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212.0 92DO COMITE INTERAFRICAIN D'ETUDES HYDRAULIQUES (C.I.E.H) UBf AND DOCUMEN

212.0 92DO COMITE INTERAFRICAIN D'ETUDES HYDRAULIQUES (C.I.E.H) UBf AND DOCUMENT-GUIDE POUR L'IMPLANTATION ET LA MISE EN EXPLOITATION DES FORAGES A GROS DEBIT EN ZONE DE SOCLE CRISTALLIN BRGM OUAGADOUGOU Octobre 1992 COMITE INTERAFRICAIN D'ETUDES HYDRAULIQUES (C.I.E.H) 01 BP369 OUAGADOUGOU 01 BURKINA FASO i ! LO; t • • ( ' . ' , • i *G7w 6i • , • . ' . • i . . - 0 ^ • vi i i oxl. 141/142 H'agu» DOCUMENT-GUIDE POUR LMPLANTATION ET LA MISE EN EXPLOITATION DES FORAGES A GROS DEBIT EN ZONE DE SOCLE CRISTALLIN Financement Fonds d'aide et de Coopération de la République Française M. RICOLVI R.3591 4S / EAU octobre 1992 BRGM BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES BP 6009-45060 ORLEANS CEDEX 02-FRANCE SOMMAIRE 1 - INTRODUCTION 1 1.1- PROBLEMATIQUE DE L'APPROVISIONNEMENT EN EAU POTABLE DES CENTRES URBAINS 1 1.2 - OBJECTIF DU DOCUMENT-GUIDE - METHODOLOGIE DE L'ETUDE 2 2- RAPPEL - LE DEBIT ET LA RESSOURCE 5 2.1. PRODUCTIVITE DES AQUIFERES DE SOCLE 5 2.1.1. Résultats des campagnes d'hydraulique villageoise 5 2.1.2. Recherche des débits élevés 6 2.2. RESSOURCES DES AQUIFERES DE SOCLE ..7 2.2.1. Schématisation des aquifères 7 2.2.2. Evaluation de la capacité de stockage 7 2.2.3. Evaluation des ressources renouvelables 7 3-ETUDE DE CAS 13 3.1. DONNEES DISPONIBLES 13 3.2. LES CHAMPS DE CAPTAGE "A PROBLEMES" 16 3.2.1. KOUPELA 16 3.2.2. FADA N'GOURMA 18 3.2.3. DAPAONG *..., 20 3.2.4. Conclusions 21 4 - METHODOLOGIE PROPOSEE POUR L'IMPLANTATION DES FORAGES A DEBIT ELEVE 23 4.1. DEMARCHE 23 4.2. LES DIFFERENTES PHASES DES ETUDES D'IMPLANTATION 24 4.2.1. Phase préparatoire 24 4.2.2. Phase de reconnaissance hydrogéologique 26 4.2.3. Phase de prospection détaillée 29 5 - AMELIORATION DU DEBIT DES FORAGES INSUFFISAMMENT PRODUCTIFS PAR FRACTURATION HYDRAULIQUE 35 5.1. RAPPEL 35 5.2. PRINCIPE DE LA FRACTURATION HYDRAULIQUE 35 5.3. RESULTATS 36 5.4. CONCLUSIONS 37 6 - DIMENSIONNEMENT DES CHAMPS DE CAPTAGE ET SUIVI DE L'EXPLOITATION 39 6.1. DEMARCHE 39 6.2. METHODOLOGIES PROPOSEES POUR L'ACQUISITION DES PARAMETRES 40 6.2.1. Les prélèvements 40 6.2.2. La géométrie des réservoirs ., 44 6.2.3. Les paramètres hydrauliques des ouvrages de production 44 6.2.4. Les paramètres hydrauliques du système aquifère 45 6.2.5. La recharge par les pluies 48 6.3. MODELISATION 48 6.3.1. Synthèse des données 48 6.3.2. Choix du modèle 49 6.3.3. Premiers calages, simulations exploratoires( cf. fig. 7) 49 6.4. SUIVI DE L'EXPLOITATION 50 6.4.1. Objectifs du suivi 50 6.4.2. Données à recueillir 50 6.4.3. Calage du modèle 53 7 - APPLICATIONS : MODELISATION DES CHAMPS DE CAPTAGE DE BOROMO ET KOUPELA 55 7.1. OBJECTIFS 55 7.2. MODELISATION DU CHAMP DE CAPTAGE DE BOROMO 55 7.2.1. Présentation 58 7.2.2. Données disponibles 58 7.2.3. Caractéristiques du modèle 58 7.2.4. Calage du modèle, résultats des simulations 58 7.3. MODELISATION DU CHAMP N°4 DE KOUPELA 61 7.3.1. Données disponibles 61 7.3.2. Calage et résultat des simulations 61 7.4. CONCLUSIONS 63 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 67 ANNEXES 1 - Evaluation des débits pérennes exploitables en zone Soudano -Sahélienne 2 - Présentation du logiciel GRIVEL 3 - Présentation du logiciel ISAPE 4 - Présentation du modèle MARTHE 5 - Prospection RADON 6 - Facturation hydraulique AVANT-PROPOS Pat le Marché d'Etude HG2/89/28 notifié le 13 novembre 1990, le Comité Interafricain d'Etudes Hydrauliques (C.I.E.H.) a confié au BRGM l'élaboration d'un "Document-guide pour l'implantation et la mise en exploitation des forages à gros débit en zone de socle cristallin". L'objet de l'étude tel que défini dans les termes de référence est de proposer aux organismes chargés de l'alimentation en eau potable des centres urbains, une démarche méthodologique pour : - l'implantation en zone de socle cristallin sous climat soudano-sahélien, d'ouvrages capables de fournir des débits de l'ordre de 10 m3/h. -le dimensionnement et le suivi des champs de captage en vue d'assurer la permanence de la production. Cette étude a été réalisée par le groupement CIEH/BRGM sur un financement du Fonds d'Aide et de Coopération, de la République Française. 1 - INTRODUCTION 1.1. PROBLEMATIQUE DE L'APPROVISIONNEMENT EN EAU POTABLE DES CENTRES URBAINS Les projections démographiques montrent que dans les vingt prochaines années, les 14 pays membres* du CIEH verront le chiffre de leur population multiplié par 1,8. Cette croissance s'accompagnera très probablement d'une migration des populations rurales, aujourd'hui dispersées dans les villages, vers les petites villes et les quartiers périphériques des capitales. Le taux d'urbanisation qui était en 1990 de 41 % devrait atteindre 63 % en l'an 2010. Augmentation de la population et amélioration du niveau de vie auront pour effet de multiplier par 4 les volumes d'eau à usage domestique. Comme aujourd'hui, la majeure partie de l'eau potable sera prélevée sur les ressources en eau souterraine. En zone de socle sous climat soudano-sahélien, les problèmes posés par l'approvisionnement en eau potable viendront moins de l'augmentation des besoins que de leur concentration liée au regroupement des populations rurales dans les centres urbains. Aux pompes à motricité humaine qui équipent actuellement les zones rurales à habitat dispersé devront s'ajouter progressivement, des moyens d'exhaure motorisés installés sur des forages capables de fournir des débits minima de l'ordre de 100 m3/j, dix fois supérieurs au débit produit par une pompe à main. Dans les 15 dernières années, les centres secondaires les plus importants ont été équipés de réseaux de distributions centralisés alimentés par des champs de captage au socle fournissant, dans la majorité des cas, de 200 à 500 m3/j. Exceptionnellement, le débit prélevé peut atteindre 1000 m3/j (Dapaong au Togo). Aujourd'hui, l'installation d'équipements de production d'eau potable motorisés intéresse les villes de moindre importance ; la tendance est au système d'approvisionnement dispersé : postes d'eau autonomes sans réseau de distribution ou mini AEP avec un réseau réduit à quelques bornes fontaines ; ces systèmes sont alimentés par un forage unique dont la production moyenne journalière est rarement supérieure à 100 m3. Les informations recueillies, principalement au Burkina Faso, montrent que les exploitants doivent faire face à 2 types de difficultés : -dans le cas des réseaux centralisés installés dans les villes importantes, les problèmes concernent essentiellement la production. Les champs de captage sont généralement implantés sans tenir suffisamment compte de la fragilité des ressources des aquifères de socle ; les capacités de production ne permettent pas de suivre l'accroissement de la demande. * Bénin, Borldna-FMO, Cameroun, Congo, Cote d'Ivoire, Gabon, Guinée Biuan, MaK, Mauritanie, Niger, R.C.A Sénégal, Tchad, Togo -dans le cas des postes d'eau autonomes ou des mini AEP, les problèmes sont inverses ; la demande en eau payante est insuffisante pour assurer la rentabilité des équipements. La connaissance des aquifères de socle a sensiblement progressé au cours de ces dernières années. La réalisation de nombreux programmes d'hydraulique villageoise a permis d'améliorer les techniques de prospection des eaux souterraines et les études scientifiques portant principalement sur la recharge et la modélisation des aquifères discontinus fournissent aujourd'hui les données et les outils nécessaires à une approche quantitative de la ressource exploitable. 1.2. OBJECTIF DU DOCUMENT-GUIDE - METHODOLOGIE DE L'ETUDE Le présent document-guide a pour objectif de mettre à la disposition des exploitants, sous forme de recommandations pratiques, les acquis récents sur l'hydrogéologie des aquifères de socle dans le domaine de la recherche des débits élevés et de leur exploitation à long terme. Les propositions portent sur : -le choix des techniques à mettre en oeuvre pour délimiter les zones les plus favorables du point de vue de la ressource disponible et mettre à jour des débits ponctuels de l'ordre de 10 m3/h avec une bonne probabilité de succès, - la démarche méthodologique pour dimensionner les champs de captage (distance entre les ouvrages, débit d'exploitation) de façon à assurer la pérennité de la production. L'étude, fondée sur l'analyse du fonctionnement de champs de captage exploitant les aquifères du socle du Burkina, de la Côte d'Ivoire, du Mali, du Niger et du Togo, comporte 3 phases : / ) Collecte des données Un questionnaire récapitulant les informations souhaitées a été élaboré par le BRGM et le CIEH et envoyé aux Administrations en charge de l'Hydraulique des 5,pays concernés. Ce questionnaire porte sur le contexte climatique et géologique du site, les études d'implantation préalables, la description géologique et technique du champ de captage, l'historique des débits prélevés et des niveaux, la demande, les tarifs, le réseau et les problèmes rencontrés par l'exploitant. Des missions d'experts du BRGM et du CIEH ont été envoyées dans les 5 pays pour collecter les questionnaires. Malgré ces interventions, les données suffisamment complètes et fiables pour être interprétées sont limitées aux 20 centres secondaires en zone de socle du Burkina Faso et aux champs de captage de Dapaong au Togo. Au total, l'étude concerne 21 villes alimentées par 35 champs de captage totalisant 99 forages dont 73 exploités en 1991. 2 ) Synthèse des données, élaboration d'une méthodologie Dans un premier temps, les données recueillies ont été dépouillées et analysées. La synthèse permet de reconstituer la "vie" des champs de captage : consommation, débits maxima des ouvrages à long terme, problèmes liés à la ressource et à sa mobilisation, solutions retenues par les exploitants pour faire face à la demande. Ensuite, une démarche méthodologique, uploads/s1/ comite-interafricain-d-x27-etudes-hydrauliques-c-i-e-h-ouagadougou-octobre-1992.pdf