Caractérisation et modélisation du fonctionnement hydrodynamique d'un aquifère fracturé en zone de socle : cas de la région de Dimbokro-Bongouanou (Centre Est de la Côte d'Ivoire)

par Mahamadou Koita

Thèse de doctorat en Terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère

Sous la direction de Hervé Jourde et de Issiaka Savane.

Le président du jury était Christian Leduc.

Le jury était composé de Hervé Jourde, Issiaka Savane, Yvan Rossier.

Les rapporteurs étaient Patrick Lachassagne, Jean pierre Faillat.


  • Résumé

    Dans la région de Dimbokro-Bongouanou (Centre Est de la Côte d'Ivoire), l'alimentation en eau des populations se fait essentiellement au moyen de puits et forages. Ceux-ci ont été implantés dans les aquifères du socle au cours des différentes campagnes d'hydraulique villageoise mises en place dans ce secteur. L'analyse du taux de réussite et de la productivité de ces forages montre que leur implantation n'a pas toujours été optimale. Afin d'optimiser l'implantation de nouveaux forages, il semble donc nécessaire et primordial de caractériser l'hydrodynamique du socle fracturé. A cette fin, la présente étude procède d'abord à une caractérisation géologique puis hydrogéologique de la région de Dimbokro-Bongouanou. Ensuite, sont élaborés des modèles conceptuels géologiques et hydrogéologiques, qui décrivent la structure de l'aquifère et précisent les propriétés hydrodynamiques de ses différentes couches composites. Ces modèles géologiques et hydrogéologiques permettent de simuler numériquement l'écoulement régional. La caractérisation géologique de la région de Dimbokro-Bongouanou est basée sur une description des différentes formations géologiques de la région ; des hypothèses sur leur mise en place et les cycles d'érosion et d'altération qu'elles ont subis ; et une cartographie des discontinuités régionales par photo-interprétation d'image Radar rehaussée par la technique de filtrages adaptatifs. Les discontinuités identifiées sur l'image rehaussée sont validées à partir d'informations géologiques (données de fracturation mesurées à l'affleurement et données de fracturation relevées sur carte géologique).La caractérisation hydrogéologique de la région de Dimbokro-Bongouanou est basée sur la description des aquifères de la région et l'identification du rôle des discontinuités régionales dans les écoulements souterrains. La technique proposée à cet effet consiste à analyser les corrélations entre le débit des forages et leur distance au linéament le plus proche.Il est ainsi constaté que le débit des forages est inversement proportionnel à la distance à la discontinuité la plus proche. En d'autres termes, plus le forage est proche d'une discontinuité régionale, plus son débit est important. L'interprétation des lithologs, des données géologiques à l'affleurement et des données de résistivités électriques permet de proposer un modèle conceptuel géologique représentatif du profil d'altération type pour chaque domaine géologique de la région. En particulier, le modèle proposé décrit la structuration verticale du profil d'altération pour les trois principales formations géologiques de la région: les granites, les métasédiments et les métavolcanites. La caractérisation de la structure de l'aquifère permet ensuite de proposer un modèle conceptuel hydrogéologique pour chacun des profils d'altération basé sur l'analyse statistique des arrivées d'eau et de l'interprétation des données d'essais par pompage de différents forages. Cela permet d'identifier pour chaque formation les profondeurs de fréquence, de densité et de débit des arrivées d'eau ainsi que les couches du profil associées aux zones de conductivité et de productivité (débit spécifique) élevées.L'ensemble de ces informations géologiques et hydrogéologiques permet de proposer une modélisation conceptuelle de l'hydrosystème étudié (une partie du Bassin du NZI,environ 6300km2) ainsi qu'une modélisation numériques de l'écoulement, celle-ci servant de base à une réflexion sur la pertinence de l'information disponible et d'une modélisation discrète dans ce type d'environnement au vu des objectifs affichés (modèle de gestion et d'aide à la décision pour l'implantation de nouveaux forages).

  • Titre traduit

    Characterization and hydrodynamic modeling of an fractured aquifer in basement area : the case of the Dimbokro-Bongouanou region (Center-East of Côte d'Ivoire)


  • Résumé

    The hydraulic characterization of fractured basement in Dimbokro-Bongouanou region, Côte d'Ivoire, is an essential step to achieve an optimization of new well locations, in terms of success rates and productivity.To this end, this study first proposes conceptual models of weathering profile for the three main geological formations of the region: granites, metasediments and metavolcanic rocks. Based on in-situ observations, interpretations of lithology and cycles of erosion and alteration, the typical weathering profiles are proposed for each type geological. These are formed from top to bottom of layers alloterite, isalterite, fissured and fractured fresh basement. The fissured layer shows the maximum density of fractures in the metavolcanic rocks and métasédiments, while the fractured fresh basement concentrates the highest density of fractures in granites. Moreover, interpretation of data from pumping tests conducted in various hydraulic programs indicate that the productivity of wells is not proportional to the depth due to variation, at region scale of the thickness of the fissured layer and fractured fresh basement which totalize the maximum of water arrivals. The spatial variation of hydraulic conductivity and productivity (specific rate) is influenced by the thickness of the fissured layer, alloterite layer of the weathering profile and topography. The regional fractures of the fractured fresh basement are also areas of high productivity, as evidenced by the negative correlation between rate of productive wells and distance to these fractures. A methodology of regional fractures mapping from the use of a Radar image and hydrogeological data is suggested.All of these geological and hydrogeological informations are finally integrated into a flow model and the simulated groundwater levels are compared with measured piezometric. It thus appears that the values of hydraulic conductivities deduced from pumping tests are 103 times lower than those that reproduce the regional flow. In addition, a dual approach (equivalent continuum for alterite layer and fissured layer vs. discrete fracture of the base) confirms the role of accidents in the regional flows.


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