Rapport de supervision pour la construction des forages

effectués à Gihanga

Rapport No. 12

Gitega, Novembre 2018

Auteurs: Ryumeko, Melchior et Tiberghien, Christian

Superviseurs des travaux Baranyikwa, Désiré ; Nijimbere, Robert ; Ryumeko Melchior ; Miburo Désiré

Commissionné par: Ministère Fédéral de Coopération Économique et le Développement (Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung, BMZ)

Projet: Burundi – Gestion et Protection des Ressources en Eau Souterraine

BMZ-No.: 2011.2051.8

BGR-No.: 05-2378

ELVIS link:

Date: Novembre 2018

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Table des matières

1. Contexte .......................................................................................................................................... 1

2. Géologie et hydrogéologie de la zone ............................................................................................. 2

2.1 Contexte géologique ............................................................................................................... 2

2.2 Contexte hydrogéologique ...................................................................................................... 3

2.3 Implantations .......................................................................................................................... 4

3. Execution des travaux ..................................................................................................................... 4

3.1 Forage Gh-F1 ........................................................................................................................... 4

3.1.1 Foration ........................................................................................................................... 4

3.1.2 Equipement ..................................................................................................................... 4

3.2 Forage Gh-F2 ........................................................................................................................... 6

3.2.1 Foration ........................................................................................................................... 6

3.2.2 Equipement ..................................................................................................................... 7

3.2.3 Développement ............................................................................................................... 9

3.2.4 Pompage du Gh-F2 .......................................................................................................... 9

3.3 Forage Gh-F3 ........................................................................................................................... 9

3.3.1 Foration ........................................................................................................................... 9

3.3.2 Equipement ................................................................................................................... 10

3.3.3 Développement ............................................................................................................. 12

3.3.4 Pompage Gh-F3 ............................................................................................................. 12

4. Hydrogéochimie ............................................................................................................................ 13

5. Conclusion et recommandation .................................................................................................... 15

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Liste des figures

Figure 1 : Localisation des forages GPES de Gihanga centre ................................................................... 2 Figure 2 : Géologie simplifiée des localités de Gihanga centre ............................................................... 3 Figure 3 et figure 4 : Foration au trilame 10’’ à gauche et au tricône 9’’7/8 à droite............................. 4 Figure 5: Coupes géologique et technique de F1 .................................................................................... 5 Figure 6 et Figure 7: Rajout de polymère et prise d’échantillon ............................................................. 7 Figure 8, Figure 9 et Figure 10: Soudure et mise en place des tubages de protection de 8’’ et PV ....... 7 Figure 11: Coupes géologique et technique de Gh-F2 ............................................................................ 8 Figure 12 et Figure 13: Les blocs de travertins réagissant à HCl ........................................................... 10 Figure 14: Equipement du Gh-F3 avec les PVC pleins et les crépines ................................................... 10 Figure 15: Coupes géologique et technique de Gh-F3 .......................................................................... 11 Figure 16 et Figure 17: Développement du Gh-F3 ................................................................................ 12 Figure 18: Courbe caractéristique du forage Gh-F3. ............................................................................. 12 Figure 19 : Diagramme de Piper ............................................................................................................ 14

Liste des tableaux

Tableau 1: Tableau des différentes analyses effectuées de F3 Gihanga............................................... 13 Tableau 2 : Résultats des analyses chimiques ....................................................................................... 14

Annexes

Annexe 1 : Carte et coupes géologiques ............................................................................................... 16 Annexe 2 : Vitesse d’avancement des tiges de forage .......................................................................... 18 Annexe 3: Interprétation du pompage longue durée sur le Gh_F2 ...................................................... 20 Annexe 4 Pompage d’essai par palier du forage Gh-F3 ........................................................................ 24 Annexe 5: Pompage d’essai par longue durée du forage Gh-F3 ........................................................... 25 Annexe 6: Simulation de pompage du Gh-F3 (logiciel OUAIP) .............................................................. 31 Annexe 7: Problèmes rencontrés au cours de la foration et solutions proposées ............................... 34

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1. CONTEXTE

L’Institut Géographique du Burundi (IGEBU-Burundi) en partenariat avec l’Institut Fédéral de Géosciences et Ressources Naturelles (BGR-Allemagne) constitue le Maitre d’Ouvrage dans le projet de construction de 2 à 4 forages à Gihanga en Province de Bubanza. Le maitre d’ouvrage a choisi l’Association SEVES (Systèmes Economiquement Viables pour l’Eau aux Suds) pour être son maitre d’ouvrage délégué. SEVES a signé un contrat de prestation avec l’ONG TEA (Think East Africa) associé à ROBUCO son entreprise partenaire. Les superviseurs techniques sont l’équipe du projet GPES (Gestion et Protection des Eaux Souterraines) représentée par le chef de service hydrogéologie et le chef de projet BGR.

La distribution d’eau potable à Gihanga est actuellement gérée par la REGIDESO. Les captages qui alimentent ce réseau proviennent essentiellement de sources naturelles, éloignées de plusieurs kilomètres, se trouvant à l’Est dans les collines de Mirwa. Les besoins en eau de Gihanga et des environs ne sont que partiellement couverts par le réseau de distribution actuel. C’est pour cette raison que le projet GPES, en collaboration avec la REGIDESO a décidé de faire une campagne d’investigation sur les eaux souterraines dans la zone.

La plaine de la Rusizi a fait l’objet d’une colonisation agraire dans années 1940 -1950 avec l’introduction des cultures de riz, coton et café. Par exemple un périmètre irrigué de 2000 ha a été aménagé dans les années 1950 dans l’ancien marais de Mugerero à l’Est de Gihanga pour la riziculture. Depuis cette époque, la plaine est cultivée de manière plus ou moins intensive avec une part importante de riziculture.

Les contaminations des eaux souterraines aux engrais et pesticides ne sont pas connues mais certains forages de Gihanga contiennent des teneurs en Uranium supérieur aux normes OMS. L’origine de l’Uranium n’est pas connue mais les engrais phosphorés sont fortement suspectés.

L’objectif principale de ces forages sont l’exploration des aquifères potentiels profonds afin d’éviter le captage de la première nappe aux environs de 40 mètres suspectée d’être contaminée par les pesticides et engrais (Uranium).

Les autres objectifs sont la construction de piézomètres pour suivre les niveaux d’eau de la nappe principale et la construction d’un forage productif pour la REGIDESO.

Ces travaux vont aussi permettre d’acquérir une meilleure compréhension du système aquifère de cette zone.

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Figure 1 : Localisation des forages GPES de Gihanga centre (Cartes : IGEBU)

2. GEOLOGIE ET HYDROGEOLOGIE DE LA ZONE

2.1 Contexte géologique Le fossé du lac Tanganyika est localisé le long de la branche occidentale du rift Est Africain et fait partie du grand linéament Tanganyika-Rukwa-Malawi. Il s’est développé sur un socle ancien du précambrien. L’évolution tectonique a connu plusieurs stades d’étirements et par conséquent plusieurs phases de sédimentation. La structure de ce rift est composée de plusieurs fossés en demi-graben avec des subsidences maximales le long des failles bordières maitresses. Les sites des forages Gh-F1, Gh-F2 et Gh-F3 de Gihanga centre sont situés dans la plaine de la basse Rusizi. Celle-ci occupe la partie nord du fossé du lac Tanganyika qui est couvert de sédiments d’âge cénozoïque. Des dépôts lacustres du Pléistocène allant de sables grossiers aux dépôts fins silto-argileux accompagnés de concrétions carbonatés recouvrent des dépôts alluvionnaires récents de l’Holocène formés de dépôts de cônes alluviaux, d’alluvions récents de la Rusizi et de son delta.

Ces sédiments sont d’une épaisseur non connue, mais elle pourrait aller jusqu’à 2000 mètres d’épaisseur. La carte géologique de la zone est présentée en Annexe 1 avec deux coupes géologiques.

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Figure 2 : Géologie simplifiée des localités de Gihanga centre (Cartes : IGEBU)

2.2 Contexte hydrogéologique Le contexte hydrogéologique est peu connu. De nombreux forages peu profonds (maximum de 60 mètres) ont été construits dans les années 1980. Ils traversent des horizons peu épais allant du sable grossier à de l’argile fin avec présences parfois de concrétions carbonatés (type travertins). Ces couches fines peuvent être sous la forme de banc ou de lentilles avec des extensions parfois réduites. Les aquifères intéressants se trouvent dans les sables moyens à grossiers surmontés par une épaisseur d’argile qui permet une protection naturelle.

Un premier niveau aquifère proche de la surface a été mis en évidence et se situe dans les horizons des sables moyens entre 15 et 45 mètres dépendant des sites d’étude. Un deuxième niveau aquifère plus profond a été identifié, toujours composé de sables moyens, entre 55 et 70 mètres en fonctions des localités.

Un sondage très profond permettrait d’identifier toutes les couches aquifères.

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2.3 Implantations Les critères de besoins en eau potable et de logistique ont été retenus pour effectuer les implantations. La zone urbaine de Gihanga a été sélectionnée par la REGIDESO à cause de sa faible couverture en eau potable. Les implantations ont tenu compte de l’accès facile des machines, de la proximité d’un réseau électrique et d’un réservoir de la REGIDESO.

Une eau de qualité médiocre a été trouvée dans plusieurs forages de la zone, captant des niveaux sableux entre 20 et 40 m (présence en particulier d’Uranium supérieur à la valeur guide de l’OMS). Ce constat a orienté nos investigations vers les niveaux aquifères plus profonds.

3. EXECUTION DES TRAVAUX

Une description des travaux de forage est présentée dans ce chapitre. Les problèmes rencontrés et certaines solutions proposées au cours du chantier sont décrits en Annexe 7.

3.1 Forage Gh-F1

3.1.1 Foration La foration sur le site 1 a commencé le 12 juin 2018 à partir de 12 heures puis a été arrêté à 16 heures à 52.30 m de profondeur pour remplacer l’outil trilame de 10’’ par un tricône de 9"7/8 à cause des travertins qui bloquaient le trilame. La lithologie traversée est composée de terre végétale, puis d’une alternance de sable argileux et d’argile sableuse. Le sable moyen a été observé entre 16-19 m, 44-52.30 m et 69-76.32 m. Les vitesses d’avancement sont présentées en Annexe 2

Figure 3 et figure 4 : Foration au trilame 10’’ à gauche et au tricône 9’’7/8 à droite (Photos : IGEBU)

3.1.2 Equipement L’équipement n’a pas été réalisé suite à l’éboulement du forage jusqu’à 9 m. Le nettoyage de deux jours n’a pas permis de sauver le forage. Une cavité importante aurait été créée raison pour laquelle l’éboulement de presque toute la totalité du trou foré n’a pas pu être récupéré.

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Figure 5: Coupes géologique et technique de F1

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3.2 Forage Gh-F2

3.2.1 Foration Lors de la réunion de chantier du 15 juin 2018, une décision a été prise de commencer la foration seulement après que l’entreprise ait mobilisé sur le chantier tout le matériel et équipement nécessaires, en état de marche, à savoir :

• La machine PRD fonctionnelle • Les tube pleins et crépines en PVC 97/113 mm en nombre suffisant • Le gravier environ 2.5 m3 • Un tank et une citerne • Tubages de protection de 10’’ d’environ 24 m • Les trilames de 12’’, 10’’, 8’’ et 6’’1/2 • Les tricônes de 9’’7/8 et 6’’1/2 • La motopompe avec le tuyau pour puiser l’eau • Les tiges de 5 m en nombre suffisant • Tréteaux • D’autres citernes • Moto soudeuse • Meuleuse • Générateur • Les tubages de protection de 8’’ de 40 m au total • Un connecteur de tubage de 8’’ et de 10’’ • Pompe de 3’’ donnant un débit d’environ 8 m3/h ou plus.

Après avoir observé que le matériel essentiel était sur place, la foration a pu commencer.

Un trilame de 12’’a été utilisé jusqu’à une profondeur de 48.9 m. A cette profondeur, la décision a été prise de mettre les tubages de protection en acier. Les tubages de protection de 8’’ ne dépassaient pas une longueur totale de 28 m et ceux de 10’’ ne dépassaient pas 21.20 m. Donc les tubages de protection de 8’’ et 10’’ soudés entre eux avec un réducteur ont été installés à la profondeur de 49.20 m. La mise en place des tubages de 8’’ a été délicate car on devait souder les tubages deux à deux puis mettre en place cette longueur de 4 mètres et les souder au fur à mesure de l’équipement.

Un tricône de 6’’1/2 a été utilisé de 48.9 m jusqu’à 158.9 m après installation des pré-tubages métalliques.

La géologie est une succession de couches d’argile sableuse et de sable argileux avec des aquifères composés de sables moyens à grossiers entre 56-62 m, 69-73 m et 129-149 m.

A noter qu’une épaisseur d’argile de 50 mètres a été forée à partir de 79 mètres.

Il est important de mentionner qu’une couche discontinue de travertins, confirmé par acidification, a été traversé entre 55 et 75 m. Cette couche a été très dure à traverser (voir les vitesses d’avancement en Annexe 2).

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Figure 6 et Figure 7: Rajout de polymère et prise d’échantillon (Photos : IGEBU)

3.2.2 Equipement Après la foration jusqu’à une profondeur totale de 158.9 m, l’équipement devait permettre de capter la couche aquifère de 129 à 149 m. Mais après plusieurs tentatives d’équipement, les PVC ne sont pas rentrés correctement et sont restés coincés à 114 m, dans l’argile. L’équipement de cette troisième couche aquifère n’a donc pas pu être effectué. Apres nettoyage successif avec les outils qui ont été utilisés pour forer (tricône de 6’’1/2) une 2ème tentative d’équipement a été faite mais les PVC sont restés coincés à 71 m à cause des éboulements. Finalement, il a été décidé de capter l’aquifère entre 69 et 71 m correspondant au 2ème aquifère. Mais un éboulement de plus de 80 m a été observé et n’a pas permis de capter complètement cet aquifère. Cependant une partie a été captée, suffisante pour utiliser l’ouvrage comme piézomètre.

A cause du poids des tubages de protection, lors du retrait, une soudure a lâché au niveau du réducteur et 28 m de tubages de protection de 8’’ sont restés coincés en profondeur. La cimentation a été effectuée de 0 à 2 m de profondeur, le remblai tout venant de 2 à 16m, et le packer de 16 à 18 m et de 49.20 à 55 m.

Figure 8, Figure 9 et Figure 10: Soudure et mise en place des tubages de protection de 8’’ et PV (Photos : IGEBU)

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Figure 11: Coupes géologique et technique de Gh-F2

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3.2.3 Développement Le développement a été effectué en trois temps. La durée du premier est d’une heure, le second 1.5 heures et le dernier 2 heures. Ce développement a permis d’obtenir de l’eau claire sans sable mais une odeur d’œuf pourri est restée pendant tout le temps du développement.

3.2.4 Pompage du Gh-F2 Compte tenu du petit diamètre du tubage PVC (97 mm intérieur), une pompe de type SQE Grundfos de 3’’ avec un débit max de 7 m3/h a été utilisée.

Seul un pompage de longue durée de 6 heures a été effectué avec une remontée de 20 heures au débit de 6.75 m3/h. Les mesures de niveaux d’eau ont été effectués dans le forage pompé Gh-F2 et le piézomètre Gh-F3 qui se trouve à 45 mètres du Gh-F2.

La méthode de Theis a été utilisée pour l’interprétation à l’aide du logiciel OUAIP du BRGM.

Les interprétations sont présentées en Annexe 3. La transmissivité interprétée à la descente et remonté sur le forage pompé et sur le piézomètre se situe entre 1.5x10-3 et 2.5x10-3m2/s avec un coefficient d’emmagasinement entre 1x10-3. et 4x10-4 .

3.3 Forage Gh-F3

3.3.1 Foration Ce forage est destiné à être donné à la REGIDESO et a été construit en PVC 150/163mm.

Ce forage a été construit rapidement sans usage de tubages de protection. La foration au trilame de 12’’ (longueur de l’outil, L=0.28m) a été utilisée dès le début jusqu’à 63.4 m. Ensuite le tricône de 10’’ (L=0.55m) a été utilisé jusqu’à 79.0 m. Les formations traversées sont successivement des couches d’argile sableuse, de sable argileux. Les couches aquifères sont les suivantes :

• 39-45 m mais cet aquifère n’est pas capté à cause des précédentes analyses qui ont abouti à la présence de l’uranium.

• 63-67 m • 69-74m

Les blocs de galets confirmés comme étant des travertins (réaction à l’acide chlorhydrique) ont ralenti la foration au tricône. Il a fallu plus de deux heures pour traverser la couche entre 64- 69 m de profondeur. Les vitesses d’avancement sont présentées en Annexe 2.

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Figure 12 et Figure 13: Les blocs de travertins réagissant à HCl (Photos : IGEBU)

3.3.2 Equipement L’équipement n’a pas posé de problème majeur. Comme décidé l’aquifère profond a été équipé de crépine malgré un petit éboulement. En effet, les PVC pleins ont été utilisés jusqu’à 69. 8 m et le reste avec des crépines jusqu’à 75.7 m à cause de l’éboulement qui a empêché de récupérer toute la profondeur forée. La cimentation a été faite jusqu’à 2 m de profondeur, le remblai tout venant jusqu’à 58 m, le remblai argile jusqu’à 61 m et enfin le gravillonnage jusqu’à 75.7 m.

Figure 14: Equipement du Gh-F3 avec les PVC pleins et les crépines (Photos : IGEBU)

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Figure 15: Coupes géologique et technique de Gh-F3

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3.3.3 Développement Le développement du F3 a duré 5h30min afin d’obtenir de l’eau clair. En effet, ce nettoyage a duré longtemps pour essayer d’enlever toute la boue polymère qui a été utilisé à une concentration élevé lors de la foration afin de colmater le trou foré pour éviter les éboulements et l’installation d’un tubage de protection.

Figure 16 et Figure 17: Développement du Gh-F3 (Photos : IGEBU)

3.3.4 Pompage Gh-F3 3.3.4.1 Pompage par paliers

Un pompage par palier a été effectué avec 3 paliers non enchainés de 1 heure avec 1 heure de remontée. Les débits ont été de :

Palier 1 : 10.1 m3/h Palier 2: 15 m3/h Palier 3: 18 m3/h.

La courbe en violet, appelée courbe caractéristique du forage est dessinée à l’aide des points (losanges bleus) mesurés au cours des essais de terrain correspondant aux rabattements en fonction des débits.

Elle est sous la forme s = BQ + CQ2 avec :

s : rabattement (m) Q : débit (m3/h) B et C : facteurs

La droite en noir correspond aux pertes de charges linéaires sous la forme : s = BQ

Figure 18: Courbe caractéristique du forage Gh-F3.

Le débit critique (Qc) n’a pas pu être précisément calculé car le débit de la pompe n’était pas suffisant.

A titre de remarque, les pertes de charges quadratiques sont de 4.3 m pour un débit de 18 m3/h (voir Annexe 4)

y = 0.0075x2 + 0.3626x

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 20 40 60

Rab

atte

men

t (m

)

Q (m3/h)

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3.3.4.2 Pompage longue durée sur Gh-F3 Un pompage de longue durée de 48 heures a été effectué avec une remontée de 49 heures au débit de 18 m3/h. Les mesures de niveaux d’eau ont été effectuées dans le forage pompé Gh-F3 et le piézomètre Gh-F2 qui se trouve à 45 mètres du Gh-F3.

La méthode de Theis a été utilisée pour l’interprétation à l’aide du logiciel OUAIP du BRGM.

La transmissivité interprétée sur le puit pompé (descente et remontée) se situe entre 1 x10-3 m2/s et 2 x10-3 m2/s

La transmissivité interprétée sur le piézomètre Gh-F2 est de 1.7x10-3 m2/s.

On peut estimer que la transmissivité de la nappe au droit du forage Gh-F3 est de 1.7x10-3 m2/s.

Le coefficient d’emmagasinement est de l’ordre de 1x10-3 ce qui permet de confirmer le caractère captif de la nappe captée. Le détail des interprétations sont présenté en Annexe 5.

3.3.4.3 Simulation du pompage et débit d’exploitation sur Gh-F3 Trois simulations ont été effectuées pour essayer d’estimer le débit d’exploitation et les heures de pompage journalier. (Voir Annexe 6)

Un pompage à 25 m3/h avec un temps journalier de pompage de 10 heures indique 13.6 mètres de rabattement après 3 mois de pompage.

Un pompage à 20 m3/h avec un temps journalier de pompage de 12 heures propose des rabattements de 9.8 mètres après 3 mois de pompage.

Un pompage à 20 m3/h avec un temps journalier de pompage de 24h sur 24 propose des rabattements de 10.5 mètres après 3 mois de pompage.

Avant de proposer un débit d’exploitation, il est important de vérifier que la vitesse de l’eau au niveau des crépines ne dépasse pas les 3 cm/s. Au-delà de ce seuil, le pompage passe en régime turbulent, ce qui n’est pas souhaité en termes de longévité de l’ouvrage.

En prenant un pourcentage d’ouverture des crépines installées de 7% (données constructeur), une hauteur de crépines de 5.9 mètres et un diamètre de 150-165mm, un débit de 25 m3/h maximum est recommandé.

Il est conseillé de pomper ce forage à 20m3/h afin d’éviter le régime turbulent, la durée journalière devra dépendre du volume à produire jusqu’à un maximum de 24 heures sur 24.

4. HYDROGEOCHIMIE

Différentes analyses ont été effectuées sur terrain à différentes dates et les résultats se trouvent dans le tableau ci-dessous.

Tableau 1: Tableau des différentes analyses effectuées de F3 Gihanga

Désignation Date Débit (m3/h)

Conductivité (µs/cm)

Temp (°C)

pH Redox (mV)

Fer²+

(mg/l) Fer³+

(mg/l) Fluor (mg/l)

Gh_F2 04/07/18 1.45 808 31.2 7.064 -104.2 0.5 0.8 - Gh_F3 05/07/18 1.60 807 31.4 6.964 -218.5 0.5 1.2 0.01 Gh_F3 04/07/18 10.10 811 31.5 7.167 - 0.5 0.8 - Gh_F3 12/07/18 18.00 811 31.4 7.204 -197.6 - 1.0 0.00 Gh_F3 14/07/18 18.33 808 31.4 7.204 -189.8 0.5 0.6 -

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Les résultats sont très similaires sur les 2 forages et montrent des eaux de bonne qualité physique avec une minéralisation importante (800 µS/cm) pour des eaux issues de formations sédimentaires.

Les analyses chimiques analysées au laboratoire du BGR sont présentées ci-dessous.

Tableau 2 : Résultats des analyses chimiques

Figure 19 : Diagramme de Piper

Les eaux des trois forages sont très similaires et sont de type carbonaté calcique et magnésienne.

Elles sont dans un environnement réduit, avec la présence d’un peu d’ammonium. On note aussi la présence de fer et de manganèse avec des teneurs au niveau des recommandations de l’OMS.

En termes de santé public, et en référence aux valeurs guides de l’OMS, l’eau de ces forages est de bonne qualité, sans présence d’Uranium. A noter que les micropolluants organiques (produits phytosanitaires) n’ont pas été testés. Les forages captent un horizon aquifère relativement profond recouvert d’argile, il est peu probable que ces eaux sont polluées.

ID X Y date Temp pH EC PO4 K Na Cl Mg Ca SO4 HCO3 NO3 NH4 NO2 Br °C µS/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

Gh-F2 29.3069 -3.1893 04.07.2018 31.2 7.1 808 0.2 3.1 51.9 4.5 45.0 58.6 49.4 489.0 0.0 0.4 0.0 0.0Gh-F3 29.3072 -3.1892 05.07.2018 31.4 7.0 807 0.3 3.5 49.1 5.7 39.5 66.9 47.3 485.0 0.0 0.7 0.0 0.1Gh-F3 29.3072 -3.1892 14.07.2018 31.5 7.2 811 0.3 3.4 49.8 5.9 40.5 66.7 45.8 485.0 0.0 0.7 0.0 0.1

ID F Fe(II) Mn Al As BO2 Ba Be Cd Co Cr Cu Li Ni Pb Sc SiO2 Umg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l µg/l

Gh-F2 0.6 0.4 0.3 0.0 0.0 0.1 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 45.5 0.0Gh-F3 0.5 0.5 0.3 0.0 0.0 0.1 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 38.3 0.0Gh-F3 0.5 0.3 0.2 0.0 0.0 0.1 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 40.5 0.0

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5. CONCLUSION ET RECOMMANDATION

Les résultats de la construction des trois forages ont montré, dans la zone de Gihanga, des formations sédimentaires essentiellement composées localement de fines couches d’argile et de sable intercalées jusqu’à 80 mètres avec la présence d’une couche de travertins se situant entre 60 et 70 mètres. Une épaisse couche d’argile a été identifiée entre 80 et 130 mètres suivi par des sables.

D’après les informations récoltées lors de la foration des forages Gh-F1, Gh-F2 et Gh-F3, cette région présente 3 horizons aquifères avec des sables moyens à grossiers :

• La première aquifère se situe entre 15 et 45 m. Celle-ci n’est pas très intéressante qualitativement car elle est contaminée. Des teneurs en uranium supérieures à la valeur guide de l’OMS ont été détectés dans les forages existants.

• La deuxième couche aquifère entre 55 et 75 m est intéressante en terme qualitatif car plus profonde et protégée par une épaisseur argileuse d’environ 10 mètres. Son potentiel quantitatif est aussi intéressant mais reste limitée par la puissance des sables, aux alentours de 10 mètres au droit des forages Gh-F3 et Gh-F2. Un potentiel de 50 m³/h est une première estimation si la puissance des sables est suffisamment importante.

• Le troisième aquifère entre 130 et 150 m semble très prometteur car il est protégé par une couche importante d’argile (environ 50 mètres au droit du forage Gh-F2) présente une épaisseur de 20 mètres. Elle n’a malheureusement pas pu être testée.

En terme de construction, le forage Gh-F1 Gihanga, quoi que abandonnée, nous a permis de comprendre que dans cette formation sédimentaire les risques d’éboulements des horizons sableux jusqu’à 80 mètres sont très importants. Les tubages de protection sont donc indispensables. Dans des cas particuliers, une foration avec une boue de forage très visqueuse et un équipement du PVC effectué très rapidement est possible mais comporte des risques importants. Des tricônes de bonne qualité doivent être disponibles de différents diamètres pour pouvoir passer la couche de travertins.

Enfin, l’installation d’un pré tubage de 80 mètres et une foration à la boue dense pour forer à 140 mètres avec des produits anti gonflements d’argile est indispensable pour capter l’aquifère profond.

Cette campagne nous a permis de construire un piézomètre (Gh-F2) et un forage productif (Gh-F3) et de connaitre les paramètres hydrodynamiques de la nappe aux droits de ces forages avec une transmissivité entre 1.5x10-3 et 2.5x 10-3 m2/s avec un coefficient d’emmagasinement de l’ordre de 1x10-3.

La qualité de l’eau captée est conforme aux valeurs guides de l’OMS avec des teneurs en fer et manganèse aux limites des recommandations. Des analyses des micros polluants organiques (produits phytosanitaires) seraient intéressantes à effectuer.

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Annexe 1 : Carte et coupes géologiques

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Légende

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Annexe 2 : Vitesse d’avancement des tiges de forage

Vitesse d’avancement du Gh-F1 Gihanga

Figure 13 : Vitesse d’avancement d Gh-F2

0 20 40 60 80 100

0-3.733.73-8.73

8.73-13.7313.73-18.7318.73-23.7323.73-28.7328.73-33.7333.73-38.7338.73-43.7343.73-48.7348.73-51.7351.73-54.0354.03-59.0359.03-64.0364.03-69.0369.03-74.0374.03-76.32

vitesse (m/h)

Forage au rotary 10" à la boue polymère

Forage au rotary( Tricone) 9"7/8 à la boue polymère

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

0-3.913.91-8.91

8.91-13.9113.91-18.9118.91-23.9123.91-28.9128.91-33.9133.91-38.9138.91-43.9143.91-48.9148.91-53.8753.87-58.8758.87-63.8763.87-68.8768.87-73.8773.81-78.8178.81-83.8183.81-88.8188.81-93.8193.81-98.81

98.81-103.81103.81-108.81108.81-113.81113.81-118.81118.81-123.81123.81-128.81128.81-133.81133.81-138.81138.81-143.81143.81-143.87143.87-148.87148.87-153.87153.87-158.87 vitesse (m/h)

Forage au rotary 12" à la boue

Forage au rotary 6"1/2 à la boue polym

Forage au rotary 6"1/2

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Vitesse d’avancement d Gh-F3

0 10 20 30 40 50 60

0-3.78

3.78-8.78

8.78-13.78

13.78-18.78

18.78-23.78

23.78-28.78

28.78-33.78

33.78-38.78

38.78-43.78

43.78-48.78

48.78-53.78

53.78-58.78

58.78-63.42

63.42-64.05

64.05-69.05

69.05-74.05

74.05-79.05

vitesse d'avancement du Gh_F3 (m/h)

vitesse (m/h)

Forage au rotary 12" à la boue polymère

Forage au rotary( Tricone) 10" à la boue polymère

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Annexe 3: Interprétation du pompage longue durée sur le Gh_F2

Interprétation 1 avec les données de pompage pour 6 heures et 20 heures de remontée sur le forage pompé Gh_F2 au débit de 6.75 m3/h

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Zoom sur la courbe du dessus.

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Interprétation avec les données du piézomètre Gh_F3 à 45m avec pompage sur le Gh_F2

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Zoom sur les courbes d’interprétation. La courbe verte est celle retenue.

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Annexe 4 Pompage d’essai par palier du forage Gh-F3

Débit critique de F3 obtenu par paliers à l’aide du logiciel OUAIP mais peu réaliste compte tenu du débit trop faible.

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Annexe 5: Pompage d’essai par longue durée du forage Gh-F3

Interprétation 1 avec les données de pompage pour 48 heures et 49heures de remontée sur le forage pompé Gh_F3_S1 au débit de 18 m3/h

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Le zoom sur l’image du dessus montre que les paramètres de la courbe verte sont les meilleurs par rapport aux autres courbes.

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Interprétation 2 avec les données de pompage pour 48 heures et 49 heures de remontée sur le forage pompé Gh_F3_S1

Essai de pompage longue durée

Zoom sur les courbes avec pour la courbe verte T = 1.7x10-3 m2/s et la courbe rouge T= 2x10-3 m2/s

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Interprétation 1 avec les données du piézomètre Gh_F2_S1 à 45m pompage sur le Gh_F3_S1

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Zoom sur les courbes interprétations avec T: 1,7x10-3 m2/s et S=1x10-3; r: 45m pour la courbe rouge.

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Interprétation 2 avec les données du piézomètre Gh_F2_S1 à 45m avec pompage sur le Gh_F3_S1 – temps réduit (t+t’)/t’

Figure 23 : Essai longue durée au temps réduit

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Annexe 6: Simulation de pompage du Gh-F3 (logiciel OUAIP)

Scénario 1 :

Transmissivité T = 1.7x10-3 m2/s ; 2 x10-3 m2/s. Débit : 25 m3/h Durée de pompage journalier : 10 h/j Simulation sur 3 mois Les courbes de couleur rouge et verte correspondent au rabattement en fonction du temps avec des transmissivité respectives de 1.7x10-3 m2/s et 2 x10-3 m2/s. La courbe de couleur bleu correspond aux débit en fonction du temps Au bout de 3 mois (période de saison sèche sans recharge) le rabattement maximum est de 13.56 m.

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Scénario 2 :

Transmissivité T = 1.7x10-3 m2/s ; 2 x10-3 m2/s. Débit : 20 m3/h Durée de pompage journalier : 12 h/j Simulation sur 3 mois Les courbes de couleur rouge et verte correspondent au rabattement en fonction du temps avec des transmissivité respectives de 1.7x10-3 m2/s et 2 x10-3 m2/s. La courbe de couleur bleu correspond au débit en fonction du temps. Au bout de 3 mois (période de saison sèche sans recharge) la rabattement maximum est de 9.8 m.

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Scénario 3 :

Tranmissivité T = 1.7x10-3 m2/s ; 2 x10-3 m2/s. Débit : 20 m3/h Durée de pompage journalier : 24h sur 24h Simulation sur 3 mois Les courbes de couleur rouge et verte correspondent au rabattement en fonction du temps avec des transmissivité respectives de 1.7x10-3 m2/s et 2 x10-3 m2/s. La courbe de couleur bleu correspond au débit en fonction du temps. Au bout de 3 mois (période de saison sèche sans recharge) la rabattement maximum est de 10.5m.

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Annexe 7: Problèmes rencontrés au cours de la foration et solutions proposées

Problèmes rencontrés lors de la foration du Gh-F1

Problèmes rencontrés : Solutions proposées :

• Galets qui bloquent la descente des tiges.

• Coincement des tiges lors de leur remontée suite au non graissage des filières des tiges

• Matériel incomplet

• Eboulement de la presque totalité du trou

Arrêt pour équiper

Utiliser tous les voies possibles pour les ouvrir.

Attendre l’arrivée de tout le matériel convenu dans une réunion du chantier

Abandonner et reboucher le trou selon les règles de l’art

Problèmes rencontrés lors de la foration de Gh-F2

Problèmes rencontrés : Solutions proposées :

• Moto soudeuse vétuste • Arrêt momentané des activités de

foration après la mise en place de tubage de protection à 13h20min

• Arrêt momentané des activités de foration après la mise en place de tubage de protection à 13h20min

• Trilame bouché lors du nettoyage

• Equipement non effectif

• Prendre du temps pour son fonctionnement • L’équipe des superviseurs a essayé de donner

les conseils : 1. Nettoyer le forage pour la profondeur

équipée par les casings 2. Forer au moins 30m pour voir le

comportement des formations géologiques et s’assurer qu’on pourra continuer jusqu’à plus de 120m

Tous ces conseils n’ont pas pu écouter par les foreurs car ils disaient qu’ils ne voulaient pas prendre les risques et que les aides- foreur sont fatigués. • Reprendre les activités de foration le

lendemain • Faire monter l’ensemble (tiges+trilame) pour

le nettoyer Remonter de tous les PVC, nettoyer le

forage, injection de l’eau avec le tuyau exhaure lors de la descente des PVC pour liquéfier l’argile afin de permettre la descente de tous les PVC Jusqu’à la profondeur forée 143.81m.

Mesurer avec la sonde à gravier pour connaitre la profondeur exacte à équiper.

Si l’opération ne réussit pas, on envisagera d’équiper d’autres formations qui présentent de sable.

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• Les tubages de protection restent

coincés dans la profondeur équipée

Accepter la profondeur équipée 70.79m car on a récupéré les formations du sable de 56m à 62m et 68m à 72m à cause de trois crépines liées avec le bouchon de 0.65m.

Pas de solution trouvée.

Problèmes rencontrés lors de la foration de Gh-F3 Gihanga

Problèmes rencontrés : Solutions proposées :

• Blocage de trilame 12’’ de longueur L=0.28m à 63.42m suite aux blocs soit de galets soit d’autres roches dures.

• Eboulement d’environ 13m

• Longue durée environ 2 h pour certaines tiges d’avance des tiges lors de la foration au tricône

Arrêter la foration avec la trilame 12’’ pour reprendre avec le tricône 10’’, le réalésage avec le tricône 12’’1/4 n’a pas été souhaité vu les formations traversées car il n’y avait pas d’autres tricônes sur le chantier entre 10 et 12’’

Nettoyage pour atteindre la profondeur forée la veille 63.42m

Patience pour laisser le temps au tricône d’avancer