PROJET DE REALISATION D’OUVRAGE D’EXPLOITATION D’EAUX ...

Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme de :

MASTER en Sciences et Techniques en Géophysiques et Géomatiques

Option : Géophysiques

Intitulé

présenté par

MIANDRA ANDRIANASY Salohy Mihamintsoa

devant la commission d’examen composée de :

Président : Monsieur RANAIVO NOMENENJANAHARY Flavien Professeur Titulaire

Encadreur : Monsieur RAKOTOARIMANANA Ingénieur hydrogéologue principale

Examinateur : Monsieur RALAIMARO Joseph Docteur

UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO

FACULTÉ DES SCIENCES

DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE

PROJET DE REALISATION D’OUVRAGE D’EXPLOITATION D’EAUX SOUTERRAINES DE BETSIMITATATRA ET

PLANIFICATION D’UTILISATION DES RESSOURCES EN EAUX EN VUE D’AMELIORER L’ADDUCTION D’EAU

POTABLE DE GRAND ANTANANARIVO

18 Juillet 2015 Bureau d’Etude Mandroso

Lot II EZRY Ambatokarana

B

e

M

Mémoire de fin d’étude en vue

de l’obtention du diplôme de :

MASTER en Sciences et Techniques en Géophysiques et Géomatiques

Option : Géophysiques intitulé

présenté par

MIANDRA ANDRIANASY Salohy Mihamintsoa

devant la commission d’examen composée de : Président : Mr RANAIVO NOMENENJANAHARY Flavien Professeur Titulaire

Encadreur : Mr RAKOTOARIMANANA Ingénieur hydrogéologue principale

Examinateur : Mr RALAIMARO Joseph Docteur

PROJET DE REALISATION D’OUVRAGE D’EXPLOITATION D’EAUX SOUTERRAINES DE BETSIMITATATRA ET

PLANIFICATION D’UTILISATION DES RESSOURCES EN EAUX EN VUE D’AMELIORER L’ADDUCTION D’EAU


18 Juillet 2015 Bureau d’Etude Mandroso

Lot II EZRY Ambatokarana

UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO

FACULTÉ DES SCIENCES

DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE

B

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M

I

Remerciements

REMERCIEMENTS

Le présent ouvrage n’aurait été réalisé sans la contribution de plusieurs

personnes, auxquelles j’exprime mes très vifs remerciements.

J’adresse, particulièrement, mes chaleureuses gratitudes et reconnaissances à

l’endroit de :

- M. RAHERIMANDIMBY Marson, Professeur titulaire, Doyen de la

Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo, de m’avoir permis

d’effectuer le présent mémoire ;

- M. RAKOTONDRAMANANA Hery Tiana, Maitre de conférence, Chef du

Département de Physique, de m’avoir admis au sein de son département;

- M. le Professeur RAMBOLAMANANA Gérard, Professeur titulaire,

Directeur de l’Institut de l’Observatoire Géophysique d’Antananarivo

(I.O.G.A), qui a bien voulu nous accorder ses conseils.

- M. RANAIVO NOMENENJANAHARY Flavien responsable de la

Formation Master en Sciences et Techniques de Géophysique et Géomatique,

pour l’honneur qu’il nous accorde pour son acceptation à patronner ce

présent mémoire ;

- M. RAKOTOARIMANANA, Ingénieur hydraulicien, enseignant à IOGA,

encadreur du présent mémoire, pour ses précieux conseils ;

- M. RALAIMARO Joseph, Maitre de conférences, qui a accepté de juger ce

travail ;

- tous les enseignants de la Formation qui m’ont fait bénéficier de leurs

connaissances et expériences durant cette année d’études ;

- le personnel du Laboratoire de Géophysique Appliquée de l’IOGA pour leur

assistance en matière de documentation ;

- ma famille pour sa patience et dont l’affection me procure toujours un

nouvel élan dans mes occupations ;

- mes amis de classe, pour leur amitié et sympathie pour cette année passée

ensemble.

A vous tous, MERCI et MERCI encore !

II

Sommaire

SOMMAIRE REMERCIEMENTS

LISTE DES FIGURES

LISTE DES CARTES

LISTE DES TABLEAUX

INTRODUCTION

PREMIERE PARTIE : CONTEXTES GENERAUX ET SITUATION DU PROJET

D’ADDUCTION D’EAU POTABLE DU GRAND ANTANANARIVO

CHAPITRE 1 : CONTEXTES GENERAUX

CHAPITRE 2 : SITUATION DU PROJET D’ADDUCTION D’EAU POTABLE DU

GRAND ANTANANARIVO

DEUXIEME PARTIE : METHODOLOGIE THEORIQUE ET DEVIS PROVISOIRE

SIMPLIFIEE

CHAPITRE 1 : QUELQUES DEFINITIONS ET APPLICATIONS

CHAPITRE 2 : CALCUL DE RENDEMENT DU FORAGE

CHAPITRE 3 : CONCEPTION ET REALISATION DU FORAGE ET PUITS A

DRAIN RAYONNANT

CHAPITRE 4 : DEVIS PROVISOIRE SIMPLIFIE

TROISIEME PARTIE : EVALUATION DES BESOINS EN EAUX ET

PLANIFICATION DU DEVELOPPEMENT DE L’ADDUCTION D’EAU POTABLE

DE GRAND ANTANANARIVO

CHAPITRE 1 : EVALUATION DES BESOINS EN EAUX

CHAPITRE 2 : PLANIFICATIONS DE L’ADDUCTION D’EAU POTABLE DE

GRAND ANTANANARIVO

RESULTATS ET DISCUSSIONS

CONCLUSION

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

REFERENCES WEBOGRAPHIQUES

TABLE DES MATIERES

ANNEXES

III

Liste des abréviations et acronymes

LISTE DES ABBREVIATIONS ET ACRONYMES

AEP : Adduction d’Eau Potable

BV : Bassin Versant

°C : Degré Celsius

JIRAMA: Jiro sy Rano Malagasy

CO2 : Dioxyde de carbone

c : Consommation per capita

D : Diamètre du forge ou puits à drain rayonnant

H : Hauteur de précipitation

Ha : Hectare

IOGA : Institut et Observatoire de Géophysique Appliqué

j : Jour

K : Coefficient de perméabilité

PDR : Puits à drain rayonnant

PIB : Produit Intérieur Brute

PNUD : Programme des Nations Unies pour le Développement

% : Pourcentage

’’ : Pouce

Km : Kilomètre

L/s : Litre par seconde

mm : Millimètre

m : Mètre

m2/s : Mètre carré par seconde

m3/h : Mètre cube par heure

m3/j : Mètre cube par jour

OMS : Organisation Mondiale de la Santé

ONG : : Organisation Non Gouvernemental

STGG : Sciences et Techniques de Géophysique et Géomatique

T/ha : Tonne par Hectare

T : Température, t : temps

IV

Liste des figures

LISTE DES FIGURES

Figure I.1 Coupe profil montrant les caracteristiques de la geomorphologie des Hauts ------- 6

Plateaux malgaches --------------------------------------------------------------------------------------- 10

Figure I.2. Contexte hydrogeologique de la zone d’Antananarivo ------------------------------- 21

Figure II.1. Essai de pompage -------------------------------------------------------------------------- 24

Figure II.2. Courbe caracteristique du forage--------------------------------------------------------- 26

Figure II.3. Courbe de debit q = f(t) ------------------------------------------------------------------- 27

Figure II.4. Mecanisme d’interference sur le forage ou puits à drain rayonnant --------------- 30

Figure II.5. Illustration de la methode 3R ------------------------------------------------------------ 31

Figure II.6. Coupe lithologique du forage dans le secteur ----------------------------------------- 33

Figure II.7. Coupe lithologique du forage dans le secteur 2 ---------------------------------------- 43

Figure II.8. Coupe lithologique du puits dans le secteur 4/5 --------------------------------------- 44

Figure II.9. Equipement de forage --------------------------------------------------------------------- 47

Figure II.10. Schema d’une crepine -------------------------------------------------------------------- 49

Figure II.11. Materiau de fonçage de drain (pointe) ------------------------------------------------- 62

Figure II.12. Puits à drains rayonnant vue de dessus et profil -------------------------------------- 63

Figure A. Perimetre de protection de captage ---------------------------------------------------- 64

Figure B. Courbe de la consommation per capita c = f(t) --------------------------------------- 66

V

Liste des cartes

LISTE DES CARTES

Carte I.1. Plan de reference de Grand Antananarivo ----------------------------------------------- 4

Carte I.2. Carte de geomorphologie de Grand Antananarivo ------------------------------------- 5

Carte I.3. Carte hydrographique de Grand Antananarivo------------------------------------------ 8

Carte I.4. Carte geologique de la zone d’Antananarivo -------------------------------------------- 9

Carte I.6. Coordonnees des trois secteurs etudies et les deux puits a drains ------------------ 18

Carte III.1. Schema directeur de la phase 1 ---------------------------------------------------------- 55




VI

Liste des tableaux

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I.1. Tableau des temperatures, precipitations et durées d’ensoleillements.......... 7

Tableau I.2. Donnees hydrogeologiques de la plaine d’Antananarivo.............................. 11

Tableau II.1. Caracteristiques des zones favorables........................................................... 17

Tableau II.2. Application numériques ................................................................................. 37

Tableau II.3. Dimensionnement simplifiee d’un forage ..................................................... 43

Tableau II.4. Dimensionnement simplifiee d’un puits à drains rayonnant ......................... 51

Tableau II.5. Resume du cout d’un forage et d’un puits à drains rayonnant....................... 53

Tableau II.6. Exploitation d’eaux souterraines .................................................................. 54

Tableau III.1 Nombre de population de Grand Tananarive a l’horizon de 34 ans et les

besoins en eaux .................................................................................................................... 56

Tableau III.2. Exploitation de la riviere Ikopa et Andromba .............................................. 58

Tableau III.3. Exploitation des eaux souterraines de la plaine Betsimitatatra .................... 60

Tableau III.4. Exploitation de la riviere Sisaony et de la plaine aval Sisaony .................... 62

Tableau III.5. Exploitation des eaux de surfaces de l’Andromba et de la plaine

de Laniera ........................................................................................................................... 65

1

Introduction

INTRODUCTION

La ressource en eau est un élément naturel primordial pour la vie de l’homme.

L’eau alimente tous les êtres vivants et en constitue une proportion importante de 70 % du

corps humain. Il est certain que l’accroissement de la demande en eau pour les activités

humaines augmentera les contraintes et pressions sur cette ressource.

Un approvisionnement en abondance d’eau est un des facteurs les plus importants dans

le développement. La mise en place d’un système d’adduction d’eau potable est nécessaire à

la survie de la population. Ainsi, l’importance de l’eau pour la vie, comme composante de

l’écosystème mondial n’est plus à démontrer. Il faut donc permettre à tous d’en accéder.

L’adduction d’eau potable, qu’elle soit d’origine superficielle ou souterraine est donc une

infrastructure permettant de développer un pays. Le nombre de population de Grand

Antananarivo ne cesse d’augmenter. Cependant, le système d’adduction d’eau potable en

place n’arrive plus à satisfaire les besoins en eaux et qui est vétuste et saturé à savoir

production insuffisante et réseau d’adduction saturé.

C’est pour cette raison que nous avons rédigé ce mémoire de fin d’étude s’intitule :

« Projet de réalisation d’ouvrage d’exploitation d’eaux souterraines de Betsimitatatra et

planification d’utilisation des ressources en eaux en vue d’améliorer l’adduction d’eau potable

de grand Antananarivo ».

Le présent mémoire propose d’exploiter les eaux souterraines de la nappe alluviale de

la plaine d’Antananarivo par la mise en place de quelques grands puits à drains rayonnant de

grand débit et quelques forages en lignes, mais pour ce faire, il y a lieu d’inclure un

programme de l’ensemble des ressources en eaux disponibles.

Le problème qu’il faut résoudre en premier temps est l’interférence des puits ou des forages

donc, il faut savoir la distance minimale entre deux forages d’eaux ou puits dans un même

site pour éviter la diminution de leurs productions d’eaux.

Les travaux effectués sont présentés dans ce document en trois parties.

La première partie résumera les contextes généraux et la situation du projet d’adduction d’eau

potable de Grand Antananarivo. La seconde partie décrira les méthodologies théoriques et les

devis provisoires simplifiés. La troisième partie présentera quelques planifications du

développement de l’adduction d’eaux potables de Grand Antananarivo et avant de conclure,

quelques paragraphes récapituleront les résultats et les discussions.

PREMIERE PARTIE

CONTEXTES GENERAUX ET

SITUATION DU PROJET

D’ADDUCTION D’EAU POTABLE


2

Contextes généraux et situation du projet d’adduction d’eau potable de grand Antananarivo

On entend par Grand Antananarivo, le groupement de la Commune Urbaine

d’Antananarivo Renivohitra et l’ensemble des communes périphériques qui sont desservis et

peuvent être desservis par des infrastructures communes, par exemple système d’adduction

d’eau. Il y a lieu de préciser que le terme Grand Antananarivo n’est pas encore officialisé

mais dans le cadre de l’organisation future de ce groupement, on en parle déjà.

Les deux chapitres suivants développent les détails qu’il faut savoir sur Grand Antananarivo

et son domaine d’adduction d’eau potable.

CHAPITRE 1: CONTEXTES GENERAUX

Dans cette partie, nous allons délimiter Grand Antananarivo, la focaliser dans le cadre

des contextes géographique, géomorphologique, climatique, hydrographique, géologique,

hydrogéologique, socio-économique et en infrastructure.

I.1.1.DELIMITATION ET GEOGRAPHIE

La région du Grand Antananarivo est inclue dans la région d’Analamanga.

Cette zone est composée de quatre districts dont :

- Antananarivo Renivohitra avec une superficie de 107 km2 formé de 6 arrondissements qui

sont Analakely, Ambanidia, Antaninandro, Andrefan’Ambohijanahary, Ambatomainty et

Ambohimanarina

-Antananarivo Antsimondrano avec une superficie de 379 km2 formé de 18 Communes qui

sont Ambohidrapeto, Ankadimanga, Ambavahaditokana, Ampitatafika, Anosizato ouest,

Andoharanofotsy, Andranonahoatra, Ankaraobato, Bemasoandro, Fenoarivo, Itaosy,

Soalandy, Soavina, Tanjombato, Ampanefy, Fiombonana, Andranonahoatra, Ambohijanaka et

Bongatsara.

-Antananarivo Avaradrano avec une superficie de 545 km2 formé de 7 communes qui sont

Alasora, Ankadikely Ilafy, Ambohimangakely, Manandriana, Ambohimanambola, Sabotsy

Namehana et Ambohimanga rova

-Ambohidratrimo avec une superficie de 1418 km2 formé de 5 communes qui sont

Ambohidratrimo, Talatamaty, Ambohitrimanjaka, Ambohibao Antehiroka, Ivato

Firaisana/Ivato Aeroport et Anosiala.

3


La plaine d’Antananarivo est une dépression où convergent cinq rivières : la rivière

Ikopa et ses affluents à savoir la Sisaony, l’Andromba, la Mamba et la Katsaoka et qui en sort

par le déversoir naturel Bevomanga Farahantsana.

4


Située entre Y=430 à 490 km et X=780 à 820 km dans la zone des Hautes Terres.

Elle couvre environ une surface de 30.000 hectares de rizière dont 20.400 km posent encore

des problèmes d’aménagement.

Le plan d’ensemble de la zone d’étude supposé comme plan de référence est montré par la

figure ci-après.

Source : BD 500, FTM (2007)

Carte I.1 : Plan de référence de Grand Antananarivo

5


I.1.2. CONTEXTE GEOMORPHOLOGIQUE

Le contexte est caractérisé par des collines latéritiques, et des plaines alluviales qui

sont dominées par la rivière Ikopa dans laquelle la JIRAMA pompe une grande partie de l’eau

qu’elle exploite, mais qui sert aussi à irriguer une multitude de rizières. La carte qui suit

résume ce contexte.

Source : Ministère de l’eau (2007)

Carte I.2 : Carte de géomorphologie de Grand Antananarivo

6


La figure suivante montre aussi une coupe-profil des caractéristiques de la

géomorphologie des Hauts Plateaux malgaches.

.

Source : RAKOTONDRAINIBE (2007)

Figure I.1 : Coupe-profil de la géomorphologie des Hauts Plateaux malgaches.

I.1.3. CONTEXTE CLIMATIQUE

Antananarivo est soumis à un régime climatique tropical qui englobe la Haute Terre.

La saison est divisée en deux périodes :

- une saison pluvieuse et chaude, de Novembre à Mars

- une saison fraiche et sèche, d’Avril à Octobre.

Ce contexte joue un rôle important dans le régime hydrologique d’Antananarivo. La plupart

de la région d’Antananarivo est alimentée en eau par la rivière Ikopa et ses affluents.

En période sèche, les cours d’eau sont permanents et en période de pluies, ils grossissent avec

des débits importants.

Située à une altitude moyenne de 1 250 m, l’agglomération d’Antananarivo connaît des

températures relativement douces de 13 °C en moyenne pour le mois le plus froid et 22°C

pour le mois le plus chaud. La pluviométrie moyenne de la région atteint 1300 mm par an.

Il est même possible que chaque Commune ait sa spécificité climatique.

La température moyenne annuelle varie de 15 à 23°C.

Le mois le plus chaud est Février et le plus froid Juillet.

L’ETP calculée selon Thornthwaite est de l’ordre de 1.000 mm (Chaperon et al, 1993 ;

Rasoamiadana, 1993 ; Dussarrat, 1994 ; CORUS, 2006).

Ces conditions climatiques sont favorables pour la recharge des nappes aquifères par

infiltrations efficaces durant la période de crue.

7


Le tableau suivant résume la température, la hauteur moyenne de précipitation et la

durée d’ensoleillement durant toute l’année.

Tableau I.1 : Températures, précipitation, durée d’ensoleillement durant toute l’année.

Période de référence : Février

2014

Jan

Fév

Mars

Avril

Mai

Juin

Juil

Aout

Sept

Oct

Nov

Dec

Température min. en °C 16,6 16 ,8 16,3 15 12 ,3 10 9,5 9,6 10,6 12,9 14,8 16,2

Température max moy en °C 26,4 26,5 25,9 25,2 23,2 21,1 20,4 21 23,6 25,8 26,6 26,4

Hauteur moy de P en mm 274 278,9 203,5 64,5 22,5 7,7 10,8 10,4 10,6 75,8 187,7 309,9

Durée d’ensoleillement en h 211 178 199 221 229 206 214 235 250 251 233 201

Source : Service météorologique (2014)

I.1.4. CONTEXTE HYDROGRAPHIQUE

Concernant l’hydrographie, les rivières et fleuves, les lacs et marais constituent les

réseaux de surfaces du bassin.

Le réseau principal est constitué par la rivière Ikopa.

Les réseaux secondaires ou affluents sont formés par :

- la Sisaony qui prend sa source dans la falaise de l’Angavo ;

- l’Andromba apparaît dans le massif d’Ankaratra ;

- la Katsaoka en rive gauche de l’Ikopa ;

- la Mamba draine la partie Nord d’Antananarivo en rive droite de l’Ikopa ;

- la rivière Andakana et la Renihirano à Mahitsy dans la partie nord du B.V.

Il y a trois rivières qui entrent dans la plaine de Tananarive : Varahina-Ikopa, Mamba,

Sisaony, qui reçoivent les eaux d’une autre rivière l’Andromba et son affluent la Katsaoka

pour former l’Ikopa à l’aval de la plaine, et qui doivent sortir à un seul endroit au seuil de

Bevomanga.

L’organisation des réseaux hydrographiques d’Antananarivo est présentée par la carte ci-

dessous.

8



Carte I.3: Carte montrant la jonction de l’Ikopa, de la Sisaony et de la Mamba.

I.1.5. CONTEXTE GEOLOGIQUE

La carte suivante (carte I.4) montre que les formations géologiques rencontrées sont de 2

sortes :

- Les roches magmatiques et métamorphiques qui sont :

les granites

les gneiss

9


les migmatites

les roches volcaniques de l’Ankaratra

- Les alluvions de la plaine sont composées d’argile, de tourbes, puis d’argiles sableuses

et des sables à la fois.

En zone tropicale les roches métamorphiques et magmatiques sont altérées et présentent

toujours le profil-type suivant de haut en bas : latérite, argile latéritique, arène argileuse, arène

grenue, socle sain.

La nappe alluviale de la plaine d’Antananarivo est une nappe captive par endroit, mais aussi

semi-captive et forme un grand réservoir d’eau. Les altérations favorisent le transport des

argiles qui alimentent les débits solides des rivières sous forme de limon.

La géologie d’Antananarivo est résumée dans la carte I.4 ci-après.

Source : RAKOTOVAHOAKA (2007)

Carte I.4 : Carte géologique de la zone d’Antananarivo

I.5.6. CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE

Ce sont les nappes souterraines qui régulent les débits des eaux de surface, c'est-à-dire

qu’en saison des pluies ou hautes eaux, elles absorbent les surplus de ruissellement, et en

saison sèche, elles se déchargent dans les rivières pour assurer et soutenir les débits de basses

eaux ou débits d’étiage. Il est donc utile de connaître le contexte hydrogéologique de la plaine

10


d’Antananarivo et d’analyser les différents rôles joués par les nappes aquifères dans

l’apparition des inondations et ainsi que les mesures qui pourraient être prises pour les

atténuer.

Le contexte hydrogéologique d’un sous-bassin versant en zone du socle altéré d’Antananarivo

est présenté par la figure I.2 ci-dessous.

Source : RAKOTONDRAINIBE (2007)

Figure I.2 : contexte hydrogéologique de la zone d’Antananarivo

Légendes

NA : nappe arène socle, NT : nappe de la tourbe, NM : nappe d’altérite, NS : nappe des

sables, NI : nappe d’inondation des rizières, P : pluies, R : ruissellementI : infiltration,

S : suintement de la ligne de sources, Ld : lame d’écoulement des drains,

Lr : lame des rizières, Ft : flux total longitudinal, Fl : flux latéral, Da : drainance ascendante

Dd : drainance descendante, Et : évaporation des interfluves, Eb : évaporation du bas fond,

X : alimentation à l’extérieur du bassin local.

Ce schéma montre que les nappes souterraines existantes sont :

- Sous les collines latéritiques de haut en bas:

nappe des argiles sablo-kaoliniques, libre

11


nappes des arènes grenues ou arènes micacés, semi-captive

- Sous la plaine alluviale, on a de haut en bas :

nappe des sables lavés, deposé par la rivière, mais qui est captive ;

nappes des arènes grenues ou arènes micacés, captive.

Les nappes d’altérations sont dans des aquifères à tendance argileuse (argiles sablo-

kaoliniques et arènes micacé). Leurs porosités sont élevées autour de 40 % alors que

leurs transmissivités sont faibles (5.10-5 m2/s à 10-4 m

2/s) ce qui veut dire que ces

formations absorbent un volume important d’eau et les libèrent avec un débit

extrêmement faible.

Mais les plus intéressantes sont la nappe d’altération et la nappe alluviale.

La nappe d’altération joue un rôle de réservoir d’eau pour alimenter la réserve d’eau de la

nappe alluviales donc il y a une grande quantité de réserve.

La nappe d’altération peut jouer un rôle important pour l’évacuation des eaux usées car elle a

une porosité très élevée, mais sa perméabilité est faible.

La nappe alluviale qui est plus ou moins captive contient une grande quantité de réserve d’eau

pour l’adduction d’eau potable.

Étant une nappe captive, l’eau est protégée contre la pollution provenant de la surface.

Tableau I.2 : Données hydrogéologiques de la Plaine d’Antananarivo.

Type de nappe Paramètres

Nappe d’alluvions

Débit Q = 3 à 6 L/s par mètre de rabattement

Hauteur d'eau : 10 m

Profondeur faible

Qualité : eau peu minéralisée riche en fer

Eaux superficielles

Débit Q : suffisant

Qualité : peu minéralisée, pollution humaine,

quelquefois riche en éléments argileux

Nappes d'arènes

Débit Q = 0,4 l/s par mètre de rabattement

Hauteur d'eau : quelques mètres

Profondeur faible, Qualité : eau peu minéralisée

Source: Direction de l'Eau (2003).

12


I.1.7. CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE

Les activités socio-économiques dans l’agglomération de Grand Antananarivo surtout

en périphérie sont l’élevage des bovins, des porcs, des volailles et ainsi que l’agriculture dont

la plus importante est la riziculture. Cette région produit en moyenne 2,7 T/ha de riz. La

population urbaine et la population rurale sont interdépendantes car la plupart des exploitants

agricoles ont des liens étroits avec la vie urbaine et, dans la plupart des ménages ruraux, la

principale source de revenu provient de l’emploi.

L’extension urbaine rapide au cours de la dernière décennie, notamment du fait de

l’industrialisation massive à entrainer une forte ascension économique de

l’agglomération engendre 40 % du PIB national en 2001.

I.1.8. CONTEXTE EN INFRASTRUCTURES

I.1.8.1. Infrastructure en adduction d’eau potable

Dans la zone d’étude, la JIRAMA dessert déjà certaines Communes ou il y a déjà des

antennes du réseau mais il reste encore beaucoup de Communes et de villages qui ne sont pas

desservis. Ainsi pour s’approvisionner en eau, la population est obligée d’utiliser des sources

d’eau non potable par puits individuels et sources.

I.1.8.2. Infrastructures routières

D’une manière générale, Grand Antananarivo est bien équipée en matière de route

mais il y a de mentionner l’existence des routes nationales.

La zone d’étude est traversée par les routes nationales :

- au sud par la RN7, vers Antsirabe

- à l’ouest par la RN1, vers Arivonimamo

- à l’est par la RN2, vers Ambohimalaza

- au nord par la RN3, vers Anjozorobe

- au nord-ouest par la RN4, vers Mahitsy

L’existence des routes facilite la mise en place des projets d’Adduction d’Eau Potable.

I.1.8.3. Assainissement et électricité

Antananarivo ville est dotée d’un système d’assainissement en termes d’évacuation

d’eaux pluviales, d’eaux usées, d’ordures ménagères et d’excréta.

Quant aux autres Communes, l’assainissement n’est pas bien équipé et même inexistant pour

les centres en milieu rurales. Cependant, à cause de statut de Capitale d’Antananarivo, par

13


endroits, il existe déjà des associations et des ONG qui œuvrent dans ces domaines de

l’assainissement. Dans la zone du projet, beaucoup de centres sont déjà desservis par le

réseau de la JIRAMA, une situation qui facilite aussi la mise en place d’un projet d’AEP.

La connaissance des contextes de la zone d’étude appui le plan d’un projet d’AEP,

mais les résumés des situations anciens et actuelles des projets d’adduction d’eau potable sont

aussi nécessaire pour bien mener un projet d’AEP, les détails sont dans le chapitre suivant.

Le chapitre ci-après résumera la situation du projet d’adduction d’eau potable de

Grand Antananarivo y compris les systèmes existant de la JIRAMA.

CHAPITRE 2. SITUATION DU PROJET D’ADDUCTION D’EAU


La JIRAMA est la seule Société qui fournit de l’eau à la majorité de Grand

Antananarivo qui englobe la ville d’Antananarivo et les zones périphériques jusqu’à un taux

de 80% de couverture. Sinon, certains foyers utilisent des puits individuels ou des sources,

mais seule l’eau fournie par la JIRAMA est légalement considéré comme potable.

I.2.1. SITUATION DU SYSTEME EXISTANT DE LA JIRAMA

Les systèmes d’alimentation en eau potable de Grand Antananarivo sont organisés à

partir de trois sites de production d’eau potable :

- site de production d’eau à Mandroseza

La grande partie de la production d’eau qui alimente la ville d’Antananarivo et ses

périphéries, provient du lac Mandroseza.

La production de Mandroseza est exclusivement d’origine superficielle.

Le lac est alimenté principalement par le pompage de la rivière Ikopa et des bassins versants

aux alentours. C’est un lac artificiel, un réservoir d’eau brute et lieu de prédécantation naturel.

La production sur le site de Mandroseza est assurée par 2 usines de traitement : Mandroseza I

et II, la deuxième a été mise en service en 1993. La filière de traitement est une filière

conventionnelle avec les étapes classiques de floculation, décantation, filtration et chloration

pour Mandroseza I et décantation sur filtres pour Mandroseza II.

- site de production d’eau à Vontovorona

La station se trouve à une distance de 25 km à l’Ouest de la ville de Tananarive, alimente le

centre universitaire et quelques fokontany de la commune d’Alakamisy. L’alimentation en

14


eau potable de Vontovorona est assurée par l’eau de surface du lac Lohozozoro, qui occupe

une large superficie de 33 ha environ avec une profondeur moyenne de 3 à 4m.

- Site de production d’eau à Faralaza.

Elle se trouve en bordure de la Mamba, mais captant l’eau de l’Ikopa et dans la commune

rurale de Talatamaty, District d’Ambohidratrimo Région d’Analamanga.

Cette station a été créée pour améliorer l’approvisionnement en eau dans la Commune Nord-

ouest de la ville d’Antananarivo, en particulier dans les zones d’Ambohidratrimo et d’Ivato.

Elle est destinée à renforcer la production de Mandroseza.

La production totale actuelle de la JIRAMA est environ 140.000 m3/j alors que le besoin en

eau total que doit fournir la JIRAMA est de 292.557 m3/j.

On constate que le système existant n’arrive plus à assurer les besoins en eau de la population

dont le nombre pour le cas de Grand Antananarivo ne cesse d’augmenter ce qui entraine aussi

une augmentation de la demande.

Cependant, selon l’estimation du Ministère de l’eau, ces besoins seront doublés à l’horizon

2020.Un de problème à résoudre par l’Etat est l’augmentation du taux d’accès à l’eau potable

qui risque de perdurer si on ne trouve pas une solution.

En bref, il va falloir renforcer et ajouter la production de la JIRAMA pour pouvoir

subvenir aux besoins de l’agglomération d’Antananarivo.

Il est donc nécessaire d’évaluer les ressources en eau disponible afin de trouver une solution

satisfaisante aux demandes en eau surtout en termes d’AEP.

I.2.2. RESUME DU RAPPORT CONCERNANT L’ETUDE

HYDROGEOLOGIQUE DE LA NAPPE ALLUVIALE DE LA PLAINE

D’ANTANANARIVO

Au cours des mois de Septembre, Octobre et Novembre 1973, dans le cadre de

l’évaluation des ressources en eaux de la plaine de Tananarive et dans le cadre du projet

PNUD/OMS, l’OMS a demandé aux services administratifs l’exécution d’une campagne de

sondages de reconnaissance, de mesures de débit et forages d’essai.

Le but de cette campagne était d’effectuer des sondages de reconnaissance pour évaluer les

ressources en eaux souterraines de la plaine : connaissance géologique des alluvions et

détermination des paramètres hydrauliques du réservoir.

Les résultats de cette campagne ont permis de situer trois secteurs favorables à une

exploitation intensive des eaux souterraines, ce sont les secteurs suivants :

15


Secteur 1 : Tana Sud : vallée de l’Ikopa entre Amhohimanambola et Mandroseza

Secteur 2 : Tana Sud-Ouest : plaine alluvial de l’Ikopa entre Ambohidronono et

Anosizato

Secteur 4/5 : Tana Nord-Ouest : Ambohitrimanjaka

Donc pour résoudre le problème d’insuffisance d’eau pour l’AEP de Grand

Antananarivo actuelle, en plus de l’utilisation des eaux de surfaces, la solution pour ce faire

est l’exploitation de la nappe de la plaine de Betsimitatatra qui a déjà fait l’objet d’une étude

hydrogéologique entre 1973 à 1975 et à permis de déterminer les caractéristiques principales

de la formation à savoir :

- la transmissivité T : dans les secteurs étudiés, elles varient de 4 .10-4

m2/s à

1,2.10-2

m2/s

- le coefficient d’emmagasinement S : les valeurs trouvées sont comprises entre

1.10-3

et 4. 10-3

m2/s.

- la variation des niveaux piézométriques

- l’évaluation de la potentialité en eau

Une proposition d’exploitation a été avancée et qui constituerait la réalisation des

lignes de forages dans le secteur 1 et 2, la réalisation des puits à drain dans le secteur 4/5.

Mais au même titre, il est présenté aussi le thème « AEP » de Grand Antananarivo et dont les

résultats sont montrés comme suit :

- localisation des zones favorables

- structure de la nappe aquifère

- proposition d’ouvrage d’exploitation

Cette étude montre que la plaine de Betsimitatatra dispose d’une potentialité énorme de

ressources en eaux souterraines mais on a pu constater la présence de fer dans l’eau.

I.2.2.1. Description des secteurs favorables

Les eaux souterraines de la plaine de Betsimitatatra à exploiter sont contenues dans les

nappes d’alluvions semi-captive et sont en général de bonne qualité physico-chimique,

faiblement minéralisées, mais riches en fer tandis que les eaux de surface sont abondantes,

peu minéralisées, de bonne qualité physico-chimique dans les bassins supérieurs, mais

deviennent fortement chargées en matériaux en suspension dans les cours inférieurs.

16


Les trois secteurs qui fournissent des ressources appréciables d’eaux souterraines sont ceux du

secteur 1, 2 et 4/5.

a) Secteur 1

La nappe est uniformément déprimée de 1 à 2 mètres par rapport à l’Ikopa.

L’alimentation par l’Ikopa est manifestée d’Ambohimanambola à Tanjombato.

Vers l’aval, la nappe semble converger vers l’Ikopa dont le niveau est pourtant situé à une

cote supérieure. Dans la vallée de l’Ikopa au Sud de Tananarive, l’Etiage de la nappe en

Octobre. Les hautes eaux de la nappe sont en Février ou Avril suivant les zones.

Le niveau de seuil de la retenue de Tanjombato varie en fonction des irrigations de la plaine et

les crues de l’Ikopa. Les apports de l’Ikopa vers la nappe sont importants en raison de la

bonne qualité du contact nappe-Ikopa : 1.000 L/s.

b) Secteur 2

L’alimentation de la nappe par la Sisaony est évidente. Dans la vallée de la Sisaony au

sud-ouest d’Antananarivo, l’étiage de la nappe et de la Sisaony est en Aout-Octobre. Les

hautes eaux de la nappe et de la Sisaony sont en Février. L’amplitude annuelle de la variation

des niveaux de la nappe est de l’ordre de 0,4 à 0,7 m et l’amplitude annuelle de la variation du

niveau moyen de la Sisaony est de l’ordre de 0,6 m. Les apports de la Sisaony à la nappe sont

relativement faibles en raison de la faible transmissivité de la nappe (12L/s) pour la zone

étudiée.

c) Secteur 4/5

La nappe est alimentée à l’Est par l’Ikopa dont la ligne d’eau domine la nappe de 0,5 m

environ. La nappe s’écoule d’Est en Ouest en raison de la différence de cote entre l’Ikopa

(1247,2 m) et de la Sisaony (1246,5 m environ).

A l’Ouest, la nappe est alimentée par la Sisaony, le sens d’écoulement de la nappe s’infléchit

alors vers le Nord-Ouest en direction du confluent Sisaony-Ikopa.

Dans la vallée de l’Ikopa et de la Sisaony au Nord-ouest d’Antananarivo, l’étiage de la nappe

et de l’Ikopa en Aout-Décembre. Les hautes-eaux de la nappe et de l’Ikopa sont aussi en

Févriercomme dans le secteur 2.

L’amplitude annuelle de variation du niveau moyen de l’Ikopa varie de 0,4 à 0,6 m et

l’amplitude annuelle de variation des niveaux de la nappes entre 0 ,3 et 0,6 m.

17


Malgré les transmitivités relativement élevées de ce secteur, les apports de l’Ikopa à la nappe

sont faibles en raison de la mauvaise qualité du contact entre nappe et Ikopa : 8 L/s au total.

On constate que les étiages et les hautes eaux de la nappe coïncident avec les étiages et les

hautes eaux des cours d’eau, et que les amplitudes annuelles de variation des niveaux de la

nappe et des cours d’eau sont du même ordre de grandeur. Tout ceci confirme bien l’existence

de relation hydrodynamique privilégié entre nappe et cours d’eau.

Les zones favorables ont été délimité par un collègue dans le cadre ainsi de son

mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme de Master II en Science et

Technique en Géophysique et Géomatique Appliqué qui s’intitule « Evaluation de la

potentialité en eaux souterraines de la plaine alluviale de l’Ikopa pour l’alimentation en eau

potable d’Antananarivo et ses périphéries» (MANDANIRINA,2015) cité en bibliographie

numéro (2) pour lesquelles les caractéristique hydrogéologique sont résumées dans le tableau

ci-contre.

Tableau II.1 : Caractéristiques des zones favorables.

Paramètres Secteur 1 Secteur 2 Secteur 4/5

Coefficient de perméabilité K 1,2.10-3

2,7.10-4

5,7.10-4

Transmissivité (m2/s) 1,2.10

-2 2,5.10

-3 6.10

-3

Coefficient d’emmagasinement 2,5 .10-3

2,4.10-3

5.10-3

Longueur moyenne (m) 6000 3000 5000

Largeur moyenne (m) 1500 2000 3500

Epaisseur (m) 9,7 8,5 11,1

Profondeur (m) 18,15 18,80 19,30

Puissance de la nappe(m) 16,15 16,80 17,30

Source : MANDANIRINA (2015)

Les dimensions de ces zones favorables et leurs fonctionnement hydrogéologiques est

une des critères qui nous mène à avoir une idée à propos du choix du type d’ouvrage de

captage à mettre en place à savoir ligne de forage et puits à drains rayonnant.

Etant donné la structure de la nappe dans les secteurs 1 et 2 où la zone de forte

potentialité présente une longue bande médiane de bonne caractéristique hydrogéologique et

dont la localisation est précisé dans la carte I.6 permet la mise en place de quelques forages en

lignes et de même, la structure de la nappe dans le secteur 4/5 où la zone de forte potentialité

18


présente une assez large étendue géométriquement qui permet la mise en place de deux puits à

drains rayonnant ceux qui est comparable au résultat obtenue durant campagne de sondages

de reconnaissance en 1973, et dont les localisations est montré aussi dans la carte I.6 en terme

de coordonnées.


Carte I.6. Coordonnées des trois secteurs étudiés et les deux puits à drains

Ses informations présentent les structures hydrogéologiques de ses nappes qui restent

invariable au cours du temps mais les paramètres qui changent sont les niveaux

piézométriques, et les puissances H de la nappe qui conditionnent aussi les débits

exploitables. Or, ces niveaux piézométriques et puissances des nappes revêtent un caractère

aléatoire. Ainsi, pour bien évaluer la potentialité de ses nappes, on aurait dû mettre en place

SECTEUR 4/5

SECTEUR 2

SECTEUR 1

19


un réseau de piézomètres pour lesquels les niveaux d’eau devrait être mesurés

périodiquement.

Après avoir vu les situations anciens et actuelles de l’AEP ainsi que la délimitation des

secteurs favorables de la plaine de Betsimitatatra par un collègue, élaborant maintenant les

méthodologies suivi de quelques devis provisoires.

DEUXIEME PARTIE

METHODOLOGIES THEORIQUES

ET DEVIS PROVISOIRE

SIMPLIFIE

20

Méthodologies théoriques et devis provisoire simplifié

Avant de réaliser un projet en matière d’adduction d’eau potable, il faut mettre en

œuvre une procédure bien organisée et réglementée se basant sur l’évaluation de la ressource

en eau afin de garantir sa pérennité. Le chapitre suivant développe quelques conceptions à

suivre pour cela.

CHAPITRE 1 : METHODOLOGIES THEORIQUES

Avant d’entrer dans les détails, il faut avoir en tête quelques notions importantes en

matière d’exploitation d’eaux souterraines, plus précisément les concepts des essais de

pompage.

II.1.1. QUELQUES DEFINITIONS ET APPLICATIONS

II.1.1.1. Temps de pompage

Le temps de pompage est un des paramètres important à ne pas négliger.

La détermination du temps de pompage de la nappe nécessite plusieurs essais, ici, on a choisi

t= 18h par jour car la nappe à besoin de temps de repos par sa réalimentation elle-même mais

aussi, il faut considérer la disponibilité de l’électricité.

II.1.1.2. Notions sur l’essai de pompage

L’essai de pompage consiste à abaisser à partir d’un pompage dans un puits, la surface

piézométrique de la nappe baignant dans la formation dont on veut déterminer la perméabilité

et la transmissivité. Le pompage est réalisé à débit constant et l’évolution de la surface

piézométrique de la nappe est suivie au moyen des piézomètres repartis aux alentours du

puits.

La figure suivante explique ces processus cité ci-dessous.

21


Figure II.1. Influence du pompage dans un puits

Avec A, B : distance entre piézomètre et puits de pompage

R : rayon d’action fictif

R

22


a) Définition

C’est un test portant sur la modification du comportement hydrodynamique du complexe

nappe aquifère c’est-à-dire ouvrage de captage par impulsion provoquée à l’aide d’un

pompage à débit constant.

b) But

L’essai de pompage a pour but de connaitre l’aquifère et l’ouvrage mais aussi de :

- déduire les propriétés hydrodynamiques de l’aquifère telles que la transmissivité T et

le coefficient d’emmagasinement S, ainsi que la perméabilité K

- tester le fonctionnement d’observation

- évaluer le débit de production d’un forage ou d’un puits

- évaluer le rabattement limite

- évaluer les interférences sur des extractions voisines.

c) Condition d’exécution

Il faut que :

- la loi de Darcy soit valable (écoulement laminaire)

- le puits ou forage soit complet

- le puits soit bien développé et équipé

- le niveau statique de nappe soit horizontal ou subhorizontal

- le diamètre soit petit avec un débit de pompage constant.

d) Principe de base

On pompe à débit constant l’ouvrage et on mesure l’influence du pompage sur le niveau

piézométrique dans l’ouvrage et à proximité dans les piézomètres.

e) Choix du site d’essai

L’ouvrage choisi pour l’essai doit être représentatif de la zone étudiée, il faut éviter la

proximité des voie de circulation mais accessible pour la mise en place du matériel et le plus

délicat c’est permettre un rejet d’eau d’exhaure sans risque de retour à la nappe ni risque

environnementaux.

f) Choix de la pompe

Le type de pompe choisie devra permettre d’atteindre et maintenir constant durant plusieurs

jours un débit supérieur au débit instantané, de refouler l’eau pompée à une distance

23


suffisante pour ne pas avoir un retour à la nappe. Elle doit disposer d’un clapet anti-

retour (pas de retour d’eau à chaque arrêt de pompage). Pendant les essais, (développement et

pompage), l’attributaire prendra toutes les précautions nécessaires pour qu’il ne puisse pas

s’infiltrer d’eau superficielle dans l’ouvrage testé, soit directement par l’orifice, indirectement

par infiltration autour de l’ouverture du forage.

g) Ouvrage d’observation de la nappe

Cet ouvrage permet d’évaluer l’incidence du pompage sur la remontée du niveau de l’eau.

Dans ces conditions, les travaux à réaliser sont les suivants :

- développement de l’ouvrage pour extraction des fines de l’aquifères

- pompage du débit maximal pour la nappe et pour le forage, avec suivi de la minéralisation

de l’eau pour détecter une éventuelle évolution. La durée de pompage devra être de l’ordre de

la semaine environ 170 h.

- piézomètre de 15 m de profondeur, situé à une dizaine de mètre du forage, avec suivi de

l’évolution de la minéralisation de l’eau

- nivellement des ouvrages pour détermination de la cote piézométrique

L’ouvrage sera réalisé à proximité du piézomètre, ce dernier servant d’ouvrage d’observation

de la nappe.

h) Type d’essai de débit

h1°) Essai de puits ou essai par palliers à courte durée

De l’ordre de 1 à 4 h avec mesure du niveau de l’eau dans le puits et dans l’ouvrage

d’observation.

Cet essai permet d’évaluer les caractéristique du complexe aquifère/ ouvrage de captage :

perte de charge dans l’ouvrage, débit spécifique, rabattement spécifique, débit critique,

productivité et rendement ainsi que la courbe caractéristique de l’ouvrage s = f (Q) au temps t.

Le rabattement s est mesuré dans l’ouvrage avec s = bQ + cQn pour la nappe captive avec n

entre 1 et 2 mais dans la pratique on peut prendre n = 2.

bQ : perte de charge propre du au pompage de la nappe.

cQ2

: perte de charge provoquée à l’entrée de l’ouvrage.

Il faut tenir compte du débit critique déterminé par l’essai par pallier, des résultats de l’essai

de nappe, caractéristique de l’équipement de captage (Position des crépines, pompe), risque

de colmatage, problématique lié à la qualité de l’eau et le mode d’exploitation souhaité.

24


En traçant la courbe caractéristique du forage (figure II.2), le débit critique Qc est le débit

maximal à ne pas dépasser pour un ouvrage car au-delà, on assisterait à une augmentation

successive du rabattement dans l’ouvrage ou dénoyage de l’ouvrage.

Figure II.2. Courbe caractéristique du forage

Le déroulement d’un pallier comprend une phase se descente et remontée. Si la remonté est

rapide, on a une nappe de faible capacité, si la remonté est lente, on a une nappe de grande

étendue. Il faut au moins 4 palliers.

Pour effectuer un essai par palliers, on fait varier les débit de la pompe comme suit et ce

jusqu'à obtention d’une stabilisation du rabattement.

- Premier pallier : Q plus ou moins faible

- Deuxième pallier : 2Q

- Troisième pallier: 3Q

- Quatrième pallier : 4Q

La figure suivante montre le débit en fonction du temps avec temps de pallier constant ou non.

h2°) Pompage d’essai ou essai de nappe longue durée.

Q

s

Qc

Qisi

t

Q

Front de réalimentation

Rivière ou lac

Front classique

Front imperméable :

colline

1 er pallier

Débit = Q

2 ème pallier

Débit = 2 Q

3 ème pallier

Débit = 3Q

Figure II.3. Courbe de débit Q = f(t)

△T3 △T1 △T2

22

25


De 48 à 72 h à pour but de déterminer les caractéristique hydrodynamique de l’aquifère : T, S,

R et les conditions aux limites de l’aquifère.

On réalise un essai à débit constant de longue durée.

On mesure le rabattement et le rabattement résiduel à des instant t de l’arrêt de pompage qui

permet la remontée du niveau de l’eau.

h3°) Différent méthode de traitement des essais de débit

Selon le contexte hydrogéologique et le régime de l’essai, on peut avoir :

- si la formation est homogène avec débit constant et, on traite s = f (log t)

- si la formation est homogène avec débit variable, on traiter = f (logt)

- si la formation est hétérogène avec débit constant, on traite s = f ( )

- si la formation est hétérogène avec débit variable, on traite = f ( ).

h4°) Essai de nappe par isolement de la nappe.

Il faut isoler la nappe à ne pas étudier et crépiner celle qui doit être exploité.

II.1.2. INTERFERENCE ENTRE FORAGE OU PUITS

Le problème qu’il faut résoudre en premier temps est l’interférence des puits ou des

forages qui pour le présent cas consiste à fixer la distance entre deux forages ou deux puits à

drain rayonnant de façon à limiter leur interférence.

Il faut savoir la distance minimum entre deux forages d’eau ou puits dans un même

site pour éviter les interférences entre les forages et entre les puits.

Le pompage abaisse le niveau de la nappe phréatique dans un espace limité par le rayon

d’action R en formant un cône de dépression.

Ainsi, il y a interférence quand les cônes de dépression se superposent et se croisent, un tel

phénomène va engendrer un abaissement du niveau statique de la nappe, ce qui va aussi

changer son comportement hydrogéologique surtout en période d’étiage.

Ce phénomène aura pour impact de diminuer les débits par ouvrage mais aussi de

l’endommager.

Voici un exemple précis, un nouveau puits B est forer très près d’un puits A déjà existant qui

est très productif (figure II.4)

26


Lorsque les forages ou les puits vont pomper ensemble, ils vont s’interférer mutuellement, et

leurs productions vont être diminuées. C’est pourquoi nous avons choisi de nous intéresser à

la distance minimale nécessaire entre les forages et les puits à drain rayonnant sur la plaine

alluviale de Betsimitatatra.

On observe que les deux cônes de rabattement se superposent. Les forages ou les puits ont une

influence mutuelle l’un sur l’autre. Le pompage crée une dépression en forme d’entonnoir

dans son axe et l’axe du puits de pompage, ce dépression est appelé cône de rabattement.

En plus, la distance minimale entre deux forages dépend aussi du débit de pompage de chaque

forage, plus le débit est augmenté, plus la distance entre deux forages doit être élevé.

II.1.2.1. Méthode de 3R

On va choisir cette méthode 3R; ce dernier consiste à espacé chaque forage ou puits à

drains rayonnant l’un de l’autre par une distance équivalente à 3 fois du rayon d’action de

l’ouvrage pour éviter le phénomène d’interférence entre eux et quel que soit le nombre du

puits à drains rayonnant à implanter sur le site. On appelle rayon d’action R, c’est la distance

de l’axe de puits de pompage à l’endroit où le rabattement est nul ou commence à devenir

négligeable.

La figure suivante explique la méthode de 3R cité au début.

Figure II.4. Mécanisme d’interférence sur le forage ou puits

Cône de rabattement superposé

27


II.1.2.2. Applications numériques pour notre cas

En pratique, la valeur du rayon d’action R du forage varie autour de 200 m et celle du

puits à drains rayonnant est le double du forage, donc on a choisi la formule qui donne à peu

près de ce résultat, on a vérifié une par une ces formules.

a) Formule de Jacob

Pour s= 0, log = 0, on peut tirer R ,

avec T : transmissivité, t : temps de pompage et S : coefficient d’emmagasinement

Pour le secteur 1, après calcul, on trouve R = 557,70 m

Pour le secteur 2, R = 389,71 m

Pour le secteur 4/5, R = 418 m

On va choisir la formule de Jacob pour déterminer le rayon d’action du forage dans le secteur

4/5.

b) Formule de Choultse

R =

Avec R : rayon d’action à calculer, H : hauteur de l’aquifère et : porosité : 0,2

Pour le secteur 1, après calcul, on trouve R = 194,09

Pour le secteur 2, R = 93, 9 m

Pour le secteur 4/5, R = 138, 45 m

Distance 3R R R

Figure II.5. Illustration de la méthode de 3R

Forage ou puits 1 Forage ou puits 2

28


On va choisir la formule de Choultse pour déterminer le rayon d’action R du forage dans les

secteurs 1 et 2 et on va arrondir à 200 m la valeur du rayon d’action.

c) Formule de Koussakin

R = 47

Pour le secteur 1, après calcul, on trouve R = 9.122,23 m

Pour le secteur 2, R = 4.385 m

Pour le secteur 4/5, R = 6.507, 40 m. La formule de Koussakin n’est pas utilisable pour notre

cas car les formule valeurs obtenues sont très grandes.

II.1.2.3. Résultats obtenues

a) Distance entre forages et puits a drains rayonnant

- La distance entre forage 3R = 3(200) = 600 m

- La distance entre deux puits à drain rayonnant sera de l’ordre de

3R aussi et qui vaut 3(418) = 1.254 m.

b) Calcul du nombre de forages et puits à drain à mettre en place sur chaque secteur

On divise la longueur du secteur étudié par le triple du rayon d’action, on obtiendra le

nombre d’intervalle puis on ajoutera plus un ce valeur pour connaitre le nombre d’ouvrage à

implanter sur chacun de ses trois secteurs.

Notons L la longueur du secteur étudiée, I l’intervalle et n le piquet ou le nombre de

forage ou puits à drains, la formule sera comme suit :

Le nombre de forage ou du puits à drain sera :

n = I+1

- Secteur 1

L = 6.000 m, R = 200 m, I = 10, n = 11 forages en lignes

- Secteur 2

L = 3.000 m, R = 200 m, I = 5, n = 6 forages en lignes

- Secteur 4/5

L = 5.000 m, R = 418 m, I = 3,98, n = 3 puits à drain rayonnant.

Cas exceptionnelle, pour éviter qu’il y ait une exploitation abusive sur cette nappe, on va

y implanter 2 puits à drains seulement sur ce dernier secteur, n = 2 puits à drains rayonnant.

29


Ces résultats obtenus sont comparable aux résultats obtenus durant la campagne de sondage

de reconnaissance et forages d’essai en 1973, pour lequel le nombre de forages était de dix

pour le secteur 1, huit pour le secteur 2 et deux puits à drains rayonnant pour le secteur 4/5.

II.1.3. COUPE LITHOLOGIQUE DES TROIS SECTEUR ETUDIES

Les logs de forages sont toujours nécessaires pour l’étude des nappes d’eaux

souterraines non seulement pour déterminer leur structure mais aussi afin de concevoir les

équipements des forages et puits.

II.1.3.1. Secteur 1 : Entre Ambohimanambola et Mandroseza

Les sites où on va implanter les ouvrages sont bien délimités et en générale la coupe

lithologique de la nappe se présente comme suit dans le secteur 1.

En effet cette coupe montre la surface au substratum les formations suivantes :

Terre végétale, sable, argile, tourbe et roche granitique.

Celle-ci nous amène à caractériser :

- profondeur P =18,15 m, puissance H = 16, 15 m, niveau statique NS = 2 m,

- couche stérile terre, tourbe et roche granitique, épaisseur e = 9,7 m,

- rabattement s = 5,1 m.

30


Le forage sera donc conçu selon le plan ci-contre.

a) description de la nappe du secteur 1

La nappe alluviale est emmagasinée entre le toit imperméable formé d’argile et le

substratum formé de granite mais on peut voir par endroit des zones ou il n’y a pas de toit

imperméable, cela montre que la nappe dans secteur 1 est semi captive.

Légende

Terre végétale

Sable

Argile

Tourbe

Roche granitique

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18 18,15 Fond du forage

Figure II.7. Log de forage dans le secteur 1

H

Niveau statique

SUBSTRATUM

AQUIFERE à NAPPE

SEMI CAPTIVE

TOIT

IMPERMEABLE

P

31


II.1.3.2. Secteur 2 entre Ambohidronono et Anosizato

De même, on a la succession de formations suivantes : terre végétale, sable, argile et

tourbe. Ainsi, les caractéristiques de la formation sont :

- profondeur P = 18,80 m, puissance H = 16,80 m,

- niveau statique NS = 2 m, couche stérile : terre, tourbe, épaisseur e = 8,5 m,

- rabattement s = 5,32 m, le forage sera donc conçu selon le plan ci-contre

Légende

Terre végétale

Sable

Argile

Tourbe

Fond

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

18,80

Niveau statique

H

P

NAPPES

SUPERPOSEES

AQUIFERE à NAPPE

SEMI CAPTIVE

SUBSTRATUM

Figure II.8. Log de forage dans le secteur 2

TOIT

IMPERMEABLE

32


a) description de la nappe du secteur 2

La nappe alluviale est emmagasinée entre le toit semi perméable formé par des

successions d’argiles et de sables à la fois et le substratum formé d’argile mais on peut voir

par endroit des zones ou il n’y a pas de toit imperméable et en plus, on peut dire aussi qu’on a

2 ou 3 nappes superposés mais qui sont en relations hydrodynamiques entre eux car les toits

ne sont pas continus. Cela montre que la nappe aquifère dans le secteur 2 est semi captive.

II.1.3.3. Secteur 4/5 à Ambohitrimanjaka

En effet, on a la succession de formations suivantes : terre, sable, argile, tourbe et

limon. Ainsi, les caractéristiques de la formation sont :

- profondeur P = 19,30 m, puissance H = 17,30 m, niveau statique NS = 2 m

- couche stérile : terre, tourbe et limon, épaisseur e = 11,1 m, rabattement s = 6,71 m

La structure de la nappe du secteur 4/5 se présente ci-contre.

33


Figure II.9. Log de forage du puits dans le secteur 4/5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

18

19 19,3

Zone d’altération

Légende

Terre végétale

Sable

Argile

Tourbe

Limon

H

AQUIFERE à NAPPE

SEMI CAPTIVE

TOIT

IMPERMEABLE

Niveau statique

P

AQUIFERE

SUPERPOSEES

34


a) description de la nappe du secteur 4/5

La nappe alluviale est emmagasinée entre le toit semi perméable formé par des successions

d’argiles et de sables à la fois et le substratum formé par une zone d’altération mais on peut

voir par endroit des zones où il n’y a pas de toit imperméable et en plus, on peut dire aussi

qu’on a 2 ou 3 nappes superposés mais qui sont en relations hydrodynamiques entre eux car

les toits ne sont pas continus. Cela montre que la nappe aquifère dans le secteur 4/5 est semi

captive.

Pour terminer ce chapitre, pour un bon fonctionnement de l’ouvrage et pour avoir un

bon rendement, la première disposition avant d’implanter plusieurs forages et des puits sur un

site est d’éviter leur interférence, on a adopté la méthode 3R et par la suite, on a pu calculer le

nombre d’ouvrage à mettre en place. Les coupes lithologiques de ces forages nous ont aussi

aidés à connaitre la structure de la nappe alluviale de la plaine de Betsimitatatra.

Les valeurs des rayons d’action calculées précédemment sont utilisées pour le calcul

du rendement d’un forage ou d’un puits à drains rayonnant. Les procédures de ces calculs sont

présentées dans le chapitre qui suit.

35


Le rendement est le débit ou la capacité du forage ou puits à fournir une certaine

quantité d’eau. Ce débit est variable selon le structure et la dimension de l’aquifère.

Ce rendement est obtenu par l’étude hydrogéologique de la nappe et par l’essai de pompage

qui doit être effectué en période d’étiage.

Les principes à suivre pour calculer le débit de production d’un ouvrage sont décrits dans ce

chapitre.

CHAPITRE 2. CALCUL DU RENDEMENT DU FORAGE ET DU PUITS

A DRAIN RAYONNANT

II.2.1. LES FORMULES CONÇUS POUR CHAQUE OUVRAGE

Quelques études piézométriques et essais de pompage ont été réalisés pendant l’étude

hydrogéologique de la nappe alluviale d’Antananarivo en 1973 à 1975 ce qui a permis

d’obtenir les caractéristiques hydrodynamiques des formations comme approche, nous avons

limité les rabattements au tiers de la puissance H de la nappe pour chaque ouvrage, ainsi le

rabattement maximal smax avec perte de charge estimé à 5 % s’exprime par la formule :

La condition de limiter les rabattements évite un phénomène d’abaissement et

d’effondrement de la nappe ou aussi phénomène de Renard qui va endommager l’ouvrage et

aura un impact négatif sur sa pérennité comme entrée de sable si on pompe l’ouvrage avec un

débit supérieur Q au débit critique Qc.

Etant donnée la variabilité de la puissance de la nappe en fonction du temps et de la

précipitation, pour le moment, on ne peut pas déterminer sa valeur pour bien déterminer le

débit d’exploitation. Donc pour déterminer ce débit d’exploitation, il faut effectuer des essais

de pompage sur le forage ou puits d’exploitation proprement dit et ce suivant les principes

classiques de l’hydrogéologie.

La valeur estimée du rabattement dans chaque secteur, après le calcul est donnée ci-

après en utilisant la formule (1)

Secteur 1 s = 5,1 m,

Secteur 2 s = 5,32 m

Secteur 4/5 s = 6,7 m

smax = H

(1)

36


Le débit à calculer est le débit maximum exploitable Qemax car nous utilisons le

rabattement maximal smax, les résultats que nous proposons ne sont que des hypothèses et des

valeurs maximales à ne pas dépasser, mais dans la pratique, nous suggérons d’effectuer des

études hydrogéologiques complémentaires pour connaitre le seuil minimal et le seul maximal

en matière d’exploitation d’eaux souterraines.

II.2.1.1. Choix de formule de débit d’exploitation

Pour les secteurs 1 et 2 connaissant les caractéristiques hydrodynamiques T et S et la

puissance H de la nappe, on peut prévoir un débit d’exploitation maximal en limitant le

rabattement au 1/3 de la puissance H et en supposons une formation homogène à débit

constant selon la formule de Jacob est de la forme s= f(logt).

avec

Cependant, la formule définitive ne sera obtenue qu’après essai de débit sur l’ouvrage

d’exploitation proprement dit. Le présent calcul s’agit d’une prévision des débits pour chaque

secteur. On tire le débit de forage Qf à partir de la formule de Jacob (1)

Mais sur le secteur 4/5, où il sera mis en place des puits à drains rayonnant, la formule

utilisé est celle de Dupuits en supposant une formation captive et avec un régime permanent

est de la forme :

avec Qp : débit du collecteur en m3/s

T : transmissivité en m2/s

s : rabattement en m

Qf : débit de forage

s : rabattement ,

T : transmissivité

t : temps de pompage

r : rayon du puits

S : coefficient d’emmagasinement

(1)

37


R : rayon d’action en m

r : rayon effectif du puits collecteur

Avec Ld : longueur de drain

Pour éviter la surexploitation de la nappe souterraine, il faut aussi limiter la valeur du

rayon d’action R de chaque ouvrage et le temps de pompage t.

Pour les secteurs 1 et 2, le rayon d’action de chaque forage R est arrondie à 200 m mais cas

exceptionnelle pour celui du puits à drains rayonnant, R est fixé à 418 m d’après le calcul

précédent.

La nappe a besoin de temps de repos pour son réalimentation elle-même, le temps de

pompage t choisi est de l’ordre de 18 h/j.

II.2.2. APPLICATIONS NUMERIQUES

PARAMETRES SECTEUR 1 SECTEUR 2 SECTEUR 4/5

Transmissivité T (m2/s) 1,2.10

-2 2,5.10

-3 6.10

-3

Coefficient d’emmagasinement S 2,5 .10-3

2,4.10-3

5.10-3

Rabattement s (m) 5,1 5,32 6,71

Rayon d’action R (m) 200 200 418

Rayon de l’ouvrage r (m) 0,125 0,125

Longueur de secteur favorable L(m) 6000 3000 5000

Temps de pompage T (h/j) 18 18 18

Longueur des drains ld (m) - - 100

II.2.2.1. Capacité de production des forages dans le secteur 1 et 2

Qu1 le débit unitaire d’un forage sur le secteur 1.

= 178,92 m3/h (rendement du forage) qui est comparable au résultat obtenu

au forage d’essai d’Ankadindratombo pour lequel le débit était de 170 m3/h.

Sur les 6.000 m de la bande médiane, il doit être possible d’implanter 11 forages de ce type.

38


Le débit de ces 11 forages sera noté débit total Qt 1 = 1.968, 12 m3/h.

Le débit journalier du secteur 1 sera Q t j 1 = 35.426,16 m3/j.

Il doit être possible en définitive de mobiliser 1.968,12 m3/h soit 35.426,16 m

3/j dans

la bande médiane du secteur 1 de 6.000 m, au moyen de 11 forages de 250 mm de diamètre

distant de 600 m et bien implantés dans l’axe de la vallée et correctement exécutés.

Même formule pour le secteur 2

Le débit unitaire du secteur 2, QU2 est de 34,55 m3/h (rendement du forage), ce qui est

comparable au résultat obtenu au forage d’essai pour lequel le débit était de 35 m3/h.

La longueur du secteur 2 notée L est de l’ordre de 3.000 m, il être réalisable d’implanter 6

forages de ce type

Le débit de ces 6 forages sera noté débit total Qt 2 = 2.073 m3/h.

Le débit journalier du secteur 1sera Qt j 2 = 3.731,4 m3/j.

Six forages distant de 600 m permettraient de produire = 2.073 m3/h soit 3.731,4

m3/j avec un diamètre de 250 mm et distant de 600 m sur le secteur 2 de 3.000 m de long.

II.2.2.2. Capacité de production du puits à drain rayonnant dans le secteur 4/5

Après calcul, on trouvera :

Qu = 443,50 m3/h : rendement du puits à drain rayonnant, ce qui est comparable au résultat

obtenu au forage d’essai pour lequel le débit était de 500 m3/h.

Sur les 5.000 m de long du secteur 4/5, il est possible d’implanter 2 puits à drain rayonnant.

Le débit de ces deux puits à drains rayonnant Q t 4/5 = 887 m3/h.

Le débit journalier sera Q t j 4/5 = 15.966 m3/j.

Deux puits à drains rayonnant distant de 1.254 m permettraient de produire 887 m3/h

soit 15.966 m3/j et peut atteindre 20.000 m

3sur le secteur 4/5 de 5.000 m de long.

39


II.2.3. CAPACITE DE PRODUCTION DES NAPPES SOUTERRAINES

Au total, on peut disposer de 55.123,7 m3/j on peut arrondir 55.000 m

3/j dans les

nappes alluvionnaires.

Cette phase de planification devrait être fonctionnelle à l’horizon 2030.

Il est utile de rappeler qu’il faut des études hydrogéologiques complémentaires avant

la réalisation de chaque ouvrage car les résultats obtenus ne sont que des indications. Dans le

cas pratique, la mesure d’un rabattement idéale devrait être faite dans un forage d’essai in situ.

Parlons maintenant de la conception et réalisation de ces forages en lignes et de ces puits à

drains rayonnant.

40


L’eau souterraine doit être soutirée de l’aquifère à l’aide d’un dispositif appelé

«ouvrage de captage ». Le choix du type d’ouvrage de captage adéquat dépend du contexte

hydrogéologique local ainsi que les besoins en eaux.

Ce chapitre développe les principes à suivre pour la conception et la réalisation d’un ouvrage

de captage.

CHAP 3: CONCEPTION ET REALISATION : FORAGE ET PUITS

II.3.1. CONCEPTION DU FORAGE

Pour le forage, lorsqu’on parle de captage par forage, il s’agit du prélèvement direct

des eaux souterraines par système de pompage adapté.

La première et la plus importante étape pour la conception d’un bon forage est de réaliser la

coupe de forage :

- détermination de la profondeur et épaisseur des couches perméables

- indication de toute couche imperméable dans le forage

A partir de la coupe lithologique du forage, on peut déterminer précisément la profondeur et

la longueur de la crépine ainsi que la profondeur et l’épaisseur du massif filtrant et du joint

d’étanchéité sanitaire.

Pour la détermination du diamètre du trou de forage, le diamètre interne du tubage est choisi

de manière à permettre l’introduction d’un tube de diamètre inférieur immédiat en réservant

un jeu suffisant en espace annuaire.

Le diamètre du trou de forage est à son tour choisi en fonction du diamètre externe du tubage

en PVC.

Pour le diamètre du trou de forage, il est important qu’il soit au moins 50 mm plus grand que

le diamètre extérieur du tubage en PVC, de manière à pouvoir installer le massif filtrant et le

joint d’étanchéité sanitaire.

Si cette règle n’est pas appliquée, et que l’espace annulaire entre le tuyau en PVC et les parois

du trou est trop étroit, il sera presque impossible de placer le massif filtrant et le joint

d’étanchéité sanitaire à la bonne profondeur. De plus, le remblai reste coincer à une certaine

hauteur : on appelle cela un « pontage » et finir au mauvais endroit.

Concernant la profondeur du forage, quand la profondeur finale du fond de la crépine du

forage dans l’aquifère est atteinte, il faut encore forer 2 m supplémentaires. Cela permettra

aux fines particules de sols en suspension dans le forage mélangées dans l’eau de décanter

41


avant et pendant l’installation de la crépine et du tuyau d’équipement. Il faut être sur que la

crépine sera installée à la profondeur déterminée grâce à la coupe de forage.

Pour la finalisation du forage, il faut le développer.

II.3.1.1. Développement du forage par pompage

Le développement du forage est une opération très importante car il permet d'éliminer

la plupart des particules fines du terrain et classer les graviers filtres ainsi que le reste des

boues tapissant la paroi du forage.

Le nettoyage du forage est fait par pompage à débit variable jusqu'à obtention d'une eau

claire.

Plusieurs types de pompes peuvent être utilisés pour développer un forage. Les meilleures

options pour le développement sont les pompes immergées électriques et les compresseurs en

particulier, les pompes électriques pour forage profond.

On utilise des pompes immergées électriques ou des compresseurs, mais il est nécessaire de

disposer de l’électricité : groupe électrogène ou générateur avec lesquelles on peut obtenir des

débits très importants et des ondes de choc pour le développement du forage

II.3.1.2. Essais de débit

Après le développement du forage, il faut procéder à l’essai de pompage de déterminer

le débit des informations sur le forage et l’aquifère ainsi que sa productivité.

L’opération permet notamment de savoir si la productivité du forage est suffisante pour son

usage.

Il existe deux manières de tester la productivité du forage : essai de débit (à courte durée) et

pompage d’essai (à longue durée). On peut utiliser soit une pompe électrique immergée ou

une motopompe, soit une pompe manuelle.

Pendant les essais, (développement et pompage), l’attributaire prendra toutes les précautions

nécessaires pour qu’il ne puisse pas s’infiltrer d’eau superficielle dans l’ouvrage testé, soit

directement par l’orifice, indirectement par infiltration autour de l’ouverture du forage.

II.3.1.3. Analyse d’eau

A la fin de pompage, des échantillons seront prélevés pour permettre l’exécution

d’analyses physicochimique et bactériologique sommaire de l’eau.

42


II.3.2. REALISATION DU FORAGE

Le forage est réalisé dans un périmètre sain non pollution avec du matériel normalisé

en prenant les précautions nécessaires pour éviter une pollution accidentelle de la nappe lors

des travaux. La venue d’eau en termes de qualité et quantité doit être contrôlée.

Un forage n’est pas un simple trou, voici le plan de travail d’un forage :

Le pré-tubage est obligatoire jusqu’au substratum avec un minimum de 4 m. Il peut

être en acier ou en PVC.

La cimentation est obligatoire dans l’espace annulaire, suivant la nature du terrain.

Le tubage sera de qualité alimentaire, dans tous les cas, les tubages doivent être adapté

en profondeur du forage et à la nature du terrain.

Le crépinage doit être adapté à la formation et aux débits d’exploitation, il peut être de

type artisanal ou industriel.

Le gravillonnage peut être proposé en gravier rouler silicieux mais dans tous mes cas,

la granulométrie doit être adaptée à la formation.

La cimentation est obligatoire dans l’espace annuaire du prétubage suivant la nature du

terrain ou entre le tubage et le pré tubage.

Le développement s’il est nécessaire, dans tous les cas, le foreur doit donner le débit

exploitable du forage au moment des travaux.

Le foreur peut proposer d’effectuer un pompage d’essai.

Le forage doit être fermé par un bouchon provisoire et protégé pendant la durée des

travaux : tête de puits.

Le nettoyage du chantier : ne pas laisser les détritus : cartons, emballages, caisses.

II.3.2.1. Caractéristique du forage

Le Débit de forage Q est obtenu à partir de la formule de Jacob et on obtient :

Le dimensionnement de forage est présenté dans le tableau suivant.

43


Tableau II.3. Dimensionnement simplifiée du forage

Paramètres en mètre Forage du Secteur 1 Forage du Secteur 2

Diamètre 0,250 0,250

Profondeur 18,15 18,80

Rayon d’action 200 200

Rabattement 5,1 5,32

Nombre de forage à installer 11 6

Rendement de chaque forage en m3/h 178,92 34,55

Débit prévu pour chaque forage en m3/j 3220,56 557,70

La figure suivante informe ce qu’on doit savoir sur l’équipement de forage.

Figure II.9. Equipements de forage

44


II.3.3. CARACTERISTIQUE DIMENSIONNELLES DES CREPINES

Les crépines représentent la partie essentielle et la plus délicate d’un forage

d’exploitation.

La figure ci-dessous explique le rôle de la crépine dans le forage et dans les drains du le puits

à drains rayonnant.

II.3.3.1. Caractéristique de la crépine

Leurs caractéristiques conditionnent la production et la longévité de l’ouvrage.

Son diamètre varie de 8’’ à 10’’ pouces dans les captages par chambrages comme la notre.

Sa longueur doit toujours dépasser le toit mais ne jamais être dénoyée.

La longueur minimale L est donnée par l’équation ci-après :

Avec L étant la longueur de la crépine en m

Q : le débit du forage en m 3/s

D : le diamètre de la crépine en m

vc : vitesse critique de l’eau en m/s ;

Source : http://www.puits-madagascar.org/forage (2015)

Figure II.11. Schéma de la crépine

http://www.puits-madagascar.org/forage

45


L’élément primordial de la crépine est la perforation. Le but à réaliser est d’obtenir

l’ouverture maximale. La crépine doit également maintenir en place la roche réservoir.

Nous considérons la forme et les dimensions des perforations.

La surface de perforation est aussi un paramètre important. La surface des vides doit être

assez grande pour que la vitesse critique d’écoulement des eaux souterraines, traversant le

filtre, ne soit pas atteinte.

La vitesse d’écoulement ne doit pas dépasser 0,03 à 0,08 m/s.

La surface des perforations est déterminée par l’expression:

S est la surface de perforation en m2

Q : le débit d’exploitation en m3/s

v : la vitesse d’entrée de l’eau dans la crépine en m/s

Le diamètre d des ouvertures de crépine doit être compris entre D60 et D80 : D60 ˂d ˂D80

, la colonne provisoire est devisée et extraite du trou.

II.3.3.2. Mise en place des crépines

La pose des crépines comportant un manchon de gravier préfabriqué, incorporé, évite

les opérations de développement. Le type est la crépine Hagusta. Elle se compose d’une

crépine en acier recouvert d’un vernis spécial ou de caoutchouc durci, entouré d’une couche

de gravier de quartz épaisse de 10 à 20.

mm. Ces grains sont fixés entre eux et sur le tube par un ciment spécial très résistant.

Lorsque la puissance ou la capacité de la zone perméable est limitée, il est fréquent

que le puits soit foncé avec un cuvelage étanche jusqu’au terrain imperméable, puis des drains

horizontaux rayonnant seront foré dans la tranche la plus productive.

Ce drain est obturé par une vanne ce qui facilite l’épuisement de l’ouvrage durant l’exécution

des travaux.

II.3.4. CONSTRUCTION D’UN PUITS A DRAINS RAYONNANT

Le captage des eaux souterraines en milieu alluvionnaire comme l’Ikopa permet

d’obtenir des débits considérables ponctuellement.

46


II.3.4.1. Définition d’un puits vertical

Un puits est un ouvrage de captage qui s’enfonce verticalement dans une nappe

phréatique, c’est un trou vertical de grand diamètre et en général peu profond. Son diamètre

varie de 1 à 5 ou 6 m et sa profondeur varie de quelques dizaine de mètres, et parfois la

centaine de mettre en terrain rocheux ce qui est considéré comme un maximum.

II.3.4.2. Définition d’un puits à drains rayonnant

Ce puits consiste essentiellement à capter l’eau au moyen des drains horizontaux foncé

à partir d’un puits vertical, qui, lui, n’est pas captant mais joue le rôle de collecteur de l’eau

des drains. En d’autre terme, comme son nom l’indique, il s’agit d’un puits central réduit au

rôle de collecteur à partir duquel rayonnent des drains subhorizontaux pénétrant dans la

formation aquifère.

II.3.4.3. Réalisation pratique

Pour la réalisation d’un tel ouvrage, les principes à retenir sont à priori les suivant :

a) Creusement du puits centrale ou cuvelage

Le creusement d’un puits se fait par un spécialiste. Il faut que son diamètre soit assez large

pour permettre la descente et le travail.

Havage à l’abri d’un cuvelage cylindrique en béton armé descendu dans le sol, sous l’action

de son poids. Ce cuvelage est construit à partir d’un support métallique en biseau : trousse

coupante ayant pour but de faciliter sa pénétration dans le terrain.

La construction du cuvelage est réalisé au fur et à mesure de sa descente dans le sol après

mise en place, l’étanchéité du fond est assurée par un bouchon en béton susceptible de résister

à la poussée d’Archimède c’est-à-dire et le fond du puits repose sur l’imperméable et

comporte une galette étanche.

b) Fonçage des drains pour un forage horizontal

Le fonçage est une technique de forage sans tranchée rappelant le forage horizontal.

Ce procédé est surtout utiliser pour éviter la perturbation en surface.

On utilise la technique de fonçage lorsque les perturbations liées au chantier doivent être

évitées comme les obstacles divers : habitations, voie de roulement, équipement de surface.

Toutefois, la difficulté du fonçage consiste dans le choix du rapport entre la quantité de sable

évacuée et l’avancement du drain.

47


c) Tube foncés dans la couche aquifère : procédé de Ranney et Felhman

Dans le terrain peu cohérent, alluvion par exemple, à partir des parois latérales du

puits central, une presse hydraulique au moyen de vérins hydraulique de 100 tonnes fonce un

tube provisoire, en acier terminé par une tête de forage dont la forme assure les ouvertures

permettent l’évacuation continue des débris de terrain.

Elle est munie d’un clapet assurant la fermeture du tube.

A l’intérieur est placé un petit tube d’injection d’eau sous pression ou d’air comprimé.

Les prélèvements d’échantillons permettent l’analyse granulométrique.

La décompression du terrain autour du tube provisoire favorise sa progression et provoque un

début d’autofabrication d’un massif filtrant. La progression est facilitée par injection d’eau ou

d’air sous pression par le tube interne : présence de couches argileuses par exemple.

Le fonçage du tube provisoire tant terminé, maximum 100 m.

On provoque la formation du massif filtrant par injection d’eau.

Le tube provisoire est ensuite retiré après mise en place en son intérieur d’un tube crépiné de

diamètre approprié, entre autre type Johnson : c’est un drain plastique normalisé.

Une fois, l’ouvrage terminé, le débit de chaque drain est réglé par l’ouverture convenable des

robinets-vannes. La pointe est renforcée et percée de lumière rectangulaire plus large que

montre la figure suivante

Source : http://www.puits-madagascar.org/forage (2015)

Figure II.12. Pointe : matériau de fonçage du drain

II.3.4.4. Caractéristique du puits à drains rayonnant

Le débit du collecteur à drains rayonnants, Q est :


48


II.3.4.5. Technologie du puits

Puits : il faut savoir la profondeur, le diamètre et la profondeur des drains dans le puits

Drains : il faut savoir l’inclinaison des drains (drains horizontaux pour notre cas), ou

incliné vers le haut de quelques degrés maximum 5 degrés, le niveau des drains, il peut y

avoir un ou 2 ou voir même trois, selon la potentialité de la nappe aquifère (pour notre cas,

pour ne pas abuser la nappe, on a adopté d’un seul niveau)

Le nombre de drains se choisi en trouvant un accord entre le cout de réalisation des

drains, la difficulté technique pour pousser le drain dans le terrain et contraintes techniques.

Quant à la crépine, compte tenu de la granulométrie des sables aquifères, il sera nécessaire

d’utiliser une crépine pré gravillonnée.

Tableau II.4. Dimensionnement simplifiée du puits à drains rayonnant

Paramètres (m) Puits à drains du

Secteur 4/5

Puits

Profondeur (m)

19,30

Diamètre (m) 3

drains

Profondeur des drains dans

le puits (m)

15

Nombre de niveau 1

Diamètre (m)

0,2

Longueur (m) 100

Rayon d’action (m) 418

Rabattement (m) 6,71

Inclinaison (°) 0

Nombre de P.D.R. 2

Rendement en m3/h 443,50

Débit prévu d’un

P.D.R. en m3/j

7983

49


Voici donc la coupe technique d’un puits à drains rayonnant.

Pour terminer, les étapes de la réalisation d’un forage et d’un puits à drain rayonnant

ne devraient pas négliger pour avoir un ouvrage de captage normalisé et productif.

Le devis de chaque ouvrage sera présenté dans le chapitre qui suit.

Source : Castany (1968)

Figure II.13 : Puits à drains rayonnant

VUE DE PROFIL

VUE DE DESSUS

50


Ce devis concerne uniquement l’exploitation des eaux souterraines y compris le coût

des 17 forages sur le secteur 1 et 2 ainsi que les 2 puits à drains rayonnants.

CHAPITRE 4. DEVIS PROVISOIRE SIMPLIFIEE

Il est important de rappeler que le forage et le puits doit être fait par un professionnel.

Le professionnel du forage/puits doit être qualifié, être habilité, être capable de prendre en

compte la nature du sol, les contraintes de la mise en œuvre, le type de forage à favoriser.

L’entreprise doit respecter la norme.

Il faut que le diamètre du puits collecteur soit assez large pour permettre la descente et le

travail du puisatier.

Le prix de l’intervention variera selon les différents critères :

- la profondeur du forage/ puits

- la nature du terrain.

L’eau est destinée à la consommation, il est nécessaire de procéder à l’analyse et au traitement

de l’eau qui est surtout riche en fer pour notre cas.

Les métiers du forage/ puits sont réglementés.

Dans notre cas, il s’agit d’un forage vertical et un puits central muni de quatre forages

horizontaux à un seul niveau.

Les activités suivantes devraient être considérées soit pour le forage ou le puits à drains

rayonnant.

- Etude hydrogéologiques et géophysiques : identification et localisation avec exactitude

de la nappe phréatique, c’est une étape très importante. (1°)

- Le forage consiste à perforer le sol à l’aide d’une machine pour atteindre la nappe

phréatique identifiée lors de l’implantation géophysique, à placer un tuyau pour

ramener l’eau à la surface et à pomper jusqu’à la pose de la pompe, cette étape est la

plus onéreuse surtout pour les forages mécaniques, y compris : (2°)

la conduite

raccordement de la nouvelle station dans le réseau existant

foration dans les altérites et dans les terrains durs

fournitures et pose tube pleins PVC et crépine

gravier filtrant, remblai et cimentation

développement

51


margelle

- Fourniture et pose pompe pour ramener l’eau (3°)

- Analyse d’eau (4°)

- Pour le puits à drain rayonnant, le drain est considéré comme un forage horizontal. Le

fonçage de ces drains nécessite des tubes métalliques à partir d’un puits central par

une presse hydraulique dans l’aquifère. (5°)

Le tableau qui suit résume les coûts des ouvrages de captages.

Tableau II.5. Résumé du coût d’un forage et d’un puits à drain rayonnant

Désignations en Ar 1° 2° 3° 4° 5° Total

Coût d’un forage 8 000 000 60 000 000 6 000 000 9 000 000 0 83 000 000

Coût d’un puits 8 000 000 60 000 000 6 000 000 9 000 000 17 000

000

100 000

000

Les coûts totaux en Ariary des 17 forages sur le secteur 1 et 2 et prix des 2 puits à drain

rayonnant sur le secteur 4/5 ainsi les stations de traitement y compris les installations de

chantiers sont résumés dans le tableau suivant.

Tableau II.6. Exploitation d’eaux souterraines

Travaux Coûts (Ariary)

Forage 1 411 000 000

Puits à drain rayonnant 2 000 000 000

Préparation de chantier 682 200 000

Station de traitement 6 822 000 000

TOTAL en Ar 10 915 200 000

Pour concrétiser notre projet, nous envisageons la somme de 10 915 200 000 d’Ariary.

Pour solutionner l’insuffisance d’eau dans la capitale et ses périphéries, il faut faire des

études et planifications à longs termes en tenant compte à la fois de l’exploitation des

ressources en eaux de surfaces et des ressources en eaux souterraines, les détails sont

développés dans la dernière partie suivante

.

TROISIEME PARTIE

PLANIFICATION DU

DEVELOPPEMENT DE

L’ADDUCTION D’EAU POTABLE


52

Planification du développement de l’adduction d’eau potable de grand Antananarivo

Avant de planifier un projet d’adduction d’eau potable à longs termes, il faut évaluer

les besoins en eaux correspondant aux nombre de la population sur un horizon donné, de ce

fait, le choix du système d’AEP à mettre en places dépend des ressources en eaux disponibles

tant d’origines superficiels et/ou souterrains.

CHAPITRE 1: EVALUATION DES BESOINS EN EAUX

III.1.1. ESTIMATION DE LA POPULATION DU GRAND ANTANANARIVO

L’estimation de la population du Grand Antananarivo dans les années avenir, sur un

horizon de 35 ans est déterminée par :

N = N0 * (1 + T) n

avec : N : nombre de population à l’horizon considérée

N0 : nombre de population à l’année de base de la donnée la plus récente

T : taux d’accroissement annuel varie selon les paramètres à considérés

n : nombre d’année entre l’année de base et l’année de l’horizon considérée

III.1.2. ESTIMATION DES BESOINS EN EAU AVENIR

Actuellement, la JIRAMA fournit 140.000 m3/j, or le besoin en eau total que doit

fournir la JIRAMA est de 292.557 m3/j. On constate que le système existant ne couvre plus

les besoins de la population.

Le taux des besoins inassouvis noté △b s’écrit comme suit :

△b = besoin total -production actuel (m3/j)

D’où △b = 152.557 m3/j

Par définition, la consommation par habitant ou consommation per capita « c » est le volume

d’eau que consomme un habitant, sa formule est la suivante :

c = (L/j/hab ou m3/j/hab)

Le tableau qui suit présente le nombre de la population de Grand Antananarivo dans les

années avenir ainsi que les besoins en eaux correspondant sur un horizon de 35 ans.

53


Tableau III.1. Nombre de la population de Grand Antananarivo à l’horizon de 35 ans et les

besoins en eau.

Année

Paramètres

2012

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

T : taux d’accroissement

annuel

0,027 0,027 0,027 0,027 0,027 0,027 0,027 0,027 0,027

n : nombre d’année (ans) 0 3 8 13 18 23 28 33 38

Consommation per capita

(m3/hab/j)

0,065 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065

Nombre de population

2.287.

518

2.477.

761

2.830.

923

3.234.

300

3.695.

154

4.221.

674

4.823.

219

5.510.

477

6.295.

662

Besoins en eaux (m3/j)

176.

853

292.

557

184.

010

210.

230

240.

185

274.

409

313.

509

358.

181

409.

218

Il est à remarquer que les données des besoins en eaux et le nombre de la population

en 2012 et en 2015 ont été obtenues à partir d’une étude antérieure selon le document cité en

bibliographie numéro (1).

D’après le tableau, les résultats des besoins en eaux dans une période de 35 ans nous

montrent que les besoins en eaux sont proportionnels aux nombre de la population et

augmentent avec le temps. De ce fait, nous allons planifier quelques projets d’adduction d’eau

potable par évaluation des ressources en eaux disponibles, c’est un projet à longs terme de

type modulaire c’est-à-dire de capacité moyenne pour lequel l’investissement peut être

effectué en monnaie locale et ce, par horizons de 5 ou 10 ans.

Le chapitre suivant présente l’élaboration de ces programmes en fonction du temps et

du nombre de la population.

54


Comme nous avons introduit, pour résoudre le manque d’eau et répondre aux

demandes en eau qui ne cesse de s’accroitre, il va falloir planifier le projet d’adduction d’eau

potable de Grand Antananarivo en tenant compte à la fois des ressources en eaux de surfaces

et des ressources en eaux souterraines, les détails sont proposées dans ce chapitre.

CHAPITRE 2. PLANIFICATION DE L’AEP DE GRAND

ANTANANARIVO

La JIRAMA est chargée de l’alimentation en eau potable à Madagascar dans 67

centres environs, y compris Grand Antananarivo dont les réseaux de distribution n’arrivent

plus à desservir ses zones périphériques en particulier.

C’est pour cela que l’objectif de cette planification est d’améliorer l’accès en eau potable dans

les zones non desservies par la JIRAMA surtout les périphéries.

Ainsi nous proposons de faire des projets de type modulaire au lieu d’un grand projet

irréalisable qui nécessite un investissement important.

Notre proposition est de planifier les projets jusqu’à l’horizon 2050 et qui comprendra 5

phases. Les plans élaborés ne sont que des directives pour satisfaire les besoins en eaux de la

population de la capitale et ses périphéries.

III.2.1. PHASE 1 EXPLOITATION D’EAUX DE SURFACES

(HORIZON 2017 – 2020)

Le premier projet consiste à exploiter l’eau de surface de la rivière Ikopa et de son

affluent Andromba.

Il faut noter que les études et la réalisation devraient être exécutées en 2017 à 2020.

Le tableau suivant résume les travaux à réaliser.

Tableau III.2. Exploitation de la rivière Ikopa et Andromba

Eaux de surfaces Débit exploitable (m3/j) Etude et réalisation Cibles

Rivière Ikopa 50.000

2017-2020

Sud et Ouest

Rivière Andromba 15.000 Sud ouest

55


La carte suivante montre le schéma directeur de la phase 1 pour l’exploitation de

ces eaux de surfaces citées dans cette phase.


Carte III.1. Schéma directeur de la phase 1

Station de pompage ou traitement d’eau envisagé à mettre en place

D’après ce premier schéma directeur, il y a lieu de mettre en place deux nouvelles

stations à Tanjombato et Anosizato et de renforcer quelques stations existant de la JIRAMA.

Pour Tanjombato, on construit une station de pompage pour produire 20.000 m 3

/j

d’eau et une station de traitement d’eau à côté du pont, le réservoir d’eau sera installé sur la

Renforcement Station ANDROMBA

Q= 15000 m3/j Exploitation

RIVIERE IKOPA Q = 50.000 m3/j

S

Renforcement Station Faralaza Q = 10.000 m3/j

S

S

S

CIBLE Sud Ouest

CIBLE Sud

Ouest

56


colline d’Ambohimanatrika. L’Etat a déjà envisagé d’implanté ce station de pompage à

Tanjombato près du pont mais ce projet n’est pas encore réalisé, donc il faut le réaliser.

Pour Anosizato, même cas que Tanjombato, la station de pompage sera en amont du

pont vers RN1 et près de la station de transformation de la JIRAMA et le réservoir sera à

Soavina et alimenter par une conduite de refoulement, la production d’eau estimée est de

20.000 m3/j aussi.

Il s’agit aussi dans cette première phase de renforcer le système de captage à Faralaza

pour produire jusqu’à 20.000 m3/j au lieu de 10.000 m

3/j car la dite station a été mal

implantée. Le système d’AEP à Andromba alimente en eau potable Alakamisy avec un débit

de 10.000 m3/j mais il faut renforcer sa production pour produire jusqu’à 25.000 m

3/j, il faut

installer une station de traitement d’eau près de la station existante afin de garantir la

potabilité de l’eau fournie.

III.2.2. PHASE 2 EXPLOITATION D’EAUX SOUTERRAINES

(HORIZON 2025 – 2030)

Le deuxième tableau qui suit montre la capacité de production des eaux souterraines

de la plaine de l’Ikopa que nous avons calculé au départ.

Tableau III.3. Exploitation des eaux souterraines de la plaine Betsimitatatra

Ressource en eaux

Débit estimé (m3/j)

Etude et réalisation

Systèmes à mettre en place

Eaux souterraines

55.000

2025-2030

16 forages en ligne,2 puits à drains

La deuxième carte représente le schéma directeur de la phase 2

57


La phase 2 consiste aux renforcements de l’AEP de Grand Antananarivo par captages

des eaux souterraines de Betsimitatatra à l’aide des 11 forages sur le secteur 1, 6 forages sur le

secteur 2 et 2 puits à drains rayonnants sur le secteur 4/5.

Pour le secteur 1 entre Ambohimanambola et Mandroseza, cela nécessite une station de

pompage à mettre en place dans la zone By-pass et une station de traitement d’eau aux

alentours. Le réservoir d’eau sera installé sur la colline d’Ambohipeno.

Les cibles concernées sont les périphéries Ambohimangakely et Alasora.

S

S

S

SECTEUR 2

SECTEUR 4/5

SECTEUR 1

11 Forages

en lignes 6 Forages

en lignes

2 puits à

drains

CIBLE Sud et Sud Ouest

Nord Ouest et Ouest

Periphéries Ambohimangakely

Alasora



Station à mettre en place sur les 3secteurs

S

58


Pour le secteur 2 entre Ambohidronono et Anosizato, cela nécessite aussi une station

de pompages d’eau et la station de traitement d’eau à Ambohidronono et le réservoir sera

installée à Soavina.

Les cibles touchées sont les périphéries Sud et Sud Ouest.

Pour le secteur 4/5 à Ambohitrimanjaka, il y a lieu d’installer une station de pompage

à Ambohimanarina Ouest et une station de traitement d’eau dans la banquette de l’Ikopa. Le

réservoir sera aménagé à Ambohitrimanjaka.

Les cibles captivées sont les périphéries Nord-Ouest et Ouest.

III.2.3. EXPLOITATION MIXTE (HORIZON 2031 – 2035)

Pour compléter les besoins en eaux avenir qui ne cessent d’augmenter, il faut exploiter

les autres eaux de surfaces disponibles ainsi que les autres eaux souterraines de la plaine de

Betsimitatara. Il s’agit de la rivière Sisaony et surtout des eaux souterraines de la plaine

Sisaony aval.

Le tableau ci-après résume les plans à réaliser.

Tableau III.4. Exploitation de la rivière Sisaony et de la plaine aval Sisaony

Ressources en eaux

Débit exploitable (m3/j)

Etude et réalisation

Cibles

Rivière Sisaony

50.000

2031 – 2035

Sud

Plaine sisaony aval

30.000

Nord-Ouest et Sud-Ouest

L’exploitation d’eaux souterraines de la plaine aval de la rivière Sisaony nécessite encore des

études hydrogéologiques complémentaires.

La troisième carte représente le schéma directeur de la phase 3 pour l’exploitation de ces eaux

souterraines et ces eaux de surface à la fois.

59




Station de pompage et station de traitement d’eau

Cette phase consiste à exploiter la rivière Sisaony par aménagement hydraulique en

amont avec un barrage réservoir à Andramasina Est et avec une station de traitement à

Ambatofotsy. Les cibles concernées sont les périphéries Sud.

L’exploitation des eaux souterraines de la plaine aval Sisaony est aussi incluse dans cette

période. Il s’agit d’implanter 1 à 2 puits à drains rayonnant dans la plaine

d’Ambohitrimanjaka Sud avec une station de traitement d’eau in situ et réservoir sur la colline

d’Ambohitrimanjaka.

Exploitation de la Rivière Sisaony Q = 50.000 m3/j

Ambatofotsy

S

t

a

t

i

o

n

S

t

a

t

i

o

n

Exploitation Eau souterraine PLAINE AVAL SISAONY

Q = 20.000m3/j

Cible Sud

Cible Nord Ouest Sud Ouest

S

t

a

t

i

o

n

1 à 2 puits à drains

60


III.2.4. PHASE 4 : HORIZON 2040 – 2045

Pour renforcer la satisfaction des besoins en eaux, il s’agit aussi de l’exploitation de

l’eau de surface de l’Andromba et l’exploitation des eaux souterraines de la plaine Laniera.

Les résumés sont présentés dans le tableau III.5 ci-après.

Tableau III.5. Exploitation des eaux de surfaces de l’Andromba et de la plaine de Laniera

Ressources en eaux Débit exploitable (m3/j) Etude et réalisation Cibles

Rivière Andromba 40.000

2040 – 2045

Sud-Ouest

Plaine de Laniera 40.000 Nord

La carte III.4 ci-après illustre le schéma directeur de cette quatrième phase.

Exploitation d’eau souterraine

Plaine de Laniera

Q = 40.000 m3/j

1 à 2 Puits

à drains Vontovorona

Exploitation eau

de Rivière

Andromba

Q = 40.000 m3/j

S

CIBLE

Sud Ouest

Cible : Nord S



61


La carte nous montrera qu’il s’agit de l’aménagement hydraulique en amont de la

rivière Andromba avec un barrage réservoir à Andromba Est et avec une station de traitement

à Vontovorona, il y a également l’exploitation d’eaux souterraines de la plaine de Laniera par

implantation d’un ou 2 puits à drains rayonnant ou forages avec une station de pompage d’eau

et station de traitement à Sabotsy Namehana.

III.2.5. PHASE 5 EXPLOITATION D’EAU DE SOUTERRAINE DE LA

PLAINE IKOPA AVAL (HORIZON 2050)

Le projet consistera à exploiter les eaux de surface de l’Ikopa aval.

Cette phase est présentée à titre indicatif mais déjà nous recommandons de faire effectuer les

études des ressources en eaux en réalisant des stations de mesures afin qu’on puisse disposer

des données suffisantes par la suite qui servirons à la réalisation du projet .

IV.1.3.6. Remarque

Ce sont des planifications indicatives mais les dates peuvent glisser en fonction de la

situation et en plus ce ne sont que des directives mais tous les projets d’AEP nécessitent

toujours des études complémentaires avant la réalisation des ouvrages.

A la suite de la réalisation de ces plans directeurs, quelles sont les résultats obtenus par

ces projets, est ce que les besoins en eaux seront satisfaits?

Quelques textes résumés dans la partie résultats et discussions répondent à ces questions.

62

Résultats et discussions


I. RESULTATS

Le tableau ci-après résume l’évolution des besoins en eaux de Grand Antananarivo y

compris les besoins inassouvis et les besoins assouvis ainsi que la consommation per capita

jusqu'à l’horizon 2050.

Tableau A. Ressources en eaux de Grand Antananarivo (période de 2012 à 2050)

Année

Paramètres

2012

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

c (m3/hab/j) 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065 0,065

B (m3/j)

176.

853

292.

557

184.

010

210.

230

240.

185

274.

409

313.

509

358.

181

409.

218

R (m3/j)

140.

000

140.

000

225.

000

225.

000

275.

000

345.

000

345.

000

425.

000

- △b (m3/j) -36.

853

-152.

557

26.

000

14.

770

34.

815

70.

591

31.

491

52.

000

C’était en 1994 que le système de Mandroseza II a été mis en place, mais jusqu’à

présent aucun système d’AEP de taille n’a été réalisé.

La période critique était en 2012 à 2015 où la JIRAMA n’arrivait plus à desservir Grand

Antananarivo, ce qui explique le manque d’eau qui prévaut même actuellement.

Pour faire face à ces problèmes de manque d’eau, la réalisation des captages des eaux de

surfaces et des eaux souterraines disponibles de la plaine alluviale de Grand Antananarivo

renforcera la JIRAMA pour solutionner ce manque d’eau qui est jugé cruel selon les

planifications a partir de 2020 jusqu’à 2050.

Ainsi les besoins en eaux seront assouvis mais cela n’ira pas perdurer pour l’avenir donc

à partir de 2050, nous avons encore planifié l’exploitation de l’Ikopa aval à titre indicatif.

63


Comme l’eau souterraine de la plaine alluviale de Grand Antananarivo est ferrugineuse

donc son traitement sera nécessaire par construction d’une station de déferrisation, la méthode

utilisée consiste à injecter de la chaux avant aération afin de :

- neutraliser le CO2 libre

- passer en milieu basique

- précipiter le fer sous forme d’hydroxyde.

Donc nous proposons aux Autorités compétentes d’effectuer la planification de la gestion et

exploitation d’une façon continue de la ressource en eaux pour l’AEP de Grand Antananarivo et

ce suivant le principe de Gestion Intégrée de la Ressource en Eau (GIRE).

II. DISCUSSIONS

II.1. Recommandation sur la protection de la qualité de l’eau souterraine (protection

des captages)

Le processus naturel et les activités humaines peuvent avoir une incidence sur l’eau

souterraine. La différence entre les deux est que les processus naturels peuvent soit humaines

augmenter la qualité de l’eau souterraines, soit dégradé ses qualités mais la plupart des

activités humaines contaminent l’eau souterraines comme le lessivage d’engrais, etc. …

Lorsque l’eau souterraines est menacée au plan quantitatif, la capacité d’emmagasinement des

aquifères et leurs sections d’écoulement se dégrade et les niveaux piézométriques des nappes

d’eau souterraines va baisser de manière durable.

De plus, l’augmentation de l’imperméabilisation des sols par tassement réduit l’alimentation

des nappes d’eau souterraines. L’apport d’eau souterraines provenant des aquifères dépend de

la caractéristique de l’aquifère.

La première chose à recommander est la protection de la nappe contre les pollutions qui

peuvent faire de diverses manières, entre autre par la mise en place des périmètres de

protection des captages d’eau potable.

Le premier périmètre appelé périmètre de protection immédiat contient le captage lui-même.

Les périmètres de protection d’un champ captant selon la loi dans le manuel de procédure

comprennent 3 niveaux de protection :

- PPI : Périmètre de Protection Immédiat (1)

Sa surface est limitée à quelques dizaines de mètres carrés, son rôle est d’empêcher

l’introduction directe des polluants dans l’eau et toute activité à risque y est interdite.

64


Parfois couvert d’un socle en béton , il est souvent clôturer et peut être couvert de boisement

de protection de manière à les protéger. Les pesticides y sont évidemment bannis. Il vise aussi

à protéger le matériel contre toute dégradation matérielle ou l’introduction directe de

substance toxique dans l’eau ou le sol.

- PPR : Périmètre de Protection Rapproché (2)

C’est une zone intermédiaire, qui accepte des activités sans risque pour la ressource en eau et

le captage, ou des activités diminuant le risque de pollution : enherbement et fauche pour

pomper les nitrates de la zone superficielle par exemple. Sa surface varie selon la vulnérabilité

du captage et la ressource en eau c’est-à-dire selon les caractéristique de l’aquifère et le débit

de pompage.

- PPE : Périmètre de Protection Eloigné non obligatoire (3)

Il est non obligatoire mais une gestion de tous risques liés aux activités humaines y est

envisageable, peut considérablement améliorer la sécurité du dispositif global et il renforce le

précédent.

Les flèches en pointillé bleu représentent le sens de circulation de l’eau dans la nappe dans les

couches géologiques qui alimente le captage.

II.2. Consommation per capita

La consommation d’eau en litre par jour par habitant varie d’une région à l’autre. On

remarque aussi une grande différence de cette consommation en campagne et en ville.

Ceux qui ont les moyens au branchement privé, sa valeur peut atteindre jusqu’à 150 L/hab/j par

l’utilisation de baignoire, etc, tandis que les autres abonnés aux bornes fontaines publique

limitent leur dépense en eau qui coute 30 Ariary le bidon de 20 litres et ce prix est cher pour

eux.

Figure A. Périmètre de protection de captage

65


Pour les périphéries d’Antananarivo, la majeure partie la population consomme l’eau de la

borne fontaine publique.

Il y en a qui boit de l’eau de puits individuel qui n’est pas du tout potable.

En plus de cela, les habitants font plusieurs heures de marches pour ramener l’eau à la maison

incluant aussi la durée d’attente environ une demi-heure et plus.

Cette consommation per capita mérite une étude préalable.

Tableau B. Résume de la consommation per capita de Grand Antananarivo.

Besoins en eaux

(L/hab/j))

Majorité Minorité Usine Nouveau normes

proposés

Douche 15 50 et +

L/j

65L/hab/j

Repas 5 20 et +

Lessive et vaisselle 5 40 et +

Autres besoins 10 40 et +

TOTAL 35 150 et +

Ce tableau nous explique que la consommation d’eau potable de chaque individu est

très différente, cela est dû à la distribution mal répartie, les habitants du milieu urbain en

bénéficient beaucoup plus que ceux des milieux ruraux.

Pour vivre décemment, l’OMS précise qu’il faut 50 L d’eau par jours et par personne

minimum mais un réel confort est atteint à partir de 100L/hab/j.

Tous les pays développés se situent bien au-dessus de ce seuil par exemple aux Etats-Unis, la

valeur de c est de l’ordre de 250L/hab/j contrairement en Kenya entre autre 5L/hab/j.

C’est encore difficile à atteindre la norme de l’OMS surtout le cas de Madagascar qui est

sous-développés, en conséquence, il faut faire une étude approfondie à propos de la

consommation d’eau potable, cela nécessite quelques bases théoriques en effectuant quelques

enquêtes de besoins en eaux au niveau de chaque ménage par exemple.

Sur ce, il faut mettre en place une normalisation adaptée à chaque cas concernant la

consommation per capita, par exemple 65L/hab/j suffisent pour nous les Malgaches, ce n’est

pas nécessaire de suivre la norme OMS car la JIRAMA sera saturée et il faut dès maintenant

économiser l’eau qui est un bien précieux.

66


A ce titre, une étude du comportement de la population vis-à-vis de l’AEP doit être effectuée.

Il s’agit d’une nouvelle stratégie et politique à mettre en place à Madagascar.

En ce qui concerne les usages industriels, un contrat d’approvisionnement s’avèrera

nécessaire afin de garantir le service c’est-à-dire pour les gens consommateurs.

Il s’agit d’une décision politique pour la mise en place d’une nouvelle stratégie.

La courbe suivante nous montre la consommation per capita « c » en fonction du tarif de l’eau

« t »

Cette courbe montre l’élasticité de la demande par rapport au coût.

Il est clair que lorsque le tarif de l’eau monte, la consommation d’eau potable diminue et

lorsque le tarif de l’eau diminue, la consommation d’eau potable augmente.

C’est le cas de la population de Madagascar y compris Grand Antananarivo.

III. AVANTAGES ET INCONVENIENTS D’UN FORAGE ET D’UN PUITS A

DRAINS

III.1.Avantages et inconvénients d’un forage

S’ils sont bien conçus et entretenus, les forages sont moins vulnérables à la

contamination et aux sécheresses ou aux baisses du niveau d’eau lorsqu’ils atteignent des

formations aquifères profondes. Ils sont aussi moins susceptibles de s’effondrer et si leur

emplacement est bon, ils peuvent produire de grandes quantités d’eau et permettent donc

d’utiliser des pompes mécaniques ou électriques.

Ils peuvent faire l’objet d’un suivi et de tests quantitatifs, ce qui permet d’évaluer avec

précision les paramètres hydrodynamiques de l’aquifère, le rendement, ainsi que le

dimensionnement optimal de la pompe et des systèmes de stockage et de distribution.

t

c

Figure B. Courbe de la consommation per capita c = f(t)

67


Ils peuvent aussi servir à surveiller le niveau des eaux souterraines à d’autres fins, par

exemple pour des études sur l’environnement ou l’évacuation des déchets.

Mais en général, pour le cas contraire, un forage ne constituerait pas la meilleur

solution c'est-à-dire débit insuffisant et risque de colmatage.

Le cout initial élevé du matériel et l’apport de compétences spécialisées, c’est-a-dire que la

construction, le fonctionnement et l’entretien peuvent requérir un certain savoir-faire et un

équipement lourd et couteux.

Ils subiront d'ailleurs une détérioration naturelle irréversible s’ils ne sont pas bien suivis et

entretenus et vulnérables au sabotage et peuvent être irréparablement détruits sans beaucoup

d’efforts s’ils ne sont pas bien protégés.

Ils requièrent une source d’énergie si des pompes d’extraction de l’eau sont utilisées par

opposition aux systèmes.

Ils ne permettent pas d’accéder directement, pour l’entretien ou les réparations, aux parties

construites qui se trouvent sous terre.

III.2.Avantages et inconvénients d’un puits à drains rayonnant

Les avantages d’un puits à drain rayonnant sont les suivants :

- accroissement de la surface captée d’où une capacité hydraulique plus élevé

- possibilité de sélectionner un niveau aquifère déterminer ; rabattement du niveau de la

nappe plus faible

- réduction du risque de remontée du biseau salé pour un puits donné

- extension possible du système par établissement de nouveaux captages horizontaux

dans le même puits collecteurs

- grande capacité de stockage du puits pouvant satisfaire à un fort prélèvement

momentané et entretien plus facile.

Les autres avantages du puits à drains rayonnant horizontaux sont liés à des rendements

hydrauliques considérables, à une durée de vie très grande et à une possibilité de capter, sur

un front de nappe étendue, des horizons peu épais, en profondeur la régénération de ces

ouvrages s’effectue très aisément à partir de méthodes bien éprouvée et en général.

Les puits à drains colmatés sont très anciens car le colmatage n’intervient que tardivement, du

fait d’une très forte surface de captage.

Les traitements d’ouvrages permettent souvent de restituer le débit d’origine.

68


Un puits à drains rayonnants répondait mieux aux besoins : débit garanti, risque de colmatage

et de remontée du biseau salé réduits.

Ses inconvénients sont la mise en place du puits à drains rayonnants présente en

contrepartie les inconvénients d’être couteux à la réalisation car il demande un certain savoir-

faire et présente des difficultés techniques pour la réalisation et cout nettement plus élevé.

Les missions que doit savoir les services d’eau potable sont les suivantes :

- l’entretien des installations de production de stockage d’eau potable : station de

pompage, système de chloration, réservoirs, vannes,...

- l’entretien des ouvrages de distribution : réseau, limiteur de pression, équipement

robinetterie, réseau, compteurs,…

- la réparation des fuites

- la gestion des abonnées : intervention chez l’abonnée, mutation, relevé des

compteurs

- la surveillance des chantiers.

Toutes les surveillances d’eau potables doivent être équipées d’un matériel de surveillance

entre autre transfert par pc ou téléphone portable pour détecter leurs défauts au niveau de la

turbidité, chlore,…

L’alimentation en eau des réservoirs et le déclenchement des pompes sont effectuée par

système de télégestion au moyen d’une ligne téléphonique.

Une astreinte est assurée à tour de rôle par les agents, 24 h sur 24 et 7 j sur 7.

69

Conclusion

CONCLUSION

La croissance de la population qui est du à l’exode rurale et à la migration a entrainé

un développement rapide de l’habitat non seulement dans le centre d’Antananarivo mais aussi

dans ses périphéries.

Cette croissance n’est pas naturelle selon la formule classique de l’augmentation de la

population N = N0 * (1 + T) n

mais elle est due par le faite que Antananarivo à son statut de

capitale de Madagascar.

Ainsi, depuis ces deux dernières décennies, la population d’Antananarivo a atteint le seuil de

2 millions d’habitants. De ce fait, cette situation influx sur la demande et le besoin en eau.

Par ailleurs, le système d’adduction d’eau d’Antananarivo n’a connu aucun grand

renforcement pendant ce période. De plus, il y a aussi la saturation et vétusté du système

existant ce qui fait qu’actuellement, on assiste à un manque d’eau cruel dans la capitale.

Notre projet est une contribution pour résoudre ce problème qui consiste à mettre en place une

planification continu de cette adduction d’eau et ce en exploitant toutes les ressources en eaux

disponible à savoir les eaux de surfaces et les eaux souterraine.

En mettant en œuvre une approche modulaire qui consiste à la réalisation des unités de moyen

taille et investissement. Ces unités seront donc localisées aux niveaux des ressources en eaux

périphérique à savoir l’exploitation de l’eau de surface de la rivière Ikopa et de son affluent

Andromba. Le second projet s’agit de l’exploitation de la plaine de Betsimitatatra.

Le troisième projet consiste à exploiter l’eau de surface de la Sisaony et l’eau souterraine de

la plaine Sisaony aval. La quatrième phase s’agit d’un aménagement hydraulique de l’eau de

surface de l’Andromba et l’exploitation des eaux souterraines de la plaine Laniera.

Notre dernière planification consistera à exploiter les eaux de surface de l’Ikopa aval.

Nous estimons que cette proposition va résoudre le problème et que l’autorité responsable

l’approuve. Vu la pollution de la capitale, Il est à recommander la protection des captages qui

sont le périmètre de protection immédiate, le périmètre de protection rapproché et le périmètre

de protection éloignée si c’est nécessaire. La consommation d’eau en litre par jour par

habitant varie d’une région à l’autre, les habitants du milieu urbain en bénéficient beaucoup

plus que ceux des milieux ruraux. Sur ce, il faut mettre en place une normalisation adaptée à

chaque cas concernant la consommation per capita car la JIRAMA sera saturée et il faut dès

maintenant économiser l’eau.

70

Références bibliographiques

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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l’agglomération d’Antananarivo, Grand Tana. Mémoire en MSTGA. Département de

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Master II en Sciences et Techniques en Géophysique et Géomatique (apparait), Département

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71

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(22/04/2015).

durable.gouv.fr/index.php/wikigeotech, essai_de_pompage, (25/04/2015).

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http://www.wikhydro.developpement/

http://www.instat.mg/population&demographie


http://www.google.com/maps/antananarivo

Table des matières

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS --------------------------------------------------------------------------------------- I

SOMMAIRE ----------------------------------------------------------------------------------------------- II

LISTE DES ABBREVIATIONS ET ACRONYMES ---------------------------------------------- III

LISTE DES FIGURES----------------------------------------------------------------------------------- IV

LISTE DES CARTES------------------------------------------------------------------------------------- V

LISTE DES TABLEAUX ------------------------------------------------------------------------------- VI

INTRODUCTION ----------------------------------------------------------------------------------------- 1

CHAPITRE 1: CONTEXTES GENERAUX ---------------------------------------------------------- 2

I.1.1.DELIMITATION ET GEOGRAPHIE ----------------------------------------------------------- 2

I.1.2. CONTEXTE GEOMORPHOLOGIQUE ------------------------------------------------------- 5

I.1.3. CONTEXTE CLIMATIQUE -------------------------------------------------------------------- 6

I.1.4. CONTEXTE HYDROGRAPHIQUE------------------------------------------------------------ 7

I.1.5. CONTEXTE GEOLOGIQUE -------------------------------------------------------------------- 8

I.5.6. CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE --------------------------------------------------------- 9

I.1.7. CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE -------------------------------------------------------- 12

I.1.8. CONTEXTE EN INFRASTRUCTURES ------------------------------------------------------ 12

I.1.8.1. Infrastructure en adduction d’eau potable --------------------------------------------------- 12

I.1.8.2. Infrastructures routières ------------------------------------------------------------------------ 12

I.1.8.3. Assainissement et électricité ------------------------------------------------------------------- 12

CHAPITRE 2. SITUATION DU PROJET D’ADDUCTION D’EAU --------------------------- 13

POTABLE DE GRAND ANTANANARIVO ------------------------------------------------------- 13

I.2.1. SITUATION DU SYSTEME EXISTANT DE LA JIRAMA ------------------------------ 13

I.2.2. RESUME DU RAPPORT CONCERNANT L’ETUDE HYDROGEOLOGIQUE DE

LA NAPPE ALLUVIALE DE LA PLAINE D’ANTANANARIVO ----------------------------- 14

I.2.2.1. Description des secteurs favorables ---------------------------------------------------------- 15

CHAPITRE 1 : METHODOLOGIES THEORIQUES --------------------------------------------- 20

II.1.1. QUELQUES DEFINITIONS ET APPLICATIONS ---------------------------------------- 20

II.1.1.1. Temps de pompage ----------------------------------------------------------------------------- 20

II.1.1.2. Notions sur l’essai de pompage -------------------------------------------------------------- 20

II.1.2. INTERFERENCE ENTRE FORAGE OU PUITS ----------------------------------------- 25

Table des matières

II.1.2.1. Méthode de 3R ---------------------------------------------------------------------------------- 26

II.1.2.2. Applications numériques pour notre cas ---------------------------------------------------- 27

II.1.2.3. Résultats obtenues ------------------------------------------------------------------------------ 28

II.1.3. COUPE LITHOLOGIQUE DES TROIS SECTEUR ETUDIES -------------------------- 29

II.1.3.1. Secteur 1 : Entre Ambohimanambola et Mandroseza ------------------------------------- 29

II.1.3.2. Secteur 2 entre Ambohidronono et Anosizato --------------------------------------------- 31

II.1.3.3. Secteur 4/5 à Ambohitrimanjaka ------------------------------------------------------------- 32

CHAPITRE 2. CALCUL DU RENDEMENT DU FORAGE ET DU PUITS------------------- 35

A DRAIN RAYONNANT ----------------------------------------------------------------------------- 35

II.2.1. LES FORMULES CONÇUS POUR CHAQUE OUVRAGE ----------------------------- 35

II.2.1.1. Choix de formule de débit d’exploitation --------------------------------------------------- 36

II.2.2. APPLICATIONS NUMERIQUES ------------------------------------------------------------ 37

II.2.2.1. Capacité de production des forages dans le secteur 1 et 2 -------------------------------- 37

II.2.2.2. Capacité de production du puits à drain rayonnant dans le secteur 4/5 ----------------- 38

II.2.3. CAPACITE DE PRODUCTION DES NAPPES SOUTERRAINES --------------------- 39

CHAP 3: CONCEPTION ET REALISATION : FORAGE ET PUITS -------------------------- 40

II.3.1. CONCEPTION DU FORAGE ----------------------------------------------------------------- 40

II.3.1.1. Développement du forage par pompage ---------------------------------------------------- 41

II.3.1.2. Essais de débit ---------------------------------------------------------------------------------- 41

II.3.1.3. Analyse d’eau ---------------------------------------------------------------------------------- 41

II.3.2. REALISATION DU FORAGE ---------------------------------------------------------------- 42

II.3.2.1. Caractéristique du forage ---------------------------------------------------------------------- 42

II.3.3. CARACTERISTIQUE DIMENSIONNELLES DES CREPINES ------------------------ 44

II.3.3.2. Mise en place des crépines -------------------------------------------------------------------- 45

II.3.4. CONSTRUCTION D’UN PUITS A DRAINS RAYONNANT -------------------------- 45

II.3.4.1. Définition d’un puits vertical ----------------------------------------------------------------- 46

II.3.4.2. Définition d’un puits à drains rayonnant ---------------------------------------------------- 46

II.3.4.3. Réalisation pratique ---------------------------------------------------------------------------- 46

II.3.4.4. Caractéristique du puits à drains rayonnant ------------------------------------------------ 47

II.3.4.5. Technologie du puits --------------------------------------------------------------------------- 48

CHAPITRE 4. DEVIS PROVISOIRE SIMPLIFIEE ----------------------------------------------- 50

CHAPITRE 1: EVALUATION DES BESOINS EN EAUX -------------------------------------- 52

Table des matières

III.1.1. ESTIMATION DE LA POPULATION DU GRAND ANTANANARIVO ------------ 52

III.1.2. ESTIMATION DES BESOINS EN EAU AVENIR --------------------------------------- 52

CHAPITRE 2. PLANIFICATION DE L’AEP DE GRAND ANTANANARIVO ------------- 54

III.2.1. PHASE 1 EXPLOITATION D’EAUX DE SURFACES (HORIZON 2017 – 2020) - 54

III.2.2. PHASE 2 EXPLOITATION D’EAUX SOUTERRAINES(HORIZON 2025 – 2030) 56

III.2.3. EXPLOITATION MIXTE (HORIZON 2031 – 2035) ------------------------------------- 58

III.2.4. PHASE 4 : HORIZON 2040 – 2045 ---------------------------------------------------------- 60

III.2.5. PHASE 5 EXPLOITATION D’EAU DE SOUTERRAINE DE LA PLAINE IKOPA

AVAL (HORIZON 2050) ------------------------------------------------------------------------------ 61

IV.1.3.6. Remarque --------------------------------------------------------------------------------------- 61

RESULTATS ET DISCUSSIONS --------------------------------------------------------------------- 62

I. RESULTATS ------------------------------------------------------------------------------------------- 62

II. DISCUSSIONS ---------------------------------------------------------------------------------------- 63

II.1. Recommandation sur la protection de la qualité de l’eau souterraine (protection des

captages) --------------------------------------------------------------------------------------------------- 63

II.2. Consommation per capita -------------------------------------------------------------------------- 64

III. AVANTAGES ET INCONVENIENTS D’UN FORAGE ET D’UN PUITS A DRAIN - 66

III.1.Avantages et inconvénients d’un forage -------------------------------------------------------- 66

III.1.Avantages et inconvénients d’un puits à drains rayonnant ----------------------------------- 67

CONCLUSION ------------------------------------------------------------------------------------------- 69

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES -------------------------------------------------------------- 70

REFERENCES WEBOGRAPHIQUES --------------------------------------------------------------- 71

ANNEXES

TABLE DES MATIERES

ANNEXES

Annexes

Annexe 1. Planches des photos des eaux de surfaces et eaux souterraines exploitables

Rivière Ikopa à Tanjombato

Rivière Andromba

Rivière Sisaony à Ambatofotsy Rivière Ikopa aval

Annexes

Bassin versant supérieur de l’Ikopa et ses affluents

Plaine Laniera à sabotsy Namehana Plaine Sisaony aval à Ambohitrimanjaka

Légende

Confluence de la Sisaony avec l’Ikopa

Direction de l’Ikopa

Direction de la sisaony

Légende

Confluence de l’Andromba avec l’Ikopa

Direction de l’Andromba

Direction de l’Ikopa

Annexes

Annexe 2. Quelques définitions et notions

Une nappe alluviale : est une nappe d’accompagnement de la rivière qui suit la cour de

celle-ci à travers les couches d’alluvions, sédiments abandonnés par la rivière: sables,

graviers, galets. Elle est alimentée par la rivière, avec laquelle elle entretient des relations

étroites : infiltration, et par les eaux issues du bassin versant provenant des nappes phréatiques

et du lessivage des sols. Elles circulent dans les sédiments des rivières, c’est une masse d’eau

se trouvant dans des terrains alluvionnaires et se trouve à faible profondeur donc relativement

facile d’accès pour les prélèvements d’eau. Une nappe alluviale est un cas particulier de nappe

libre un peu profonde situé sous un sol perméable.

L’aquifère : est un complexe de deux constituants en interaction : le réservoir et l’eau

souterraine. Une nappe aquifère se retrouvent confiné par un plafonnement d’un couche

imperméable, celle-ci sont souvent réalimenter à partir d’un niveau plus élevé et contient ainsi

de l’eau sous pression.

Les eaux souterraines se retrouvent sous plusieurs formes, elles peuvent être sous forme de

nappes libres où le niveau de l’eau dans le forage correspond à celui de la nappe phréatique.

Le réservoir : est une formation hydrogéologique perméable permettant l’écoulement

d’une nappe d’eau souterraine ou son exploitation par captage.

L’eau souterraine : constitue un milieu continu dans le réservoir dont seule une fraction, l’eau

gravitaire, est mobile dans l’aquifère.

Un ouvrage de captage d’eau souterraine

C’est une installation qui permet de puiser l’eau à partir des nappes d’eau souterraine qui se

situent sous la surface du sol.

Généralement, on distingue les captages individuels, qui sont destinés à alimenter une

résidence isolée, des captages collectifs, destinés à alimenter plus de 20 personnes. Ces deux

types de captage sont traités différemment dans le Règlement, selon leur impact potentiel sur

la santé humaine.

Comment choisir un ouvrage de captage ?

Le choix d’un ouvrage de captage ne doit pas se faire à la légère puisqu’il sera utilisé pendant

plusieurs années. Ainsi, avant d’arrêter son choix sur un type d’ouvrage, le propriétaire

devrait effectuer certaines vérifications auprès de ses voisins et de sa municipalité :

• Quel est le type d’ouvrage de captage le plus souvent utilisé dans le voisinage (puits

tubulaire, puits de surface, pointe filtrante ou captage de source) ?

Annexes

• Quelle est la profondeur moyenne des ouvrages de captage se trouvant dans les environs ?

• Quelle est la profondeur du niveau statique de l’eau dans les ouvrages de captage

avoisinants

• Quelle est la quantité et la qualité de l’eau captée dans les ouvrages de captage situés à

proximité ?

• A-t-on déjà décelé des indices de contamination dans le secteur (contamination

bactériologique ou chimique, problèmes de santé) ?

• Lors de périodes de sécheresse, est-il déjà arrivé de manquer d’eau ?

En plus du choix du type d’ouvrage de captage approprié, il est aussi important de s’assurer

que tous les raccords souterrains reliant l’ouvrage à la résidence soient étanches afin d’éviter

l’infiltration d’eau potentiellement contaminée dans la conduite d’amenée.

Théories de captage d’eau de surface

Le captage d’eau en rivière est souvent utilisé en particulier pour alimenter les grandes

villes situées près d’un fleuve, l’eau potable de Grand Antananarivo provient de l’Ikopa.

Il faut s’assurer avant toutes choses que le débit d’étiage c’est-à-dire la plus basse eau du

fleuve est supérieur au besoin en eau. Le point de captage en rivière doit être choisi autant que

possible à l’amont des points important de pollution : agglomération, usine insalubre, etc.

La prise d’eau peut être faite, soit dans une berge, soit dans le lit de rivière, soit encore en

dessous du lit, soit enfin dans les alluvions qui constitue la rive, à une certaine distance du

cour d’eau.

1. Captage en rivière

Prise sommaire dans les berges

Le dispositif à employer dépend entre autre choses du débit nécessaire et du caractère

temporaire ou permanent de l’ouvrage.

- Débit assez faible

- Installation temporaire

- Mise en place rapide

Annexes

Ce puisard doit avoir la profondeur voulue pour que, en tout temps, la crépine d’aspiration se

trouve à au moins 0,80m au-dessous de la surface de la nappe pour ne pas désamorcer la

pompe à cause du rabattement de la nappe, et également à au moins 0,80m du fond pour ne

pas aspirer les boues décantées. Ces précautions sont valables pour toutes les prises d’eau sur

berges.

Prise en pleine eau

Elle peut se faire soit au fond du lit, soit entre deux eaux et il est impératif de faire attention

aux niveaux d’étiage.

Ces dispositifs s’appliquent à des rivières de faible courant.

Prise en dessous du fond

Ce procédé est utilisé pour les rivières à régime torrentiel. On peut également confectionner

des chambres enterrées au fond de la rivière pour effectuer la prise.

Prise dans les alluvions

Lorsque les rives sont constituées d’alluvions perméables, on peut capter l’eau de la nappe qui

s’y forme après avoir subi à travers le terrain une filtration importante qui lui confère

habituellement une bonne limpidité et facilite les traitements. Le dispositif de prise peut

consister en un puits ou en une série de puits échelonnés le long de la rive pour qu’ils ne se

gênent pas mutuellement, on peut aussi remplacer cette série de puits par une galerie captant,

parallèle à la rive, mais sa construction est plus difficile et plus couteuses.

Annexes

2) Captage à partir d’un barrage réservoir

Un barrage donne à l’homme un réservoir d’eau, qui permet de stocker un grand

volume d’eau pour qu’il soit disponible en cas de besoin. Son volume est appelé capacité.

Les barrages sont nécessaires pour l’irrigation, pour l’hydroélectricité, pour

l’approvisionnement en eau, le contrôle des crues, pour les loisirs, pour la navigation et la

pisciculture.

Il y a trois types de barrage :

Un aménagement simple pour l’extension de la rivière Andromba dans la phase 1et la

rivière Ikopa. L’aménagement doit débuter par un nettoyage de l’endroit où l’eau sort du sol.

Il faut faire une tranchée horizontale sur plusieurs mètres pour rechercher l’eau un peu plus

loin. Remplir la tranchée de gros cailloux pour que l’eau circule facilement et enfin reboucher

la tranchée. A l’extrémité, fixer un tuyau par lequel l’eau s’écoulera. Le tuyau doit être scellé

dans un mur fait en ciment ou parpaing ou en pierre. Le sol, à l’endroit où le tuyau sort, doit

être nivelé et recouvert de cailloux pour éviter qu’il y ait formation d’un marécage et il faut

réaliser une rigole qui évacue au loin l’eau sale.

Un aménagement avec barrage réservoir pour la rivière Sisaony dans la phase 3 et

celle d’Andromba dans la phase 4.

Il est nécessaire de construire une chambre qui permet de récupérer et de stocker l’eau

de la source.

Annexes

L’aménagement extérieur est identique à celui de l’aménagement

simple.

a) Un aménagement avec un réservoir et filtre comprend une chambre maçonnée divise

en deux parties, une partie contient le filtre en gravier et en sable et une autre partie

qui constitue le réservoir. La sortie de l’eau est identique aux aménagements

précédents.

Annexes

Annexes

ENTRETIEN DES OUVRAGES

Il est fréquent que la productivité des ouvrages de captage présente dégradation au cours du

temps. Cette évolution dépend des conditions d’exécution du captage, de la composition

chimique de l’eau souterraine et du mode d’exploitation de l’ouvrage.

La perte de débit résulte généralement du colmatage dont les origines peuvent être diverses :

Physico-mécanique lorsque c’est l’entrainement des particules fine du terrain qui diminue

l’ouverture des barbacanes.

Physico-chimique lorsque l’obstruction est réalisée par un dépôt qui résulte de la précipitation

des carbonates ou des sulfates de calcium ou de magnésium, ou encore d’hydroxyde de fer.

Biochimique lorsque le colmatage provient des boues gélatineuses résultant du cycle

biologique de certains micro-organismes, en particulier lorsque les eaux contiennent des sels

de fer (bactéries ferriques).

Il est donc fondamental de prévoir les possibilités de son entretien ultérieur lors de la

conception de l’ouvrage. De même convient-il de ne pas végétaliser un champ de captage et

d’y enlever régulièrement la végétation arbustive ou arborée qui s’y implante naturellement

car les racines offre une très forte capacité de pénétration jusqu’aux barbacanes et massifs

drainants, ou elles facilitent en outre la précipitation de dépôts chimiques.

Changement d’unité

1 pouce = 25,4 mm

PROJET DE REALISATIOND’OUVRAGE D’EXPLOITATION D’EAU SOUTERRAINE DE

BETSIMITATATRA ET PLANIFICATION D’UTILISATION DES RESSOURCES EN EAUX EN VUE

D’AMELIORER L’ADDUCTION D’EAU POTABLE DE GRAND ANTANANARIVO

RESUME

La JIRAMA n’arrive plus à desservir Grand Antananarivo, ce qui explique le manque d’eau actuel. Pour

solutionner cette situation, il est proposé de renforcer l’adduction d’eau potable par l’exploitation des eaux de

surfaces et des eaux souterraines, avec mise en place de nouveaux captages et lignes de forages ainsi que des puits

à drains rayonnant. En ce qui concerne les eaux souterraines, le problème qu’il faut résoudre est l’interférence

entre deux ouvrages de captage qui provoque une réduction de production d’eau. C’est pour cette raison qu’on a

adopté la méthode de 3R qui consiste à espacer deux ouvrages successifs par une distance équivalente à 3 fois le

rayon d’action de l’ouvrage. La méthode que nous avons choisie sera efficace car cela conduit aux bons

fonctionnements des ouvrages implantés et évite en même temps la surexploitation de la nappe. Le débit total

obtenu est de l’ordre de 155.000 m3/j pour les eaux souterraines et 125.000 m

3/j pour les eaux de surfaces. Mais

cela ne va pas perdurer pour l’avenir, c’est pourquoi nous avons aussi planifié l’exploitation des autres ressources

en eaux disponible et en particulier l’Ikopa aval. En conséquence, vu la pollution de la capitale, il est à

recommander la protection des ouvrages de captage et de la ressource en eau.

MOTS CLES : eaux souterraines, eaux de surfaces, forage en ligne, puits à drain rayonnant, rayon d’action,

interférence, essai de pompage, rabattement, périphéries

PROJECT OF REALISATION OF OPERATING UNDERGROUND WATER OF BETSIMITATATRA

AND PLANNING USE OF WATER RESOURCE TO IMPROVE THE DRINKABLE WATER SUPPLY

LARGE ANTANANARIVO

ABSTRACT

JIRAMA no longer able to serve Grand Antananarivo, which explains the current lack of water. To solve this

situation, it is proposed to strengthen the drinking water supply by exploiting the surface waters and groundwater,

with installation of new lines catchments and boreholes and wells radiating drains. Regarding groundwater, the

problem to be solved is the interference between two catchment structures causing water production reduction.

That is why we adopted the 3R method which involves space two successive books by a distance equivalent to

three times the radius of action of the book. The method we have chosen will be effective because it leads to the

good functioning of implanted works together and avoids over-exploitation of the aquifer. The total flow rate

obtained is of the order of 155.000 m3 per day in groundwater and 125.000 m3 per day for surface water. But this

will not continue in the future, which is why we have also planned the exploitation of other water resources

available and in particular the downstream Ikopa. Therefore, given the pollution of the capital, it is recommended

the protection of catchment and water resources works

KEYWORDS: groundwater, surface water, drilling line, beaming drain wells, operating range, interference,

pumping test, drawdown, outskirts.

ENCADREUR: Mr RAKOTOARIMANANA Ingénieur Hydraulicien LOGT : Ampasapito Tel: 0343179335

IMPETRANT: MIANDRA ANDRIANASY Salohy Mihamintsoa

LOGT : Madera Namontana Tel : 0330285591 / 0346373912

E – mail: [email protected]

Nombre de figures : 16

Nombre de tableaux : 15

Nombre de pages : 71

Nombre de cartes : 09

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