Memoire Online - Evaluation quantitative et qualitative des ressources en eau de la région centre: cas du département de Didiévi en Côte d'Ivoire.

Merci pour vos conseils surtout quand vous me disiez que « tout ce qui est facile est mauvais »

Soyez sans cesse dans la joie car ce qui est en nous est plus fort que ce qui est dans le monde.

Pour ce grand service que vous m'avez rendu en m'acceptant chez vous, seul l'ETERNEL pourra vous le rendre. Que la paix soit dans votre demeure à jamais

A tous, l'espace réservé étant si petit et pour éviter de faire des frustrés, permettez de vous dire merci pour votre soutien et vos encouragements.

Avant-Propos

L'Institut National Polytechnique Félix Houphouët-Boigny (INP-HB) est l'un des plus grands et prestigieux instituts de l'enseignement supérieur en Afrique de l'Ouest. Il est composé de six écoles que sont :

· l'Ecole Supérieure de Commerce et d'Administration des Entreprises (ESCAE) ;

L'Ecole Supérieure des Mines et de Géologie (ESMG) dans laquelle nous sommes inscrits a pour mission la formation d'ingénieurs et de techniciens supérieurs compétents rapidement opérationnels en entreprise dans les domaines des mines, du pétrole et de l'eau. Pour ce faire elle assure à ses étudiants une solide formation théorique complétée par des sorties de terrain, des stages de production et des Travaux de Fin d'Etude (TFE). Les stages sont sanctionnés par des rapports écrits qui sont soutenus par les étudiants devant des jurys.

Le travail de fin d'étude est une étape de la formation qui s'effectue en entreprise, où l'étudiant est mis à l'épreuve pendant une période d'au moins deux mois sur un problème concret auquel il devra trouver une solution.

Les stages sont rendus possibles grâce à la bienveillance des entreprises qui acceptent des stagiaires pour leur permettre de confronter leurs connaissances théoriques aux réalités de la vie active et professionnelle.

Remerciements

Ce travail qui s'articule essentiellement autour de l'hydrogéologie, l'hydrochimie et l'hydrodynamique des milieux discontinus dirige mes premiers pas vers la recherche.

Au terme de 6 mois de travaux de recherche, je tiens à exprimer ma gratitude aux nombreuses personnes qui ont contribué à son élaboration d'une manière directe ou indirecte.

Je remercie dans un premier temps Dr YAO Kouakou Alphonse, Directeur de l'Ecole Supérieure des Mines et de Géologie, qui fait tout son effort pour le rayonnement de la toute jeune filière Exploitation et Traitement des Eaux. Il m'a aidé, encouragé et conseillé tout au long de la réalisation de ce travail de recherche.

Je remercie Mr KOUASSI Kobenan Abouo Norbert, Directeur Territorial de l'Hydraulique (DTH) à Yamoussoukro qui a accepté de nous proposer ce sujet de recherche. Il nous a donné un amour particulier pour l'hydrogéologie.

Mes sincères remerciements à Dr KOUASSI Amani Michel, Enseignant chercheur au département STerMi à l'INP-HB qui nous a fourni les données hydrométéorologiques nécessaires pour la réalisation de notre travail. Principal encadreur de ce travail de recherche, son aide nous a été d'une grande utilité.

Mes remerciements vont également à l'endroit de MM ADAYE et EHOUSSOU respectivement Directeur de l'hydraulique villageoise et Directeur de l'hydraulique urbaine à la DTH de Yamoussoukro pour l'intérêt particulier accordé à ce travail.

Enfin j'adresse mes remerciements à ma famille qui m'a soutenu, me soutient et continue de me soutenir. Que Christ soit votre récompense !

Résumé

Cette étude réalisée dans le département de Didiévi porte sur l'analyse des potentialités en eau des aquifères et la connaissance des processus hydrochimiques de ces eaux. Le choix de ce thème de recherche a été guidé par le souci de connaitre les potentialités hydrogéologiques des aquifères du département. L'approche méthodologique relève d'une combinaison de méthodes hydrochimiques, hydrologiques et hydrodynamiques.

L'étude hydrodynamique a été réalisée à partir d'une approche qui prend en compte, le bilan hydrologique, les relations entre les paramètres hydrodynamiques (Q, Pt, Ns, EA, Qs et T) et l'influence de ces paramètres sur la productivité des forages. Le département de Didiévi reçoit en moyenne 1024,89 mm de pluie par année et la quantité d'eau susceptible de s'infiltrer pour recharger les aquifères est de 76,6 mm soit 7,47% des précipitations. L'étude des paramètres physiques et hydrodynamiques montre que les profondeurs des forages étudiés varient de 45 à 90 m avec une moyenne de 69 m, l'épaisseur des altérites est comprise entre 2,7 et 31 m avec une moyenne de 11,9 m. Les profondeurs hydrauliquement actives se situent entre 60 et 80 m. Les valeurs de transmissivité obtenues par la méthode de Cooper-Jacob en descente sont comprises entre 2,58.10^-6 et 4,78.10^-4 m²/s avec une moyenne de 4,07.10^-5 m²/s. Les débits des forages oscillent entre 0,2 et 10 m³/h avec une moyenne de 2,45, les valeurs des débits spécifiques varient entre 5,4.10^-6 à 5,63.10^-4 m³/s avec une moyenne de 5,19.10^-4 m²/s. Les transmissivités, les débits spécifiques et les débits d'exploitation ont des coefficients de variation supérieurs à 100% traduisant ainsi l'hétérogénéité structurale du milieu aquifère.

L'étude hydrochimique réalisée montre que les eaux du département de Didiévi sont caractérisées par une minéralisation moyenne. Ces eaux se subdivisent en deux (2) principaux hydrofaciès : le faciès faciès bicarbonaté calcique et le faciès bicarbonaté sodi-potassique. D'après le système calco-carbonique, on distingue trois familles d'eau dans la zone d'étude en fonction des indices de saturation vis-à-vis des carbonates : les eaux à circulation très lente, les eaux à circulation lente et les eaux à circulation rapide. Les principaux mécanismes qui gouvernent la minéralisation des eaux du département sont : le temps de séjour de l'eau dans la roche aquifère, la géothermie et le pluvio-lessivage. Les eaux du département sont à majorité potable à l'exception de quelques localités où il y a de fortes teneurs en fer et l'eau est caractérisée par une forte dureté.

Mots-clés : Hydrodynamique, recharge des aquifères, productivité, altérites, profondeur de forage, transmissivité, débit d'exploitation, minéralisation, indices de saturation, hydrofaciès, hydrochimie, Didiévi.

Abstract

This study in the department of Didiévi focuses on the analysis of potential water aquifers and hydrochemical process knowledge of these waters. The choice of this research theme has been guided by the desire to know the hydrogeological potential of aquifers in the department. The methodological approach is a combination of hydrochemical, hydrological and hydrodynamic methods.

The hydrodynamic study was carried out using an approach that takes into account the water balance, the relationship between the hydrodynamic parameters (Q, Pt, Ns, EA, Qs and T) and the influence of these parameters on the drilling productivity. The area of Didiévi receives on average 1024.89 mm of rainfall per year and the quantity of water may infiltrate to refill the aquifers is 76.6 mm or 7.47% of the rainfall. The study of physical and hydrodynamic parameters shows that the depths of drillholes varies from 45 to 90 m with an average of 69 m, the thickness of the regolith is between 2.7 and 31 m with an average of 11.9 m . Hydraulically active depths are between 60 and 80 m. The transmissivity values ??obtained by the method of Cooper-Jacob downhill lie between 2,58.10^-6 and 4,78.10^-4 m²/s with an average of 4,07.10^-5 m²/s. The flow rates of wells range from 0.2 to 10 m³/h with an average of 2.45, the values ??of specific flow rates to vary between 5,4.10^-6 and 5,63.10^-4 m³/s with an average of 5,19.10^-4 m²/s.

The study of the hydrochemical characteristics of this groundwater shows on the Piper's and Schoeller-Berkaloff's diagram that the majority of them are mainly HCO₃^- and Ca²⁺ water type. According to the calc-carbon system, there are three families of water in the study area based on the saturation indices vis-à-vis carbonates: the waters to flow very slow, slow-moving waters and fast moving waters. The main mechanisms that govern the mineralization of the waters of the Department are: the residence time of water in the rock aquifer, geothermal and rainfall-leaching. Except some points such as that of N'dié who sometimes presents abnormal contents in certain elements, the groundwater of the Didiévi area is drinkable for human consumption in a general manner.

Keywords: Hydrodynamics, groundwater recharge, productivity, weathering, drilling depth, transmissivity, operating speed, mineralization, hydrofacies, hydrochemistry, Didiévi.

Liste des abréviations

SODEXAM : Société de Développement et d'Exploitation Aéronautique, Aéroportuaire et Météorologique

Liste des tableaux

Tableau 1: Tendance de l'eau en fonction de l'indice de Ryznar.................................23

Tableau 2: Cumul des données pluviométriques.....................................................27

Tableau 3: Variation des précipitations au niveau de la station de Didiévi......................29

Tableau 4: Bilan hydrologique du département de Didiévi (1975-2000)........................29

Tableau 5: Analyse statistique des paramètres de forage...........................................30

Tableau 6: Matrice de corrélation des paramètres hydrodynamiques.............................32

Tableau 7: Valeurs propres et pourcentages des variances exprimées............................33

Tableau 8: Coordonnées des variables des paramètres hydrodynamiques........................33

Tableau 2: Analyse statistique des paramètres physico-chimiques................................36

Tableau 10: Indices de base des eaux du département de Didiévi................................42

Tableau 11: Matrice de corrélation des paramètres physico-chimiques...........................44

Tableau 3: Tableau des valeurs propres..............................................................44

Liste des figures

Figure 1: Pluviométrie moyenne mensuelle (mm) du département de Didiévi (1975-2009).........................................................................................................5

Figure 2: Températures moyennes mensuelles de la station de Yamoussoukro (1975-2000).........................................................................................................5

Figure 3: Situation géographique et géologie de la zone d'étude..................................10

Figure 3: Application de la loi de double cumul après correction des erreurs....................28

Figure 4: Graphes de variation des paramètres (Pt, Ns, EA et T) en fonction du débit d'exploitation des forages...............................................................................................32

Figure 5: Cercles de communauté des plans factoriels F1-F2 et F1-F3...........................34

Figure 6: Diagramme de Piper des eaux de forage du département de Didiévi..................38

Figure 7: Diagramme de Schoeller-Berkaloff des eaux de Didiévi................................39

Figure 8: Diagramme de Schoeller-Berkaloff des eaux de Didiévi................................40

Figure 9: Diagramme de Schoeller-Berkaloff des eaux de Didiévi..............................41

Figure 10: Diagramme ISC/ ISD des eaux de forages du département de Didiévi.............43

Figure 11: Cercles de communauté des paramètres physico-chimiques dans les plans factoriels F1-F2 et F1-F3............................................................................................45

Table des matières

Introduction

L'eau est un élément indispensable à la vie et revêt de l'importance pour d'innombrables activités humaines. Elle se trouve depuis des décennies au coeur de tous les enjeux avec un investissement annuel de plus de 600 milliards de dollars. Cette eau se repartie en trois catégories : les eaux salées (97% des réserves mondiales), les eaux douces (0,3%) et les eaux douces non directement utilisables (2,4%), mobilisant un volume total d'environ 1,34.10¹⁸ m³. Comme indiqué ci-dessus, il y a suffisamment d'eau mais en termes de disponibilité, les ressources sont rares car 99,7% des eaux ne sont pas accessibles. L'eau douce, matière directement accessible présente un triste tableau, puisque, de l'avis général, sa raréfaction semble inéluctable. Or, un pays qui manque d'eau est un pays qui ne peut ni nourrir sa population, ni se développer. D'ailleurs, la consommation en eau par habitant est désormais considérée comme un indicateur du développement économique d'un pays.

Les autorités ivoiriennes conscientes de ces problèmes ont réalisé au lendemain des indépendances de nombreux projets d'implantation de points d'eau pour l'approvisionnement en eaux potables des populations rurales ainsi que des grandes agglomérations avec l'appui des partenaires au développement. Les ressources en eau souterraines de la Côte d'Ivoire sont contenues en grande partie dans les réservoirs formés par le socle fracturé du fait de sa vaste répartition géographique soit 97,5% du territoire national (Lasm et al., 2008). Ces ressources localisées dans les aquifères fracturés ou fissurés relativement bien protégés à cause de l'importante couverture en surface, sont de ce fait saines du point de vue bactériologique et parasitologique (Razack et Lasm, 2006 in Soro et al., 2010 ). Elles sont aussi excellentes du point de vue de la qualité chimique. Cet atout majeur a donc guidé les spécialistes des sciences de l'eau de l'Afrique de l'Ouest en général et de la Côte d'Ivoire en particulier à s'orienter vers ces aquifères fissurés ou fracturés (Soro et al., 2010).

Les ressources en eau souterraine constituent les principales sources d'approvisionnement en eau potable des zones rurales comme c'est le cas dans le département de Didiévi. Ces ressources méritent d'être connues dans le but de favoriser une optimisation de l'alimentation en eau et une gestion durable de cette ressource. La recherche des eaux souterraines en milieu de socle repose essentiellement sur le repérage des fractures qui sont les témoins des déformations tectoniques. Ainsi, un forage qui ne traverse aucune fracture ne peut produire de l'eau. C'est pourquoi les échecs sont généralement nombreux pendant les campagnes de forages lorsque l'implantation n'est pas menée dans les conditions optimales (Kouadio et al., 2008). Dans la région des lacs, un inventaire des différents ouvrages menés par Soro et al. (2010) a permis de dénombrer 1176 points d'eau (forages et puits modernes). Mais le constat est amer, car sur ces 1176 ouvrages, 538 sont abandonnés pour diverses raisons (panne mécanique, tarissement, qualité de l'eau, etc.) et 128 ont été déclarés négatifs car n'ayant pas atteint un débit minimum de 1 m³/h pour être déclaré positifs, ce qui fait un total de 766 ouvrages abandonnés, soit 65%. Ce taux d'échec élevé attire non seulement l'attention des autorités mais aussi celle des scientifiques.

C'est donc dans l'optique d'évaluer les potentialités en eau des aquifères et de fournir aux populations des eaux de bonne qualité pour l'usage domestique que cette étude a été entreprise. Elle porte sur le thème suivant : Evaluation quantitative et qualitative des ressources en eau de la région centre: cas du département de DIDIEVI.

L'objectif principal de cette étude est d'analyser les potentialités en eau souterraine des aquifères du département d'une part et les propriétés hydrochimiques des eaux de ces aquifères d'autre part. Pour mieux aborder ce thème, nous nous assignons les objectifs spécifiques suivants :

CHAPITRE I : GENERALITES

I. Présentation de la zone d'étude

I.1. Situation géographique

Le département de Didiévi se situe au Centre de la Côte d'Ivoire précisément dans la région du Bélier entre 7^o00' et 7^o35^'de latitude Nord et 4^o55^' et 4^o40^' de longitude Ouest (figure 1). Il couvre une superficie totale de 1770 km² et est limité au Nord par le département de Bouaké, à l'Est par les départements de Bocanda et M'bahiakro, au Sud par le département de Dimbokro et à l'Ouest par le département de Tiébissou.

I.2. Relief et couvert végétal

Le relief du département est peu accidenté avec par endroit des collines et des chaines granitiques. Les accidents topographiques les plus significatifs sont le mont Kpohoun à Attêkro, le mont N'de à Bongo Kouassikro et le Kanoumou dans l'espace compris entre les rivières M'bandaman et Kan Ba. L'altitude moyenne est comprise entre 100 et 200 m.

Le département de Didiévi constitue une zone de transition entre les zones forestières du Sud (vers la région du N'Zi-Comoé) et les grandes savanes qui commencent à se dégager au Nord du département (vers la région du Bandama) et qui annoncent déjà les paysages soudaniens où les essences ligneuses cèdent le pas aux formations herbacées. Cette zone de transition est constituée d'arbres mais surtout d'arbustes, comprenant parfois un matériel ligneux plus ou moins important, et la forêt semper virens. Les réserves forestières non défrichées n'existent presque plus. C'est le domaine de la savane arborée plantée de rôniers et de fromagers. On rencontre également des forêts-galeries le long des cours d'eau ainsi que des bandes ou îlots de forêts sur les terrains argileux ou frais. Dans son ensemble, la végétation du département de Didiévi est un paysage de savanes caractérisé par l'alternance de petits massifs boisés et de forêts galeries.

I.3. Contexte climatique

Le département de Didiévi présente également, à l'image de sa végétation, un climat de transition caractérisé par quatre saisons comme en zone forestière : deux saisons de pluie et deux saisons sèches. Le climat qui y règne est de type baouléen avec une grande saison des pluies (Mars-Juin) suivi de la petite saison sèche (Juillet-Août) et une petite saison des pluies (Septembre-Octobre) suivi de la grande saison sèche (Novembre-Février).

Les précipitations moyennes mensuelles sur la période 1975-2009 (figure 2) à la station de Didiévi varient entre 10,5 mm (Janvier) et 150,4 mm (Juin). Il tombe en moyenne sur cette période environ 1033 mm de pluie par an.

Figure 2: Pluviométrie moyenne mensuelle (mm) du département de Didiévi (1975-2009)

Les températures moyennes mensuelles (figure 3) enregistrées à la station de Yamoussoukro sur la période (1975-2000) varient de 25,5 ^oC (Juin) à 27,7 ^oC (Mars).

Figure 3: Températures moyennes mensuelles de la station de Yamoussoukro (1975-2000)

I.4. Hydrographie

Le réseau hydrographique du département de Didiévi appartient au bassin versant du N'zi qui est un affluent du Bandama. Le département est peu arrosé et les cours d'eau souffrent d'un régime intermittent. Pendant la saison sèche leurs débits sont très faibles allant parfois au manque d'eau dans les lits. Les principaux cours d'eau sont:

· le Moumou, principal affluent du Kan Ba qui sert de limite entre Didiévi et Tiébissou et sur lequel est construit le barrage qui irrigue le périmètre rizicole de Didiévi ;

· le N'do qui assure la limite naturelle entre les circonscriptions de Didiévi et Dimbokro, au Sud ;

· le Kassie et Ahougnan N'zue assurant à leur tour la limite Est avec Kouassi-Kouassikro ;

I.5. Environnement humain et contexte socio-économique

La population du département de Didiévi est estimée à environ 51 210 habitants selon le dernier recensement de 1998 (INS, 1998). La population qui vit dans le département est cosmopolite et composée des N'Zipri, des N'gban et des Djimini (ayant fui la guerre de Samory Touré et installés sur le site de Didiebou Dioula). On y rencontre aussi des ressortissants des pays de la CEDEAO et des populations originaires d'autres régions de la Côte d'Ivoire. La population est rurale et majoritairement jeune.

L'agriculture demeure de loin la principale activité des populations de Didiévi. Les cultures pratiquées peuvent se répartir en deux types : les cultures vivrières et les cultures pérennes. Comme principales cultures vivrières, on peut noter : l'igname qui est l'aliment de base du paysan baoulé, le manioc, surtout consommé pendant la période de soudure : sa permanence durant toute l'année fait de lui l'aliment de réserve. Le riz et le maïs constituent les uniques céréales en usage dans la région. Le maïs est toujours cultivé en association avec l'igname ou le riz. L'arachide occupe une place particulière parmi les cultures annuelles. C'est la grande culture de rapport de la femme. En ce qui concerne les cultures pérennes, l'anacarde est la plus répandue même s'il existe par endroit quelques plantations de café et de cacao qui ne sont du moins plus rentables.

L'artisanat et le commerce occupe une place primordiale dans la vie sociale des populations de Didiévi. Cependant, l'état de délabrement avancé des infrastructures routières empêche ces activités de se développer réduisant le marché à la stricte consommation locale. On distingue plusieurs types d'objets confectionnés par la population : la vannerie (paniers, éventails, corbeilles, etc.), la poterie (canaris, assiettes, écuelles, etc.), la sculpture (mortiers, pilons, etc.), les parures et ornements (pagnes, bijoux divers, etc.).

II. Contexte géologique et hydrogéologique

II.1. Contexte géologique

II.1.1. Géologie de la Côte d'Ivoire

La Côte d'Ivoire est située au coeur de la dorsale de man et est constituée de deux grands ensembles géologiques : le socle précambrien (97,5% du territoire) et le domaine sédimentaire (2,5% du territoire).

Il occupe 97,5% du territoire. De nature granitique et cristallophyllienne, il est divisé en trois (3) domaines :

Constitué de matériaux très fortement métamorphisés. On distingue des gneiss au Nord, des migmatites au Sud, des quartzites ferrugineux au Sud-Ouest et des charnockites au Nord-Ouest ;

Il renferme les terrains du birimien, constitué d'ensemble volcano-sédimentaire et plutono-volcanique juvénile ;

Il regroupe les formations de l'archéen et celles du protérozoïque inférieur, on y rencontre des unités volcano-sédimentaires. Il est drainé par les fleuves Sassandra et Cavally.

Le bassin sédimentaire de la Côte d'Ivoire s'étend le long de la côte Atlantique. Il présente une partie émergée en forme de croissant, d'une superficie de 8 000 km² soit 2,5 % du territoire ivoirien ; la plus grande partie s'étendant en Mer (40000 km²).

II.1.2. Géologie du département de Didiévi

Le département de Didiévi est situé sur le socle précambrien et appartient au domaine du Baoulé-Mossi. On rencontre les formations géologiques suivantes :

· Le complexe éburnéen : ce sont essentiellement les granodiorites, les granites à biotite (exploité dans le village de Boli de façon industrielle), les granites intrusifs-syénite-monzonites-diorites et les granites à biotite homogène. Il représente la majorité des formations du département (environ 70% du territoire).

· Les unités du birimien : le birimien est représenté dans le département par les metasédiments : schistes, quartzites, roches à manganèse (plus de 25% du territoire). C'est sur ces metasédiments que coule le Kan Ba jusqu'à Didiévi où il emprunte le domaine des granites à biotites.

· L'unité géologique de l'archéen représentée par les migmatites anciennes-granites migmatitiques. Elle représente moins de 2% du territoire et se trouve à l'Ouest du département à environ 10 km de Didiévi sur la route Didiévi-Bouaké.

Ces formations géologiques conduisent à la formation d'un contexte hydrogéologique caractérisé par deux types d'aquifères; un aquifère d'altérites et un aquifère fissuré ou fracturé.

II.2. Contexte hydrogéologique

De façon générale, en zone de socle, on distingue deux types d'aquifères : les aquifères d'altérites (superficiels) et les aquifères fracturés (plus profonds) (Koita, 2010 ; Soro et al., 2010).

II.2.1. Aquifères d'altérites

Selon Koita (2010), l'exploitation des aquifères d'altérites débute dans les années 1950 à 1960. L'exploitation de ces aquifères était essentiellement liée au manque de moyens adaptés pour la réalisation de forage, mais également à la méconnaissance ou à la sous-estimation du rôle hydraulique de la fracturation dans le socle sain. Ces aquifères qui se développent dans les formations argilo-sableuses sont capables d'accumuler d'importantes quantités d'eau, mais leur faible perméabilité en rend l'extraction difficile. Leblond (1984) caractérise les aquifères d'altérites comme des aquifères ayant une porosité totale d'interstices élevée, une faible porosité efficace et une très faible perméabilité.

Dans le domaine granitique comme c'est le cas dans le département de Didiévi, les altérites sont inégalement riches en niveaux aquifères et ces derniers ne sont généralement pas très productifs. D'après Maillary (1964) cité par Koita (2010), seuls quelques niveaux peu profonds situés au dessus de la roche saine présentent un intérêt, surtout lorsqu'ils se trouvent dans la zone de battement de l'aquifère (zone d'évolution du niveau piézométrique).

II.2.2. Aquifères de fissures

Du fait des changements climatiques dont la principale conséquence est la baisse de la pluviométrie, on a assisté à un tarissement de la majorité des puits creusés dans les aquifères d'altérites au toit du socle cristallin. Devant ces menaces, les recherches de l'eau en milieu cristallin ont été orientées vers une meilleure connaissance des aquifères de fissures qui sont censés être à l'abri des fluctuations saisonnières et moins exposés aux phénomènes de pollution.

Contrairement aux altérites, le socle a une porosité matricielle pratiquement nulle sauf dans la zone superficielle correspondant à la limite inférieure des arènes grenues; la perméabilité est bonne notamment dans les zones à forte densité de fracturation (Soro et al., 2010).

CHAPITRE II : MATERIEL ET METHODES

I. Matériels

I.1. Données hydroclimatiques

Les données hydroclimatiques concernent la pluviométrie (mm) et la température (°C). Les données pluviométriques proviennent des stations de Didiévi, de Tiébissou et de Yamoussoukro. Les données de température sont de la station de Yamoussoukro (station synoptique). Les différentes données ont été mises à notre disposition par la SODEXAM (Société de Développement et d'Exploitation Aéronautique, Aéroportuaire et Météorologique) et s'étendent sur la période 1975-2000.

I.2. Données hydrogéologiques

Les données hydrogéologiques utilisées pour cette étude concernent principalement les données techniques des forages réalisés dans le département de Didiévi de 1998 à 2011. Nous avons retenu pour cette étude 56 fiches techniques de forage pour la pertinence des données dont elles regorgent notamment les essais de pompages et les analyses physico-chimiques. Les fiches techniques de forage utilisées ont été fournies par la Direction Territoriale de l'Hydraulique Humaine de Yamoussoukro.

I.3. Outils de traitement des données

Pour le traitement des données, nous avons eu recours aux outils de traitement de données spécialisés suivants :

Ø Le programme DIAGRAMME du Laboratoire d'Hydrogéologie d'Avignon (France) pour l'étude hydrochimique ;

Ø Le logiciel EXCEL pour la réalisation des différentes courbes et diagrammes ;

Ø Le programme EQUIL développé par Pierre Ravarini pour le calcul des équilibres calco-carboniques.

II. Méthodes

II.1. Etude hydroclimatologique

Le comportement des nappes aquifères et la variation du niveau piézométrique dépendent étroitement des précipitations et des prélèvements. L'étude des paramètres hydrodynamiques nécessite un traitement détaillé des observations hydroclimatologiques. A cet effet, il s'avère nécessaire de quantifier et d'analyser les principaux apports d'eau du bassin.

Nous disposons de trois stations pluviométriques : les stations de Yamoussoukro, de Didiévi et de Tiébissou. La station de Didiévi n'étant pas une station de référence et comportant de nombreuses lacunes dans les séries d'observations, un contrôle d'homogénéité des données annuelles s'avère donc nécessaire afin d'avoir une série de donnée cohérente. En effet, sur des stations météorologiques voisines, on enregistre des quantités de pluie voisines. Ceci n'est vrai que dans le cas où l'on a des cumuls sur de longues durées (Lallahem, 2002).

Nous avons choisi de combler les données manquantes de la station de Didiévi par la moyenne des données des stations de Yamoussoukro et Tiébissou. Par la suite, nous avons appliqué un test de double-cumul sur la totalité des données. Ce test permet d'analyser graphiquement la permanence de la relation entre deux séries chronologiques. Le principe de ce test est de comparer deux à deux les cumuls annuels des pluies de la station à contrôler sur une période donnée et les cumuls annuels d'une station considérée de référence sur la même période.

II.2. Détermination de la recharge des nappes

L'évaluation de la recharge des nappes d'eau souterraine est l'un des paramètres les plus pertinents en hydrogéologie mais aussi le plus difficile à estimer. Diverses approches ont été envisagées et testées. Il s'agit des méthodes directes, géochimiques, physiques et climatiques.

Dans le cadre de cette étude, nous utiliserons essentiellement la méthode climatique ou méthode du bilan hydrologique en raison de sa facilité d'emploi et des données disponibles (Dieng et al., 1991 in Kouassi et al., 2012). Elle est basée sur le principe que les précipitations (P) qui tombent dans une région donnée sont partagées entre l'évapotranspiration (ETR), la recharge des nappes (I) et l'écoulement superficiel (R) de telle sorte que l'équation du bilan hydrologique s'exprime par la relation:

Cependant comme la pluie est une donnée connue, il reste a déterminé l'ETR par la méthode de Coutagne (les méthodes de Turc et de Thornthwaite ne permettant pas d'établir le bilan hydrologique dans cette région (Kouassi et al., 2012) et R (le ruissellement) par la méthode de Tixéront-Berkaloff.

II.2.1. Estimation de l'évapotranspiration potentielle

L'agronome américain G.W. Thornthwaite proposa en 1948 une expression pour l'estimation de l'évapotranspiration potentielle en tenant compte seulement de la température mensuelle (Gouaidia, 2008). Le développement de cette expression donne la formule suivante :

II.2.2. Estimation de l'évapotranspiration réelle

Nous utiliserons dans le cadre de cette étude, la formulation de l'ETR développée par Coutagne (Maliki, 1993 ; Gouaidia, 2008 ; Houmed-Gaba, 2009 ; Kouassi et al., 2012) :

II.2.3. Estimation du ruissellement

Après avoir étudié un ensemble de bassins, Tixéront et Berkaloff ont établi une relation dont la forme simplifiée donne le ruissellement (Maliki, 1993 ; Alassane, 2004 ; Gouaidia, 2008 ; Kouassi et al., 2012).

ETP = évapotranspiration potentielle moyenne annuelle calculée par la méthode de Thornthwaite en mm.

II.2.4. Estimation de l'infiltration

II.3. Etude hydrodynamique des aquifères

L'étude hydrodynamique est essentiellement basée sur l'interprétation des essais de pompage issue des différentes fiches techniques de forage. L'interprétation de ces essais repose sur les expressions hydrodynamiques en régime transitoire de Theis (1935) et de Jacob (1947). En général, ces méthodes s'appliquent pour les pompages de longue durée, mais à partir des essais de courte durée, à condition d'atteindre un palier au cours de chaque cycle, l'on peut calculer ces paramètres (Lasm, 2000 in Soro et al., 2010).

II.3.1. Détermination de la transmissivité

Les données de pompage disponibles sont les données de pompage de courte durée qui durent 6 à 12 heures. En Côte d'Ivoire en dehors du bassin sédimentaire côtier, il n'existe pas de piézomètres d'observation dans les régions de socle pour des raisons essentiellement économiques. En effet, le coût de réalisation d'un piézomètre est sensiblement égal à celui d'un forage normal d'où le choix des autorités de réaliser un forage dans une autre localité plutôt qu'un piézomètre d'observation. Les mesures de rabattements disponibles sont donc celles du forage de pompage.

La transmissivité peut être évaluée aussi bien avec les données de la descente que de la remontée du forage de pompage. Dans le premier cas, la valeur de la transmissivité est entachée d'erreur due aux incertitudes dans les mesures causées par les pertes de charges dans le forage, pouvant atteindre 50% voire plus dans certains cas (Onétié et al., 2010 in De-Lasme et al., 2012). Dans le second cas, la valeur de la transmissivité obtenue est beaucoup plus fiable car les pertes de charges dans le forage sont négligeables. La transmissivité a été évaluée à l'aide de la méthode de Cooper-Jacob (1946), en utilisant les données de la remontée afin d'éliminer les effets des pertes de charges quadratiques dans le forage et autour du forage comme l'ont suggéré Kawecki (1993, 1995), Lasm (2000), Razack & Lasm (2006) cités par De-Lasme et al. (2012).

La formule de Cooper-Jacob s'appuie sur la formule de Theis dont elle est d'ailleurs une approximation. Sa forme simplifiée s'écrit :

Si l'on reporte sur papier semi-logarithmique le rabattement s en fonction du temps t de remontée, on obtient une droite dès que l'approximation logarithmique devient possible. On prolonge cette droite jusqu'à l'axe des abscisses et le point d'intersection a pour coordonnées s = 0 et t = to.

Si maintenant t/to = 10, d'où log t/to = 1, on peut remplacer s par ?s c'est-à-dire par la différence de rabattement par cycle logarithmique du temps. Ce qui donne :

En théorie, pour pouvoir utiliser cette approximation, les conditions suivantes doivent être remplies :

Ø la couche aquifère est homogène, isotrope et de même épaisseur dans toute la zone d'influence du pompage ;

Ø la libération de l'eau par le niveau poreux se fait par suite à une baisse de niveau instantanée ;

Ø le débit de pompage est constant et équivalent au débit d'exploitation de l'ouvrage.

Les pompages d'essai réalisés ne vérifient pratiquement jamais l'intégralité de ces conditions, cette situation n'empêche pas l'usage de cette méthode pour l'interprétation des essais.

Dans le cadre de cette étude, toutes les nappes étudiées sont prises comme captive (toit et mur imperméable), alors on suppose qu'elles vérifient les hypothèses de la méthode de Jacob (Soro et al., 2010 ; De-Lasme et al., 2012). Il ne nous a pas été possible d'évaluer les coefficients d'emmagasinement des aquifères en raison de l'absence de piézomètre.

Pour mieux apprécier la distribution de la transmissivité, une classification de celle-ci a été établie et se présente comme suit (Lasm, 2000 in Kouassi et al., 2012) :

II.3.2. Détermination du débit spécifique

Le débit spécifique est l'un des paramètres hydrauliques dont la mesure est facile sur un ouvrage, il est le rapport du débit de pompage sur le rabattement observé dans le puits. De ce fait, ces valeurs sont généralement plus abondantes dans les archives hydrogéologiques que les valeurs de transmissivité ou de perméabilité. Le débit spécifique donne aussi des indications sur les caractéristiques des forages et sur l'état de connexion entre le réseau de fractures (Lasm, 2000 in Soro et al., 2010). Le débit spécifique (Qs) a été calculé à la fin du troisième palier au niveau de tous les forages à partir de la formule suivante :

Pour mieux appréhender la répartition des débits spécifiques dans les aquifères du département de Didiévi, nous avons procédé à la classification de ces débits (Lasm, 2000 in Kouassi et al., 2012) a défini les classes suivantes :

II.3.3. Etude des paramètres influençant la productivité des forages

Face au phénomène de changement climatique qui entraine la baisse du niveau piézométrique, les recherches d'eau en milieu cristallin ont été orientées vers une meilleure connaissance des aquifères de fissure qui sont censés être à l'abri des fluctuations saisonnières et moins exposés aux phénomènes de pollution (Dibi et al., 2004). A cet effet, les premiers travaux se sont orientés vers la recherche des fractures les plus productives. Dans une période assez récente, d'autres auteurs ont montré que la productivité des ouvrages en milieu de socle peut être aussi liée à d'autres paramètres tels que l'épaisseur d'altération et la profondeur des forages (Durand, 2001 in Dibi et al., 2004). En Côte d'Ivoire particulièrement, les études ont fait ressortir quelques relations entre l'épaisseur d'altération, la profondeur des forages et le débit d'exploitation de ces forages. Ce débit désigne la capacité d'un aquifère à fournir, par le biais d'un captage, un débit minimal susceptible d'être exploité. Il désigne aussi la productivité d'un aquifère.

Afin de connaitre l'influence des paramètres hydrodynamiques sur la productivité des forages dans notre zone d'étude, deux types d'analyse ont été effectués. Il s'est agit d'une part de ressortir les rôles que jouent de façon individuelle les paramètres tels que Qs (Débit Spécifique), EA (Epaisseur d'Altérite), Pt (Profondeur totale), T (Transmissivité) et NS (Niveau Statique) sur la productivité et d'autre part de faire une approche basée sur l'établissement de corrélation entre l'ensemble de ces variables à partir d'une analyse statistique multidimensionnelle comme l'analyse en composante principale (Dibi et al., 2004).

II.4. Etudes hydrochimiques

L'étude du chimisme des eaux a pour but d'identifier les faciès chimiques des eaux, ainsi que leur qualité de potabilité.

II.4.1. Traitement des données hydrochimiques

Avant toute utilisation des données hydrochimiques, il faut vérifier la validité des résultats. Pour cela, on dispose de plusieurs outils de validation dont le plus célèbre est la méthode de « la balance ionique ». Elle est basée sur le principe que tous les éléments dissouts présents dans l'eau sont à l'état d'ion. De ce point de vue, on a une solution électriquement neutre. Ce qui veut dire que la somme des charges positives est égale à la somme des charges négatives :

La vérification de cette égalité donne une idée des résultats d'analyse. Cependant dans notre étude, les fiches d'analyses ne comportant pas le dosage des ions K⁺et Na⁺, nous avons utilisé cette méthode (méthode de la « balance ionique ») pour combler les lacunes. En effet, les données de la région de Tiassalé fournie par Oga et al., (2009) ont permis de trouver un rapport de Na/K que nous avons ensuite appliqué aux eaux du département de Didiévi. Ce rapport est égal à :

En utilisant ce rapport, on suppose selon Tardy (1969) in Boukari (1982) que le milieu est bien drainé et que les vitesses d'altération sont fortes, ce qui prouve que ce sont des eaux circulant effectivement dans un milieu fracturé.

Par la suite, nous avons déterminé les valeurs de K et Na en utilisant la relation suivante :

II.4.2. Etude de la minéralisation

L'eau météorique, lors de sa circulation dans les systèmes aquifères acquiert une charge minérale dont l'origine peut être variée. Les eaux souterraines sont plus ou moins minéralisées en fonction:

· de la nature des roches traversées et des minéraux rencontrés au cours de l'infiltration;

· du temps de contact de l'eau avec les minéraux, donc de la vitesse de percolation de l'eau dans le sous-sol;

La minéralisation de l'eau se produit par des phénomènes d'interaction eau-roche passant par différents processus physico-chimiques et/ou de mélanges entre différents types d'eau (Houmed, 2009). Selon Kamagaté (2006), la composition chimique des eaux naturelles est le résultat combiné de la composition chimique des précipitations qui atteignent le sol et des réactions avec les minéraux présents dans l'encaissant. La désagrégation mécanique est la première étape du processus de minéralisation des eaux. Elle consiste à l'arrachement, au transfert et à la sédimentation des particules de roche par l'eau (Fournier, 1960 ; Rose, 1993 ; Roose et al., 1998 ; Fournis et al., 2005 in Kamagaté, 2006). L'altération chimique, deuxième phase de la minéralisation, consiste à la fois à la dissolution et à l'attaque chimique des solides et des gaz par l'eau (Sigg et al., 1992 in Kamagaté, 2006). Le processus de désagrégation mécanique contribue faiblement à la minéralisation des eaux car associé à de faible mise en solution d'éléments dissous tandis que l'altération chimique est responsable de la grande partie de la minéralisation des eaux (Kamagaté, 2006).

Pour mener à bien notre étude, nous allons nous appuyer sur l'analyse des diagrammes de minéralisations (diagramme de Piper et diagramme de Schoeller-Berkaloff), et sur le calcul de l'indice chloro-alcalin (ICA) ou indice d'échange de base (IEB).

II.4.2.1. Diagramme de Piper

Le diagramme de Piper permet de caractériser les faciès géochimiques des eaux. Cette caractérisation est basée sur des calculs de proportions relatives des différentes espèces cationiques et anioniques analysées. Ce diagramme est très fréquemment utilisé et donne de très bons résultats (Yermani et al., 2003 ; Allassane, 2004; Tabouche et Achour, 2004 ; Gouaidia, 2008 ; Oga et al., 2009 ; Kouassi et al., 2010 ; Yao et al., 2010 ; Ahoussi et al., 2011 ; Kouassi et al., 2012). Le diagramme de Piper fournit le même résultat qu'une classique caractérisation de la composition chimique par l'anion principal ou le cation principal. Cependant, il a l'avantage de définir en même temps un certain nombre de famille d'eau et de mettre clairement en évidence l'évolution de la minéralisation. Ce diagramme est formé d'un 1^er triangle pour les cations, d'un 2^ème triangle pour les anions et d'un losange découpé en famille d'eau (Allassane, 2004). Les éléments considérés sont Ca²⁺, Mg²⁺, (Na⁺ + K⁺) pour les cations et HCO₃^-, (Cl^- + NO₃^-) et SO₄^2- pour les anions. Dans le diagramme, la concentration relative en méq/l de chaque élément calculé permet de placer les points sur les triangles qui sont ensuite projetés sur le losange. Cette concentration est définie par la proximité des points de projection par rapport aux différents sommets ou pôles. La projection dans le parallélogramme des points placés dans les triangles des anions et des cations, classe la solution en faciès suivant les ions prédominants.

II.4.2.2. Diagramme de Schoeller-Berkaloff

Le diagramme semi-logarithmique de Schoeller-Berkaloff permet de représenter le faciès chimique de plusieurs échantillons d'eaux (Gouaidia, 2008). Chaque échantillon est représenté par une ligne brisée. La concentration de chaque élément chimique est figurée par une ligne verticale en échelle logarithmique. La ligne brisée est formée en reliant tous les points qui représentent les différents éléments chimiques. L'allure du graphique obtenu permet de visualiser le faciès de l'eau et facilite sa comparaison (Yao et al., 2010 , Kouassi et al., 2012) Un groupe d'eau de minéralisation variable mais dont les proportions sont les mêmes pour les éléments dissous, donnera une famille de lignes brisées parallèles entre elles. Lorsque les lignes se croisent, un changement de faciès chimique est mis en évidence. Il est ainsi possible de visualiser à la fois le faciès chimique, comme pour le diagramme de Piper, mais aussi la minéralisation de l'eau (sa charge dissoute), ce qui est appréciable (Gouaidia, 2008).

II.4.2.3. Indice d'échange de base (IEB)

L'indice d'échange de base (IEB) définit par H. Schoeller en 1934 in Bouziane et Labadi (2009), est le rapport entre les ions échangés et les ions de même nature primitivement existant dans l'eau. Il est donné par l'expression suivante:

Cet indice définit le sens d'échanges ioniques entre l'eau et les terrains encaissants.

II.4.2.4. Indices de saturation

L'indice de saturation permet d'étudier l'évolution chimique de l'eau en fonction de son état d'équilibre (ou de déséquilibre) vis-à-vis des minéraux primaires et néoformés de la roche-réservoir (Maliki, 1993). Nous étudierons ici les indices de saturation de l'eau par rapport aux carbonates (calcite, dolomite). Selon Oga et al., (2009), le diagramme ISD/ISC en coordonnées cartésiennes avec ISC en abscisse et ISD en ordonnée donne des informations sur l'âge relatif des eaux (temps de séjour), la perméabilité des aquifères et la vitesse de circulation de l'eau. Les valeurs des indices de saturation par rapport à la calcite (ISC) et la dolomite (ISD) ont été calculées à l'aide du programme « Diagramme 2 ». Compte tenu de l'imprécision des mesures de pH sur le terrain, Paces (1972) in Maliki (1993) propose de considérer comme saturée une eau ayant un indice de saturation compris dans l'intervalle +/- 0,5.

II.4.2.5. Analyse en composante principale

L'analyse en composante principale ou analyse multidimensionnelle constitue un outil puissant de l'hydrochimie puisque les paramètres chimiques sont généralement soumis à des variations remarquables aussi bien dans le temps que dans l'espace (Lasm et al., 2008), en outre ces variables sont nombreuses (fréquemment de 10 à 12 pour chaque échantillon). C'est la raison pour laquelle cette méthode a été utilisée pour la caractérisation chimique des eaux souterraines de nombreuses régions à travers divers travaux (Lasm et al., 2008 ; Ahoussi et al., 2010 ; Ahoussi et al., 2011 ; Kouassi et al., 2012). Cette analyse permet de synthétiser et de classer un nombre important de données afin d'en extraire les principaux facteurs qui sont à l'origine de l'évolution simultanée des variables et de leurs relations propres (Biémi, 1992 in Ahoussi et al., 2010).

L'ACP permet de mettre en évidence les ressemblances chimiques entre différentes eaux et aussi les différents pôles d'acquisition de la minéralisation (Oga, 1998 in Lasm et al., 2008). Son utilisation permet de réduire et d'interpréter les données sur un espace réduit (Lagarde, 1995 in Ahoussi et al., 2010).

La présentation des résultats se fait en six tableaux dont trois seront exploités dans le cadre de cette étude. Il s'agit :

Du tableau des valeurs propres qui donne le pourcentage exprimé par chaque facteur. Il permet de connaître le nombre de facteurs nécessaires pour l'interprétation de ces phénomènes à partir du pourcentage cumulé de ces différents facteurs. Ce nombre est tel que la somme cumulée des contributions est importante (au moins 75 %, ce qui représente les trois quarts de l'inertie totale).

Du tableau de la matrice de corrélation entre variables qui permet de dégager les premiers paramètres qui sont corrélés. La corrélation est jugée satisfaisante dans le cas de notre étude lorsque le coefficient de corrélation (R) calculé est supérieur ou égal à 0,50.

II.4.3. Détermination de la nature des eaux

Différents indices existent et permettent de traduire la nature de l'eau, agressive, neutre ou encore incrustante. Ces outils ont été développés dans le but de donner au traiteur d'eau une indication du comportement de l'eau dans le réseau d'adduction notamment pour la formation de la couche carbonatée (indice de Langelier) et traduire l'interaction qu'il peut y avoir entre l'eau et les métaux (indice de Ryznar) (Harkakbus, 2006). Ce travail essentiel a été fait grâce au programme « Equil 1 » développée par Pierre RAVARINI.

L'indice de Langelier est égal à la différence entre pH mesuré d'une eau considérée et son pHs calculé.

Il permet de définir empiriquement la tendance à la corrosion ou à l'entartrage d'une eau aérée :

Une grille de lecture, valable pour des températures variant entre 0 à 60°C, indique le caractère électrochimique de l'eau.

II.4.4. Etude de la potabilité des eaux

La potabilité de l'eau est définie par des paramètres physiques, chimiques et biologiques, mais surtout en fonction de son usage (Kouassi et al., 2012). Dans le cadre de cette étude, la potabilité de l'eau a été analysée au regard de l'usage humain et a concerné uniquement les paramètres physiques et chimiques. Une comparaison des teneurs en éléments physiques et chimiques des eaux des différents forages aux normes de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS, 2006) a été effectuée suivant Lallahem (2002). Notre analyse s'est axée sur les paramètres indésirables tels que le fer, le manganèse, les nitrates, les phosphates et la dureté. Ces paramètres ont été choisi car ayant un impact direct sur la santé des populations.

Les eaux ont été donc jugées potables, pour un paramètre donné, si les valeurs des paramètres de caractérisation définis plus haut sont dans les intervalles recommandés par l'OMS (2006).

CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS

I. Evaluation de la productivité des aquifères

I.1. Résultats de l'étude hydroclimatologique

I.1.1. Estimations des données manquantes

Les résultats de cette estimation sont présentés dans le tableau 5. Les valeurs en bleue sont celles qui ont été estimées.

I.1.2. Résultats de l'application du test de double-cumul

Les résultats du test d'application de la méthode du double cumul sont présentés dans le tableau 2.

Année	Yamoussoukro	Didiévi	Cumul station de Yamoussoukro	Cumul station de Didiévi
1975	1158,1	1032,45	1158,1	1032,45
1976	968,3	962,4	2126,4	1994,85
1977	976,6	974,7	3103	2969,55
1978	1045,9	927,25	4148,9	3896,8
1979	1339,9	1086,65	5488,8	4983,45
1980	1252,1	1154,6	6740,9	6138,05
1981	1171,3	1050,3	7912,2	7188,35
1982	1014,3	794,9	8926,5	7983,25
1983	856,5	845,95	9783	8829,2
1984	1438,9	1301,7	11221,9	10130,9
1985	1230,9	1237,65	12452,8	11368,55
1986	906,1	935,85	13358,9	12304,4
1987	1259,3	932,6	14618,2	13237
1988	1009,7	1178,2	15627,9	14415,2
1989	1218,3	1054,4	16846,2	15469,6
1990	1062,3	935	17908,5	16404,6
1991	951,9	1098,5	18860,4	17503,1
1992	951,3	941,3	19811,7	18444,4
1993	1310	914,6	21121,7	19359
1994	1202,8	971,6	22324,5	20330,6
1995	1393,6	1295,1	23718,1	21625,7
1996	1225,9	1116,3	24944	22742
1997	1184,2	874,4	26128,2	23616,4
1998	968,5	929	27096,7	24545,4
1999	1315	1184	28411,7	25729,4
2000	1155,8	1055,6	29567,5	26785

Afin de vérifier la correction apportée à la série de la station de Didiévi, on a appliqué la loi de double cumul qui montre l'homogénéité de la dite série, en se référant à celle de Yamoussoukro (figure 14).

L'application de cette méthode à la station de Didiévi ne présente aucune cassure. Les points s'alignent suivant une droite dont le coefficient de corrélation est 0,999, ce qui donne à la série une bonne homogénéité.

Figure 12: Application de la loi de double cumul après correction des erreurs.

	Jan	Fév	Mar	Avr	Mai	Jun	Jul	Aoû	Sep	Oct	Nov	Déc
1975	0	31,55	82,4	51,85	187,8	212,6	170,4	23,05	147,05	88,85	27,15	9,75
1976	0,5	68,35	143,15	135,65	161,2	160,8	9,2	76,7	40,95	62,75	100,5	2,65
1977	11,35	13,4	39,95	107	148,8	214	38,8	95,15	187,95	89,9	1,65	26,75
1978	0,25	40,8	66	223,25	87,1	231,9	16,85	9	102,4	95,55	12,3	41,85
1979	8,85	27,15	58,65	147,3	116,25	228,3	153,85	33,85	190,85	83,5	28,4	9,7
1980	33,15	41,1	57,8	63,5	195,9	124,85	186,45	89,85	186,3	107,4	62	6,3
1981	0	45,4	116,2	119,8	86	148,5	260,8	26,7	82,9	155,4	6,6	2
1982	0	9,4	254,3	60,1	164,5	112,4	23,6	48	10,8	78,6	33,2	0
1983	0	11,9	63,1	107,9	350,4	86,7	24,4	17,3	130,4	21,25	29,6	3
1984	18,85	45,95	141,25	92,3	143,05	164,4	231,8	199,35	105,15	116,75	39,9	2,95
1985	24,2	32,55	82,8	150,1	144,8	171,1	159,95	196,5	182,2	52,1	37	4,35
1986	0,1	60,45	130,2	144,5	69,7	105,8	76,1	136,8	132,25	72,75	7,2	0
1987	15,5	16,3	13,2	19,9	111,4	186,7	106,5	137,6	200,3	95,6	3,9	25,7
1988	0,3	9,3	112,1	148,1	182,4	160,2	124,8	67,8	284,4	47,8	29,6	11,4
1989	0	12,7	211,6	132,4	36,8	165,1	123	64,8	83,9	194	0	30,1
1990	8,8	17,1	0,6	195,7	78,7	155,8	61,1	138,8	31,5	69,1	128,3	49,5
1991	0	98,1	157,1	180,9	224,7	65,9	94,1	89,2	43,8	95,8	41,7	7,2
1992	1,4	60,2	55,3	212,8	148,5	93,5	44,4	7,6	108,1	131	70,1	8,4
1993	0,3	113,2	159,6	157,3	66,6	33,7	38,6	52,6	130,1	84	40,5	38,1
1994	0	12,8	96,3	47,1	281,5	112,3	79,4	23,7	136,6	156,6	25,3	0
1995	0	15,8	128,4	225,2	201,7	180,4	101	119,1	187	76,8	4,5	55,2
1996	22,4	83,1	88,4	103,1	180,8	108	198,4	84,3	79,9	122,4	0	45,5
1997	23	0	146,3	125,1	220,7	148,4	11,3	1,1	86,5	84,2	16,7	11,1
1998	0,6	29,4	37	134,9	59,2	168	57,9	90,9	150,4	90	81,7	29
1999	29,8	160,1	148,1	97	106,3	152,3	68,5	104,3	111,5	137,1	67,4	1,6
2000	43,4	1,4	94,5	63,3	220,5	271,3	81,9	97,2	61,2	67,4	37,4	16,1

I.1.3. Variation des précipitations au niveau de la station de Didiévi

Les calculs statistiques donnent les caractéristiques de la série de Didiévi, qui sont présentées dans le tableau 3.

Tableau 3: Variation des précipitations au niveau de la station de Didiévi

	Nov	Déc	Jan	Fév	Mar	Avr	Mai	Juin	Juil	Août	Sep	Oct
Moy	35,87	16,85	9,34	40,67	103,24	124,85	152,90	152,42	97,81	78,12	122,86	95,25
Max	128,3	55,2	43,4	160,1	254,3	225,2	350,4	271,3	260,8	199,35	284,4	194
Min	0	0	0	0	0,6	19,9	36,8	33,7	9,2	1,1	10,8	21,25
Ecart-type	32,51	17,23	12,81	38,33	58,90	55,18	73,09	54,46	70,34	54,65	63,04	37,53
Coeff. de variation	0,90	1,02	1,37	0,94	0,57	0,44	0,47	0,35	0,78	0,69	0,51	0,40
Saisons	Grande saison sèche				Grande saison des pluies				Petite saison sèche		Petite saison des pluies
	102,74				533,41				175,93		218,11

Les calculs statistiques montrent que la précipitation moyenne annuelle est 1030,19 mm.

I.2. Résultats du bilan hydrologique

Les résultats de l'étude du bilan hydrologique sur la période 1975-2000 sont consignés dans le tableau suivant (tableau 4) :

Le département de Didiévi reçoit en moyenne 1030,19 mm de pluie par an. Le ruissellement estimé est de 159,03 mm soit 15,67% des précipitations. La valeur de l'évapotranspiration réelle estimée par la méthode de Coutagne donne une valeur de 792,25 mm représentant 76,90% des précipitations.

L'infiltration obtenue n'est que de 76,42 mm. Elle représente 7,41% des précipitations. Nous pouvons dire que l'alimentation de la nappe du département se fait en grande partie à l'aide de l'infiltration efficace.

I.3. Caractérisation hydrodynamique des aquifères

I.3.1. Analyse statistique des paramètres de forage

L'analyse statistique des paramètres de forage a donné plusieurs résultats (tableau 5) :

Les débits varient respectivement entre 0,2 et 10 m³/h avec une moyenne de 2,454 m³/h pour Q et entre 5,4.10^-6 et 5,63.10^-4m³/h avec une moyenne de 5,413.10^-5 m³/h pour Qs. Les coefficients de variation calculés sont supérieurs à 1, ce qui montre une hétérogénéité dans les données. Dans notre étude, seulement 10 forages ont un débit (Q) supérieur à 2 m³/h. Ce qui représente un taux de succès de 43,47%.

Les valeurs de transmissivité sont comprises entre 1,92.10^-6 et 5,8.10^-4 m²/s avec une moyenne de 4,89.10^-5 et un coefficient de variation de 2,494. Ces valeurs sont hétérogènes et très faibles. En effet, seulement 44% des forages ont des transmissivités allant de moyenne à forte. Les localités d'Ahougnanou, d'Ablinkro et d'Akaffoukro détiennent les grandes valeurs avec respectivement 1,16.10^-4 m²/s, 1,6.10^-4 m²/s et 5,8.10^-4m²/s. Le débit spécifique utilisé pour montrer la productivité des forages varie de 5,4.10^-6 à 5,63.10^-4 m³/s.

La profondeur totale des forages varie de 45 à 90 m avec une moyenne de 69,73 m. Cette profondeur est sujette à l'obtention d'un débit appelé débit positif et fixé lors du démarrage du projet. L'épaisseur d'altération varie de 2,7 à 31 m avec une moyenne de 11,358 m. Le niveau statique quant à lui, varie de 3,41 à 30,80 m avec une moyenne de 14,526 m.

Les différents coefficients de variation déterminés pour la profondeur d'altération, l'épaisseur d'altération et le niveau statique sont inférieurs à 100. Ces faibles valeurs traduisent une faible dispersion des paramètres étudiés. Elles montrent également qu'il existe une certaine homogénéité au niveau de ces valeurs.

I.3.2. Relations entre les différents paramètres

La figure 5 présente les variations des paramètres hydrodynamiques (Pt, Ns, EA, T) en fonction du débit d'exploitation des forages :

Figure 13: Graphes de variation des paramètres (Pt, Ns, EA et T) en fonction du débit d'exploitation des forages

Le graphe de la profondeur totale en fonction du débit d'exploitation (figure 3a) montre que les profondeurs les plus productives se situent entre 60 et 80 m et on trouve généralement les faibles débits en-dessous de 60 m et après 80 m. On rencontre de façon exceptionnelle des débits supérieurs à 5 m³/h au-delà de 80 m.

Au niveau du graphe de l'épaisseur d'altération (figure 3b), les débits les plus significatifs (Q > 5 m³/h) sont obtenus sous une épaisseur d'altération allant de 15 à 30 m.

Le graphe du niveau statique (figure 3c) révèle que les meilleurs débits sont obtenus pour des niveaux statiques allant de 5 à 20 m.

L'analyse du graphe de la transmissivité (figure 3d) permet de dire que les débits augmentent avec la transmissivité. Ce qui montre que la productivité des forages peut être influencée par la transmissivité.

Dans le paragraphe qui suit, nous montrons l'influence des paramètres (Pt, EA, Ns et T) sur la productivité des forages par une analyse statistique.

I.4. Analyse des paramètres influençant la productivité

Cette analyse est basée essentiellement sur les résultats obtenus par les travaux réalisés avec l'ACP.

L'analyse de la matrice de corrélation (tableau 6) montre une très bonne corrélation entre Q et Qs (0,799), entre T et Q (0,664), et à un degré moindre entre Pt et Ns (0,527) et T et Qs (0,503). Aucune autre corrélation significative n'apparait dans cette matrice.

L'analyse des valeurs propres (tableau 7) montre que les facteurs F1, F2 et F3 expliquent à eux seuls, 83,749% des variables exprimées. Ils peuvent donc permettre d'interpréter les résultats obtenus.

Le tableau 8 donne les coordonnées des variables dans le cercle de communauté.

Au niveau du plan factoriel F1-F2 (figure 4a), le facteur F1 est déterminé par T, Qs et Q. La proximité de ces variables dans le cercle de communauté témoigne de la forte corrélation qui existe entre eux. Ce facteur exprime donc la productivité des ouvrages du département. Ces résultats confirment qu'il existe des relations d'une part, entre la transmissivité et le débit spécifique et d'autre part, entre la transmissivité et le débit des forages. Quant au facteur F2, il est déterminé par Pt, EA et Ns. Cet axe nous montre l'accessibilité de l'eau dans les aquifères du département. En effet, la faible altération observée dans le département fait que le niveau des aquifères est très souvent soumis aux fluctuations saisonnières.

Le plan factoriel F1-F3 (figure 4b) représente 53,432% des variables exprimées. Le facteur F1 est toujours déterminé par Qs, Q et T et désigne la productivité des aquifères. Le facteur F3 quant à lui est défini par la profondeur totale. Cet axe peut représenter la disponibilité de la ressource en eau dans les aquifères du département. La présence de Ns sur l'axe F1 montre l'influence du pompage sur le niveau statique ; ce niveau pourrait subir un rabattement important lors des différentes exploitations. Cette influence a été signalée dans l'analyse du graphe de Ns en fonction de Q. En effet, lorsque le niveau statique dans l'aquifère monte, le débit d'exploitation diminue et lorsqu'il baisse le débit augmente. Mais ceci n'est valable que pour les forts et moyens débits.

II. Evaluation de la qualité des eaux

II.1. Caractéristiques hydrochimiques et évaluation de la potabilité des eaux

Les résultats de l'analyse des caractéristiques hydrochimiques et de la potabilité des eaux du département sont consignés dans le tableau 6

Les valeurs de température des eaux souterraines du département sont comprises entre 26,2 ^oC (Bossi) et 28,4 ^oC (Attêkro). Le pH de ces eaux est très variable et est dans 42% des cas plus petit que la limite inférieure de la norme fixée par l'OMS (2006) pour l'eau de consommation. Ces valeurs oscillent entre 5,63 (N'da akissikro) et 8,18 (Yao Blekro). On peut classer ces eaux en trois (3) grandes catégories :

· les eaux légèrement basiques (7,1<pH<8,2) représentent environ 21,2% des échantillons ;

Les conductivités électriques vont de 104,100 ìS/cm à 1097 ìS/cm avec une moyenne de 349,315. A l'exception de l'eau de N'Die (1097 ìS/cm) qui est fortement minéralisée, toutes les eaux du département sont peu minéralisées.

Le cation le plus abondant dans les eaux du département est le calcium. Sa teneur varie entre 4,008 et 105,811 mg/l ; 97% des eaux ont des concentrations qui respectent les normes OMS (100 mg/l). Les teneurs en ion magnésium sont en général faibles et oscillent entre 0,486 et 28,614 mg/l. Les teneurs en potassium enregistrées varient entre 0,3 et 16,891 mg/l et celles du sodium varient entre 2,760 et 70,587 mg/l. Ces ions ont des concentrations inferieures aux valeurs fixées selon la norme OMS exceptées le forage de M'lan Yaokro F1 qui présente une concentration en potassium (16,891 mg/l) supérieure à la norme. Environ 9% des eaux ont des concentrations élevées en fer et au-dessus des normes recommandées par l'OMS. Les valeurs extrêmes sont enregistrées à Agan koffikro (1,73 mg/l) et Andokoi kouamekro (1,31 mg/l). Les concentrations de manganèse varient entre 0 et 0,25 mg/l.

Les bicarbonates sont les ions les plus abondants d'un point de vue quantitatif. Ils constituent de loin, les éléments les plus représentatifs dans les eaux souterraines des régions de socle de Côte d'Ivoire comme c'est le cas à Didiévi. Ces teneurs sont comprises entre 42,7 et 366 mg/l. Les teneurs en sulfates et nitrates varient respectivement entre 0 et 10 mg/l et 0 et 30 mg/l. Ces valeurs sont en-dessous des normes OMS. Les chlorures sont présents dans les eaux du département à des teneurs allant de 3,546 à 117,018 mg/l. Ces teneurs sont largement en-dessous des valeurs guides préconisées par l'OMS.

La dureté des eaux varie de 2 à 38,2 ^oF. Elle est conforme aux normes préconisées par l'OMS. Seulement la localité de N'die présente une eau à dureté indésirable (38,2 ^oF). Quant à la turbidité, elle varie entre 0,37 et 2,36 NTU. Environ 15% des forages présentent une turbidité au-dessus de la norme OMS.

Variables	Norme OMS	Minimum	Maximum	Moyenne	Ecart-type	Coefficient de variation
T ^oC	26,5	26,2	28,4	27,155	0,667	0,024
pH	6,5pH8,5	5,63	8,18	6,637	0,565	0,085
CE (ìS/cm)	500 à 1500	104,1	1097	349,315	216,332	0,619
Turbidité (NTU)	1	0,37	2,360	0,750	0,378	0,504
Ca²⁺ (mg/l)	100	4,008	105,811	31,231	24,436	0,782
Mg²⁺ (mg/l)	50	0,486	28,614	6,493	5,002	0,770
Na⁺ (mg/l)	150	2,76	70,587	22,766	15,706	0,689
K⁺ (mg/l)	12	0,3	16,891	5,245	3,903	0,744
Fe²⁺ (mg/l)	0,3	0	1,73	0,173	0,361	2,086
Mn²⁺ (mg/l)	0,05	0	0,25	0,037	0,058	1,567
HCO₃^- (mg/l)	250	42,7	366	163,221	92,247	0,565
Cl^- (mg/l)	250	3,546	117,018	18,859	22,448	1,190
NO₃^- (mg/l)	50	0	30	4,042	6,907	1,708
SO₄^2- (mg/l)	250	0	10	1,355	2,269	1,674
PO₄^3- (mg/l)	5	0	2,9	0,424	0,633	1,492
Dureté (^oF)	45	2	38,2	10,472	7,914	0,755

II.2. Etude de la minéralisation

II.2.1. Diagramme de piper

La représentation de la composition des eaux sur le diagramme de Piper, appelle les commentaires suivants (figure 5) :

· dans le triangle des cations, on a deux ions dominants. Il s'agit d'une part du calcium (39% des échantillons) et d'autre part le couple sodium-potassium (27% des forages étudiés). Environ 34% des eaux présentent un faciès cationique où ne domine aucun cation. On notera la dominance dans l'eau des alcalins par rapport aux alcalino-terreux ;

· dans le triangle des anions, les eaux se répartissent essentiellement au niveau du pôle bicarbonaté, à l'exception du forage du village d'Allanikro où il n'y a pas d'anions dominants ;

Ø Le faciès bicarbonaté calcique se rencontre dans 67% des eaux du département ;

Figure 15: Diagramme de Piper des eaux de forage du département de Didiévi

II.2.2. Diagramme de schoeller-berkaloff

L'application de cette méthode aux eaux du département de Didiévi laisse apparaître 2 faciès chimique : le faciès bicarbonaté calcique et le faciès bicarbonaté sodi-potassique. Le facièx chloruré calcique n'est pas mise en évidence par le diagramme de Schoeller-Berkaloff. La présence dominante des faciès bicarbonaté calcique et bicarbonaté sodi-potassique nous permet de dire que la minéralisation des eaux est liée aux ions bicarbonates, calcium et au couple sodium-potassium.

II.2.3. Indice d'échange de base

L'indice d'échange de base calculé pour le département de Didiévi se présente dans le tableau 10. Les valeurs de l'IEB sont pour la plupart négatives (78,78% des échantillons); la valeur la plus faible est au niveau du forage de M'lan Yaokro F1 (-10,70). Cette prédominance des valeurs négatives traduit la substitution du calcium et du magnésium de l'eau avec le sodium et le potassium des terrains traversés (Bouziane et al, 2009).

II.2.4. Indices de saturation

Environ 97% des eaux du département présente une sous-saturation vis-à-vis de la calcite et de la dolomite (ISC<0 et ISD<0) (figure 21). Seule la localité de Yao blékro présente une eau où ISD et ISC sont positifs (ISC= 0,76 ; ISD=1,22). Sur ce diagramme, on identifie trois groupes d'eau.

Ces eaux sont caractérisées par un pH qui tend vers la basicité (particulièrement à Yao blékro). Elles appartiennent également au domaine des eaux incrustantes et à l'équilibre.

Ce groupe rassemble les eaux dont le pH est proche de la neutralité. La dureté de ces eaux va de moyenne à forte.

Ces eaux sont caractérisées par un pH qui tend vers l'acidité. Les pH mesurés sont inférieurs à la limite inférieure de la norme OMS. Ces eaux sont aussi marquées par des teneurs élevées en fer. Ce sont des eaux douces (0 <THT< 5).

Figure 19: Diagramme ISC/ ISD des eaux de forages du département de Didiévi

II.3. Détermination de la nature des eaux

Les eaux du département de Didiévi sont à majorité agressives (Is<0) (96,55% des échantillons). Parmi ces eaux agressives, on a environ 7,50% qui sont légèrement corrosives ; seulement 22% sont fortement agressives et la grande majorité (soit 70,50% sont très fortement corrosive). C'est uniquement dans la localité de Yao blékro qu'on a une eau incrustante ou entartrante (Is>0) et à l'équilibre.

II.4. Analyse en composantes principales des eaux

La matrice de corrélations (tableau 11) donne les coefficients de corrélations entre les différentes variables, deux à deux. Toutes les variables ne sont pas corrélées positivement donc, elles ne varient pas dans le même sens. L'analyse du tableau 11 montre que tous les ions majeurs sont bien corrélés avec la conductivité électrique et la minéralisation totale sauf les sulfates qui d'ailleurs ne sont corrélés avec aucun paramètre. La température et la turbidité sont les seuls paramètres physiques qui ne sont corrélés avec aucun paramètre. De très bonnes corrélations existent entre le calcium, le magnésium et les autres anions (bicarbonates, chlorures, phosphates, nitrates). Ce résultat est similaire avec la dureté qui présente de très bonne corrélation avec ces mêmes anions. Le fer n'est corrélé qu'avec le magnésium. A l'exception des chlorures et des nitrates qui sont bien corrélés, il n'existe pas de corrélation entre les anions majeurs. Cependant, une bonne corrélation existe entre les bicarbonates, les nitrates et les phosphates. Quant aux cations, ils sont corrélés deux à deux (Ca-Mg, Na-K, Fe-Mn).

Var	T ^oC	pH	CE	TH	Tur	Ca²⁺	Mg²⁺	Na⁺	K⁺	Fe²⁺	Mn²⁺	HCO₃^-	Cl^-	NO₃^-	SO₄^2-	PO₄^3-	MT
T ^oC	1
pH	-0,33	1
CE	0,02	0,35	1
TH	-0,20	0,42	0,83	1
Tur	0,01	0,01	-0,07	-0,14	1
Ca²⁺	-0,21	0,45	0,82	0,99	-0,14	1
Mg²⁺	-0,14	0,28	0,76	0,90	-0,14	0,83	1
Na⁺	0,31	0,07	0,60	0,27	0,14	0,27	0,23	1
K⁺	0,45	-0,05	0,52	0,22	0,19	0,21	0,23	0,94	1
Fe²⁺	0,24	-0,28	-0,24	-0,22	0,42	-0,24	-0,14	-0,09	0,06	1
Mn²⁺	0,25	-0,34	-0,25	-0,28	0,33	-0,28	-0,23	-0,08	0,04	0,86	1
HCO₃^-	-0,17	0,62	0,76	0,85	-0,06	0,87	0,68	0,50	0,40	-0,22	-0,26	1
Cl^-	0,08	-0,04	0,83	0,65	-0,10	0,60	0,72	0,45	0,44	-0,13	-0,16	0,37	1
NO₃^-	0,11	0,07	0,88	0,66	-0,04	0,63	0,68	0,47	0,47	-0,14	-0,15	0,45	0,92	1
SO₄^2-	0,49	-0,18	0,32	-0,03	-0,02	-0,04	-0,00	0,27	0,27	-0,10	-0,10	-0,17	0,45	0,45	1
PO₄^3-	-0,21	0,37	0,73	0,69	0,08	0,67	0,69	0,43	0,42	-0,07	-0,08	0,69	0,56	0,66	-0,22	1
MT	-0,07	0,48	0,91	0,91	-0,06	0,91	0,79	0,61	0,53	-0,22	-0,26	0,95	0,63	0,68	0,02	0,76	1

L'analyse est pertinente si, avec un petit nombre d'axes, on explique une part importante de l'inertie. Dans notre étude, les facteurs F1, F2 et F3 expliquent à eux seuls, 75,189 % des variables exprimées. Ils peuvent donc permettre d'interpréter les résultats obtenus.

Le plan factoriel F1-F2 (figure 10a) représente 63,485% de la variance totale du nuage de points exprimée. Le facteur F1 est le plus dominant, il exprime à lui seul 46,427 % de la variance exprimée. Il est défini par la conductivité (0,962), la dureté (0,919) le calcium (0,903), le magnésium (0,852), les bicarbonates (0,863), les chlorures (0,774), les nitrates (0,815), les phosphates (0,801) et la minéralisation totale (0,969). Cet axe peut correspondre à une minéralisation importante et au temps de séjour de l'eau dans la roche aquifère. Le facteur F2 (17,058%) est bien représenté par la température (0,749) et le potassium (0,674). C'est un axe lié aux phénomènes géothermiques.

Le plan factoriel F1-F3 (figure 10b) représente 58,131% des variables exprimées. Le facteur F1 est toujours déterminé par la conductivité, la dureté, le calcium, le magnésium, les bicarbonates, les chlorures, les nitrates, les phosphates et la minéralisation totale. Il représente toujours la minéralisation. Le facteur F3 est défini par le fer (0,715), le manganèse (0,667) et les sulfates (-0,595). L'axe F3 peut représenter les phénomènes de pluvio-lessivage des couches superficielles. Cet apport proviendrait des formations géologiques de la région qui sont essentiellement riches en éléments ferromagnésiens et en manganèse. Il peut s'agir sans nul doute de phénomène de pluvio-lessivage et d'infiltration superficielle.

Figure 20: Cercles de communauté des paramètres physico-chimiques dans les plans factoriels F1-F2 et F1-F3

III. Discussions

III.1. Evaluation de la productivité des aquifères

L'étude du bilan hydrologique révèle que pour 1030,19 mm de pluie tombée chaque année sur le département de Didiévi, la part qui revient à l'infiltration est estimée à 76,42 mm soit 7,41% des précipitations. Les aquifères du département mobilisent pour une superficie totale de 1770 km² environ 135 263 400 m³ d'eau. La quantification du potentiel de recharge des nappes des bassins en Côte d'Ivoire a fait l'objet de nombreuses études (ces études concernent le bassin versant de la Mé (Soro, 1987 in Kouassi et al., 2012), le bassin de la Marahoué (Biémi, 1992 in Kouassi et al., 2012), la région d'Odienné (Savané, 1997 in Kouassi et al., 2012) et l'ouest montagneux (Kouamé, 1999 in Kouassi et al., 2012) (Kouassi, 2007 in Kouassi et al., 2012). Ces études réalisées en utilisant l'approche du bilan hydrologique selon Thornthwaite ont montré que la recharge est généralement faible et pour la plupart inferieures à 10% des précipitations (Koita, 2010). Le résultat obtenu pour le département de Didiévi est conforme à ceux obtenus par Kouassi et al., 2012 dans la région du N'zi-comoé (105,61 mm soit 9,15 % des précipitations) et Koita (2010) pour le bassin de Dimbokro (50 mm soit 5% des précipitations).

La profondeur totale des forages varie de 45 à 90 m avec une moyenne de 69 m. Cette profondeur, fixée lors des études de bureau est assujettie à l'obtention d'un débit appelé débit positif (Soro et al., 2010). L'épaisseur des altérites est comprise entre 2,7 et 31 m avec une moyenne de 11,906 m. Elle est inférieure à la moyenne obtenue dans la zone de Yamoussoukro (25 m) (Leblond 1984) et dans la région des lacs (16,52 m) (Soro et al., 2010). Le débit des forages est compris entre 0,2 et 10 m³/h pour une moyenne de 2,35 m³/h. Les valeurs de transmissivité obtenues par la méthode de Cooper-Jacob en descente sont comprises entre 2,58.10^-6 et 4,78.10^-4 m²/s avec une moyenne de 4,07.10^-5 m²/s. Les valeurs de débit spécifique estimées varient entre 5,4.10^-6et5,63.10^-4 m³/s avec une moyenne de 5,19.10^-4 m²/s. Ces valeurs sont faibles dans la grande majorité et peuvent être expliquées par le fait que dans les campagnes d'hydraulique villageoise, la recherche d'une fracture très productive n'est pas une priorité. Ainsi, un forage est déclaré positif si, le débit atteint est supérieur ou égal à 1 m³/h quelle qu'en soit la profondeur du forage (Soro et al., 2010).

L'absence de relation significative entre les paramètres (Pt, EA, Ns et T) au niveau des différents graphes considérés de façon individuelle, a conduit à adopter une étude statistique à partir de l'analyse en composante principale (ACP).

L'analyse des résultats de la matrice de corrélation montre une bonne corrélation entre Q et Qs (0,799). Aussi faut-il souligner à un degré moindre les relations existantes entre T et Q (0,664), Pt et Ns (0,527) et T et Qs (0,503). Cette faible corrélation observée entre T et Qs montre le rôle joué par les altérites dans la perméabilité des formations du département. En effet, il est prouvé par plusieurs études menées sur le socle que lorsque la profondeur d'altération est importante la probabilité d'obtenir un débit important est très grande (Kouassi et al., 2012). Ce qui n'est pas le cas pour les aquifères du département de Didiévi où l'épaisseur d'altération est très faible. Dans ce contexte, l'obtention d'un important débit est lié à l'état de fracturation ou de fissuration de l'aquifère (Soro et al., 2010). Les résultats de l'ACP ont permis de mettre en évidence les relations entre les différents paramètres. Les trois premiers facteurs expliquent à eux seuls 83,749% des variables exprimées dans les données. Au niveau du plan factoriel F1-F2, deux regroupements de facteur hydrodynamique s'observent sur le cercle de communauté. Il s'agit d'une part de T, Q et Qs sur l'axe F1 et de Pt, Ns et EA sur l'axe F2. Le facteur F1 exprime la productivité des ouvrages et révèle l'existence d'une relation entre T, Q et Qs. Cette corrélation montre la facilité avec laquelle les cuirasses (altérites) se laissent traverser par l'eau. Ce résultat pourrait expliquer en partie le taux élevé de forages négatifs ainsi que les faibles débits très souvent observés dans ces terrains. Ce taux d'échec peut être aussi dû à l'état de fracturation qui reste un élément essentiel dans la capacité transmissive des roches cristallines et cristallophylliennes car, en l'absence de phénomènes tectoniques et de désagrégation, ces roches sont pratiquement imperméables (Lasm, 2000 in N'go et al., 2005). Les fractures générées conditionnent une bonne ou une mauvaise transmissivité selon qu'elles sont ouvertes ou fermées (N'go et al., 2005). Le facteur F2 exprime quant à lui l'accessibilité de l'eau dans les aquifères du département. Il montre essentiellement la variation du niveau de l'eau dans ces aquifères. Dibi et al., (2004) soulignent le fait que sur les terrains granitiques, le niveau d'eau dans les aquifères est souvent soumis aux fluctuations saisonnières à cause de la faiblesse de l'épaisseur d'altération constatée au niveau de ces formations. Ce qui peut donc expliquer le fait que la productivité soit moins importante en terrain granitique. Au niveau du plan factoriel F1-F3, le facteur F3 peut représenter la disponibilité de la ressource en eau. Mais cette ressource est menacée non seulement par les conditions climatiques du milieu mais aussi par les pompages qui peuvent occasionner un important rabattement du niveau de la nappe.

III.2. Evaluation de la qualité des eaux du département

L'étude hydrochimique des aquifères du département de Didiévi, portée sur 33 échantillons en raison de la qualité des informations qu'ils renferment, a permis d'avoir plusieurs resultats.

D'abord, l'étude de la potabilité des eaux montre que environ 80% des eaux du département ont un pH allant d'acide à neutre. Cette acidité est principalement liée à la production de CO₂ dans les couches superficielles du sol sous l'action des activités biologiques (Kortatsi et al., 2007 in Oga et al., 2009). Les eaux souterraines du département sont caractérisées par une minéralisation moyenne de façon générale à l'exception de l'eau de N'die qui présente une forte minéralisation. Les ions les plus abondants dans ces eaux sont par ordre décroissant les bicarbonates, le calcium et les chlorures. Le fer et le manganèse ne sont pas toxiques pour l'organisme. Cependant, ils deviennent gênants sur le plan organoleptique au-dessus de leur norme (regain de couleur après oxydation par l'oxygène de l'air) et constituent un souci majeur tant pour les usagers que pour les autorités. En effet, dans la majeure partie des cas, les fortes teneurs en fer et en manganèse sont accompagnées par une augmentation de la turbidité. Ces teneurs n'ont pas d'incidence sur la santé des populations. Mais ces dernières préfèrent se tourner vers les cours d'eau ou puits qui sont turbides mais dont la qualité bactériologique laisse à désirer. Seul le forage de N'die présente une dureté indésirable (THT = 38,2°F) caractérisée par une eau qui diminue l'efficacité des savons (les savons moussent moins). Elles sont aussi caractérisées par un dépôt au fond des casseroles lorsqu'elles sont portées à ébullition (Tardat et al., 1984 in Lasm et al., 2008). Par ailleurs c'est la seule eau qui présente une concentration en nitrate proche de la norme OMS.

Ensuite, l'étude de la minéralisation des eaux par les diagrammes de Piper et Schoeller-Berkaloff a permis d'identifier principalement deux faciès hydrochimiques. Il s'agit des faciès bicarbonaté calcique et bicarbonaté sodi-potassique, le faciès chloruré calcique ayant été identifié seulement par le diagramme de Piper. Les phénomènes d'échange de base interviennent dans la minéralisation des eaux étudiées à cause de la présence des argiles et de la matière organique qui forment le complexe absorbant (Alassane, 2004). 26 forages sur un total de 35 soit environ 74,28% des échantillons présentent un IEB négatif, ce qui s'explique par un taux élevé des alcalins. L'origine des cations Na et K peut être liée à un échange contre les cations bivalents Ca et Mg contenus dans les minéraux argileux ou des substances organiques. Le lessivage de ces substances provoque une augmentation de la concentration des ions Na et K dans les eaux (Maliki, 1993). L'étude du diagramme ISC/ISD a révélé l'existence de trois grandes familles d'eau. Les eaux du groupe 1 ont un temps de séjour plus long dans les aquifères. Ce qui signifie que la vitesse de circulation de ces eaux est lente ou nulle. Il s'agirait d'eau ancienne. Le groupe 2 est intermédiaire des groupes 1 et 3. Ce sont des eaux moins âgées avec des vitesses de renouvellement moins lentes. Quant au groupe 3, il montre une sous saturation en calcite et dolomite prononcée. Ceci traduit une vitesse de renouvellement plus rapide et un temps de séjour moins long. Dans ce cas, l'eau n'a pas le temps de se charger ; ces eaux présentent une minéralisation totale assez faible par rapport aux eaux des autres groupes. La sous saturation des eaux étudiées vis-à-vis des carbonates est une caractéristique des eaux souterraines du socle fissuré de l'Afrique de l'Ouest en général et de la Côte d'Ivoire en particulier (Oga et al., 2009 ; Lasm et al., 2011). En effet, l'absence de roches carbonatées dans le cortège pétrographique de la Côte d'Ivoire explique parfaitement ce résultat. En effet, la dissolution des roches par l'eau étant un phénomène très lent, l'état de sous-saturation des eaux en minéraux carbonatées reflète un temps de séjour très court de celles-ci dans l'aquifère. La détermination de la nature de l'eau par les indices de Ryznar et Langelier montre que la quasi-totalité des eaux est agressives et corrosive. Cela est dû à la forte tendance à l'acidité des eaux du département. Ces résultats sont en parfaits accords avec ceux obtenus par Oga et al., (2009) dans la région de Tiassalé et Lasm et al., (2011) dans la région de San-pédro où les eaux à circulation rapide ont un comportement agressif.

Enfin, pour la compréhension des mécanismes d'acquisition de la minéralisation et des paramètres pouvant influencer les principaux paramètres de potabilité, une étude statistique multivariée a été entreprise. La matrice de corrélation donne les premières informations sur les relations pouvant exister entre les différents paramètres. On retient que la corrélation entre la conductivité et les éléments chimiques montre que la minéralisation est essentiellement liée aux chlorures, bicarbonates, nitrates, calcium, sodium, magnésium et à la dureté. La contribution du potassium est négligeable par rapport à celle des autres éléments, alors que les éléments comme le fer, le manganèse et les sulfates n'ont pas de rôle déterminant dans la minéralisation des eaux du département. Les cations des eaux du département sont corrélés deux à deux (Ca-Mg, Na-K, Fe-Mn), cela témoigne d'une origine commune de ces ions. En effet, dans les eaux souterraines de façon générale, le calcium est associé au magnésium, le potassium au sodium et le fer au manganèse. Le degré de corrélation entre les paramètres a été mis en évidence par l'analyse en composante principale. Les facteurs F1, F2 et F3 expliquent 75,189 % des variables exprimées et nous ont permis d'interpréter les résultats obtenus.

Le regroupement de la conductivité et de certains ions (Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-, PO₄^2-) dans le cadrant droit autour de l'axe F1 dans le plan F1-F2 indiquent que cet axe pourrait expliquer les mécanismes d'acquisition de la minéralisation liés au temps de séjour de l'eau dans la roche réservoir. Ce qui est confirmé par une sous-saturation des eaux du département en calcite et dolomite d'où un renouvellement rapide des eaux. Le facteur F2 quant à lui est déterminé par la température et le potassium. C'est un axe lié essentiellement aux phénomènes géothermiques. En effet, si nous admettons une perte calorifique non négligeable pendant l'ascension des eaux jusqu'à la surface, la température doit être plus élevée à l'intérieur du réservoir que celle enregistrée à la pompe. Cette température joue le rôle de principal catalyseur dans les phénomènes de dissolution, de précipitation et d'échange de base des différents sels. Le fait que la plupart des eaux aient une vitesse de circulation lente, elles n'ont pu se charger que par le phénomène de géothermie (dissolution, précipitation et échange de base). En ce qui concerne le potassium, son comportement est plus difficile à interpréter car il participe au cycle de la matière vivante au niveau du sol. Il est absorbé non seulement par les plantes mais aussi intervient dans la composition des minéraux néoformés (Savadogo, 1984 in Lasm et al., 2008). Les variables qui étaient mal définies dans le plan F1-F2 ont été étudiées dans le plan F1-F3. Il ressort que le facteur F3 est déterminé par le fer, le manganèse et les sulfates. Le fer et le manganèse proviennent principalement de l'altération des roches de surface. Cet axe traduit alors les phénomènes de pluvio-lessivage. En effet, dans les couches superficielles, l'essentiel des acides secrétés par les micro-organismes (algobactéries et microbes silicophiles) favorise la dissociation des minéraux des roches notamment la silice, les silicates d'alumine, de potassium, de fer et de magnésium, et la matière organique pour libérer les ions comme le Ca²⁺, le Mg²⁺, le NO₃^-, les SO₄^2-, le Fe²⁺, etc. A la suite d'un phénomène de pluvio-lessivage, ces éléments vont être transportés et entraînés vers les aquifères des eaux souterraines (Biémi, 1992 in Lasm et al., 2008).

CONCLUSION GENERALE ET RECOMMANDATIONS

Conclusion générale

La présente étude, qui a porté sur l'évaluation quantitative et qualitative des ressources en eau du département de Didiévi, a abouti aux conclusions suivantes :

· L'étude du bilan hydrologique a révélé que l'ETR calculée par la méthode de Coutagne est de l'ordre de 789,255 mm, mobilisant environ 77% des précipitations, et que l'infiltration (76,6 mm) ne représente que 7,47 % de ces dernières. Le ruissellement ne bénéficie que de 15,52 % de ces précipitations.

· L'étude hydrodynamique des aquifères a montré que les formations du département sont faiblement transmissives. Les profondeurs hydrauliquement actives se situent entre 50 et 80 m. Environ 65% des forages ont un débit spécifique faible c'est-à-dire une faible productivité. Cette faible productivité est certainement due au fait qu'en zone de socle lors des campagnes d'hydraulique villageoise, la décision d'arrêt de foration n'est pas rationalisée car certains forages sont précocement arrêtés dès l'obtention du débit escompté. L'interprétation des données par la méthode d'ACP montre que la bonne productivité observée est liée essentiellement à la profondeur totale des ouvrages, à l'épaisseur d'altération et au niveau de l'eau dans le forage.

L'étude du bilan hydrologique couplée à l'étude hydrodynamique dans le département montrent que les aquifères du département mobilisent 135 582 000 m³ d'eau. Ce volume d'eau peut satisfaire les besoins des populations du département si chaque habitant consomme en moyenne 20 litres d'eau par jour. Mais l'on constate une inégale répartition de cette ressource dans le département car au moment où certaines localités bénéficient d'eau en permanence, d'autres assistent impuissantes au tarissement ou à l'intermittence de leur forage. En effet, la faible altération observée sur les formations du département semble être la principale cause de cette intermittence car les niveaux d'eau dans les aquifères sont soumis aux fluctuations saisonnières. Ce qui réduit fortement la productivité de ces ouvrages.

Afin de caractériser la qualité des eaux souterraines, nous avons réalisé une étude hydrochimique. Cette étude nous a permis de connaitre aussi les facteurs naturels et anthropiques pouvant influencer la qualité de ces eaux et les processus de minéralisation mis en jeu. Les outils utilisés (diagramme, statistique...) ont révélé l'existence de deux faciès hydrochimiques majeurs : le faciès bicarbonaté calcique (67% des échantillons) et le faciès bicarbonaté sodi-potassique (30% des échantillons). Les processus de minéralisation des eaux de notre zone d'étude sont: la dissolution des minéraux carbonatés (calcique et dolomite), les échanges de cations entre l'eau et le complexe absorbant et les apports superficiels par infiltration. Les eaux du département de Didiévi sont agressives, sous-saturés en calcite et dolomite et ont un temps de séjour moyen dans l'aquifère c'est-à-dire une vitesse de circulation moyenne. L'analyse factorielle a montré que la variabilité de la qualité des eaux souterraines étudiées dépendait de 3 facteurs : la minéralisation liée au temps de séjour de l'eau dans le réservoir, la géothermie et les phénomènes de pluvio-lessivage. Ces trois facteurs représentent 75,189% de la variabilité de la qualité des eaux souterraines étudiées.

Au plan de la qualité des eaux souterraines étudiées, on retient que la majeure partie des eaux est potable à l'exception de certaines localités où les fortes concentrations en certains ions (nitrates et fer) font craindre des cas de pollution.

Recommandations

Les recommandations ci-dessous visent à élucider certains problèmes qui ont été observés, à préciser les incertitudes résultant de l'étude actuelle et à proposer des interventions en conséquence :

· au niveau de l'analyse des paramètres physico-chimiques, nous recommandons le dosage de tous les ions majeurs pour faciliter les études à venir ;

· un suivi particulier des forages de la localité de N'die des villages environnants (Yao blekro et Yao loukoukro). Il s'agira de faire une analyse plus poussée de la qualité de l'eau ;

· une étude plus sérieuse des champs captant prenant en compte les forages récents pour l'interconnexion des villages de sorte que la ressource soit mieux distribuée ;

· au niveau des essais de pompage, il faut s'assurer du bon déroulement des essais c'est-à-dire veiller à ce que le temps de remontée soit égal au temps de pompage afin de faciliter les interprétations ;

· la présente étude représente une base importante pour d'autres études dans la zone de Didiévi. Elle donne juste un aperçu du comportement des aquifères dans la région puisqu'il y a eu assez d'estimation des paramètres manquants. Elle représente aussi un puissant outil de décision pour l'ONEP et ses partenaires pour les projets à venir

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ANNEXES

ANNEXE 2: Mesure de la température à la station de Yamoussoukro de 1975 à 2001

Evaluation quantitative et qualitative des ressources en eau de la région centre: cas du département de Didiévi en Côte d'Ivoire.

Dédicaces