Contribution d’un modèle hydrogéologique à fractures discrètes à l’étude des aquifères fracturés du socle Archéen de Touba (Nord-Ouest, Côte d’Ivoire)

Abstract

La modélisation des écoulements d’eau souterraine dans les réseaux fracturés est réalisée au moyen d’une approche théorique basée sur les caractéristiques géométriques des fractures du socle archéen de la région de Touba (Côte d’Ivoire). L’étude est basée sur l’exploitation de données structurales (réseau de fractures) déduites d’images satellitaires et validées par des investigations de terrain. La caractérisation des paramètres géométriques (étude des lois d’échelles) et l’étude de la connectivité du réseau sont suivies d’une évaluation du flux et de la perméabilité équivalente du réseau établie au moyen de simulations réalisées avec un modèle hydrogéologique à fractures discrètes, moyennant un certain nombre d’hypothèses (seules les fractures sont perméables, toutes les fractures sont verticales et présentent la même perméabilité, le gradient hydraulique est imposé aux limites d’un domaine carré indépendant de la topographie, etc.). Le réseau de fractures de la région de Touba est un réseau mature (distribution des longueurs de fractures en loi puissance) et fractal (auto-similaire). Les flux ainsi simulés sont fortement chenalisés dans les fractures de taille régionale qui contrôlent largement la connectivité du réseau dans ces conditions (hypothèses en matière de caractéristiques du milieu et de gradient hydraulique imposé). Les axes d’écoulement des eaux souterraines, déterminés à partir du modèle hydrogéologique, semblent concorder avec les zones de forages à débits moyens et forts. Ainsi, dans le centre et à l’ouest de la zone d’étude, le modèle testé donne des résultats satisfaisants (concordance partielle entre les chemins de l’eau simulés et les forages à débits moyens et forts). Ce résultat est prometteur dans l’identification des meilleurs sites d’implantation de forages à gros débits.The modelling of groundwater flow in a fractured network was carried out using a theoretical approach based on the geometric characteristics of the fractures in the Achaean basement of the Touba region (Ivory Coast). This study is based on structural data (fracture network) interpreted from satellite imagery, and confirmed by field surveys. The characterization of the geometric parameters (study of scale laws) and the study of network connectivity were followed by calculations of flows and equivalent induced permeability using a discrete fractures model based on several hypotheses (e.g., only fractures and fault zones are conducting and permeable; all the fractures are vertical and have the same permeability; the hydraulic gradient is applied on a square domain independent of the topography). The Touba region fractures network is a mature (fracture length distribution follows a power law) and fractal (self-similar) network. The simulated flows are strongly channelled in fractures of regional size which largely control the connectivity of the network under the above assumptions regarding the physiographic characteristics of the area and the imposed hydraulic gradient. The groundwater pathways, determined by the hydrogeol...

Analyse des propriétés hydrodynamiques des aquifères fissurés de la région de San-Pedro (Sud-Ouest de la Côte d’Ivoire)

“…Attribuer la perméabilité des fractures de la région de San-Pedro à des activités tectoniques suggère que les activités tectoniques antérieures ont été de très fortes intensités. Dans l'histoire géolo-gique du socle ivoirien, plusieurs événements tectono-métamorphiques (par exemple les orogénèses Libérienne et Eburnéenne) et mouvements tectoniques ont affecté le socle et ont effectivement conduit à la mise en place d'importantes fractures (Faillat, 1986;Djro, 1998;Lasm, 2000;Kouamé et al, 2010). Faillat (1986) indique que les fractures anciennes n'ayant pas subi de réactivation ou de remobilisation ont tendance à se refermer par colmatage ou par recristallisation secondaire.…”

“…Ceci est en accord avec la chute du débit des arrivées d'eau (AE) avec la profondeur observée lors de la foration (Berger et al, 1981;Fahy, 1981;Lasm, 2000;Baka et al, 2011). Les propriétés géométriques de la fracturation secondaire du socle ivoirien en général et de SanPedro en particulier sont tributaires du processus d'altération, longtemps attribuées aux processus de décompression superficielle et de tectonique (Faillat, 1986;Biémi, 1992, Lasm, 2000Kouamé et al, 2010).…”

“…Dans le souci d'une meilleure gestion des ces ressources en eau pour l'approvisionnement des différentes populations, il apparait nécessaire de maitriser les propriétés hydrogéolo-giques de ces aquifères. Depuis ces trois dernières décennies, de nombreux travaux (Faillat, 1986;Biémi, 1992;Lasm, 2000;Jourda, 20005;Saley, 2003;Kouamé et al, 2005;Diop & Tijani, 2008;Koita, 2010;Soro, 2010;Kouamé et al, 2010) ont été réalisés en Afrique de l'Ouest dans le cadre de la connaissance des aquifères développés en milieux de socle. D'importants résultats ont été obtenus: les aquifères des altérites et de fissures sont caractérisés respectivement par des fonctions capacitives et conductrices.…”

“…Lorsque les fractures sont d'extension kilométrique à plurikilométrique, elles favorisent la connexion avec les petites fractures généralement plus nombreuses et contribuent à l'écoulement souterrain régional (Lasm, 2000;Kouamé et al, 2005;Koita, 2010;Kouamé et al 2010). C'est la raison pour laquelle, les aquifères fissurés constituent les principaux réservoirs recherchés dans le cadre des programmes d'hydraulique villageoise et urbaine en Afrique en général et en Côte d'Ivoire en particulier.…”

Discontinuous Nature of Phreatic Aquifers in Granitic Rocks at Watershed Scale: A Stratiform Model from Perennial Streams and Well Data

“…Tunnel engineering in saturated rock masses also provides opportunities to develop understanding on the subsurface hydraulic behavior of Recent studies in relation to mining or radioactive waste disposal, especially from borehole data in low permeability bedrock at depth, have also increased knowledge of the detailed hydraulics of fracture systems fractured media [10]; [11] at local scale. However, although it was proposed by De Dreuzy, et al [12]; Kouame, et al [13] and other advocates of the percolation theory, a regional approach cannot be mainly a geometrical extrapolation of the local hydraulic mechanisms of fresh bedrock by computing a regional permeability of a lineament network. Rather, it is necessary to focus on the granitic rocks and combine at greater scale lithology, morphology, hydrology, structural geology, weathering profile and well data [14].…”