of Geophys. Res., U.S.A., Vol. 66, n° 8,p. 2479-2483.

- VI -

LOUVRIER (M.) 1971 .- Etude hydrochimique de quelques eaux minérales françaises.Application des méthodes de traitement automatique .- Paris : B.R.G.M.,rapport inédit 71 SGN 313 HÏD.

LOUVRIER CM.], MONITION (L.) 1971 .- Acquisition de la composition chimique deseaux minérales .- La Presse thermale et climatique* Fr., n° 3, p. 141-148 et Paris : B.R.G.M.j rapport inédit 71 SGN 190 HÏD.

LOUVRIER (M.) 1974 .- Etude préliminaire à la rationalisation du réseau decontrôle chimique des eaux du Maroc .- Rabat : Direction de l'Hydrau-lique, Division de la recherche en eau, rapport inédit.

LOUVRIER CM.], SZIKSZAY (M.] 1974 .- ReavaliaçSo hidroquimica da regiäo deCasablanca, Marrocos .- Boletim 16, Instituto de Geociencias,Universidade de Sâo Paulo, v. 5t p. 33-45.

Me KEE (J.E.), WOLF (H.W.) 1971 .- Water quality criteria/2nd ad. .- Sacramento :State water resources,control board, Publ. 3-A, XIV-548 p.

MARGAT (J.) 1963 .- Notice explicative du diagramme d'analyse d'eau .- Paris :B.R.G.M., rapport inédit DS 63 A 31.

MARGAT (J.) 1966 .- La cartographie hydrogéologique .- Paris : B.R.G.M., rapportinédit DS 66 A 130.

MARTIN (A.), REICHELT (R.), VAUBOURG (P.) 1973 .- Ressources en eau souterrainede l'Afrique sèche (Sénégal, Mauritanie, Mali, Haute Volta, Niger,Tchad) .- Paris : B.R.G.M., rapport inédit 73 RME 010 AF.

MAUREL (M.) 1958 .- Normalisation des analyses d'eau. Normalisation des bulletinsd'analyse. Expression des résultats .- Paris : Cours de perfectionnementdes techniques de l'eau.

MORGAN (CO.). DINGMAN (R.J.), Me NELLIS (J.M.) 1966 .- Digital computermethods for water quality data .- Ground water, U.S.A., n° 3,p. 35-42.

MORGAN (CO.), Me NELLIS (J.), ROPES (L.H.) 1969 .- Fortran IV. Program forsynthesis and plotting of water quality data .- U.S. Geological Survey,The University of Kansas, Special distribution publication 39, 59 p.

MONITION (L.), NERAT DE LESGUISE (M.) 1960 .- Notice explicative de la cartehydrogéologique de la région de Casablanca .- Rabat : Notes etmémoires du Service géologique du Maroc n° 131.

_ VII _

MONITION CL.) 1966 .- Les graphiques à base trilinéaire représentatifs dela composition chimique des eaux souterraines. Le diagramme en"losange" .- Paris : B.R.G.M., rapport inédit DS 66 A 61

MONITION CL.) 1969 .- Exploitation des données hydrogéochimiques par ordina-teur .- Paris : B.R.G.M.S rapport inédit 69 SGL 122 HÏD

NOISETTE (G.) 1958 .- Que doit-on demander à une analyse et comment doit-onl'interpréter ? .- Nancy : Cours de perfectionnement des techniquesde l'eau. Cycle 1958.

PIPER (A.M.) 1944 .- A graphic procedure in the geochemical interpretationof water analyses .- Transaction, American Geophysical Union, U.S.A.,Papers, Hydrology, p. 914-929.

RAINWATER (F.H.), THATCHER (L.L.) 1960 .- Methods for collection and analysisof water samples .- U.S. Geol. Surv. Water Supply paper 1454, 301 p.

RAMON CS.) 1971 .- Utilisation de la loi de Gauss en cartographie hydrochimi-que pour la mise en évidence des hétérogénéités .- Paris : B.R.G.M.,rapport inédit 71 SGN 074 HYD.

RANKAMA (K.)f SAHAMA (T.G.) 1950 .- Geochemistry .- Chicago, London : theUniversity of Chicago press, XVI-912 p.

RICHARD (C), VAN CU (N.) 1961 .- Relation entre la résistivité d'une eau etson taux de minéralisation. Modifications de la règle deDorochewski .- L'eau, Fr., Janv.j p. 22-24.

ROBERSON (CE.), FETH (J.H.), SEABER (P.R.), ANDERSON (P.) 1963 .- Differencesbetween field and laboratory determinations of pH, alkalinity andspecific conductance of natural waters . - U.S. Geol. Surv. Prof,paper 475-C, p. C-212 - C-215.

ROCCHIOCCIOLI C O 1967 .- Le pH et sa mesure .- Paris : Presses Universitairesde France, 126 p. (Que sais-je . n° 1248).

RODIER (J.) 1971 .- L'analyse chimique et physico-chimiques de l'eau. Eauxnaturelles et eaux usées .- Paris : Dunod, 700 p.

SCHOELLER (H.) 1948 .- Les modifications de la composition chimique de l'eaudans une même nappe .- A.I.H.S., Publ. n° 32, t. 3, Assemblée géné-rale d'Oslo, 19-28 août, (Travaux de la Commission des eaux souter-raines), p. 124-129.

-VIII -

SCHOELLER (H.] 1948 .- Les variations de la composition chimique de l'eau dansles nappes souterraines .- A.I.H.S.j Publ. n° 32, t. 3, Assembléegénérale d'Oslo, 19-28 août (Travaux de la Commission des eaux souter-raines), p. 130-144.

SCHOELLER (H.) 1955 .- Géochimie des eaux souterraines : application aux eauxdes gisements de pétrole .- Rev. de l'Inst. français du Pétrole, Fr.,nos mars-avril-juin-juillet-août, 213 p.

SCHOELLER (H.) 1962 .- Les eaux souterraines .- Paris : Masson, 642 p.

SCHULZ (H.D.) 1970 .- Chemische Vorgänge beim Übergang vom Sickerwasser zumGrundwasser (Les processus chimiques lors du passage des eaux d'in-filtration aux eaux souterraines) •- Geol. Mitt., Dtsch., n° 10,p. 151-204.

SLACK (K.V.) 1970 .- A portable multiparameter. Water quality kit .- JournalWater Pollution Control Feder., U.S.A., vol. 42, n° 7, p. 1395-1399.

SOLETY (P.), VUILLAUME (Y.) 1970 .- Possibilités actuelles de traitement auto-matique par ordinateur des données hydrochimiques : programmes HYCH,HISTG, GRAD, AFAC0 .- Paris : B.R.G.M., rapport inédit 70 SGN 233 HYD.

Standard methods for the examination of water and wastewater/12^n ed. .- NewYork : American Public Health Association, 1965, 769 p.

BUREAU DE DOCUMENTATION MINIERE .- Statistique de l'industrie minérale : année1961 .- Paris : Impr. nationale, 1963, 278 p., 1 carte h.-t.(Annales des Mines).

TREMILLON (B.) 1968 .- Cours de chimie analytique : 1. Méthodes de mesure quan-titative - 2. Chromatographie .- Saclay : Institut national desSciences et techniques nucléaires, 89 p.

TREMILLON (B.) 1968 .- Cours d'électrochimie .- Saclay : Institut national dessciences et techniques nucléaires.

U.S. SALINITY LABORATORY 1954 .- Diagnosis and improvement of saline andalkaline soils .- U.S. Dept. of Agriculture (Agr. Handbook 60.USDA), VII-160 p. : ill.

WTLCOX (L.V.) 1948 .- The quality of water for irrigation use .- Washington :USDA, techn. bull. 962, 40 p.

WILCOX (L.V.) 1958 .- in : Washington : USDA, Inform. Bull. 197.

- IX -

LISTE DES FIGURES

Chapitre I

1) Prélèvement des échantillons

1 - Exemple d'hydrocapteur descendu ouvert aux deux extrémités : hydrocapteurTAMAM.

2 - Exemple d'hydrocapteur descendu fermé, ouvert en profondeur : hydrocapteur

NEYRPIC.

3 - Comparaison de résultats fournis par des échantillons moyens et ponctuels.

4 - Schéma du dispositif de prélèvement par pompage à l'aide d'obturateurs.

5 - Variation du rH d'une eau en fonction du temps de pompage.

2) Modifications de l'échantillon

6 - Variation de la température et de la résistivité à la source du Loiret.

7 - Comparaison de la conductivité mesurée sur le terrain et de la conduc-

tivité mesurée en laboratoire.

8 - Comparaison du pH mesuré en laboratoire et du pH mesuré sur le terrain.

9 - Comparaison du bicarbonate mesuré en laboratoire et du bicarbonate me-suré sur le terrain.

10 - Influence du temps de conservation dans des flacons de polyethylenesur le pH des eaux des champs de pétrole.

11 - Influence du temps de conservation et du matériau du récipient sur descomposés azotés en solution.

12 - Influence du temps de conservation et du matériau sur des composés

phosphores en solution.

3) Ra££el_des_méthodes_de_dosages

13 - Exemple de réponse d'une électrode aux changements d'activité et de

concentration.

- X -

-* °QËIôle_de_la_yalidité des résultats d'analyses

14 - Relationsfentre conductivité et dureté, concentrations en chlorures etsulfates.

15 - Relation entre conductivité et résidu sec

Chapitre II

16 - Schéma d'ensemble d'un traitement de données.

17 - Organisation de la chaîne de programmes pour le traitement des ana-

lyses chimiques.

18 - Bordereau pour éléments majeurs.

19 - Modèle de bordereau.

2) P_escri£tion_des_p_rogrammes

20 - HYCH : listing des données (tableau 1).

21 - HYCH : listing des résultats (tableau 2).

22 - Exemples de cartes perforées.

23 - Diagramme de PIPER

24 - Les faciès chimiques sur un diagramme de PIPER.

25 - Distinction de faciès sur un diagramme de PIPER.

26 - Phénomènes modificateurs de la chimie des eaux :

ex. 1 : précipitation deex. 2 : précipitation deex. 3 : échanges de baseex. 4 : réduction des sulfates.

27 - Rapports caractéristiques sur un diagramme de PIPER.

28 - Mélange d'eaux.

29 - Diagramme de Schoeller-Berkaloff "Travail".

30 - Diagramme de Schoeller-Berkaloff "Rapport".

31 - Abaque pour la détermination de rapports caractéristiques sur le dia

gramme de Schoeller-Berkaloff.

32 - Bordereau pour la constitution du fichier-disque.

- XI -

33 - Bordereau donnant les instructions de calculs (prétraitement statis-tique) .

34 - Résultats de calculs statistiques élémentaires : effectif, minimum,

maximum, moyenne, écart-type, coefficient de variation.

35 - Histogramme.

36 - Matrice de corrélation.

37 - Diagramme de répartition à 2 dimensions.

38 - Diagramme gaussologarithmique. Nappe du Calcaire carbonifère dans

la région de Lille.

39 - Nappe du Calcaire carbonifère. Carte des résidus secs.

40 - Plaine du Doubs et de la basse Loue. Diagrammes gaussologarithmiques.

4-1 - AGRUS : classification de l'eau en fonction du SAR et de la conducti-vité.

Chapitre III

') Les eaux minérales françaises

4-2 - Diagramme de répartition : comparaison de, deux sommes globales (repré-sentation graphique de la balance ionique).

43 - Diagramme de répartition : comparaison somme totale - somme partielle.

44 - Diagramme de répartition : comparaison somme totale - élément.

45 - Analyse factorielle : éléments chimiques majeurs.

46 - Analyse factorielle : éléments chimiques majeurs + température (axes 1

et 2).

47 - Analyse factorielle : éléments chimiques majeurs + température (axes 1et 3).

48 - Les eaux minérales françaises - Diagramme de Piper.

b) Les nappes de la Craie et du Calcaire carbonifère dans l e N o r d d g l aFrance

49 - Projection des pôles - éléments majeurs sur le plan des axes 1-2.

50 - Projection des pôles - éléments majeurs sur le plan des axes 1-3,orthogonal à celui des axes 1-2.

51 - Analyse de l'ensemble de la population. Plan des axes 1-2.Représentation des échantillons.

- XII -

52 - Carte isofacteur de la nappe de la Craie.

53 - Carte isofacteur de la nappe du Calcaire carbonifère.

54 - Analyse de 42 échantillons par les éléments traces - Plan des axes 1-2.

3) Les eaux_de la région de Casablanca

55 - Diagramme de PIPER : Casablanca - groupe 2.

56 - Diagramme de PIPER : Casablanca - groupes 3 et 4.

57 - Diagramme de PIPER : Casablanca - groupe 7.

58 - Diagramme de PIPER : Casablanca - groupes 1, 5, 6 et 8.

59 - Caractéristiques cationiques des eaux de Casablanca.

60 - Répartition géographique des eaux de type A.

61 - Répartition géographique des eaux de type B.

62 - Répartition géographique des eaux de type C.

63 - Histogrammes de répartition des résidus secs des eaux de types A, B et C

4) Ça£tograp_hie de_l^ap_titude_des_eaux_à_l^irrigation

64 - Hydrochimie de la nappe profonde des sables maestrichtiens : aptitude des

eaux à l'irrigation.

65 - Esquisse hydrogéologique.

66 - Hydrochimie des nappes phréatiques. Aptitude des eaux à l'irrigation.

67 - Diagramme pour la classification des eaux d'irrigation (Wilcox, 1948).

68 - Hydrochimie de la nappe profonde des sables maestrichtiens. Aptitude

des eaux à l'irrigation. Classification de Wilcox, 1948.

69 - Hydrochimie des nappes phréatiques. Aptitude des eaux à l'irrigation.Classification de Wilcox, 1948.

70 - Carte de planification des ressources en eaux souterraines de l'AfriqueSahélienne. Aptitude des eaux à l'irrigation (carte schématique).

- XIII -

LISTE DES TABLEAUX DANS LE TEXTE

1 - Comparaison de quelques méthodes de prélèvement.

2 - Exemples d'éléments déterminés par absorption atomique.

3 - Exemples de déterminations par électrodes spécifiques.

4 - Méthodes de dosages au laboratoire - Comparaison des méthodes de dosages

couramment utilisées pour les principaux ions majeurs.

5 - Quelques possibilités des analyseurs automatiques.

6 - Les différentes phases de traitement et d'interprétation des analyses

chimiques•7 - Possibilités d'utilisation d'une eau en fonction de sa minéralisation

totale (US Salinity Laboratory, 1955).

8 - Possibilités d'utilisation d'une eau en fonction de SAR (Wilcox, 1958).

9 - Diagnostics d'aptitude des eaux à l'irrigation d'après l'US Department

of Agriculture.10 - Caractéristiques des groupements hydrochimiques (nappes du Nord de la

France).

11 - Appartenance des échantillons du groupe 4 (nappes du Nord de la France).

12 - Remise en question de l'appartenance d'échantillons à un groupe (nappes

du Nord de la France).

13 - Diagrammes de Piper réalisés pour l'étude des eaux de Casablanca.

14 - Caractéristiques des eaux de Casablanca.

15 - Classification des eaux par degrés d'aptitude à l'irrigation.

16 - Répartition des données pour la cartographie de l'aptitude des eaux

à l'irrigation en Afrique de l'Ouest.

- XV -

SYMBOLES ET ABREVIATIONS UTILISES DANS LE TEXTE ET LES FIGURES

mg/l - Milligramme par litre

meq/1 - Milliéquivalent par litre

r - Expression en meq/1

NUM - Numéro de traitement de l'analyse

G - Numéro de groupe

IDENTIFICATION - Identification quelconque de l'analyse

T - Température en °C

RO - Résistivité en ohm/cm

PH - pH

RS - Résidu sec en mg/l

CAMG n ^.- Cations maneursNAK

CLS04

CO3 - Anions majeursHCO3N03

BA - BaryumB - BoreCU - CuivreF - Fluor Eléments-tracesNI - NickelSR - StrontiumZN - Zinc

C + - Somme des cations = rCa + rMg + rNa + rK

A~ - Somme des anions = rCl~ + rSO^ + rCO¡ + rHCO3 + rNO3

C+ - A-ERR - Balance ionique en % = c + + A_ x 100

TDS - Somme des éléments dissous en mg/l (T_otal Dissolved jSolids)

,, J , rCl~ - (rNa+ + r K )IEB - Indice d échange de base = •

rCl"SO - Sulfates SOï

- XVI -

CO - Carbonates C03 + bicarbonates HCO3 exprimés sous forme

de carbonates en meq/1

NO - Nitrates N0¡

AC - Alcalins = rNa+ + rK+

AT - Alcalinoterreux = rCa + rMg

CS - Chlorures Cl + sulfates SO4

C - Conductivité en yraho/cm

CONDUCT.SAR - Taux d'adsorption du Sodium (¿odium Adsorption Ratio) :

rNa

\fl/2 (rCa + rMg)

TH - Titre hydrotimétrique

TA - Titre alcalimétrique

TAC - Titre alcalimétrique complet

- XVII -

SYMBOLES UTILISES DANS LES ORGANIGRAMMES

Traitement à exécuter

Perforation de cartes

Lecture de cartes perforées

Sortie de résultats sur imprimante

Sortie sur traceur automatique

Branchement conditionnel

Ecriture sur disque

Lecture de disque

ACQUISITION ET TRAITEMENTS DES DONNÉES …infoterre.brgm.fr/rapports/76-SGN-093-AME.pdf · La...

Documents

Transcript of ACQUISITION ET TRAITEMENTS DES DONNÉES …infoterre.brgm.fr/rapports/76-SGN-093-AME.pdf · La...