UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR
FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES
DEPARTEMENT DE GEOLOGIE
THESE
~
présentée pour obtenir
.
-<1......
le titre de DOCTEUR ES SC~"'~
par
( " ' \\
CHEIKH B~yMYE
~
"
ETUDE ISOTOP!QVE Br GEOCIDMIQUE DU MODE
DE RECHA~ ~ LES PLUIES ET DE DECHARGE
EVAP~OIRE DES AQUIFERES LIBRES
SOUS ~AT SEMI-ARIDE AU NORD DU SENEGAL
Soutenue le 4 décembre 1990
devant le Jury composé de :
M.M.
O.
DIA
Président
J.CH.
FONTES
}
W.M.
EDMUNDS
Rapporteurs
J.
BENKHELIL
J.
MUDRY
M.
VAUCLIN
J.Y.
GAC
G.B.
ALLISON
R.
GONFIANTINI

---

A Cathy,
Adjara et Youssou,
A mon Père,
A ma mère,
A mes frères et soeurs,
A ma belle famille,
A la
famil_le de mon pc'>rp."
A la
famille de ma mère,
A tous mes amis,
Je dédie avec fierté et reconnaissance ce travail.

---

AVANT-PROPOS
A l'origine de ce travail se
trouvent des personnes à
qui je voudrais rendre plus particulièrement hommage.
Cela fait déjà 13 ans que Monsieur le Professeur Jean-
Charles
Fontes
de
l'Université
Paris-Sud,
a
bien
voulu
prendre ma destinée scientifique en main.
Il m'a adopté,
en
acceptant avec beaucoup d'indulgence de guider mes premiers
pas
dans
la
recherche
en
me
proposant
un
sujet
pour
mon
mémoire de D.E.A.
en 1977 à l'Université Paris VI; puis avec
son
collègue
René
Guiraud
ex
Professeur
à
l'Université
Cheikh Anta
Diop de
Dakar,
il
a
bien
voulu me confier
un
sujet
de
thèse
de
3 éJl!e
cycle.
C'est
également
lui
qui,
un
certain
jour
de
septembre
1985
à
Cambridge,
m'a
fait
connaître
un
éminent
spécial iste,
dont
la
passion pour
la
solution
des problèmes
d'eau
dans
les
zones arides
et
les
"solutes
profiles",
m'a
fait
découvrir
les
secrets
de
la
zone
non
saturée:
le
Docteur
Windham
Mike
Edmunds,
Directeur
du
Laboratoire
d'Hydrochimie
du
"Hydrogeo1ogy
Group"
au
"Bri tish
Geo1ogical
Survey"
m' a
tout
de
sui te
honoré de sa confiance et m'a apporté
tout son soutien pour
mettre au point
un programme
de
recherches et
trouver les
moyens financiers
et
matériels de le réa.liser.
Il m'a
fait
profiter de son
sa~-rojr et de :-:on sa~Toir-F3ire,
~-3T'S
parler
de sa généreuse hospitalité avec sa famille,
que j'associe à
ces remerciements.
Ce
travail
n'aurai t
pas
de
valeur
s'il
n' avai t
bénéficié de la caut;or, de perconnalités ~cientifiques dont
les compétences sont
reconnues de tous
je
veux parler des
r
membres du Jury
Monsieur
Oussaynou
Dia,
Professeur
à
l'Université
Cheikh Anta Diop de Dakar,
Chef du Département de Géologie,
m'a
réservé
un
acceuj7
bienvoilJant ..
en
TI'aidant
de
son
mleux dans des conditlons certes pas
toujours
tr~s faciles.
Son
comportement de
tous
les
jours
consti tue pour moi
une
formidable
leçon
de sagesse et de persé1-rérance,
qu /il
soit
remercié de
ses minutieuses
corrections du manuscrit et
de
me faire l'honneur de présider ce jury.
Monsieur
Gra.ham
B.
All j s''Jn,
Directeur
de
la
"Water
Division"
au
"Commonwealth
Scientific
and
Industrial
Research
Organisation"
d'Aust-3lie.
Les
travaux
qu'il
a
men~s
sur
l'utilisation
des
traceurs
chimiques
et
j sotopi que~c;
dans
l /étude
dp:c:
mouvemen ts
de
1 1 eau
dans
la
zone
non
sa turée
const i tuen t
une
base
don t
on
fAra
sans.
cesse
référence
dans
ce
mérno 1 ~:'.
Sa
présence
dan.C:
ce
jury

---

cements
en France
et le
traitement
d'une partie
du
dossier
analytique.
L'Agence
Internationale
de
l'Energie Atomique,
dans
le
cadre
du
projet
r~giona1 sur l'application
des
techniques
isotopiques en hydrologie dans les pays du sahel
(RAF/8/012)
a bien voulu prendre en
charge
une partie des
frais
analy-
tiques
et
nous
a
octroy~
une
bourse
pour
/ln
s~jolJr
,.:}
Wa11ingford.
Monsieur Jean
François Aranyossy,
coordonateur
de
ce
projet
a
particip~
avec
nous
sur
le
terrain
à
l'ex~cution de plusieurs profils et nous a fait profiter de
sa longue expérience des problèmes de traçage des mouvements
de
l'eau
et
des
sol ut~s
dans
la
zone
non
sa tur~e,
sans
parler de
sa parfaite
culture
"isotopique".
Je
le remercie
bien vivement
et lui
exprime
tous mes regrets de
ne pouvoir
l'associer au jury.
Je
suis
~ga1ement
redevable
au
Centre
canadien
de
Recherches pour le D~ve1oppement International,
qui
en plus
de financer pour le D~partement de G~ologie, un programme de
reclJerches
sur
le
blseau
salé,
a
bien
~.'ou1u m/',etroyer une
bourse
pour
f i n i r
mon
travail
de
thèse
à
Paris.
J'en
remercie
du
fond
du
coeur
Mons.ieur
le
Directeur
du
Bur-eau
R~giona1 du
CRDI
et
ses
collaborateurs
des
divisions
des
Sciences de la Terre et du G~nie et des Bourses.
Le
Recteur
de
l'Unh.'ersit~
Cheikh
Anta
Diop,
le
Professeur
Souleymane
Niang
m /a
toujourB
soutenu
en
autorisant mes
nombreux
d~p1acements sur le
t!?rrtLin
et i]or.c;
du S~n~ga1 dans
le
cadre
de
cette
thèse,
qu'il
trouv'e
ici
l'expression de ma reconnaissance.
Les Doyens Fa11
et Seydi
et
le
personnel
de
la
Facul t~
des
Sciences
(ln t
toujours
facilit~ mes d~marrh0s, je
les en
remercie.
Ce
travail
a
b~n~f i.c i~
de
l'appui
de
nombreux
collaborateurs
tant
au S~négal, qu'en Grande Bretagne et en
France,
qu'il
m'est
impossible
de
citer
des
noms
sans
risquer
d'en
oublier.
Que
toutes
ces
personnes
qui
ont
particip~ à un degr~ ou à
un autre au bon
d~roulement de ce
travai 1
à
Louga
(~quipe de
terra in) ,
Dakar
(t ('I--:hrd ci en.r:
et
~tudiants),
Orsay
(amis
et
collègues
du
laboratoire
d' Hydrologie
et
de
G~ochimie
Isotopique,
en
particu.Lier
Melle
Fil1y
pour
les
analyses
et
Mr
Massau] t
de
m'avoir
1aiss~ l'envahir)
et
Wa1lingford
(tous
les
amis,
Georges
Dar1 ing /
Tony
Lardne:r
et
John
'J'a lbo t
pour
1 es
ana l ,/se";
et
les
discussions)
trouvent
ici
l'expression
de'
ma
profonde
gratitude.
Je
d~sire remercier
tOIlS mes
col] ègues
du
D~partement
de
G~ologie, en particulier mes
collaborateurs
de
l'équipe
d' hydrog~ologie, ayan t
à
leur
tête
mon
ami
Abdoulaye
Paye

---

SOMMAIRE
C H A P I T R E
1
.:
I N T R O D U C T I O N
GENER.ALE
1_1
CONTEXTE
DE
LWETUDE
4
1_2
METHODOLOGIE
. .
5
1_3
GRANDES
LIGNES
DE
LWOUVRAGE
6
PREMIERE PARTIE
C H A P I T R E
2
-
PROBLEM"E
DE
L ' E S T T l V A T T C J N
D E
L ' I N F I L T R A T I O N
2 _ 1
PROBLEMATIQUE
DE
LA
RECHARGE
10
2_2
RAPPELS
SUR
LES
METHODES
OWEVALUATION
DE
LA
RECHARGE
11
2.2.1INTERPRETATION DES FLUCTUATIONS PIEZOMETRIQUES
11
2.2.1.1 PRINCIPE
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
11
2.2.1.2 QUELQUES EXEMPLES D'APPLICATIONS AU
SENEGAL
12
2.2.1.3 CONCLUSIONS
16
2.2.2 CALCUL DE BILAN HYDROLOGIQUE
17
2.2.2.1 PRINCIPE
17
2.2.2.2 ETUDE DE CAS
18
2.2.2.3 CONCLUSIONS.
18
2.2.3 MODELES D'ESTIMATION DES BILANS DE L'EAU
20
2.2.3.1 MODELES DE CALCUL DE BILAN
21
2.2.3.1.1 Modèle de Thornthwaite . .
Li
A - Principe
.
.
.
.
.
.
.
21
B - Etudes de cas bibliographiques
23
2.2.3.1.2 Conclusions
.
.
.
27
2.2.3.2 MODELES PHYSIQUES.
27
2.2.3.2.1 Rappels théoriques
27
2.2.3.2.2 Principe.
.
.
33
2.2.3.2.3 Etudes de cas
34
2.2.3.2.4 Conclusions
37

---

3
_ 3
CONTEXTE
HYDROGEOLOGIQUE
.
_
75
3.3.1 LES NAPPES SUPERFICIELLES ET SEMI-PROFONDES
75
3.3.1.1 LES NAPPES ALLUVIALES.
.
.
.
.
.
.
75
3.3.1.2 LES NAPPES DES SABLES QUATERNAIRES
78
3.3.1.3 LA NAPPE DU CONTINENTAL TERMINAL
78
3.3.1.4 LA NAPPE DE L'OLIGO-MIOCENE .
.
.
78
3.3.1.5 LA NAPPE DES CALCAIRES LUTETIENS
79
3.3.1.6 LA NAPPE DES CALCAIRES PALEOCENES
79
3.3.1.7 LA NAPPE SUPERFICIELLE DE NDIASS
79
3.3.2 LA NAPPE PROFONDE DU MAESTRICHTIEN
80
3
_ 4
CONTEXTE
CLIMATIQUE
80
3.4.1 LE CLIMAT ACTUEL .
.
. .
81
3.4.1.1 LES MECANISMES DU CLIMAT
81
3.4.1.2 LES ELEMENTS DU CLIMAT
83
3.4.1.2.1 Les Précipitations
83
A - Hauteurs annuelles
85
* Les données
85
* Répartition spatiale
85
* Variations de la pluviomGtrie
85
B - Répartition dans l'année
89
* Hauteurs mensuelles
89
* Nombre moyen de jours de pluie
89
C -
Précipitations journaliGres
92
3.4.1.2.2 L'évapotranspiration .
92
A - Facteurs déterminants
.
94
Al -
Les températures
94
A2 -
L'humidité relative
94
A3 - L'évaporation
94
A4 - Les vents .
.
98
A5 -
l'insolation
98
B - valeurs
.
.
.
101
3.4.2 GRANDES LIGNES DE L'EVOLUTION DU CLIMAT
103
3
_ 5
LES
SOLS
103
3. 5.1 LE COUVERT VEGETAL
105
3.5.1.1 GENERALITES
105
3.5.1.2 VEGETATION TYPE DES SITES D'ETUDE
105
A) Secteur de Louga
105
B) Secteur de Niague
106

---

4.3.2.3 EXTRACTION DE L'EAU DES SOLS
143
4.3.2.4 ANALYSES CHIMIQUES
145
4.3.2.5 ANALYSES ISOTOPIQUES
146
4.3.2.5 ANALYSES SEDIMENTOLOGIQUES
151
4 _ 4
CONCLUSIONS
AU
CHAPITRE
151
C'HAPI T R E
5
:
P R E S E N T A T I O N
DES
R E S U L T A T S
5 _ 1
COMPOSITION
CHIMIQUE
ET
TENEURS
EN
I S O T O P E S
DES
EAUX
DE
P L U I E
154
5.1.1 CHIMIE DES EAUX
154
5. 1 . 2 COMPOSITION ISOTOPIQUE
155
5 _ 2
F L U I D E S
DE
LA
ZONE
NON
SATUREE
157
5.2.1 ZONE DE NIAGUE .
.
.
.
.
.
.
.
.
159
5.2.1.1 LES PROFILS DE TENEURS EN EAU
159
5.2.1.2 LES PROFILS DE CHLORURES
161
5.2.1. 3 LES PROFILS ISOTOPIQUES
164
5.2.1.4 CONCLUSIONS
166
5.2.2 ZONE DE KAOLACK
166
5.2.2.1 LES PROFILS DE TENEURS EN EAU
168
5.2.2.2 LES PROFILS DE CHLORURES
168
5.2.2.3 LES PROFILS ISOTOPIQUES
170
5.2.2.4 CONCLUSIONS
170
5.2.3 ZONE DE LOUGA
172
5.2.3.1 LE SITE PRINCIPAL
174
5.2.3.1.1 Les profils de teneurs en eau
174
5.2.3.1.2 Les profils de chlorures
180
5.2.3.1.3 Les profils isotopiques
183
5.2.3.1.4 Conclusions
188
5.2.3.2 LA ZONE DE MPAL .
.
188
5.2.3.2.1 Les profils de teneurs en eau
190
5.2.3.2.2 Les profils des chlorures
190
5.2.3.2.3 Les profils isotopiques
195
5.2.3.2.4 Conclusions
196
5 _ 3
GAZ
DES
SOLS
196
5.3.1 INTRODUCTION
196
5.3.2 PRESSIONS DE CO
199
2

---

5 . 3 . 3 TENEURS EN D C DU CO
.
.
.
.
199
2
5.3.4 TENEURS EN 180 DU CO
.
.
.
.
201
2
5
_ 4
LA
NAPPE
PHREATIQUE
DE
LOUGA
201
5.4.1 NATURE ET GEOMETRIE DE L'AQUIFERE
201
5.4.2 FONCTIONNEMENT DE LA NAPPE
204
5.4.2.1 CARACTERISTIQUES HYDRODYNAMIQUES
204
5.4.2.2 PROFONDEUR DE L'EAU
206
5.4.3 HYDROCHIMIE
209
5.4.4 ISOTOPES STABLES
215
5 _ 5
CONCLUSION
AU
C H A P I T R E
217
C H A P I T R E
6
:
A P P L I C A T I O N
D E S
R E S U L T A T S
A
L ' E V A L U A T I O N
DU
B I L A N
D E S
N A P P E S
6
_.1
INTRODUCTION
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
218
6
_ 2
CALCULS
DU
TAUX
D ' I N F I L T R A T T O N
219
6.2.1 METHODE DES PROFILS DE CHLORURES.
.
.
219
6.2.1.1 LE FLUX D'ENTREE DES CHLORURES
219
6.2.1.2 ESTIMATION DES TAUX D'INFILTRATION
221
6 . 2 . 2
METHODE
DES
CHLORURES
DANS
LES
EAUX. D"~
LA
NAPPE . . . .
2?8
6.2.3 CONCLUSIONS
2:~ 0
6
_ 3
MODELISATION
DE
L ' EVAPORATIC'N
2:\\ :-;
6.3.1 QUELQUES RAPPfL~
.
2 :-;3
?"' r
6.3.2 RESULTATS DES lENTATIVELV.E. MODELISATION
_ 1 t1
6.3.2.1 ZONE DE NIAGUE
236
236
* Région à transfert en phase vapeur
236
* Région à transfert liquide
6.3.2.2 ZONE DE KAOLACK
23·3
238
* Région à transfert en phase vapeur
238
* Région à transfert liquide
6.3.2.3 ZONE DE LOUGA
240
* Région 3 transfert en phase vapeur
240
* Région à transfert liquide
240
6.3.3 CONCLUSIONS
.
242
6 _ 4
CONCLUSION
AU
C H A P I T R E
242
CONCLUSIONS
G E N E R A L E..~
_ . .
244

---

- 1 -
CHAPITRE
1:
INTRODUCTION
Au Sénégal, comme dans l'ensemble des régions à fort déficit
pluviométrique,
l'approvisionnement
en
eau
potable
des
populations
est
assuré,
pour
l'essentiel,
à
partir
des
eaux
souterraines,
qui
constituent
les
plus
importantes
sources
pérennes d'eau.
Toutefois, alors que les conditions cLimatiquGs
se sont dégradées avec une tendance à l'aridification
l'augmen-
tation sans cesse croissante de
la
dt>mande,
s'est tr- ,duite par
une baisse continue des n 1 '.,.'eaux de[; nappes phréatiqur<
au coun;
des
quinze
dernières
années.
Cette
baisse
est
net te
sur
la
figure
1.1
réalisée
à
partir
des
données
piézométriques
recueillies
auprès
de
la
Direction
des
Etudes
Hy Irauliques
(D.E.H.).
Elle
signifie
que
les
aquifères
consiri6rés
sont
exploités
à
des
débi ts
supérieurs
à
leurs
r'(~ssourcrJs
renouvelables; la poursui te de ce phénomène risque de ~::) traduire
par
l'épuisement
de
ces
ressources
vitales
pour
les
zonas
sahéliennes
sans
compter
la
probabilité
de
pol
ltian
par
intrusion saline au niveau des nappes côtières.
Pour préserver ces ressources il Si avère nécessai re de bâtir
des schémas d'exploitation basés sur une évaluation r0aliste du
bilan hydrique dans ces aquifères.
Qui dit bilan, dit comparai-
son entre des apports
(entrées) et des dépenses (sortl~s).
Pour
une
nappe
d' eau
souterra ine
les
en trées
sont
f Cl én ies
pa r
l'infiltration des eaux do
pluie et
de
surface tand'::;
que
lC's
sorties
correspondent
d' une
part
aux
pertes
naturelles
dl eau
(écoulement
vers
le
réseau
de
surface,
drainance
par
les
aquifères sous-jacents et évapotranspiration) et d'aut.re
part,
aux débits soutirés par l'exploitation.
Le bilan pourrait être exprimé selon Castany G.,
(1968) par
l'équation suivante:

---

- ( -
BA/-GOYE
OARJU DIOP
,.
01
1
1\\
-1
---1
1\\
1
••
1
...
o.,
1.1
~
~ oc
t:
1.1
'.1
1.1
~,
~
..•
1
o.,
\\
"'-.1
1
--1
1.1
-."
_.>t
""'...
_...
-"
-"
-..
_-10
"'Tl!
00.'"
WAR CI SSE
NOANOE
,..
-- --""1
'
1
-~-'---.,
,..
,
~
..
1
•
.,
t.'
U
...
·:,.l
1
1
1
1
" ,
,
...
:;..cc
1.'
3.1' .
i
•. t
1
1
~
:
1.'
' ~
i
..,
1
1
t
'.1
1
·
1
~
1
I l
'.1
U
'.1
...
~~
,
1.'
1
"i
~"...
...
1
'.1
-~
'.1
'L-
I
....
• 1
1
'-..
J
·.
'-/
.'.
.~.
.-,---_.-.
--"
-"
_->t
--'"
--...
"'Tl!
""Tt
.---
Echelle 1/500 000
Nord
f'o:_-
1
1
r- --- -
1
• Ndlol< Sai
IIY
• LOllga
•
MblnK:uint
rarou Diop
eWar Cissé
• Gu"",1
• Ndlar Ndlar
•
Nd&(~ J Jdl
.Tac>u.I FaU
~dande
Figure 1.1 -
Evolution de la piézomètrie dans les nappes au
Nord du Sénégal.
Quelques exemples autour de Louga.
(Données D.E.H. 1 1979-1990).

---

- 3 -
avec:
1
= infiltration à travers le sol,
<2s = contribution de l'eau souterraine aux éco 1; Jements de
surface,
~ = débit de drainance vers les couches sous- j;c,,,entes,
Qex = débit d'exploitation,
t1W = variation des réserves.
Il est donc théoriquement possible de calculer
'alimenta-
tion
à
partir
de
l'équation
(1),
une
fois
les
différents
paramètres déterminés ou calculés.
Mais le problème réside en fait dans la détermin~!ion de "os
termes;
en effet s ' i l est
relativement aisé d'obten1r avec
une
préc is ion correcte le déb i t d' écou lement de surf ace,
' l n 1 en es t
pas de même pour les débits pompés et
les débits do
~rain3nce"
De
plus
l'information
obtenue
étant
très
ponctur
1 C',
cet t"e
méthode devient peu utilisée dans ces conditions.
Les praticiens ont plut8t cherché par la
suit0
à
estimer
l'infiltration en calculant la différence entre les hauteurs de
précipitations qui
tombent
sur un
lieu donné et
l'tvaporation
totale
en
cet
endroit.
La
principale
difficulté
:lans
cette
méthode
météorologique
concerne
l'évaluation
p r 6c ise
de
l'évapotranspiration réelle.
En effet les données d'c!3poration
doivent intégrer celles provenant
de
la
transpiration par
les
plantes.
Et seules des formules empiriques permettent de passer
de l'évaporation mesurée à l'évapotranspiration mais
toutefois
avec
une
précision
très
peu
satisfaisante,
limitant
ainsi
l'application de cette méthode.
Les
efforts
se
sont
donc
poursuivis
dans
l e e n s
dl une
détermination plus directe de l'infiltration, avec des rechniques
comme :
-
l'interprétation des fluctuations piézométriq\\ es,
-
l'étude du régime hydrique du sol,
-
les modèles de simulation hydrogéologique,
- et les méthodes géochimiques et isotopiques.

---

- 4 -
Le Département de
Géologie de
la
Faculté des
Sciences de
l 1 Uni ver s i t. é Cheikh ]\\.. n f1
Dia pSi 0. S t
C' n gag é
de p u i s I ' ï!
d' abord
1
sous
la direction du Professeur René Guiraud,
pui?
sous celle
du Professeur Oussaynou Dia,
dans un vaste programme
dl études
hydrogéologiques 1
dont
l'objectif
est
de
contri huer
à
une
meilleure connaissance dé's ressources en eau souterFl ne du PélYS.
Les différents thèmes
dG recherches
retenus ont étc choisis en
relat ion avec le Minis tère de l ' Hyd rau lique, chargé (j< ! 1 é labara·
tion et de la mise en oeuvre de la politique de l'eau1u Sénég;11.
Différents organismes de
f j nancement
dans
le
'adre
de
1.:1
coopération bilatérale et multilatérale ainsi
que d2S
Institu-
tions de recherches et Universités étrangères dont
]3
liste est
reportée dans l'avant-propos ont apporté et continuent d'apporter
leur soutien pour la réalisation de ce programme.
Les princ ipaux r0su l tats
obtenus jusqu' ic i
son ': cons ignés
dans dit féren ts rapport?,
mémo ires et thèses
(Gaye " B.,
19.:)();
Sarr R.,
1982;
Faye A.,
1983;
Travi Y.,
1988;
entre autres).
Ces études qui ont tait appel à
l'hydrogéologie classique,
mais
également
à
des
outils
tels
que
l'hydrochJmie
et
la
géochimie
isotopique,
apportent
des
précisions
"t
donn?es
nouvelles sur les principaux aquifères du bassin.
El} ~s montrent
aussi
la
nécessité
d'une
approche
nouvelle
pour
: 1 étude
des
mécanismes
de
réal imen ta t ion
des
aqui fères
cons idE'> :~és
et
une
meilleure quantification des taux d'infiltration et d! décharge.
Le
présent
travail
axé
sur
l'étude
des
méc3nismes
de
trantert de liquide et d0. solutés à travers
la zone i on saturée
qui sert de voie de passage à
l'eau au cours de son: rajet vers
l'aquifère,
se veut une contr ibut ion
à une telle
apJ roche.
Tl
a été entrepris à l ' initi ative du Professeur Jean-Cha -Les Fontes
et du Docteur Wyndham Mj ke Edmunds, dans le cadre d' \\1'
programme
de recherches sur la "RéCllimentation des Nappes au Scnégal",
en
collaboration entre le "Bri.tish Geological Survey" à \\</<:111in ford

---

- 5 -
et les Université Paris-Sud à Orsay et Cheikh Anta Dl)p de Dakar.
Ce projet qui a
bénéficié d'un financement du Min]stère de
la
Coopération technique britannique (ODA), s'intègre !car ailleurs
dans
le
cadre
des
études
en
cours
dans
les
labord toires
des
Professeurs Fontes et Edmunds sur les problèmes hydr(géologiques
en climat aride et semi-aride
(Fdmunds W.M.
et
Wa1ton N.R.G.,
1980; Edmunds W.M.,
1983;
Fontes J.Ch. et al, 1986, Fontes J.Ch
et Edmunds W.M., 1989).
:1._2
METHODOLOGIE
Pour étudier le mouvement de
l'eau et des
sel~ à travers
la zone non saturée, on procède à un échantillonnage ~ sec, selon
un profil continu de la surface du sol à la nappe par dIfférentes
méthodes qui sont décrites au chapitre consacré aux techniques.
L'eau interstitielle est extraite des échantillons de sol,
pour faire
l'objet d'analyses chimiques
(chlorures surtout)
et
de déterminations des teneurs en isotopes de l'eau
(deutérium,
tritium et
oxygène
18).
On
peut
ainsi
établir
ries
profils
d'évolution
de
teneurs
en
chlorures
et
en
isoLopes,
qui
conduisent
à
une
estimation
des
transferts
d' humidi té
et
de
solutés à travers la zone non saturée.
L'interprétation des profils dans la zone non saturée repose
sur le principe que le déplacement de l'eau de pluie au-dessous
de la zone racinaire se fait
par "effet-piston";
aInsi chaque
épisode pluvieux va
laisser son empreinte dans le sol, et
l'on
pourra bénéficier d'un traçage naturel de l'eau de pluie grâce
aux sels et aux isotopes constitufs de l'eau qu'elle contient.
Cette technique, dont le bien fondé a été démontré par les
études de profil de tritium en milieu tempéré
(Zimmerman U.
et
aL,
1966;
1967;
Smith
D.B.
et al. (
1970)
est très
largement
utilisée de nos jours pour l'étude des problèmes de rpcharge p~r
les pluies et de
décharge par l'évapotranspiration ~QS
nappes
superficielles dans
les zones arides et
semi-arides
(Dincer T.
et aL, 1974;
Allison G.B.
et Hughes M.W.,
1974;
Sonntag C.
8t

---

-
f)
-
al., 1980; Edmunds W.M. et Walton N.R.G., 1980; Zouari K., 1983;
Yousfi M., 1985; Fontes J.Ch. et al., 1986; Sukhija R.S.
et al.,
1987} .
Nous avons situé notre domaine d'étude dans la moitié nord
du Sénégal en domaine sahélien (fig. 1.2), qui sert d0 transition
entre
les
climats
tropicaux
humides
du
Sud
et
les
climats
désertiques
du
Nord.
Cette
zone
connaît
depuis
bientôt
une
vingtaine d'année une sécheresse très prononcée, qui se traduit,
par exemple au Sénégal, par une diminution de l'ordre de 40 % de
la hauteur pluviométrique annuelle
(Edmunds W.M.
et Gaye C.B.,
1988).
La figure 1.3 donne l'évolution de la pluviométrie pour
les stations de Saint-Louis et Dakar qui disposent de~ chroniques
les plus longues
.
Dans ce domaine, trois régions-types propices à l'infiltra-
tion ont fait l'objet d'investigations:
La
région
des
Niayes
dans
la
presquîle
du
Cap-Vert,
caractérisée par une pluviométrie annuelle de 400 à
500 mm et
où la nappe se trouve entre 6 et 12 mètres de profond~ur.
Cette
nappe est en principe re~hargée par les pluies et est soumise à
une évaporation en saison sèche.
Six profils ont été
réalisés
sur le site de Niague (Niague 1 à 6)
en vue d'étudier ces deux
phénomènes.
- La région de Louga à
170 km au Nord de Dakar,
avec une
pluviométrie comprise entre 250 et 400 mm et une nappe phréatique
profonde (15 à 36 m); cette zone a constitué notre principal sjte
d'étude avec la réalisat10n d'une vingtaine de profi IS
(Louga 2
à 21).
- La région de Kaolack située à 200 km au Sud de Dakar, où
la pluviométrie est plus élevée (600 mm); des quatre profils qui
y ont été réalisés
(Kaolack 1 à 4), seul Kaolack 1 a atteint la
nappe à 19.50 m.

---

- 7 -
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OJ Zone de Lougo
!il Zone de Nicgue
~ Zone de Nioro
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Figure 1.2 - Localisation des sites d'étude.

---

- R -
ST,I~ T ION DE DAKAR
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TEMPS EN ANNEE
STATION DE SAINT-LOUIS
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DO
TB.P5 EN ANNEES
Figure 1.3 - Evolution de la pluviomètrie au Sénégal.
Cas de
Dakar
et
St-Louis
entre
1921
et
1988.
(Source:
Service
Météorologique National) .

---

- 9 -
Après
une
revue
critique
des
différentes
m6thodes
de
détermination de
la
recharge
des
aquifères
et
des
résultats
obtenus au Sénégal, l'étude tentera une approche nouvelle pour
l'évaluation des entrées et des sorties dans ces nappes super-
ficielles.
Cette approche,
basée sur l'étude des mouvements de l'eau
et des solutés dans la zone comprise entre la surface du sol et
la nappe
(zone non
saturée),
utilise la
méthode
du bilan des
chlorures
(Allison G.B.
et Hughes M.W.,
1978;
Sukhija B.S.
et
aL,
1987
et
Edmunds
W.M.
et
aL,
1988)
pour
déterminer
la
recharge r
tandis
que
le
modèle
isotopique
de
Barnes
C. J.
et
Allison
G. B. r
(1983) ,
permet
dl évaluer
les
pertes
par
évaporation.
Les
résultats
de
ce
travail
font
ressortir
l'apport
appréciable des techniques géochimiques et isotopiques dans la
compréhension
des
mécanismes
de
transferts
de
l'eau
et
des,
solutés
vers
les
nappes
et,
dans
certains
cas
dans
la
quantification
des
entrées
et
des
sorties.
Ils
confirment
également la difficulté de la généralisation de leur emploi, du
fait
de
la variabilité
des
différents
paramètres
mis
en
jeu
(Fontes J.Ch. et Edmunds W.M., 1989).

---

- 10 -
CHAPITRE
2:
2_1
PROBLEMATIQUE
DE
LA
RECHARGE
Selon Freeze R.A. et Cherry J.A., (1979),
la recharge d'une
nappe
souterraine
est
le
processus
par
lequel
le
surplus
de
l'infiltration sur
l'évapotranspiration
s'écoule à
travers
la
zone racinaire et continue à circuler per descensum dans la zone
non saturée en direction de la nappe phréatique, oà il participe
au renouvellement des réserves.
L'approche la plus
évidente des
problèmes
d'infiltration
devrait donc être la mesure des flux de percolation à
travers
la zone non saturée.
Mais comme le font remarquer Besbes M.,
(1978) et Gee G.W. et Hillel D., (1988), la complexité de cette
zone n'a pas encore permis de faire un usage "routinier" de ces
méthodes.
c'est donc tout naturellement que les hydrogéologues s'en
sont remis
à
d'autres méthodes
d'évaluation de
l'alimentation
des
nappes,
soit
en
reliant
les
variations
piézométriques
observées
aux
précipitations
(Hubert
H.,
1922
et Jacob
C.E.,
1943), soit en établissant un bilan d'eau à l'échelle d'un bassin
versant (THornthwaite C.W. et Mather J.R., 1955).
Si dans les régions humides oà les hauteurs de pluies sont
supérieures à l'évapotranspiration pendant la plus grande partie
de
l'année,
le
bilan
est
généralement
positif
et
l'on
peut
envisager une recharge qU3si-continue des nappes, il n'en va pas
de même dans les zones arides et semi-arides, caractérisées par
une
forte
évapotranspiration
excèdant
de
loin
la
pluviosité
annuelle.
Ainsi, sur la base d'un bilan annuel, l'on a tendance
à
considérer que
la
recharge
est pratiquement
nullE"
dans
ces
zones et que les nappes y sont plutôt soumises à une dpcharge par
évaporation (Fontes J.Ch.
et al., 1986).
Jusqu'aux études récentes de Dieng B.,
(1987),
l'existence
de
nappes
en
creux
ou
nappes
déprimées
en
Afrique
soudano-

---

- 11 -
sahélienne était exclusivement expliquée par cette forte reprise
évaporatoire
(Archambaul t
J.,
1960).
Dieng B.,
tout en liant
l'existence de ces nappes en creux aux variations du niveau marin
et des hauteurs d'eau précipitées pendant la dernière partie du
Quaternaire,
n'en
souligne
pas
moins
les
deux
problèmes
fondamentaux
auxquels
on
est
confronté dans
l'évaluation
des
ressources exploitables des aquifères
en milieu sahélien.
Il
s'agit d'une part de déterminer si les nappes en climat à
fort
déficit
pluviométrique,
comme
c'est
le
cas
au
Sahel,
sont
réalimentées
par
les
événements
pluvieux épisodiques
et
avec
quelle quantité,
et d'autre part,
de quantifier le taux de
la
reprise évaporatoire en fontion de
la profondeur de
la nappe.
Cette étude a montré que les différentes méthodes d'estimation
de la recharge des nappes,
utilisées dans
la zone sahélienne,
n'ont pas apporté les
précisions souhaitées et
les recherches
doivent ~tre poursuivies.
Fontes J.Ch. et Edmunds W.M.,
(1989), tout comme Gee G.W.
et Hillel D., (1988) about issent aux m~mes conclusions concernant
la
difficulté
d'une
bonne
évaluation
de
l'estimatjon
de
la
recharge en zone aride et semi-aride.
Ils préconisent la mise
en oeuvre de techniques nouvelles basées plus particulièrement
sur l'étude des mécanismes de transfert de l'eau à
travers
la
zone non saturée,
en combinant les méthodes physiques avec
les
techniques géochimiques et isotopiques.
2_ 2
RAPPELS
SUR
LES
METHODES
D-EVALUATION
DE
LA
RECHARGE
2.2.1INTERPRETATION DES FLUCTUATIONS PIEZOMETRIQUES
2.2.1.1 Principe
Cette méthode consiste à identifier une cause,
llinfiltra-
tion, par l'analyse de ses effets, que sont les variations des
niveaux piézomètriques dans les nappes.
L'on considère ainsi,
qu'à
un
régime
permanent
de
pluie
(donné
par
la
pluviosité
moyenne
établie
sur
une
période
la
plus
longue
possible),

---

- 12 -
correspond un régime permanent du niveau de la nappe et son débit
et
que
toute
variation
du
régime
pluviomètrique
entraîne
une
variation du régime de la nappe et donc de son niveau (Degallier
R. et Joseph C.,
1970).
2.2.1.2 Quelques exemples d'applications au Sénégal
Hubert
H.
(1922)
a
le
premier
utilisé
cette
méthode
au
Sénégal; il put ainsi déduire de l'observation des fluctuations
des niveaux dans
la nappe des sables
infrabasaltiques sur une
période de 10 ans (1912-1922), que celle-ci était réalimentée par
les précipitations.
En portant sur un graphique arithmétique en
abscisses
les hauteurs annuelles de pluie et
en ordonnées
les
amplitudes de crue de la nappe,
il obtint une droite qui coupe
l'axe des abscisses au point 250 mm.
Il considérait que cette
valeur de
l' absc isse
à
l' origine
correspondait
à
la
hauteur
pluviométrique pour une remontée nulle, donc à la q~antité d'eau
qui ne parvient pas à la nappe.
Le nom de "seuil de Hubert Il fut
par la suite donné à cette valeur (Degallier R.,
1963).
Plote
H.
(1970),
en
appliquant
la
notion
de
"seuil
de
Hubert",
à
la
nappe
infrabasal tique
trouve
une
al imentation
inférieure
aux
ressources
renouvelables
estimées
à
partir
de
l'état d'équilibre qui se dessine dans la nappe en exploitation
(12500 m3
contre
18000 m3 );
il
pense alors
que
la
méthode
de
Hubert a sous-estimé l'infiltration.
A la suite de Hubert H.,
Gaget
E.
(1957)
a
développé,
à
partir de l'observation des fluctuations des niveaux de la nappe
de Thiaroye (observations de 1953 à 1957), une méthode originale
de calcul du taux de recharge de la nappe par les eaux de pluie.
Il considère que pour la période allant de
la mi-juillet,à fin
septembre, la fraction des pluies non reprise par l'évaporation
sert à relever les niveaux de la nappe, ce qu'il formule de
la
manière suivante :
, MI =(Ils) [(P -QJS) - E]
avec:

---

- 13 -
aH = variation du niveau moyen de la nappe,
P = hauteur de pluie moyenne sur le bassin versant,
S = porosité apparente,
.........
......
Q = débit d'exploitation,
.
.'.-~ ~" .
S
= surface du bassin versant,
E = lame d'eau évaporée.
Î . ·
.
.~ ..:.; ~
.
.
Par -analogie,
i l
donne,
pour
la
saison
sèche
(période
~.,
......... ~...
'
:d' oè.tobre à -mi-juillet), l'équation de la courbe de tarissement
..'..
",'"
.
sufva:rit~: .
.1H =- (lis) [(Q/S) - El
avec les mêmes paramètres mais sans la pluie P.
Ensuite i l reporte sur un graphique les couples de points
correspondant aux valeurs de À(H) et (P-Q/s) pour la saison des
pluies et A(H) et (Q/s) pour la saison sèche (fig.
2.1).
LI interprétation de la droi te "saison des pluies" fait apparaître
une relation
linéaire entre
les
remontées de
la
nappe et
les
précipitations: au point d'ordonnée zéro correspond le II seu il ll ,
ou hauteur de pluie annuelle au dessous de laquelle il n'y a pas
de
remontée
(300
mm).
La
droite
"saison
sèche"
est
plus
difficile
à
interpréter,
elle
semble
indiquer
une
perte
par
évaporation de 77 mm pour la période allant de 1954 à 1960 (Plote
H., 1970).
La lame infiltrée a pu ainsi être évaluée à 290 mm
en année normale pour Dakar et 270 mm pour Thiaroye.
Degallier R.,
(1960),
puis Martin A.,
(1969) ont appliqué
cette méthode pour la détermination de la recharge dans la vallée
fossile de Ndoyène dans la région de Sébikhoutane et ont trouvé
une recharge concordante de 200 mm.
Gouzes R.
(1969) a appliqué cette méthode pour l'évaluation
des ressources en eau des nappes phréatiques dans la partie méri-
dionale
du
Sénégal,
suivant
ce
qu'il
a
appelé
le
"grand
itinéraire" (zone englobant les régions de Kaolack,
Casamance,
Tambacounda).
Dieng B.
(1987)
a
repris
les
détails de
cette

---

- 14 -
-
1600
.I~~-;-
_.
/
1400
.~
;
1958
1200
0 _ _
-
1 55 •
1967
1000
--~-- - - - - -
1960
.._../,
eoo
f--
- - - - -
T
~
1962
600
.f r1957
1
400
,
~
/
~ • 1961
1
200
/
1
o
,
!
1300
-
P-Q/s
200
400
600
800
1000
1959
CD saison des pluies
AH
1
1"00
1200
1.",.1,
f 55-"~_
1000
-.
5)-5'. 1
~~-57
58-5S
800
600
1
6L-6 J, 161-6)
59-60
65-6&
.
66-6:~ •
61-62
"00
6 )-6L
1
200
o
1
Q/s
200
1,00
600
800
1000
(2) sai son sèche
"--
-J
Figure 2.1 -
Détermination du "seuil de Hubert" sur la nappe
de Thiaroye d'après Gaget E. et Martin A.
(in Plate P,
1970).

---

- 15 -
étude dont nous donnons les principales conclusions.
Pour Gouzes
cette méthode n'est pas applicable dans une zone où l'alimenta-
tion des nappes ne dépend pas seulement des pluies, mais surtout
de la durée d'inondation des marigots et de la côte atteinte lors
des crues.
Par ailleurs,
i l estime que la nappe contenue dans
les sables du Continental Terminal n'est directement alimentée
par les pluies d'hivernage que
lorsque la
profondeur de l'eau
sous le sol est faible
(la profondeur limite se situant vers 25
m).
Il a alors tenté d'analyser les courbes de décrue des nappes
en utilisant un abaque exponentiel pour déterminer les valeurs
du coefficient de tarissement et le niveau de base, pour ensuite
calculer la hauteur d'eau infiltrée avec la formule suivante:
avec:
ôH: hauteur d'eau infiltrée ou "hauteur intégrée",
Hl:
niveau de la nappe au temps t ,
1
..~ : niveau de la nappe au temps t 2 ,
a: coefficient de tarissement,
,tl\\t
= (t - t ): intervalle de temps entre les deux
2
1
mesures.
Les graphiques "pluie-crue" établis à partir de ces données
n'apportent
cependant
pas
les
précisions
espérées
dans
la
détermination du seuil d'alimentation.
De même,
l'étude de
la
décrue
exponentielle
par
la
méthode
analytique
s'est
avérée
inopérante,
du
fait
des
imprécisions· dans
les
mesures
et
du
nombre restreint de points d'observation.
L'auteur aboutit à la
conclusion qu'au Sénégal, l'alimentation des nappes ne se ferait
que dans les zones à pluviométrie supérieure à 900 voire 1000 mm.
Lepriol J.
(1983), à partir de l'étude des fluctuations de
niveau dans la nappe oligo-miocène en Casamance, donne la valeur
limite de 18 m comme étant la profondeur au delà de laquelle les
nappes né sont pas réalimentées par les eaux de pluie.

---

- 16 -
2.2.1.3 ConclusIons
L'idée d'utiliser les fluctuations piézométriques comme un
indicateur de recharge telle qu'exprimée par Hubert H.,
suppose
que la relation hauteur de pluie-amplitude de remontée des nappes
est une droite,
ce qui signifie que la remontée du niveau dans
une
nappe
est
sous
la
dépendance
directe
et
unique
de
la
pluviosité annuelle.
Cette idée qui se retrouve dans les travaux de Jacob C.E.
(1943, 1944), a été par la suite la base de nombreux travaux de
modélisation des apports aux nappes souterraines (Matlock W. G.,
1970; Moench A.
F.,
et Kisiel C.
C.,
1970;
Gelhar L.W.,
1974;
Degallier R.,
et
Joseph
C.,
1970;
Degallier
R.,
1972,
1975;
Besbes M. et al., 1978).
Les résultats obtenus par les différentes études évoquées
plus haut ont montré :
- que pour la presqu'île du Cap-vert cette méthode n'était
pas sans intérêt, car elle a permis l'exploitation des ressources
aquifères
de
ce
secteur
dans
des
conditions
de
sécurité
acceptables;
-
par contre son application
dans
les
régions
sud où
un
ruissellement de surface permet la rétention de l'eau de pluie
pendant un temps plus ou moins
long avant son infiltration ne
semble pas fournir de bons résultats.
En définitive,
il se dégage tant des études effectuées au
Sénégal qu'ailleurs dans le monde, que cette méthode peut donner
des
ré sul tats
satisfaisants
dans
le
cas
d'une
source
unique
d'alimentation
(ou
source
prédominante
bien
identifiée),
en
l'occurence l'infiltration verticale sur une surface connue.
En
revanche, elle est pratiquement inopérante dans des situations
où l'importance relative des différentes sources de recharge est
inconnue.

---

- 17 -
2.2.2 CALCUL DE BILAN HYDROLOGIQUE
2.2.2.1 Principe
Le calcul de la lam( d'eau infiltrée (I en mm/an) est fait,
en considérant les moyennes annuelles sur une période suffisam-
ment longue (10,
20 ou 30 ans), des précipitations (P en mm/an),
du ruissellement
(R
en mm/an),
de l'évapotranspiration
réelle
(ETR en mm/an) et des variations de stock d'eau dans le sol (AS
en mm/an) sur un bassin versant.
De l'équation de base du bilan de l'eau
(conservation de
masse), qui donne les différents chemins suivis par l~ pluie qui
tombe en un lieu
(P = ETR + R + l
+ ~S),
on tire
la valeur de
l'infiltration:
1 = P - (ETR + R + ~S)
Si on considère qu'LI n'y a pratiquement pas de ruissel-
lement et que les variations de réserves sur une assez
longue
période sont très faibles,
voire nulles, on peut alors calculer
la recharge qui correSpon(i à la différence entre les hauteurs de
précipitation et d'évapotranspiration.
Il est évident que, même
avec cette simplification extrême, la fiabilité des résultats va
dépendre de la précision des mesures de P et ETR.
Au Sénégal des mesures de pluie effectuées dans l'enceinte
de l'actuel Centre Nation21 de Recherches Agronomiques de Bambey
(C.N.R~A.), sur l'emplacerl1ent des lysimètres et sur une sole de
rétention donnent des écarts de 1,9 à 7,3% (in O.M.S., 1974), ce
qui rend bien compte de l'imprécision des données pluviomériques.
Les
données
sur
l'~vapotranspiration sont
généralement
entachées d'erreurs plus
Jrandes encore car intégrant en outre
les erreurs dans le calcul de l'évapotranspiration potentielle
(ETP), dans une évaluation pour laquelle on dispose très rarement
de mesures directes.
Schrch P.G. (1965)
trouve pour la station
de
Bambey
des
valeurs
ct:?
ETP
très
différentes
SULvant
les

---

- 18 -
formules employées;
les différences dans les valeurs mensuelles
vont
de
20
mm
à
plus
de
100
mm.
De
même
la
différence
est
également nette entre les valeurs fournies par la formule de Turc
qui est la plus couramment employée au Sénégal et celles obtenues
par des mesures directes
(fig.
2.2).
Gee G.W. et Hillel D.,
(1988) estiment que la précision sur
la détermination de ces deux grandeurs est rarement
inférieure
à 5 % pour les pluies et 10 % pour l'évapotranspiration.
2.2.2.2 Etude de cas
Le tableau 2.1 donne pour différentes localités du Sénégal
les
valeurs
d' inf il tration
calculées
avec
cette
méthode;
les
données sont
celles
de
Dieng
B.,
(1987),
sur
lesquelles
nous
avons effectué un calcul d'incertitude en considérant une erreur
de ± 5 % sur les pluies
(P) et ± 10 % sur l'évapotranspiration
réelle (ETR).
Ce tableau révèle que:
-
l'infiltration suit
pratiquement
la
même évolution
que
les pluies; elle est nulle sur la partie nord du Sénégal
(Matam,
Podor,
Richard
Toll
et
Saint-Louis)
et
maximale
au
Sud
(Ziguinchor);
-
l'imprécision
sur
la
recharge
ainsi déterminée
devient
vite trop grande pour que les résultats soient utilisables à des
fins
de planification de
J'exploitation des ressources
en eau
souterraine.
2.2.2.3 Conclusinns
La méthode
globale
pour
l'estimation
de
l' infi} tration,
basée sur des mesures directes des termes du bilan connaît des
limitations importantes; en particulier tous les termes du bilan
ne sont pas accessibles par des mesures directes.
L'on a alors
recours à un calcul par différence entre les hauteurs de pluies

---

lIOO,-
-,
2.0
-EE
::
140
III
100
80
20
F
104
A
II.
S
o
N
o
a TURC
o
THORNTHWAlTf
•
PRESCOTT
•
WALKEIt
•
104 ESU RES SAlolS EY
Figure
2.2
Comparaison
entre
évaporation
calculée
par
différentes méthodes et évaporation mesurée au C.N.R.A.
de
Bambey.
(Données tirées de Schoch P.G.,1965).
station
P moyenne
ETR moyenne
l
moyenne
Erreur sur l
(mm/an)
(mm/an)
(mm/an)
(+ ou -)
Bambey
591. 9
588.8
3.1
26.3
Kaolack
681. 6
677.3
4.3
29.3
Kolda
1084.5
1032.2
52.3
3.3
Podor
293.8
293.4
0.0
14.7
Richard Toll
269.8
269.8
0.0
13.5
Saint-Louis
305.4
305.4
0.0
15.3
Sédhiou
1145.0
1051.2
93.8
45.9
Thiès
582.7
574.5
8.2
20.7
Ziguinchor
1252.5
1099.7
152.8
105.4
Tableau
2.1
Bilan
hydrologique
global
au
Sénégal
et
incertitudes sur
les valeurs de
l'infiltration calculées
à
partir des
données de Dieng B.
(1987).
Les
stations sont
indiquées sur la carte de la figure 1.2.
----_._~._---

---

- 20 -
mesurées et
les lames d'eau évapotranspirées estimées à
partir
de l'évaporation.
Or en milieu semi-aride,
le regroupement des
pluies en une courte saison par rapport à une saison sèche plus
étendue fait que l'évapotranspiration annuelle est supérieure à
la lame d'eau précipitée; mais la différence négative entre les
deux ne représente évidemment pas le bilan réel de l'eau. De plus
les
imprécisions
sur
les
mesures
de
ces
termes
diminuent
la
fiabilité des résultats.
Enfin, cette méthode ne rend pas du tout compte du chemine-
ment de l'eau dans
la zone non saturée
(zone
d'aération)
qui
sépare la surface du sol et la nappe et qui est le siège d'inter-
relations très complexes entre l'eau et le couvert végétal.
2.2.3 MODELES D'ESTIMATION DES BILANS DE L'EAU
La
prédiction
du
taux
de
réalimentation
des
nappes
avec
suffisamment de précision est devenue d'une importance capitale,
sur le plan mondial, avec l'augmentation des besoins en eau tant
pour les usages domestiques (en particulier en zone urbaine) que
pour l'agriculture.
Des
outils
nouveaux
ont
été
ainsi
développés
en
vue
de
modéliser et
de
simuler
les
mécanismes de
transfert
de
l'eau
dans le sol.
Ces modèles cherchent à
améliorer les
techniques
de description quantitative du comportement du système sol - eau
- plante, qui, en fait, gouverne les processus d'infiltration et
d'évapotranspiration et donc de recharge des nappes.
De Jong R.
(1981) regroupe ces modèles en trois familles:
- des modèles d'estimation de bilan qui utilisent les~
données météorologiques pour tenir un bilan comptable
de l'eau du sol,
-
des modèles
physiques basés
sur l'application
des
lois de continuité et de celle de Darcy aux mouvements
de transfert de l'eau dans le sol,

---

- 21 -
- et des modèles mixtes qui combinent divers aspects
des deux premiers.
2.2.3.1 MODELES DE CALCUL DE BILAN
Les modèles
de ce
type
ont été décrits
pour la
première
fois
par
Thornthwai te
C. W. /
(Thornthwai te
C. W. /
1948
et
Thornthwaite
C.W.
et
Mather
J.R. /
1957).
D'autres
modèles
dérivant tous
plus ou moins
de celui
de Thornthwaite ont
été
développés par
la sui te.
AIley W. M.
(1984)
a
fait
une
étude
comparative de cinq de ces modèles.
Dans
ces
modèles
le
mouvement
de
11 eau
dans
le
sol
est
étudié selon le concept de la capacité au champ!.
Les pluies
servent d'abord
à mouiller le
sol et
ce n'est
que lorsque
la
capacité au champ est atteinte sur tout le profil que
llécou-
lement et l'infiltration vont se produire.
Mais comme dans tous
les sols il
y a
des pertes
dleau par évaporation et
transpi-
ration/ le concept d'évapotranspiration potentielle (ETP) a été
introduit pour définir la quantité maximale d'eau pouvant être
consommée par évaporation et
transpiration si les
réserves en
eau du sol
sont
suffisantes.
On
parle
également de
réserve
facilement utilisable (RFU), qui correspond à la quantité d'eau
contenue dans le sol,
susceptible dlêtre transformée en vapeur
et qui est finalement dépensée par l'ETP.
Le BURGEAP (in Dieng/
1987) donne
un schéma
qui
illustre bien
le
principe de
cette
méthode.
2.2.3.1.1 Modèle de Thornthwaite
A - Principe
Ce modèle calcule le bilan de l'eau en comptabilisant les
entrées
(précipitations)
et
les
sorties
(évapotranspiration /
ruissellement,
et apport aux
nappes)/
sur une
base mensuelle/
1 La ~apadtp. au ~hamp ~orTf~sponet à la qllantitp. maximalp. et'p.A.n qllP. pP.llt
~ontp.ni r un !-lO 1 apr~~ rp.~~llyagp. P. t qll i rp.~lll tP. et Inn P.qu i 1 i hrp. p.ntrp. 1P.S fnrr.p.s
rlp. rAtp.ntion P.t lp.!-l forr.p.R rlp. gravitA.

---

- 22 -
en attribuant au sol une ,:apaci té maximale de rétent icn de l'eau
(capacité au champ,
~).
Une variable d'état
Si représente
le
stock d'eau dans
le
sol pour un mois (i).
A la fin d'un mois donné, la variation de
la réserve en eau du sol,
sera égale à
la différence entre
les
volumes de pluie enregistrés (Pi) et ceux de l'évapotranspiration
potentielle ETP .
i
- Si
Pi > ETP ,
la réserve augmente
i
Si = minE {Pi -
ETPJ
+ Si-l'
~J, Si-1 étant la réserve
en eau du sol du mois précédent;
- Si au contraire P1 < ETP i , il Y a déficit.
L'approche
de
Thornthwaite
dont
les
résultats
sont
généralement présentés
sous forme de
tableau, est
basée sur un
modèle'qui suppose que la relation entre la perte en Eau du sol,
l'évapora tion
et
l ' évapo transpira tion,
peut
être
décri te
par
l'équation suivante:
dS/dt =
[ ( E'T'P
-
P )!.:l'. 1 (C. \\
....... ~
i
I~..J
\\L"..:J,
Pour Pi < ETPi , la s0~ution de l'équation est
et le déficit en eau du 5(:1 à la fin du mois (i), est donné par
Ce
déficit
servira
à
compenser
l'évapotranspirçtioD,
jusqu'à ce que le point de flétrissement permanent 1 soit atteint.
Signalons
que
la
réserve
faci1ell,,~nt lltilisable
(R'F'~')
est
Pfi
principe égale à la diffé12nce entre1a capacité au cilamp et le
point de flétrissement pel Planent.
1 T.P. point. <lp. fl p.tor-i SSP.ITlf' ri ,
pp.rlTli'LTl<"!l!
('() ,'; p.o;pnnn
il lél. Qlli'LfI' : i ,; rninimt-!.l~
ri 1 P.rlll Ponc.n r Po C.OOl1>rl. t. i hl P. avp,c. 1
vi P. rlP.s vPgP t H.11>;.

---

- 23 -
Quand
les
pluies
du
mois
excédent
l'évapotranc::.;piration
potentielle,
et
que
la
r·'::;·.rve
en eau
atteint
la
c,,~_ ~.:ité a,
champ,
l'excédent
d'eau '.la
s'ajouter
au surplus
(4Q)
dans
le
système, qui va contribuer au ruissellement et à l'infiltration
et on peut écrire
:
6Q = (Pi - ETP i ) t Si_l - ~, pourvu que Si - :;,
sinon AQ = 0
B - Etudes de cas bibliographiques
Ce modèle
(ou une de ses variantes) a été utilisé dans des
études hydrogéologiques
réalisées au Sénégal
(Diluca ~
1976
pour la région entre le Sine et la Gambie;
Dieng B.,
~987 pour
l'ensemble
du
bassin
sédimentaire
Seck A.A.,
1988
pour
la
presqu'île
du
Cap-Vert
et
Malou
R.,
1989
pour
la
vallée
de
Baila) .
Dieng B.
(1987)
souligne que les valeurs de pluie efficace
trouvées
par
cette
méthode,
ne
pouvaient
constituer
qu'une
limi te maxima le de
la
somme
inf i l tra t ion
-
ruissell em,e:n t .
De
plus, lorsqu'on essaie d'aJuster la valeur de la réser~2 en eau
du
sol,
le
modèle
donne
des
résultats
contraices
aux
observations de terrain,
ce que
l'auteur explique pa!-
le
fait
que ce modèle donne des
réponses du genre
"tout ou rien".
Il
utilise
alors
le
modèle
dit
"modèle
de
la
fonction
de
production" ,
(Ledoux
E.,
1980)
qui
permet
de
si;~.,.,-ier
une
percolation
progressive
à
partir
ct' une
certaine
valeur
de
la
réserve (fig.
2.3),
pour effectuer un calcul de bilan hydrolo-
gique sur le bassin du Sén0gal.
Les
calculs
ont
été
effectués
avec
un
pas
de
temps
journalier, mais les résultats sont exprimés en mm/an.
L'infil-
tration
moyenne
ainsi
calulée
va~-ie 2ntre
0
mm/ar,
:.}ur
le~.;
stations
situées
au
nord
(Hatam,
J'oôn?,
Richard
Tc~
et
2.t
Louis) et 35 à 90 mm au sud (Kolda,
Sédhiou et Ziguinchor),
avec
des
valeurs
comprises
entre
3
à
18
mm
pour
les
s t.~ ~ i ons
du
centre
et
de
l'est
du
2.:?;négal
(Ranibel',
Kaola.ck,
~~~iès
e~

---

QI= Infiltration
ETR
PLUIE
QR= Ruissellement
MAX
~d eau disponible pour
le systeme
FN
ur
OCRT
-----------......----------
bilan
transfert
Figure 2.3 -
Schéma de la fonction de production simplifiée.
(D'après Ledoux E., 1980 in Dieng B., 1987).
Les paramètres du modèle sont les suivants:
- ETP mensuelle calculée par la formule de Turc,
- une valeur moyenne du stock d'eau dans le sol
(CRT),
-
une valeur minimale du stock en eau du sol en deça de
laquelle
aucune quantité n'est disponible
(OCRT),
- une valeur minimale de l'infiltration (FN) par pas de temps,
-
une
pluie
utile
annuelle
calculée
à
partir
d'une
pluie
utile
journalière,
La réserve utile du sol est modulée par les paramètres CRT et OCRT, elle
varie jusqu'à une valeur maximale:
RMAX = 2(CRT - OCRT) + OCRT.
La quantité "EAU" disonible pour le système se répartit en infiltration
(QI) et ruissellement (QR) par l'intermédiaire de FN. Ainsi:
- pour R < OCRT; EAU = 0,
-
pour OCRT < R < RMAX; EAU est proportionnelle à la- pluie et à R,
- pour R = RMAX, l'excédent de la pluie par rapport à l'ETP alimente
en totalité le système EAU.

---

- 25 -
Tambacounda).
Ces résultats sont tout à fait comparables à ceux
obtenus par la méthode globale (tabl.
2.1).
Malou
R.
(1989)
dédui t
également
de
son
étude
dans
la
vallée de Baila (Basse Casamance) que les résultats du modèle de
Thornthwaite sont en contradiction avec certaines observations
de terrain, comme:
-
le bon comportement de
la végétation qui ne
semble
souffrir d'aucun déficit à
des moments où
le modèle
prévoit des annulations de
la réserve en eau du sol,
peu compatibles avec la vie;
-
le fait que ce modèle ne rende pas compte du temps
de
réponse
entre
le
début
d' appari tion
des
pluies
efficaces et la réaction de la nappe;
-
l'existence d'une différence entre
le volume d'eau
qui
s' inf i l tre
(pluie
eff icace,
PEC)
et
celui
qui
atteint la nappe, déterminé à partir des fluctuations
piézométriques (recharge,
rel.
Il estime alors que le modèle de Thornthwaite ne rend pas
compte de la reprise par évaporation d'une partie de l'eau
percolante, et qu'il surestime les possibilités d'utilisation
de
la
réserve
en
eau
du
sol
par
l' évapotranspira t jon.
Des
aménagements
sont
apportés
au
modèle
par
l'introduction
de
nouveaux paramètres,
susceptibles de simuler:
- la présence dans le sol d'un "tampon de réserve" qui
correspond
à
la
différence
entre
la
pluie
eff i cace
cumulée et la recharge
(p = PEe - re);
-
la
possibilité
pour
les
plantes
de
supporter
un
certain déficit
en
eau
par
11 extension
probable
de
leur système racinaire.
Ce modèle a
servi à calculer le bilan hydrique
journalier
des hivernages
1987-1988
et
1988-1989
à
la
station. de
Golem,
dans la vallée de Baila en Basse Casamance.
Les résult3ts pour
l' hivernage 1987-1988 sont.
représentés
sur
le graphiqL8 de
la
figure 2.4.
Dans ce travail nous avons en fait une combinaison
des méthodes de fluctuations
piézométriques avec un modèle
de

---

-
La prtcipitatlon.
P:
_ l'évapotranspiration potentielle.
ETP:
_ la réserve en .au du
sol
en début
de
période.
RI;
_ l'eaU disponible.
~; pluie + toute ré.erve du sol:
t
le coetficient
de
taris •• ment de
1 .. ct.ecve
du
sol
100
lor~ue 1.
ré.erv. tacilement
utilisable et
'pui.'e.~.
qui
est tg .. le au
rapport d.
l· ... u disponilble sur
1. réserve
de
500
survie d.. v'Qétaux IR. 1 :
1 ~. ij/~
1;
_ l·'vapotran.pirapiration r'ell ••
ETR;
,
_ la
rtserve d'eaU du sol en tin de période.
R.,:
.00
,
\\
- la pluie etticac. cumulée.
PEe;
,,,
_ la variation de la réserve du '01.
R:
500
,,
-
1 .. recharge de nappe souterraine.
Re:
,
\\
\\
- 1.. recharge cu.ulè •• Rec;
,,
l
100
,
- 1. ruis.ell ••ent.
E;
,
\\
H01
-
l· ... u percolante.
p;
----,;).,
r
-
,
1
1
,
le
tarisse.l1.llent de
l~ nappe. T;-
1
,,,
1. tarisse_ent cumulé.
T.
1.. r'serve
utilisable.
RU
et 1..
r'ser~.
tacilement
1
utili.abl. RrU.
t
;".J
AU
'oo~-
0'1
\\
FU
\\
' - - ' - - '
60j.-"
"1
oL....-ll- '1
rI
l'
~
J
V
A
,>-
1
- - - - - - - - - - - -
J
le
Figure
2.4
Bilan
hydrogéolgique
de
l'aquifère
de
Golem
(Basse Casamance pour l'année 1987.
Malou R.
(1989).

---

- 27 -
calcul
de
bilan.
L'auteur
détermine
un
bi lan
globalement
excédentaire pour la période d'étude avec une recharge de 3D3 mm
(les mesures ont été arrétées au mois de janvier 1989).
2.2.3.1.2 Conclusions
L'emploi d'un tel modèle pose deux problèmes:
Le
premier
problème
est
relatif
à
l'évaluation
de
l'évapotranspiration
réelle.
Dans
les
différents
modèles
l'évapotranspiration réelle
(ETR)
est
prise égale
à
l'évapo-
transpiration potentielle (ETP) lorsque la hauteur de pluie (P)
est supérieure à
l'évapotranspiration potentielle;
en revanche
on considère que ETR connaît une limite inférieure qui dépend du
stock dt eau dans
le
sol
dans
le
cas
contraire.
. En
fait
la
relation entre
ETP et
ETR
est
très
complexe;
elle
dépend
de
différents facteurs comme la profondeur du système racinaire, la
texture du
sol,
la physiologie des plantes,
le
taux
dl évapo-
transpiration même et les conditions climatiques.
- Le deuxième problème est la détermination de la quantité
d'eau qui atteint la nappe.
A cet égard l'approche consistant
à calibrer le modèle par des observations de niveaux de nappes
nous paraît très intéressante.
De plus le modèle fait
appel à des paramètres définis de
façon empirique, ce qui en limite également la généralisation.
2.2.3.2 MODELES PHYSIQUES
2.2.3.2.1 Rappels théoriques
/
Les modèles physiques décrivent
le comportement réelle de
l'eau durant la période de son transfert à partir de la surface
jusqu'à
la
nappe.
Ils
consistent
à
résoudre
numériquement
l'équation
de
l'écoulement
de
l'eau
à
travers
la
zone
non
saturée ..
Feddes R.A. et al., (1988) font un point très détaillé
sur l ' é t a t de l'art sur cette modélisation.

---

- 28 -
si
nous
considérons
par
exemple
le
cas
d'un
écoulement
isotherme
d'eau
pure
dans
un
milieu
partiellement
saturé
et
incompressible, les deux grandeurs essentielles intervenant dans
le mécanisme de l'écoulement dans cette zone non saturée sont:
-
la teneur en eau volumique
e (L3 /L3 ) définie par
e = liVe
IiV
où ~V est un volume de sol contenant un volume d'eau liVe;
-
la succion '1' (L) définie par
avec
Peau
pression de l'eau du sol (M.L-1 .T- 2 ),
P
pression atmosphérique (M.L-1.T- z )
atm
Pe
masse volumique de l'eau (M. L- 3 ) ,
g
accélération de la pesanteur (L.T- 2 ).
La succion ainsi définie est une grandeur qui a
les dimen-
sions
d'une
pression
affectée
d'un
signe
négatif.
Elle
est
mesurée et exprimée en hauteur d'eau.
Du fait des phénomènes d'hystérésis qui lient e et ~ il est
nécessaire de mesurer simultanément et
indépendamment ces deux
grandeurs (Vachaud G.
et Guélin P.,
1969).
Par
analogie
avec
la
notion
de
charge
hydrau L i.que,
on
définit le potentiel capillaire par:
l'axe Oz étant orienté positivement vers le bas,
l'origine étant
la
surface du
sol.
On
définit
également
le
profil
hydrique
comme étant la courbe de répartition de la teneur en eau sur une
verticale en fonction de la profondeur.

---

- ?9 -
Si la répartition est unidimensionnelle, c'est-à-dire si le
profil
hydrique
est
indépendant
de
la
verticale
choisie,
le
volume d'eau dV. contenu dans un cylindre vertical de section da
et limité par les plans de côte Zl et Zz est proportionnel
à la
surface dcr=
~
( 1 )
f
dV(21,2
S dz
2) = da
~
fZL
On appelle stock d'eau (S),
l'intégrale' Sdz
(fig.
2.5):
li
elle représente la quantité d'eau contenue dans une tranche de
sol et a la dimension d'une longueur.
Si
nous
considérons
maintenant
deux
profils
hydriques
établis aux instants t
et t+4t, nous pouvons calculer S(Zl'
zz)
à ces deux instants, ce qui donne la variation du stock ~(Zl'
Zz) durant
.6t.
La loi dynamique des écoulements en milieu poreux, établie
par Darcy pour
les
milieux
saturés peut
être
généralisée
aux
milieux non saturés sous la forme:
q = -K(S) grad <I>
( 2 )
où K est le coefficient de conductivité hydraulique, fonction
très
fortement
non
linéaire
de ~e
(Royer J.M.
et
Vachaud
G.,
1974), et q
la vitesse de Darcy ou flux
à
travers une
section
unitaire du sol.
Si nous supposons que l'écoulement est vertical, l'équation
(2) devient:
q = -K(S) (aS/d2)
( 3 )
A partir des variations de e dans une tranche de sol,
on
peut calculer
le flux
et
les variations
du volume stocké
par
l'équation de conservation de l'eau:
div q = - (ae/aZ)
( 4 )

---

- 30 -
8
0 r - - - - - - - - - - - - - - - -
Z 1
/7"~_=_V=ARIATION DE STOCK
PENDANT
lit
z
Figure 2.5 - Profil hydrique et variation de stock d'eau entre
deux périodes de mesure.
Schéma théorique.
0
4> - 200 ~I • 10u
0
cp
4'
0
1
ft
cm d'eau
,;
jv<o
,;
;
;
A
1
,;
-------
ID
iv<o
!v>o
;
;
~
;
v
,;
100
>0
,.
,.
,.
N
ZOm:
SATUREE
/ '
/"
/ '
/ '
Z
Z
t
Cm
(a)
(bJ
(c)
Figure 2.6 -
Diverses configurations de potentiel hydrique,
d'après Royer J.M. et Vachaud G.
(1974):
(a) cas général,
(b)
après une pluie,
(c)
évaporation à partir de la nappe.

---

- 31
L'intégration de l'~~uation (4)
entre deux CO~2S 2
et
2
1
2
condui t
alors
(si
l'on
se
ramène
au cas
de
la
figure
2.5)
à
l'équation:
( 5 )
Dans le cas généra 1 r~et te équa t ion condui t
à unE' indéterr.! i-
nation sur le calcul des flux.
Si,
avec une sonde à neutrons on
mesure les profils correspondants à ceux reportés sur la figure
2.5,
les variations de comptage ne permettent d'obtenir que
la
variation de
stock,
mais
pas
les volumes
écoulés .:}\\;rant A t
à
travers
les cotes
2 1 ou 2 ,
Il
faudrait
pour cela
qu'une ::les
2
valeurs du flux entre t
et t
+ Ât soit connue, soit sur 2 , soit
1
sur Z2' alors qu'en général q1 et q2
sont inconnus.
Cependant l'utilisation de tensiomètres pour déterminer en
même temps
le profil de
succion permet de lever
l'indétermina-
tion.
Dans un cas comme celui de la
figure 2.5,
la
diminution
de stock observée dans une tranche de sol peut en effet provenir
d'un écoulement par évapc,ration dans la zone supérieure, et cl' cln
drainage dans la zone inférieure.
Si l'on oriente ~~~ vitess~s
selon ,la direction des
axes, cec i
correspondrait à une vitesse
négative
(orientée
vers
le
haut)
à
travers
2 1;
à
Ll~,e
v i tes se
positive (vers le bas) à travers 2 2, Compte tenu du principe de
continuité
il
existe
donc
entre
2
et
Z2
une
zone où
le
fLlX
1
s'annule.
On voit
à partir
de
l'équation
(3),
que
le
flux
est
nul
dans
toute
section
telle
que
d~/ à'z
= O.
En
admettant
que
l'écoulement est vertical,
ceci permet de déterminer,
à partir
des prof ils de potent ie l
~ (z) la zone de flux desce ridant
(d~/à'z < 0) et la zone .Je flux ascendant (dif!/àz > ',J;"
,.
La figure
2.6 donne
les configurations
les plus courantes
du profil de potentiel.
La
surface
libre
de
la
nappe
est
le
lieu
des
points_,2."
règne dans l'eau la pression atmosphérique; la succion est nulle

---

- 32 -
au point représentatif N et on a:
<!>N =-~
Le cas de la figure 2.6(a), qui est le plus fréquemment
observé
sur
le
terrain et
qui
correspond à
celui
décrit
c i-
dessus, permet de connaître à un instant donné la section Zo où
le
flux
est
nul.
On
peut
alors
calculer
le
volume
écoulé
pendant un intervalle de tempsÂt à travers toute section z, par
intégration des profils hydriques,
à
partir de l'équation
(5)
puisqu'alors q(zo) = 0:
On peut notamment calculer le volume écoulé entre t
et t
1
z
( At)
à
travers
la
surface
du
sol
par
évaporation
(c 1 est
la
différence entre les intégrales des profils hydriques entre les
temps t
et t
et les cotes Zo et 0).
1
2
La
figure
2.6 (b)
correspond
au
cas
où
le
gradient
de
potentiel est négatif dans toute la zone non
saturée:
l'écou-
lement est descendant en tout point, c'est ce que l'on obtient
durant une
pluie.
Il
arrive en
particulier qu'une partie
du
profil soit
une droite
de
pente 1
(branche
supérieure sur
la
m~me figure):
la succion dans cette zone est alors constante et
l'écoulement est purement gravitaire.
Lorsque la pluie s'est interrompue, la surface du sol est
soumise à
11 évaporation.
Un écoulement ascendant
se forme au
niveau de la surface du sol pour intéresser peu à peu une zone
de plus en plus profonde tandis qu'au-dessous l'infiltration se
poursuit; l'on revient alors au cas de la figure 2.6(a). /
Le
point
de
flux
nul
A,
peut
à
la
limite
atteindre
la
surface libre [fig. 2.6(c)]; toute la zone non saturée est alors
soumise à un flux ascendant qui résulte de l'évaporation super-
ficielle.
Aucune méthode ne permet plus alors de déterminer le
flux à travers la surface du sol, puisque le débit d'écoulement

---

- 33 -
au niveau de
la nappe
n'est pas connu.
Le calcul
du
flux est
également impossible
lorsque
est proche de
la saturation car
div q = o.
2.2.3.2.2 Principe
Dans ces modèles physiques,
l'équation de continuité et la
loi de Darcy sont combinées pour donner l'équation générale des
écoulements en milieu poreux non saturé, ou équation de Richards
(Phillip J.R.,
1969,
Nielsen
D.R.
et al.,
1974,
in
Aranyossy
J.F., 1978):
( 6 )
Pour simplifier la résolution de cette équation,
la notion
de diffusivité de l'eau a été introduite (Childs E.C. et Collis-
George N., 1950 in De Jong R., 1981); elle est définie par:
D(S) = [K(S) (d'V/dS)]
( 7 )
L'équation (6) peut alors s'écrire
as =~qs~J-aK(S)
( 8 )
at
azt aZ aZ
équation valable seulement si
la relation 'Vi(S)'
est considérée
comme étant univoque.
Ce sont les solutions de cette équation qui permettent de
calculer
les
transferts
d'eau
dans
la
zone
non
S3 turée,
et
constituent les modèles de
prédiction de l'écoulement.
Depuis la solution quasi-analytique de Phillip J.R.,
1957
(in Haverkamp R.
et al.,
1977),
les
recherches
sur
Le terrain
ont
montré
que
l'infiltration
est
un
phénomène
extrêmement
complexe et de nombreuses solutions numériques ont été proposées
sur la base de conditions
initiales très variées.
Des méthodes
explicites ou implicites
sont
en même utilisées
(Haverkamp R.
et al., 1977 et De Jong R.,
1981).

---

- 34 -
2.2.3.2.3 Etudes de cas
De très nombreux travaux ont été consacrés à la modélisa-
tion de l'écoulement en zone non saturée; De Jong R.
(1981) cite
au moins une vingtaine de modèles,
traitant
chacun d'un point
particulier
du
système
constitué
par
l'eau,
les
sols
et
le
couvert végétal.
La validité d'un modèle est en général testée au laboratoi-
re, notamment celui élaboré par Vauclin M. et al.,
(1979).
En
effet ces auteurs ont utilisé un modèle à deux dimensions pour
simuler la réponse d'un aquifère peu profond à l'infiltration en
tenant compte du transfert à travers la zone non saturée,
avec
une équation unique pour la nappe d'eau et la zone non saturée.
La confrontation des résultats fournis par le modèle
avec
les
mesures expérimentales au laboratoire
(fig 2.7),
leur a permis
de montrer la validité du modèle.
Hillel D. et Van Bavel C.H.M.
(1976) ont tenté d'évaluer le
rÔle de
la
structure du sol
sur la dynamique
de
l'eau.
Pour
cela,
ils ont simulé l'écoulement sur trois types de sol
(sol
sableux, sol sablo-argileux et sol argileux), en soumettant des
profils uniformément secs de ces sols à des séquences de pluie
et
de
périodes
sèches.
Les
principaux
résultats
de
cette
simulation sont
représentés
sur
la
figure
2.8.
On
voit
que
l'évaporation est moins importante dans le sol sableux, où l'eau
Si écoule
à une plus grande vitesse.
En revanche,
pour le sol
argileux,
qui retient
davantage l'eau r
l'évaporation est
plus
forte;
le sol
sablo-silteux présente
un comportement
intermé-
diaire.
Dans tous ces cas
les conditions aux
limites simuléés en
laboratoire ne reflètent pas la réalité des phénomènes
sur le
terrain, c'est pourquoi des tests "in-situ" et dans des condi-
tions de sol et de végétation différentes sont nécessaires pour
qu'un modèle puisse être généralisé.

---

- 35 -
o
0.1
0.2
0,3
r - - - - o - - ; - - " ' " " t
__ Calculated
_+_ Measurated
t = C
__ IMeasured t = 8 hr
50
\\ - - - -
- ' . - '1
1
1
•1
100
~---+-t;~*----j •\\
1
T
+
H,'135 cm
i
1
i :
--
150
x= 8 ) . - -
x= 00,--
x::l4J.I--
X, cm
o ,..,_..._ _' -
----:'~OO:----_r-----=2:;O.:O----....,_----~
1
.-_- Measured
=-=~la~~{:~etd t ~ T0
5 0 1 - - - - - - f - - - - - - i - - - - - - - + - -
-
F===::::::::::::~~~~~"'==::t=~""'--.:.::-:-----=::J--
------.---
C
::..:-:-:::E:===~~~~~~*3=::::=:::;;~J
~~--==~- :t.=:==
H.:I35 çm
_._-..~.
-,----1-:-·-
~
I~I__----I__----+_----.l..-----~----~------
1
Parameter, Time-t. hr
1
1
2QOl
..J-
...L.-
!
.......i-
...L.-
---'
Figure 2.7 - Comparaison entre les résultats du modèle et les
"
donnés
expérimentales dans
l'étude
de
Vauclin
M.
et
al.,
(1979). Les diagrammes du haut donnent les profils hydriques
et
ceux
du
bas
indiquent
les
positions
de
la
nappe
à
différents intervalles.

---

-
3h -
l
0.6 r--_._----r---r----.,----------~-,
al Teneur en eau à la
0.\\
profondeur de 41 cm
pour les 3 types de sol.
o••
en tireté: drainage interne
O.!SI
en triit plein: drainage
0.1
et é'{aporatioD
-------------
~JV~
0.2
0.1
10
O.' ,--_.--_.-_.....-_----,._--r_--,_-~-.__-.,--I
~-----------­
------
----
hl Drainage cumulé
à partir de profils
0.1
----
hydriques uniformément
----
saturés
LOO
C.l
UA.!
_
o.!
10
0./0 ,....--...,.....-...,...---,--.,.....~_._-_,__-__,_-__,r__-~-...,c)
Eva po rat ion CUlDU lé. sur
les 3 profils hydriques
uniformément saturés
O.IS
~
~
~
~ 0.10
~
i 0.05
Figure 2.8 - Comportement hydrodynamique d'un sol en relation
avec sa structure.
Etude au
laboratoire sur sols sableux,
sablo-argileux et argileux.
(Hillel D. and Van Bavel C.H.M.,
1976) •

---

- 37 -
Nimah M.N.
et Hanks
R.J.
(1973
a
et
b)
fournissent
une
étude de ce type. Ces auteurs introduisent dans l'équation
(6)
de l'écoulement un terme caractérisant l'extraction de l'eau du
sol par les plantes.
Ils simulent ainsi l'infiltr~tion, l'eau
extraite par le système racinaire des plantes, l'évolution des
profils de teneurs en eau,
le drainage et l'évapotranspiration
dans des conditions proches de celles du terrain.
Les résultats
obtenus ainsi que les données mesurées sur un sol sablo-silteux
moyen, cultivé en irrigation
(plantation de Medicago sativa L.
ou Alfalfa),
avec une
nappe
superficielle située
à
165 cm
de
profondeur sont indiqués sur la figure 2.9.
On observe alors:
- une bonne concordance entre les teneurs en eau calculées
et
mesurées,
surtout
après
48
heures
de
pluie
ou
de
forte
irrigation;
- par contre les volumes d'eau réellement prélevés du sol
sont plus importants que ceux qui sont fournis par le calcul.
2.2.3.2.4 Conclusions
Les modèles physiques tirent leur légitimité de ce qu'ils
sont basés
sur un concept
bien accepté
du mouvement de
l'eau
dans
la
zone
non
saturée.
1 l
Y a
souvent
une
concordance
parfaite
entre
les
prévisions
des
modèles
et
les
résultats
expérimentaux sur du matériel spécifique et dans des conditions
bien contrôlées, comme le montrent
les exemples analysés.
Les
principaux inconvénients de ces modèles sont soit
liés à leur
formulation mathématique, soit aux méthodes de résolution, soit
plus généralement aux conditions aux
limites
(caractéristiques
hydrodynamiques, extraction racinaire, évapotranspiration réelle
etc ... ) .
L'utilisation de ces modèles nécessite la connaissance des
processus d'écoulement et de stockage de l'eau, donc des carac-
téristiques des
sols et
du couvert végétal
qui
régissent
ces
processus.
Malheureusement, très peu de données sont disponi-
bles sur les propriétés hydrodynamiques des sols et des plantes.

---

-
JI1
-
4
.
o•
E.2
o
.::
J
- 0r=---1f--~:--
+-_I----+_--+-_-+
I()Q
zoo
i
:rime .. houn
"z
..!
Ë
~ 4
J
a) Flux d'extraction par les racines de chênes au cours d'une période
de 9 jours;
les points représentent
les valeurs mesurées et la ligne
les
données de la simulation.
Wat.- a:ntenl - e
03
---... rnoasured
-
30 an roof dep!1l
ZO
0----045 C m . - deP'fl
+--+-0 60 Cm rOOf dep III
40
60
E
u
1
cOO
Q.
...,
-::
1
~IOO :..
L
~
IZO
r
I40L
,~t
b) Profils hydriques mesurés et calculés au bout de 9 jours, en sihant
la zone racinaire aux profondeurs respectives suivantes: 30, 45 et 70 cm.
Figure 2.9 - comparaison entre prévisions du modèle de Nimah
M.N.
et Hanks R.J.
[1973
(a)
et
(b)]
et les mesures sur le
terrain.

---

- 39 -
c'est pourquoi l'on fait appel de plus en plus aux méthodes de
mesures sur le terrain.
2.2.4 METHODES DE DETERMINATION DIRECTE DE L'INFILTRATION
2.2.4.1 Méthode des lysimètres
2.2.4.1.1 Techniques
On fait
infiltrer un volume d'eau connu
(V )
à travers un
1
monolithe de sol
isolé par des parois
étanches,
en maintenant
autant que possible des conditions proches de celles du milieu
ambiant.
Le volume d'eau recueilli à la base du monolithe donne
le
volume
infiltrg
(V )
tandis
que
la
différence
(V
V
2
1
1
z )
exprime l'eau de rétention dans le cas d'un sol nu.
2.2.4.1.2 Exemples d'applications
Les chercheurs du Centre National de Recherches Agronomi-
ques de Bambey ont
réalisé de nombreuses études
lysimétriques
sur
différents
sols
du Sénégal.
Charreau
C.
(1961)
montre
1
ainsi que pour déclencher le drainage sur un sol "dior ll1 sec
il
1
faut
lui
appliquer au moins
100 mm
d'eau pendant
3 heures
43
minutes.
Ces
études
donnent
un
seuil
d'infiltration
variant
entre
206
mm et
467
mm,
selon
la
réparti tian
des
pluies
et
l'état d'asséchement du sol.
Charreau C.
et Jacquinot L.
(1967),
lors d'une expérience
de
traçage
sur
laquelle
nous
reviendrons,
ont
effectué
des
mesures de drainage interne sur un des
24 lysimètres
installés
à Bambey;
les principaux résultats obtenus sont les suivants:
-
les hauteurs d'eau
infiltrées sont plus importantes sur
un sol préalablement mouillg que sur sol sec (281 mm sur 302 mm
d'eau contre 292 sur 452 mm d'eau);
l"rlinr" : tp.rmp. lnr.al rlp.signant un sol
sahlp.ux fp.rrnginp.llx tropir.1l1 pP.lI
lp.ssivp., qui sP. rli!vp.lnppp. sur lp.s sahlp.s quatp.rnairp.s.

---

- 40 -
-
les débits de drainage sont
inférieurs
à ceux d'infil-
tration sur
sol sec
(8.9
mm/h contre
101
mm/h),
alors
qu'ils
leur sont
légérement
supérieurs
sur
sol préalablement
mouillé
pendant la période qui correspond à la fin de l'infiltration et
au début du drainage.
2.2.4.2 Méthode des profils hydriques
2.2.4.2.1 Techniques
Pour fournir des données réalistes aux différents modèles
qui ont été élaborés,
les physiciens du sol ont cherché à
développer des
techniques de mesures
des principales
caracté-
ristiques du sol et en particulier à établir les relations
liant la conductivité hydraulique et la teneur en eau d'une part
et la succion et la teneur en eau de l'autre (Youngs E.G., 1964;
Watson K.K., 1966; Hillel D. et al., 1972; Royer J.M. et Vachaud
G., 1974 entre autres).
Ces
méthodes
sont
généralement
basées
sur
des
mesures
fréquentes et simultanées des teneurs en eau et des charges,
le
long de profils.
Les techniques de mesures des teneurs en eau
(sondes à neutrons) et des charges (tensiométrie) sont largement
évoquées dans
la littérature
(Bell
J.P.,
1969
Va chaud G.,
1974) et ne font pas l'objet de développement dans ce travail.
Deux des méthodes
les
plus
utilisées sont
la
méthode
du
drainage interne (Hillel D. et Gardner W.R., 1970)
et celle du
plan de flux nul (Daian J.F. et Vachaud G., 1972).
A - Méthode du drainage interne
On fait infiltrer une lame d'eau importante sur un profil
uniformément
sec.
Dès
la
disparition
de
la
lame
ct f eau,
la
surface du sol est recouverte de manière à
éviter toute évapo-
ration,
et
on
suit
l'évolution
des
profils
de
charge
et
de
teneur en
eau pendant
le
ressuyage
ou
drainage
interne.
Les
profils ainsi obtenus sont représentés sur la figure 2.10.

---

- 41 -
H
e
partie reprise par
évaporation
"plan de flux
nu 1"
partie drainée
z
Figure
2. la
Méthode
du
drainage
interne.
Observation
simul tanée
du profil
hydrique
et
du
profil
de
charge.
(in
Aranyossy J.F.,
1978).
H
-200
-100
0,1
0,2
0,3
e
z
Figure 2.11 - Méthode du plan de flux nul.
(in Aranyossy J.F.,
1978).

---

- 42 -
Le
flux
à
travers
la
surface
du
sol
étant
nul,
toute
variation
de
stock
entre
la
surface
et
un
plan
de
cote
z
correspond au flux qui passe à travers la section de cote z, et
à l'instant t
q = - dS/dt
avec
z
S=JSdZ' le stock d'eau entre la surface et la cote z.
o
Le profil de potentiel permet de déterminer le gradient de
charge (dH/dz), ce qui conduit au calcul de K par la formule
K(8) = q/(dH/dZ)
En suivant les profils, on obtient une série de valeurs de
K en fonction de e, ce qui permet d'établir la relation entre la
conductivité
hydraulique
et
la
teneur
en eau.
Il
est
alors
possible
d'interpréter
les
données
mesurées
et
de
calculer
Itévapotranspiration selon la formule:
ETR =ÔS - R
avec,
ETR = évapotranspiration réelle,
~S = variation des réserves,
R = lame d'eau percolée calculée.
B - Méthode du plan de flux nul
Dans
ce
cas
on
mesure
les
prof ils
de
potentiel
et
de
teneurs
en
eau
sur un
prof il
qui
a
été
soumis
à
une
longue
période sans apport d'eau.
Ceci permet de situer la position du
plan
de
flux
nul,
c'est-à-dire
la
profondeur
à
laquelle
le
gradient de charge s'inverse [fig.
2.6(b) et fig.
2.11].
Rappelons que:
- une variation de stock au-dessus de ce plan correspond à
une reprise par évaporation,

---

- 43 -
une
variation
en
dessous
du
plan
correspond
à
une
percolation.
Une fois que le plan de flux nul est connu, on peut calculer
le volume
écoulé à
travers
la
surface
du
sol par
évaporation
entre les temps t 1 et t 2 et les cotes Zo et O.
2.2.4.2.2 Etudes de cas
Nous ferons encore référence à l'équipe du Centre National
de Recherches Agronomiques de Bambey, dont les travaux ont porté
sur la dynamique de l'eau dans différents sols du Sénégal
dans
des conditions de parcelles nues ou cultivées.
Vachaud G. et al.,
(1978) ont développé une méthodologie de
caractérisation
hydrodynamique
des
sols
au
Sénéga 1.
Ils
ont
ainsi déterminé les courbes H(S)I
et
K(S)
pour les sols
sableux
ferrugineux
tropicaux
peu
lessivés
sur
sables
quaternaires
("dior")
et
les
sols
sableux bruns
sur
marna-calcaire
("dek")
de la zone de Bambey (fig.
2.12).
Par la
suite cette méthode a
été
appliquée pour résoudre
différents problèmes
liés à
l'économie de
l'eau en agriculture
(Dancette C.
et al.,
1979 et Chopart J.L.
et al.,
1979).
Dancette C.
et al.,
(1979)
calculent le bila~ hydrique de
l'hivernage
1976,
sur
un
sol
dior
(tranche
0
15
cm),
ils
trouvent
une évaporation de
294 mm,
pour une hauteur de pluie
de
400 mm,
avec une variation
des
réserves de
81.1
mm et
une
percolation de 24.6 mm.
Haverkamp R.
et al.,
(1979) proposent, à partir de mesures
in-situ une méthode de prédiction de la courbe de conductivité
hydraulique d'un sol non
saturé à
partir de
la
relation entre
pression effective et teneur en eau et de la loi d'infiltration
cumulée, pour étudier la variabilité spatiale de celle-ci.

---

-
lflf
-
BAMBEY- SOL DIOR
hem
mm/Jour
400
la
3
3 00 +--\\---t
2
V
1
1
2 00 +---'r-+
3
2
101
100 +---'->.j-----t----+
1
3
/
a
01
02
03
01
02
03
09 cm'3/cm3
9cm3/cm3
BAMBEY- SOL DEK
K~
250
1000
}/
500
J/'
..
/;/
1/
200
8 100
1/
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a
01
02
03
a
01
02
03
Teneur en eau em~/cm3
Teneur en eau cm 3/cm3
Figure
2.12
Relations
caractéristiques
H (:8)
et
K
(8)
déterminées au C.N.R.A. de Barnbey pour deux sols du Sénégal.
(Vachaud G.
et al.
1978):
(a)
sol dior ,
(b)
sol dek.

---

- 45 -
2.2.4.3 Conclusions
Ces méthodes montrent que l'évaporation et
l'infiltration
dépendent
à
la
fois
de
conditions
extérieures
à
la
zone
non
saturée (conditions climatiques et niveau de la nappe) et de la
nature et des caractéristiques du sol (teneur en e~u, conducti-
vi té
hydraul ique,
succ ion,
etc ... ).
Ains i
une
même
pluie
ne
produira pas les mêmes effets si le sol est relativement sec ou
s ' i l est proche de
la saturation,
la nappe se situant au même
niveau.
Les
lysimètres
donnent en
particulier des
indications
importantes sur les mécanismes de circulation de l'eau.
Il faut cependant souligner que ces méthodes ont des coûts
relativement
élevés
(sonde
à
neutron
et
tensiométrie)
et
les
profondeurs d'investigation sont faibles, dépassant rarement
5
mètres (Kitching R.
et Bridge L.R.,
1974).
Leur application à
des calculs de bilan nécessite une étude de variabilité spatiale
des grandeurs caractéristiques, par suite du caractère ponctuel
des résultats obtenus, qui ne représentent que le site d'essai.
2_2.5 MODELES DE SIMULATION HYDROGEOLOGIQUE
2.2.5.1 Principe
Ces modèles sont basés sur la résolution de l'équation de
diffusivité établie à partir de la loi de Darcy et du principe
de conservation de masse dans la zone saturée.
On découpe la
nappe à l'aide d'un réseau de n mailles carrés; et la structure
du modèle
et
les
conditions
aux limites
ayant
été
fixées,
on
introduit les données nécessaires au calcul:
- transmissivité pour chacune des mailles,
débit de pompage ou d'infiltration pour
les mailles où
les valeurs existent,
hauteurs
piézométriques
pour
les
mailles
à
potentiel
imposé,
- coefficient d'emmagasinement,
perméabilités verticales et épaisseur des couches semi-
perméables.

---

- 46 -
On
procède
alors
au
calage
du
modèle,
qui
consiste
à
ajuster
sur
la
piézométrie
étalon
mesurée
celle
ca lculée,
en
faisant
varier
par
approximations
successives
les
différents
paramètres (transmissivité, perméabilité, débits d'alimentation,
coefficients
d' emmagasinement),
à
l'intérieur
de
fourchettes
plus
ou
moins
larges
selon
la
connaissance
que
l'on
a
du
système.
2.2.5.2 Exemples d'applications
Nous citerons deux études
réalisées au Sénégal
(in Dieng
B., 1987), qui concernent les nappes des sables quaternaires et
des
calcaires
lutétiens
entre Ti vaouane
et
Saint-Louis
d'une
part et la nappe du Continental Terminal
entre le
Sine et
la
Gambie,
d'autre part
(fig.
2.13).
Dans la première étude,
le
modèle
indique
une
infiltration
de
l'ordre
de
30
mm/an
plus
conforme à la piézométrie que les 70 mm du bilan global.
Pour
la seconde étude,
les chiffres varient entre 0.5 et 3 mm,
avec
des
pointes
maximales
de
30
mm
et
des
zones
sans
recharge.
Dieng B.
(1987)
a
par ailleurs effectué
une modélisation
des
aquifères
superficiels
du
Sénégal
pour
tenter
d'expliquer
l'existence des anomalies piézométriques dans la zone du Ferlo.
2.2.5.3
Conclusion
Les modèles fournissent en général des résultats sur
l'alimentation des nappes plus conformes aux réalités.
On doit
cependant avoir à l'esprit que la représentativité et la fiabi-
lité d'un modèle sont étroitement liées à la qualité du calage
effectué.
De plus la validité des résultats dépend de la préci-
sion des données introduites dans le modèle et de la conception
même du modèle en fonction des paramètres hydrogélogiqueso/
2.2.6 METHODES DE TRAÇAGE
Différentes techniques de
traçage ont
été développées
en
vue de
l'estimation
de
l'infiltration
efficace.
Elles
sont
basées sur l'étude du transfert d'un soluté
(traçeur) du point

---

- 48 -
d'infiltration vers l'exutoire.
Les
substances
considérées
peuvent
être
naturellement
présentes dans le cycle de l'eau, on parle d'un traçage naturel
ou bien y être introduites de façon expérimentale,
et on parle
alors de traçage artificiel.
Dans les deux cas on peut suivre le cheminement du traceur
au
cours
de
la
percolation
de
l'eau
à
travers
la
zone
non
saturée,
par
l'établissement
de
profils;
on
peut
aussi
recueillir
l'eau
au
bas
de
la
colonne
d'infiltration.
Le
premier
cas
nécessite
la
collecte
dl échantillons
de
sol
et
l'extraction de l'eau de ces sols pour des déterminations de la
concentration
du
traceur,
tandis
que
dans
le
deuxième
cas,
l'analyse est effectuée sur l'eau directement collectée.
2.2.6.1 Traçage artificiel
Il s'agit de l'introduction
dans le système
d'un élément
qui
y
était
absent
ou
s'y trouvait
en
quantité
relativement
faible.
Trois
types
de
traceurs
ont
été
utilisés:
des
colorants, des sels d'électrolytes et des isotopes.
2.2.6.1.1 Méthode des colorants
On introduit de façon expérimentale une substance colorée 1
ayant un
seuil
de
détection
très
faible
et
non
toxique
dans
l'eau d'infiltration et on
surveille son apparition au niveau,
de l'exutoire en faisant
des prélèvements successifs
qui sont
analysés
par
photocolorimètrie.
De
nombreuses
substances
organiques ou inorganiques ont ainsi été employées
(rhodamine,
fluorescéine,
.. ); mais presque toutes sont plus ou moins jixées
par
le
sol
(adsorption
et
échanges
d'ions
par
les
minéraux
argileux).
De ce fait l'emploi des colorants est limité à des
cas extrêmement favorables où les écoulements sont très rapides
et la nappe peu profonde.

---

- 49 -
2.2.6.1.2 Méthode des électrolytes
Les principaux électrolytes utilisés sont des chlorures et
bromures.
Dans ce cas également les phénomènes de rétention et
d'ultra-filtration par les argiles peuvent provoquer un retard
de
l'ion
par
rapport
à
l'eau
ou
au
contraire
accélérer
son
passage à
travers
le sol
par rapport
à celle de l'eau
(Rolfe
P.F. et Aylmore L.A.G., 1977 et Hanshaw B.B., 1973).
Aranyossy
J.F.
(1978),
cite différentes études qui montrent l'importance
que peut avoir l'interaction des ions avec le milieu poreux sur
la dynamique de l'eau et les caractéristiques hydrodynamiques du
terrain.
Sharma M.L.
et al.,
(1985), démontrent par l'injection de
bromure dans un sol sableux australien, que le système racinaire
perturbe le mécanisme de transfert par piston de l'eau.
Allison G.B.
(1987), déduit des différentes études connues
que l'emploi des traceurs artificiels est relativement délicat
dans les zones semi-arides, à cause surtout de la profondeur de
la zone racinaire.
2.2.6.1.3 Isotopes
Le tritium est le traceur isotopique le plus utilisé,
car
il est d'un emploi aisé et les coûts de détermination ne sont
pas très élevés.
Charreau C. et Jacquinot L.
(1967) ont étudié
les mécanismes de circulation de l'eau dans un sol typique du
centre du Sénégal,
(à Bambey),
par traçage
artificiel avec de
l'eau tritiée.
Ces auteurs montrent que l'infiltration
ne se
fait pas selon un modèle piston pure,
mais qu'environ 14 % de
l'eau qui
s' infil tre se mélange
à
l'eau
présente
dans
le, sol
(fig.2.14).
Cette observation est confirmée par Aranyossy J.F.
(1978) qui a employé simultanément des traceurs isotopiques et
salins pour conclure à ce qu 1 il appelle un transfert par "piston
partiel plus mélange retardé avec de l'eau de la microporosité".
Le
tritium
semble
constituer
un
traceur
idéal
quoique
les
molécules d'eau tritiée étant plus
lourdes que celles de
lleau

---

-
~lJ -
Ci
C1 =Concentration deou tritlée dan. leau de drainage
Co
Co: Concentration d'eau tritiée dons la solution d~rigine
A
B
1
----~--------------
]JD~
0,70
C
0,78
Hauteurs d'eau
°
194
200
254
282
mm
Figure 2.14 -
Variations de concentration relative de l'eau
tritiée dans l'eau de drainage en fonction des hauteurs d'eau
écoulées.
(Charreau Cl. et Jacquinot L"
1967).

---

- 51 -
normale; il est possible qu'il y ait des différences de compor-
tement vis-à-vis de l'évaporation.
2.2.6.2 Traçage naturel
On considère
des
substances présentes
naturellement
dans
l'eau et qui suivent pratiquement le cheminement de l'eau.
Des
traceurs salins et isotopiques tels le chlorure et les isotopes
constitutifs de
la molécule
de
l'eau que
sont
le tritium,
le
deutérium et l'oxygène 18 sont ainsi utilisés.
2.2.6.2.1 Méthode du bilan de chlorure
On sait que l'eau de pluie qui s'infiltre à la surface du
sol est chargée en chlorure qui est un ion conservé au cours du
processus d'infiltration.
Durant son trajet vers la nappe,
une
partie de cette eau s'évapore, ce qui a pour résultat d'augmen-
ter la concentration en chlorure de l'eau qui arrive à la nappe.
Le
taux
de
cette
concentration
est
déterminé
par
le
rapport
entre la hauteur de pluie et la lame infiltrée.
Si on considère que tout le chlorure dans
l'eau de pluie
est d'origine météorique et que l'altération ne fournit pas de
chlorure,
on
peut
en
tenant
compte
de
la
concentration
par
évaporation
établir
une
égalité
entre
le
flux
de
chlorure
apporté par les pluies et celui qui atteint la nappe.
On peut
ainsi écrire:
avec:
p
= hauteur moyenne de précipitation (mm)
Cp = teneur moyenne en chlorure dans les pluies (mg/l),
R
= recharge moyenne (mm),
CR = teneur moyenne en chlorure dans la nappe (mg/l).
Deux voies sont suivies pour l'estimation de la recharge:
-
la première utilise
les concentrations en chlorure dans
l'aquifère,

---

- 52 -
-
la
seconde
utilise
les
concentrations
en
chlorure
de
l'eau interstitielle du sol.
A - Chlorure dans les aquifères
De nombreux travaux dont ceux de Schoeller M.(1961 a et b)
ont
été
consacrés
à
l'utilisation
de
la
concentration
en
chlorures dans les eaux de pluie et les eaux souterraines pour
calculer l'infiltration.
Eriksson E. et Khunakasem V.
(1969) ont étudié la recharge
dans un aquifère situé le long de la plaine côtière en Israel,
en utilisant
une méthode
de
bilan des
chlorures
comparable
à
celle du
bilan hydrologique.
Ces auteurs
considérent
que
si
l'on
dispose
de
valeurs
de
concentration
en
chlorure
pour
différents points et différentes profondeurs,
la concentration
moyenne sur toute la nappe peut être déterminée par les courbes
isohalines.
Ils ont obtenu par ce calcul une recharge moyenne
annuelle de 92 mm par an comparable aux estimations faites par
les études hydrologiques effectuées dans la zone.
Cette méthode a été appliquée à deux systèmes aquifères de
la presqu'île du Cap-Vert au Sénégal (BRGM, 1967)
: les nappes
de Thiaroye
et de Malika
(fig.
2.15).
L'étude donne pour
la
nappe de Thiaroye une infiltration comprise entre 90 et 140 mm]
par an,
comparable aux valeurs obtenues par d'autres
méthodes
(fluctuations piézométriques et formule de Turc).
En revanche
pour la nappe de Malika,
les auteurs concluent à l'inapplicabi-
lité de la méthode,
suite à une
stratification horizontale de
la salure des eaux de la nappe.
B - Chlorure des eaux interstitielles des/sols
Les profils
de
solutés
(chlorure,
notamment)
constituent
une méthode de traçage très intéressante des apports à la nappe.
Allison
G.B.
et
Hughes
M.W.
(1978)
dans
le
Sud
australien,
Edmunds W.M. et Walton N.R.G.
(1980) à Chypre,
Zouari K.
(1983)
en Tunisie, Yousfi M.
(1985) en Algérie et Edmunds W.M.
et al.,

---

- 53 -
BILAN PAR DOSAGE DES CHLORES DE L'EAU DE PLUIES
ET DE L'EAU DES NAPPES
MALIKA
ECHE L LE 1150.000
. U
Limite du bassin versant ioutcrrain de la nappe da Tiaroyc
..... _+.lt_ Covrbc i 50piizc
"T'JTTITTTTT Limite du biseau '01' en pro(ondC'U(
~
Forogr s ,oumi! ci prctlèvcmen\\5
&!J1
Pluviomètres ,oum', à pril9VIlmcnt5
_._+\\.... -_.. __.._- ..... -
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OAKAR
"-
Figure
2 .15
~ocalisation de la nappe de Thiaroye et de
Malika.

---

- 54 -
(1987)
au Soudan ont démontré que
l'utilisation
de profils de
chlorure dans la zone non saturée donnait de bons résultats pour
l'estimation de la recharge en zone aride et semi-aride.
Edmunds
W.M.
et
Walton
N.R.G.
(1980)
ont
calculé
une
recharge annuelle de 52 mm pour une pluviométrie moyenne de 420
mm (pour l'île d'Akrotiri à Chypre) en utilisant une concentra-
tion en chlorure dans les pluies de 14.3 mg/l et la moyenne de
la concentration en chlorure dans
la partie du profil sous la
zone racinaire (fig.
2.16);
2.2.6.2.2 Méthodes isotopiques
Les techniques
isotopiques peuvent contribuer à
l'évalua-
tion
de
la
recharge
des
nappes 1
en
donnant
des
indications
qualitatives sur l'existence ou non d'une recharge, ou de manière
quanti tative
en
permettant
d'effectuer
le
calcul
de
taux
de
recharge.
Les principaux isotopes considérés sont les isotopes
constitutifs de l'eau, en particulier le tritium.
A - Mise en évidence de la recharge
Dans les études hydrogéologiques on peut poser selon Fontes
J.Ch.
(1980)
le principe suivant:
-
l'absence de tritium
(par exemple une teneur
inférieure
à
la
limite
de
détection
par enrichissement
électrolytique),
indique que les eaux considérées ont un âge supérieur à 30, voire
50 ans;
- la présence de tritium peut signifier au moins un mélange
d'eau ancienne et d'eau plus récente (plus jeune en tout cas que
1952).
Dans des régions arides comme les déserts du Sahara et du
Kalahari,
la réalimentation de certains aquifères
superficiels
a été démontrée par leurs teneurs en tritium similaires à celles
des précipitations récentes (in Fontes, 1980).
La réalité de la

---

- 55 -
2
3
2
,
3
3
i
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1
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J}
1Ulft'lQl" CI
)
~
20
2S
--;1
Figure 2.16 - Profils de chlorure (log Cl),
réalisés lors du
creusement de puits à Chypre (Edmunds W.M.,
1981).
Les
flêches
indiquent les parties des
profils oü
existe
un
état
stationnaire;
les
chiffres
correspondent
à
la
concentration
moyenne
(mg / l)
calculée pour l'intervalle considéré.
,
__J

---

- 56 -
réalimentation de la nappe
infrabasaltique de
la
presquîle de
Dakar par percolation à travers
la couverture volcanique a ôté
également
démontrée
par
la
présence
de
tritium
(Gaye
C. B. ,
1980) .
B - Estimation quantitative de la recharge
On utilise des profils de tritium dans la zone non saturée
où la localisation du "pic" de 1963, lorsqu'il est conservé dans
la zone non saturé,
permet de déterminer l'âge des eaux.
Les
explosions thermonucléaires au cours des années 1950 à 1960 ont
eu pour conséquence un accroissement très important des teneurs
en tritium dans les précipitations,
jusqu'au moratoire sur les
essais aériens en 1963,
date à partir de laquelle les teneurs
ont commencé à baisser (fig. 2.17).
Il est alors aisé d'identi-
fier les eaux infiltrées au cours de l'année 1963 - 1964 sur un
profil
de
sol,
qui
montrent
un
pic
elles
aussi.
On
peut
calculer le volume d'eau qui atteint la nappe si on connaît le
mécanisme de la dispersion de l'eau dans le milieu poreux ainsi
que les porosité totale et effective.
En effet,
en supposant
que le transfert de l'eau se fait par effet piston et que l'eau
présente dans le profil au-dessus du pic correspond à
la lame
infiltrée
depuis
cette
période,
lion
obtient
la
recharge
annuelle moyenne depuis 1963 en divisant cette lame d'eau par
le nombre d'années écoulées (Dincer T. et al., 1974).
Zimmermann U.
et
son équipe
(1965,
1966,
1967)
ont,
les!
premiers,
utilisé
cette
méthode
pour
calculer
l'infiltration
dans les nappes de la vallée du Rhin.
Ils observent des taux
d'infiltration de l'ordre de 1 m par an pour différents sols,
et des
hauteurs
infiltrées
qui
varient
entre
25
et
75
% des
pluies,
selon
les
saisons,
la
hauteur
de
la
pluie
~t
les
caractéristiques des sols.
Ces études ont été suivies par de
très nombreuses autres pour différents types de sols et dans des
conditions climatiques variées.
Par exemple Sukhija
B.S.
et
Shah C.R.
(1976)
trouvent
par cette méthode,
pour
une
région
semi-aride
de
l'ouest
du
sous-continent
indien,
un
taux
d'infiltration qui
varie
entre
15
et
60
mm,
(3
et
11
%
des

---

- 57 -
NORTHERN
200J
HEMISPHERE
~
[TU)
l50C
1
lQOC
500
\\~:L-J=-L-l~'\\'{--!ttvrJ:'-':"""-L1_~ ---'---.l.-~~~
o
IROPICS
200
['rU)
150
100
so
I I !
!
!
!
~
SOUTHERN
100
HEMISPHERE
[lui
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _- - 1
Figure
2.17
Teneur
moyenne
en
tritium
dans
les
précipi tations,
respectivement
dans
l ' hémisphère
Nord,
les
tropiques et l'hémisphère Sud.
(Gat J., in Fritz P. and Fontes
J . Ch.,
1 9 8 0) .

---

- 58 -
pluies) .
Des tentatives de calcul de
la recharge ont été également
faites
à
partir des
teneurs
en
tritium de
l'eau des
nappes.
Atakan et al.,
(in Fontes J.Ch., 1980) trouvent une infiltration
dé 164 mm/an pour l'aquifère superficiel des sables de la vallée
du Rhin;
ce résultat est en accord avec les calculs de bilan
hydrologique, mais en désaccord avec
les mesures lysimétriques
qui donnent une infiltration de 392 mm/an.
2.2.6.3 Conclusion
La
présence
de
tritium
dans
les
aquifères
superficiels
indique qùe ces nappes contiennent une certaine proportion d'eau
récente sans toutefois être
la garantie d'une
recharge nette,
com~e le montre Fontes J.Ch.
(1980), sur la nappe superficielle
du Grand Erg du Sahara.
De plus cette méthode devient de plus
en
plus
difficile
à
utiliser
du
fait
de
la
diminution
des
teneurs en tritium dans les eaux de pluie (fig.
2.17).
Les taux d'infiltration calculés
à partir des
profils de
tr1 tium dans
la
zone
non
saturée,
constituent
en
général
de
-bonnes estimations.
Mais des recherches sont encore nécessaires
pour maîtriser les problèmes liés à la dispersion,
au mécanisme
.
d~ l'infiltration lui même en relation avec le modè~e de mélange
-:.
.et l'existence de chenaux d'infiltration rapide.
2 _ 3
CONCLUSIONS
La revue des différentes méthodes employées pour déterminer
la recharge nous conduit aux conclusions suivantes:
Les méthodes
utilisant
les
variations
de
la
piézométrie
peuvent
donner
des
résultats
intéressants
dans
le
sens
de
l'évaluation des ressources exploitables.
Leur mise en oeuvre
nécessite cependant l'identification des sources d'alimentation
et la détermination de leurs parts respectives
dans
l'eau qui
s'infiltre, ce qui est très rarement réalisable.

---

- f)9 -
Les méthodes de calcul de bilan d'eau à partir des données
météorologiques conduisent à des imprécisions trop grandes liées
à la difficulté de l'estimation de l'évapotranspiration réelle;
ceci est également valable pour le modèle de Thornthwaite.
Les
modèles
physiques,
basés
sur
la
détermination
des
gradients de charge hydraulique et l'estimation de la conducti-
vi té
hydraulique,
permettent
d'avoir
une
bonne
estimation
de
l'infiltration sur le site d'essai.
Cependant l'application de
ces méthodes
à un
bassin versant,
nécessite
la multiplication
des mesures pour tenir compte de la variabilité spatiale et des
effets topographiques, ce qui augmente les coûts et rend la mise
en oeuvre de la méthode très onéreuse.
Les
modèles
de
simulation
hydrogéologiques
peuvent
~tre
très utiles
pour la
gestion
des
aquifères,
si
les données
de
base qui leur sont fournies
sont justes;
ce n'est malheureuse-
ment pas toujours le cas.
Les techniques de traçage ont donné des résultats
intéressants sous différents types de climat, et en particulier
en zone aride et semi-aride,
là où les autres méthodes présen-
tent
le
plus
d'insuffisances
(Fontes
J.Ch.
et
Edmunds
W.M.,
1989) .
En ce qui concerne le tritium,
son application devient
de
plus en plus malaisée, du fait de la diminution des teneurs dans
les précipitations et de la courte durée de vie de cet élément.
L'utilisation du chlorure et des
isotopes
stables de
l'eau au
cours des
dernières années
a
donné des
résultats
tout
à
fait
encourageants,
m~me
si
des
recherches
supplémentaires,
sont
nécessaires.
La grande variété des méthodes proposées pour l'estimation
de la recharge montre la difficulté à appréhender avec une bonne
précision cette variable, pourtant essentielle dans toute tenta-
tive
d'évaluation
de
ressources
exploitables
des
aquifères.

---

- 60 -
D'autre part cette diversité des méthodes montre qu'il n'existe
pas de technique applicable à
toutes
les situations.
Pour ce
qui est
du
domaine
sahélien,
caractérisé par un
fort
déficit
pluviométrique, la plupart des méthodes classiques sont
large-
ment
inopérantes
et
on
doit
fonder
le
plus
d'espérance
sur
l'utilisation conjointe
des
techniques d'étude
géochimique
et
isotopique de la zone non saturée pour progresser dans les tech-
niques d'évaluation de l'alimentation des nappes souterraines.

---

- 61 -
CHAPITRE 3
3 _ 1
INTRODUCTION
Le Sénégal couvre une superficie de 210000 km 2
(fig.
3.1).
Il se situe entièrement en région inter-tropicale avec un climat
caractérisé par deux saisons bien tranchées
(une longue saison
sèche et une courte saison des pluies).
L'étude a pour cadre la moitié nord du Sénégal, soit dans
un domaine limité au Nord par le méridien de Saint-Louis et au
Sud par celui de Nioro du Rip.
La région se présente comme une
zone relativement plate avec une altitude moyenne qui ne dépasse
pas SO.m.
Ce domaine se distingue par son appartenance à la zone
sahélienne qui sert de transition entre les climats désertique
du Nord et humide du Sud, avec une pluviométrie qui varie de 250
mm au ~ord à environ 600 mm au Sud (fig.
3.2).
La dégradation
continue des conditions climatiques au; cours de deux dernières
décennies, a fait que ce domaine présente des conditions de semi-
aridité fort contraingnantes pour les ressources en eau.
Les
sites
choisis
(fig.
1.2)
l'ont
été
de
façon
à
représenter les
différentes
situations pluviométriques
et
les
types de sols rencontrés dans la zone.
Ce chapitre donne les principales caractérisques du domaine
de l'étude
:
le cadre géologique,
les systèmes
aquifères,
les
conditions climatiques, les types de sols et le couvert végétal.
3 _ 2
CADRE
GEOLOGIQUE
Le
Sénégal
appartient
en partie
au
socle
ouest-africain
précambrien,
qui
affleure
au
Sénégal
Oriental puis
s'enfonce
progressivement vers l'Ouest pour passer à près de 8000 m à
la
verticale de Dakar
(Castelain J.,
1965 et Anonyme;
1986).
Ce
socle
affleurant
dans
la
boutonnière
de
Kédougou
est
d'âge
birrimien.
Il
est
constitué
de
roches
métamorphisées
et
granitisées.
Il est recouvert en discordance vers le Sud et Sud-

---

- 62 -
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Figure 3.1 - Carte de situation.

---

- 63 -
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Figure 3.2 - situation phytogéographique de la moitié nord du
Sénégal dans le domaine sahélien.
(Adam J.G.,1965).

---

- 64 -
Est pàr les grès quartzitiques et calcaires infracambriens et à
l'Ouest par les calcaires et les grès cambro-ordoviciens.
Si l'on
excepte
ces affleurements
cristallins
d'étendue
limitée, l'essentiel du territoire sénégalais est occupé par des
le bassin sédimentaire du Sénégal (s.l.) s'étendant sur près de
350000 km2 , depuis la Mauritanie au Nord, jusqu'en Guinée Bissau
au Sud.
Les formations essentiellement sédimentaires qui composent
ce bassin
sont
le plus
souvent recouvertes
de
termes
sableux
récents.
Les seuls affleurements se situent dans la région du
Cap-Vert (Maestrichtien supérieur et Eocène) et dans la vallée
du
Fleuve
Sénégal
(Eocène).
Toutefois
le
grand
nombre
de
sondages de recherche d'eau ou d'hydrocarbure effectués sur le
bassin, a permis d'établir une lithostratigraphie détaillée des
formations et une carte géologique (fig.
3.3).
3.2.1 STRATIGRAPHIE
L'échelle stratigraphique du Sénégal comporte des formations
qui
vont
du
Paléozoique
au
Quaternaire,
et
ses
principales
subdivisions stratigraphiques,
rappelées par Bellion Y.J.C.
et
Guiraud R.
(1984) et Bellion Y.J.C. (1987}1 sont de bas en haut:
- Le Paléozoigue, rencontré dans le sondage de Diana
Malari en Casamance à la profondeur de 742 m, est constitué
parde~ grès quartzitiques fins à débris charbonneux du Dévonienl
inférieur,
des
schistes
noirs
à
intercalations
grèso-
quartzitiques et des grès quartzitiques fins de l'Ordovicien.
1
-
Le
Trias
et
le
Lias,
constitués
de
roches
salifères,
débutent
la
série
post-paléozoique
du
bassin;
ils
ont
été!
rencontrés en Casamance sur plus de 1000 m et dans la presqu'île.
de Dakar sur plus de 200 m.
1
Pour les forages de référence des formations citées dans.
le texte, se reporter à ces deux documents.

---

- 65 -
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L
E
G
E
N
o
E
1 : Sode granitisé du Précambrien.
~7
: Cénozoïque altéré ('Continental
termina'").
2 : Sédiments de couverture de plate-Iorme
~8
: Sédiments marins, lacustres et
(Protérozoïque supérieur et Paléozoïque).
fluviatiles quaternaires.
3 : Chaine plissée des Mauritanides.
: Sables quaternaires (ergs anciens et actuels).
4 : MésozoTque.
S : Mésozoïque altéré.
/"., 10
: Failles des horsts de Ndiass et de Dakar.
6 : Paléogèn .
Figure ~.3 - Carte géologique simplifiée du bassin:du Sénégal.
(D'après Nahon D., 1976, modifié,
Bellion Y.J.C.,
1987).

---

- 6fi -
le
Jurassique
moyen
et
supérieur,
rencontré
par
les
forages les plus profonds dans les zones de Ndiass et Dakar, est
constitué de calcaires dont l'épaisseur peut atteindre plus de
1000 m.
. Le
Néocomien
s. 1.,
formé
de
calcaires,
dolomies
et
calcaires sableux alternant parfois avec des passées grèseuses,
a été
traversé par des
sondages
à
Ndiass
et
à
Dakar
sur une
épaisseur de 1150 à 1200 m.
Les sondages de Casamance montrent
un passage
progressif
des
faciès
à
dominante
carbonatée
aux 1
faciés gréseux;
dans le centre du bassin
(Diourbel, Kébémer et
Ndande),
on
a
une
alternance
de
formations
essentiellement
argileuses et d'argiles silteuses.
-
Le
Crétacé
moyen
(Aptien
terminal
à
Cénomanien),
est
représenté
par
des
faciés
gréseux
peu
épais
dans
la
partie
orientale du bassin, qui se chargent progressivement en argiles
vers les régions centrales, tandis que la puissance de la série
augmente ;. ces argiles renferment des intercalations de lignites.
Sur la bordure occidentale du bassin, la série est formée par des
al ternances de
calcaires,
d'argiles,
de
sil ts et de
grès;
un
domaine argilo-gréseux s'individualise au niveau de la t~te de 1
la presqu'île du Cap- Vert.
-
Le
Turonien,
correspond
dans
l'Ouest
du
bassin
à
des
argiles noires parfois bitumineuses, à rares passées de calcaires
argileux
d'épaisseur
variant
de
40
à
210
m.
Les
argiles i
deviennent versicolores
vers
l'Est
du
bassin et
la
série
est
alors rapidement envahie par des grès grossiers.
-
Le
Sénonien
s . s . ,
consti tué
de
dépôts
argilo-sableux,
présente
sur
la
marge
occidentale
quelques
intercalations
carbonatées; la puissance de la série atteint 700 m dans la zone
des diapirs de Casamance.
- Le Maestrichtien,
affleure au niveau du horst de Ndiass
sous forme de grès et d'argiles;
mais il a été surtout recoupé
ou atteint
par des
sondages qui ont
rencontré
sur la
majeure

---

- 67 -
partie du territoire des faciès sableux plus ou moins grossiers
et plus ou moins argileux,
devenant plus argileux vers l'Ouest
en' m~me temps que son épaisseur augmente (900 m à Diourbel et
1800 m à Rufisque).
-
Le Paléocène,
représenté
par des marno-calaires et des
calcaires zoogènes,
affleure dans
la région du Cap-Vert et sur
les
bordures
du
horst
de
Ndiass
où
les
calcaires
sont
très
fortement karstifiés.
L'épaisseur de la série varie de 50 à 100
mètres.
- L'Eocène inférieur ou Yprésien, comporte essentiellement
des argiles et marnes, blanchâtres à grises, devenant plus marno-
calcaires et calcaires au sommet (horizon de Ngazobil, calcaires
de Pallo, de Khombole dans la région de Thiès et Touba, dans la
région de Diourbel).
Son épaisseur varie de 100 à
400 m dans
l'Ouest du bassin où il est le plus connu.
-
L'Eocène moyen ou Lutétien correspond à
des argiles et
marnes à intercalations de silex sur la marge occidentale, alors
que les faciès calcaires prédominent sur le reste du bassin;
les
épaisseurs varient de 40 m à
200 m.
Dans
la zone de Tivaouane
(fig. 1.2), la série est très riche en phosphates (exploitation
à Taiba et Lam-Lam).
- L'Eocène supérieur, généralement érodé, n'est reconnu ~ue
dans
quelques
sondages
profonds;
il
est
constitué
alors
de
calcaires 1
marno-calcaires
et
marnes souvent
phosphatés
épaiis
de 30 à
60 m (sondages de
Casamance)
ou d'argiles de
coule~r
1
béige ~tteignant 110 m d'épaisseur à Dakar.
Dans la région ~e
1
Thiès,
le
filon
néphélinique de
Bandia correspond à
un déb~t
d'activité volcanique.
,
- L'Oligocène, représenté dans les forages de Casamance p~r
des calcaires à
intercalations de marnes brunes ou grises à
la
base de la série s'épaississant d'Est en Ouest (5 à 150 ml;
on
le, retrouve
sous
forme
de
calcaires
emballés
dans
les
tufs
volcaniques d'âge miocène de l'Anse Bernard et d'une mince couche
1

---

- 68 -
phosphatée dans la série des phosphates d'alumine
de Lam-Lam.,
Les premières manifestations volcaniques enregistrées à Dakar,
se situent 'également à l'Oligocène (pyroxénite de l'Anse Bernard
et basalte incorporé dans les calcaires à Lépidocyclines);
-
Le Miocène,
constitué de dépôts d'origine marine
a été
reconnu
sur
le
plateau
continental
de
Casamance
où
il
est
consti tué
par
des
argiles
à
débris
ligni teux
de
60
à
100
m
d'épaisseur, surmontées par des calcaires argileux et des marnes
d'une centaine de mètres d'épaisseur.
En
Basse Casamance,
le
Miocène
correspond
à
la
série
const i tuée
par
des
sables
et
argiles à lignite, des calcaires sableux coquilliers glauconieux
et des sables et argiles à passées calcaires sur une épaisse~r
pouvant atteindre 200 m.
Plus à l'Est, la série argilo-sableuse
reconnue aux environs
de Tambacounda 1
peut
~tre rattachée au
Miocène.
Le Miocène est par ailleurs marqué par une importante
activité volcanique dans les régions du Cap-Vert et de Thiès.
- Le Continental terminal, correspond à une formation sablo-
argi.leuse rubéfiée se terminant généralement à son sommet par une
cuirasse: latéri tique.
Tant en Casamance que
sur
le reste
du'
territoire (notamment dans la région du Rip et la zone comprise
entre ,le
Saloum
et
le
fleuve
Sénégal),
cette
formation
est
représentée pour l'essentiel par des formations marines altérées;
qui d'âge présumé miocène.
- Le Pliocène,
constitué par un niveau détritique plus ou
moin~ ,grossier, très riche en oxydes de fer, s'observe un partout,
dans le bassin.
Il correspond à la cuirasse ferrugineuse dite 1
"fini-tertiaire"
qui
recouvre
les
formations
du
Continental,
terminal et les coulées volcaniques du Cap Manuel à Dakar.
,-Le Quaternaire, caractérisé par des variations du niveau,
,
i
marin et du climat, constitue la majeure partie des affleurements
du bassin sénégalais.
De nombreux travaux ont été consacrés à
l'étude des formations quaternaires qui sont des formations très
hétérogènes [Tricart J. et Brochu M., 1955; Tessier F., 1954(a)
et
(h);
Elouard P.,
1962 et
1966;
Hébrard L.,
1966
et
1978;

---

- 69 -
Mich~l P., 1973; Faure H. et Hébrard L., 1977; Monteillet J.,
1986; Fall M.,
1986; Lezine A.M., 1987; Diouf M.B., 1989 entr~
autres].
'On distingue un Quaternaireo ancien ou Pléistocène et
un Quaternaire récent ou Holocène.
* Le Pléistocène (1000000 - 12000 ans B.P.) débute avec le
Tafari tien,
représenté
par
des
grès
argileux
reconnus
comme
continentaux depuis
les
travaux
de Giresse et al.,
(in Diouf
M.B.,1989).
Au niveau de la presqu'île de Dakar, le volcanisme
des Mamelles se manifeste entre 1000000 et 800000 ans par unT
succession de coulées de dolérites et;de basanites interstrati+
1
fiées dans
les formations sédimentaires sableuses.
Le premier
1
épisode
marin
transgressif
observé
sur
le
bassin
sénégaloT
"0
mauritanien correspondrait à
l'Aoujien (entre 100000 et 7000q
ans).
Au Sénégal, cet épisode d'extension assez
limitée,
est
reprilsoenté
par
des
grès
calcaires
à
stratifications
entre-..
croisées.
Il est suivi
par une
période relativement
aride,
l 'Ogolien 1,
avec
des
dép8ts
sableux éoliens
comme
l'erg
d~
1
Ferlo.
Entre 40000 et 30000 B.P.,
survient une transgression)
1
l ' Inchirien,
dont
les
témoins
sont
des
formations
margino~
littorales que l'on trouve dans les niveaux enfouis du delta du
Sénégal ou en mer sur des
fonds
de -20
à
-30 m (Diouf M.B.,
1989).
Le
Pléistocène
s'achève
par
une
période
aride,
l'Ogolien II (20000 - 15000 B.P.), avec un retrait de la mer qui
a pu atteindre un niveau de -120 m.
On assiste ainsi, à la mise
en place
de massifs dunaires
orientés
NNE-SSW
sur
une
bonne
partie du bassin du Sénégal.
Ces massifs
sont constitués
de
sables fins
(médiane autour de 189 ]lm), bien classés, à
faible
teneur en argile et minéraux lourds (Hébrard, 1966 et Monteillet,
1986) .
* L'Holocène (12000 - 2000 ans B.P.) débute par un ~pisode
humide,
le
Tchadien,
qui
se
traduit par
la
formation de
sols
ferrugineux rouges sur les dunes ogoliennes,
l'installation de
réseaux hydrographiques
et
de
lacs
dans
les
inter-dunes,
la
présence d'une végétation d f affini té guinéenne autour de ces lacs
et la formation de vasières dans le domaine prélittoral.
La fin
du Tchadien est par contre marquée par une phase d'aridité, qui

---

- 70 -
voit l'asséchement des lacs vers 7000 B.P.
Le climat redevient
humide
jusque
vers
4200
B. P. .
Cet
épisode
transgressif
ou
Nouakchottien
(Elouard P.,
1966) atteint
son maximumvers
5500]
1
B.P.
avec
des
golfes
marins
à
dépôts
argileux
riches
enl
Mollusques,
qui
ont
été
décrits
pour
la
première
fois
en
Mauritanie.
Ce Nouakchottien est représenté par des
plages à
Anadara senilis dont l'altitude se situe autour de + 1 et + 2 m
1
par rapport au niveau actuel de la mer.
L'aridité, amorcée vers:
4200 B. P., va se poursuivre durant le Tafolien entre 4200 et 2000i,
ans B.P.
On assiste à l'édification de cordons littoraux, aveci
la mise en place du système dunaire de Cambérène.
La périodel
sub-actuelle
est
caractérisée
par
la
poursui te
de
lali
régùlarisation de la côte avec formation de plages sableuses et
reprise éolienne des sables dunaires qui sont déposés dans les,
dépree;sions.
3.2.2 STRUCTURE
Le bassin sénégalo-mauritanien se présente comme une vaste,
1
structure monoclinale,
comportant
des terrains mésozoiques
et!
cénozoiques à pendage ouest.
Cette structure relativement simple
de
bassin
de
marge
passive,
est
compliquée
par
des
diapirs
salif~res qui percent la couverture sédimentaire du plateau:
continental
guinéo-casamançais
au
Sud
et
celle
du
talus
continental
mauritanien
au
Nord 1
et
par plusieurs
horsts
et
grabens que délimitent des failles subméridiennes au voisinnage
1
du front du plateau continental dans la zone médiane du bassin.
Les coupes géologiques établies par Spengler (de) A. et al.,
1966, puis
Bellion Y.J.C.
et
Guiraud R.,
1984,
montrent
dans
l'Ouest
du
Sénégal
des
structures
faillées,
sensiblement
parallèles à la direction générale du rivage, et qui délimitent
des horsts et des grabens:
les horsts
de Ndiass
et de
Dakar,
séparés par le graben de Rufisque
[f ig.
3.4 (a) ] .
Le horst de
Ndiass est plus ou moins relayé vers le Nord par le môle des lacs
de Guiers-Rkiz [fig. 3.4(b)].

---

1 l
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- '
,
l •
C ] .
[ffi] .
1 : Roches métamorphiques : 2 : Sables ou grès : 3 : Carbonates : 4 : Argijes ; 5 : Roches IIOJcaniques :
6 : Evaporile. : 7 : Détritique grossier: 8 : Discordance: 9 : Faille: 10 : Forage (prolondeur en ml :
.
11 : Paléozolque.
Figure 3.4(a)
Coupes géologiques du Sénégal.
(;;
d'après Spengler (de) A. et al.
(1966)
= d'après Bellion Y.J.C. et Guiraud R.
(1984)
m:x:lifié
Bellion Y.J.C.
(1987) .

---

- 72 -
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.0"'· . .
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1 • •
1
•
1
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1 •
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1.
~.
..
~
~~
.
., . ...
. . .
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.'_1It::=:;;;l=!
~
~
~
~ Absence de Lutétien
et
d'Ëocéne
inférieur
~ Ab~enc'! de Lutelien • Ëocéne inférieur en partie ~rodé
o Zone de conden~otion fTlOllmUm du Lulétlen
,-~- Limite
d'éro~ion du Lutétien
_\\0- Courbe
IsoPOQue
du
Luléllen
<:)
Gisement
de
phosphote
tocéne ,ntérieur el moyen
"Pénétration
de~ bIotopes pho~pholé~
Figure 3.4(b)
-
Esquisse paléogéographique et structurale de
l'Eocène
du
bassin
du
Sénégal.
(D 1 après
Boujo
A.
et
Oula
Jiddou E.H.,· 1983; in Bellion Y.J.C.,
1987).

---

- 73 -
Cette partie occidentale du bassin a été également le siège
d'un
important
magmatisme
basique
dont
les
manifestations
s'étendent· du
Crétacé
supérieur
au
Quaternaire.
Les
di vers
affleurements rencontrés
sur
une
aire de 100
km depuis
Dakar
jusqu'à l'Est
de Thiès,
ne
constituent que
la
partie
visible
d'une province magmatique plus vaste comprenant en particulier
le volcanisme sous-marin de Cayar et le dôme de Léona (fig. 3.5).
Le magmatisme
crétacé de
Léona
n' aff leure pas;
il
se
traduit
uniquement par une anomalie gravimétrique.
Le volcanisme de
la presqu'île du Cap-Vert et de la région de Thiès a fait l'objet
de nombreux travaux dont Crévola G. et Dia A.
(1980) ont fait une
très bonne synthèse.
Le volcanisme tertiaire se rencontre sous
forme de petits affleurements disséminés dans toute la région du
Cap-Vert et du horst de
Ndiass.
Il est caractérisé par
deux
grands types de roches souvent associés, des laves et des tufs.
Les
âges
radiométriques
obtenus
à
partir
d'une
vingtaine
d'échantillons, vont de 35.5
1.5 Ma à
5.3
0.3 Ma
(Cantagrel
J.M.
et
al.,
in
Bellion
Y.J.C.
et
Guiraud
R.,
1984).
Le
volcanisme quarternaire essentiellement cantonné dans la tête de
la presqu'île du Cap-Vert, est bien connu en particulier grâce
aux travaux de Debant P. (1963) et de Crévola G.
(1974-1980);
il
est représenté par un appareil principal complexe, le volcan des
Mamelles, et des appareils secondaires, ainsi que par plusieurs
ensembles de coulées et de tufs interstratifiés dans des sables.
Les datations radiométriques donnent aux coulées un âge de 1.5
Ma pour l'ensemble volcanique inférieur et
1 Ma, pour l'ensemble
. "
.
volcanique supérieur (Crévola G. et Gaye C.B. 1979).
L~
style
et
l'histoire
tectonique
du
bassin
sénégalo-
mauritanien sont caractérisés par la prédominance des structures
en dist~ns~on (horsts et grabens, failles listriques, diapirs),
avec toutefois la possibilité du jeu de quelques décroche~ents
en compression à certaines époques et par le
jeu polyphasé des
accidents (Bellion Y. J. C. , 1987).
Cet auteur distingue plusieurs
épisodes
tectoniques
majeurs,
représentant
pour
la
plupart,
l'écho 4e phases tectoniques bien caractérisées dans la chaîne
alpine.

---

- 74 -
r - - -
1
1
1
N
• Dlour bel
Figure
3.5
-
Localisation du magmatisme méso-cénozoique du
bassin
du
Sénégal.
(Crévola
G.,
19~O i
in
Bellion
Y. J. C. ,
1987) .
en tireté: limite supposée de l'aire volcanique;
1
en pointillé: zone à affleuremnts volcaniques.

---

- 75 -
3 _ 3
CONTEXTE
HYDROGEOLOGIOUE
L~hydiogéologie du
bassin
sédim~ntaire (fig.
2.13)
est,
caractérisée par une superposition de niveaux aquifères contenus 1i
dans. des formations sableuses, sablo-gréseuses et calcaires, qui
sont
séparés
par
des
niveaux
imperméables
(marnes,
argiles,,
etc ... ).
En fonction des conditions de gisement (profondeur et
nature lithologique du réservoir principalement) il est possible
de distinguer des nappes superficielles et semi-profondes et une
nappe profonde (fig.
3.6 et tab.
3.1).
3.3.1 LES NAPPES SUPERFICIELLES ET SEMI-PROFONDES
1
Différents systèmes
aquifères
(nappes des
sables
quater-j
naires,
du
Continental
terminal,
de
l'Oligo-miocène,
des
calcaires lutétiens,
des
calcaires paléocènes,
nappe
superfi-
cielle du horst de Ndiass) ont été reconnus en relation notamment,
avec le contexte géohydroloqique
(bassin versant)
et la nature
de la roche-magasin.
3.3.1.1 Les nappes alluviales
Ces nappes correspondent aux réserves d'eau douce contenues
dans les formations
alluviales quaternaires
qui
jalonnent
les
trois grands cours d'eau (fleuves Sénégal, Gambie et Casamance).
Elles sont généralement exploitées par des puits traditionnels,
peu profonds, pour les besoins domestiques.
Dans l'ensemble, le
fonctionnement de ces systèmes est encore mal connu.
En ce qui
concerne la nappe alluviale du fleuve
Sénégal,
les travaux en
cours dans le cadre du programme de l'Organisation pour la mise
en
valeur
du
fleuve
Sénégal
(OMVS),
devrait
permettre
une
meilleure connaissance des relations nappe-fleuve (rôle des crues
dans la recharge de la nappe) et en particulier l'influence du
delta sur la qualité de l'eau.

---

f
,......
w
Thl ••
Toube
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( ,.
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..... ..... ·1- - - -
o
.
f ...~'•
~.
, ..1.
100
100
;100
'-J
\\?~ ArRile. arRile sableuse. m~Tne. milrno-cillCrtirl'.
Sable, grh. Ilr~ile.
O'l
F.ns<'mble i;lf.
0
Ilr~i1e sableuse.
i"ns,'mhl,' c"l'('ril'UT
Calcaire. talc~ire marneux, calc~irp ~r_'~ux.
nilpp"
mAeAtricheienne !
.
(":'""'""71
.' ••• l'lveau statique.
L.....:.I
Sable, sables argileux.
Figure 3.6 -
Coupe hydrogéologique schématique à travers le
bassin du Sénégal.
(in Travi Y., 1988).

---

- 77 -
.;.t
1,;,
CARACT~RISTIQUES
AQurFERES
LOCALISATION
Réservoir
Perméabilité
Débits
Qualité de l'eau
(nature)
spécifiques
Deltas du Sénégal
Alluvions plus
Médiocre
Médiocre à
Souvent salée à
Nappes alluviales
et
moins argileuses,
à faible
tr~s faible
fortement salée
du Sine-Saloum
sables, latérites
Sables infra-
Nappes des sables
Cap-vert
basaltiques
Très bonnè Moyen à bon
Eau peu chargée
quaternaires
Littoral entre
Sables dunaires
contient du fer
Cayar et St-Louis
à Thiaroye
Nappes du
Ferlo
Sables et grès
Assez bonne Moyen à bon
Eau douce à très
Continental terminal
Thiès-Tivaouane
plus ou moins
à bonne
douce
Sine-Gambie
argileux
~tNappe de
Koungheul-Tambacounda
Sables faiblement
Bonne
Moyen
Eau peu chargée
Il 'Oligo-Miocène
Casamance
argileux
l
l Nappes des calcaires
Ferlo
Eaux douces
llutétien~
Louga-Coki
Calcaires
pou'mt être
j
Th iès-Tivaouane
~arstifiés
Ronne
Bonne
chJrgées dans
'Khombole-Bambey-Diourbel
certains secteurs
-of
'.!Nappes des calcaires
Sébikhoutane et Pout
Calcaires
Eau peu chargée
, paléocènes
MBour
karstifiés
Bonne
Bonne
t apport localisé
d'eau saumâtre
tNappe supérieure .
ÎdU Maestrichtien
Horst de Idiass
Sables, grès
Très bonne
Bonne
Eau peu chargée
1
\\ _ , .
'
•• '
'.
'
, l
'.. Nappe profonde. du
Ensemble bassin
Sables, grès,
Eaux
1Haestrichtien .:
sauf eltr~me Ouest
sables argileux
Moyenne à
peuvent ~tre très peu chargées
l
"
bonne
importants
{eaux saumâtres
1 .
ii
'.;,.....
i ' -
r· i '
Tableau 3.1 - principaux aquifère~ du bassin du Sénégal.
:,:.
i '

---

- 78 -
3.3.1.2 Les nappes des sables quaternaires
Les formations
sableuses du cordon dunaire situé
le long
du li,ttoral entre
Dakar et
Saint-Louis renferment
d' importan-
tes réserves d'eau avec des ressources exploitables estimées à
plus de 3200000 m3 jjour (Travi, 1988).
Ce système se subdivise
en deux grandes unités bien individualisées:
la nappe infraba-
saltique,
captive sous les
coulées du volcanisme des
Mamelles
i
(tête de
la presqu 1 île du
Cap-Vert),
et
la nappe des
sables
libres entre le col de la presqu'île et Saint-Louis.
Ce système
est
en
principe
réalimenté
par
les
pluies;
mais
dans
les
conditions actuelles de sécheresse la recharge ne suffit plus à
compenser les pertes
(exploitation
et évaporation),
ce
qui se
traduit par une
baisse
importante
des niveaux
d'eau
dans
les
ouvrages (DEH, 1974 - 1988) et des risques d'invasion par l'eau
de la mer (Gaye C.B. et al., 1988).
3.3.1.3 La nappe du Continental terminal
Elle est contenue dans les formations détritiques mio-plio-
quaternaires (argiles sableuses et sables argileux) qui couvrent
le Sud, l'Est et le Nord-Est du territoire.
Cet aquifère dont
l'épaisseur varie d'une dizaine de mètres à plus de 150 mètres,
renferme des réserves estimées à
850000 m3 jj (Travi Y.,
1988),
qui servent à l'alimentation en eau des villages. Son exploita-
tionest toutefois rendue difficile par la faiblesse des débits
et 1~~'pr6fondeurs de puisage (niveau de la nappe
entre 40 et
60 mètres de profondeur en moyenne).
3.3.1.4 La nappe de l'Oligo-Miocène
Cet
aquifère d'épaisseur
variable qui
augmente
d' &st. en
Ouest, s'étend depuis la Casamance jusqu'au Sud de la vallée du 1
Ferlo (Artis H.
et al., 1986).
Il est contenu dans les sables
et sables argileux oligo-miocènes reposant en discordance sur les
form~tiàns argilo-carbonatées de l'Eocène.
En Casamance où la
.
;
profondeur des niveaux d'eau ne dépasse guère 15 m,
il joue un
rôle 'éco'nomique très important, avec un débit journalier estimé

---

- 79 -
à 100000 m3 /j
(Lepriol J.,
1983).
3.3.1.5 La nappe des calcaires lutétiens
Elle appartient au système de l'Eocène
inférieur et moyen
au Nord
et au
Nord-Ouest
du pays,
dont
les
formations
essen-
tiellement
carbonatées
et
sub-affleurantes,
peuvent
renfermer
des nappes de capacité variable selon le degré de karstification
des niveaux calcaires.
C'est ainsi qu'à l'Est de la route Dakar
- Saint-Louis,
s'étend sur une bande d'environ 2000
km 2 ,
entre
Bambey et Louga, la nappe des calcaires lutétiens [Noel Y.,
1975
(a)
et (b)
et 1978)].
Cette nappe pouvant fournir des débits
ponctuels de l'ordre de 150 m3 /h pour un rabattement de 1 m (OMS,
1974),
participe
à
l'approvisionnement
en
eau de
la
ville
de
Dakar pour quelques 160000 m3 /j.
3.3.1.6 La nappe des calcaires paléocènes
L'aquifère
paléocène
est
surtout
individualisé
dans
le
secteur
occidental
du
Sénégal,
là
où
les
calcaires
sont
karstifiés et renferment d'importantes quantités d'eau.
Il est
le plus souvent captif sous les formations marneuses de l ' Eocène.
Le
fonctionnement
de
cet
aquifère
est
bien
connu
grâce
aux
nombreuses études dont il a fait l'objet dans la région de Thiès
en particulier (Martin A.,
1970,
Pitaud G.,
1980 et 1983,
Faye
A., 1983 et Travi Y., 1988).
L'augmentation des débits soutirés,
à
la limite de
la sur-exploitation,
lui fait
courir de graves
dangers d'épuisement des réserves et de pollution par les eaux
marines le long du littoral
(Travi Y.
et al.,
1983).
3.3.1.7 La nappe superficielle du horst de Ndiass
La nappe phréatique se trouve dans
les niveaux
supérieurs
du Maestrichtien et dans
les
formations
quaternaires que
l'on
rencontre sur le horst de Ndiass et au Sud du compartiment de
Pout.
Le réservoir, constitué par des sables argileux riches en
gravillons latéritiques,
a une épaisseur qui varie globalement
du Sud vers le Nord (entre 10 et 50 m).
Cette nappé, exploitée

---

- 80 -
par des puits villageois, est très faiblement réalim~ntée par les
pluies (moins de 12 mm/an selon Faye A.,
1983).
3.3.2 LA NAPPE PROFONDE DU MAESTRICHTIEN
L'aquifère profond maestrichtien s'étend sur la presque
totalité du
bassin
sénégalais,
où
il forme
une
nappe
captive
entre 50 et 500 mètres sous la surface du sol.
Le réservoir est
formé de niveaux gréseux et argilo-sableux (épaisseur moyenne de
250 mètres) qui sont rattachés au Sénonien ou parfois à la base
du
Paléocène.
Le
mur
de
l'aquifère
est
constitué
par
lf!S
formations du socle à
l'Est du méridien 14'30;
à
l'Ouest,
des
niveaux argileux la séparent des eaux sursalées sous-jacentes.
Son
toit,
constitué
par
l'apparition
d'argiles
ou de
niveaux
carbonatés de faciès variés,
présente une allure ondulée,
avec
une ride nord-sud dans
le centre ouest du bassin et un sillon
grossièrement
orienté
Est-Ouest,
au Sud
(Travi Y., 1988) .
La
nappe
qui
est
exploitée
par
plus
d'une
centaine
de
forages
constitue un immense réservoir dont les réserves ont été estimées 1
à 35 milliards de m3 (Pitaud G., 1983).
Travi Y., (1988) montre
que la majeure partie des eaux de cette nappe présente un âge de
l'ordre de
30000 ans et
que par conséquent
la
nappe est
très
faiblement réalimentée dans les conditions actuelles.
3_4
CONTEXTE
CLIMATIQUE
3.4.1 LE CLIMAT ACTUEL
Après un bref rappel des mécanismes du climat de la zone,
nous présentons les deux principaux paramètres qui int~rviennent
directement dans l'estimation des apports aux aquifères que sont
la pluie et l'évapotranspiration.
3.4.1.1 LES MECANISMES DU CLIMAT
Les mécanismes climatiques de
la zone intertropicale sont
extrêmement complexes et les météorologues ont mis en évidence
l'importance
des
faits
dynamiques
et
plus
partiulièrement

---

- 81 -
cinématiques,
des
tranferts
énergétiques et
des
courants-jets
d'Est (Olivry J.C., 1989).
Mais, d'une manière générale, on peut
lier les variations climatiques saisonnières ou successions de
types de temps (Brigaud F., 1965) à des notions de masses d'air:
et de front selon le schéma proposé par Gémieux (in Olivry J.e,
1989) et que nous rappelons ci-dessous.
Le climat
se
trouve
sous
la
dépendance
étroi te
de
deux
centres d'action (fig.
3.7):
-
Au Sud,
l'anticyclone
de
Sainte
Héléne
débordant
largement au Nord de l'Equateur pendant l'été boréal,
génère
les
alizés
du
Sud-Est
détournés
en
f lux
de
mousson du Sud-Ouest dans l'hémisphère nord.
-
Au Nord,
l'anticyclone
des Açores,
relayé par
une
cellule anticyclonique égypto-libyenne pendant l'hiver
boréal, génère les alizés du Nord-Est et l'harmattan.
Elle devient
zone de basses pressions en
été et est
appelée dépression thermique saharienne.
Ces deux centres d'action aboutissent à
la convergence de
deux masses d'air complétement différents:
- l'air continental stable et très sec, au Nord,
-
l'air maritime instable et humide, au Sud.
La
limite
de
ces
deux
masses
d'air
s' appelle
le
Front
Intertropical
(FIT).
La surface frontale est très inclinée
vers
le Sud,
de sorte que
la mousson
(dont
l'épaisseur maxima
dépasse
rarement
3000 m),
s'avance en coin
sous
l' harmattan.
Aux niveaux supérieurs,
vers
5000 m,
un courant d'Est
(le Jet
Africain d'Est) surmonte mousson et harmattan.
Le FIT se déplace au cours de l'année, restant sensiblement
dirigé le long des parallèles entre les vingtième et qua,trième
parallèles nord qu'il atteint
respectivement en
juillet et en
janvier.
Il suit, avec une amplitude différente et environ un
mois de retard,
le mouvement en déclinaison du soleil.

---

- 8? -
..-.-'"
Antl~clone
Anticyclone
du NE Africain
des AFores
F.A. M
~~---­ --......---..-------
"
.
Depression
saharienne
E. qu a te ur
AntiC)'clone
de Ste Helène
Figure 3.7 - Circulation atmosphérique en Afrique occidentale.
(Brigaud F., 1965).
F~A.M : Front des alizés maritimes;
F.I.T. : Front Intertropical.

---

- 83 -
Dans son oscillation saisonnière le FIT entraîne, comme le
rappelle Dhonneur G.
(1974), quatre zones de temps qui sont, du
Nord au Sud (fig 3.8):
- la zone A,
immédiatement au Nord du FIT, domaine
de l'harmattan et des alizés;
le ciel
est clair,
ou
peu nuageux et il n'y a pas de pluie;
-
la zone B,
au Sud immédiat
du front,
caractérisée
par une faible épaisseur de mousson avec un ciel peu
nuageux pouvant produire des grains orageux isolés;
- la zone C, plus au Sud, où la mousson devient plus
épaisse;
le ciel est couvert à
très
fort couvert de
cumulus
ou
cumulo-nimbus,
avec
pluies
d'orages
et
lignes de grains;
-
la zone D,
encore plus au Sud,
proche des centres
de subsidence où l'inversion anticyclonique des hautes
couches,
en
limitant
l'extension
en
altitude
des
nuages stratiformes, ne donne que très peu de pluie.
c'est le déplacement en latitude de ces
quatre zones qui
détermine
les
saisons:
les
zones
A
(ou
B),
C et
D,
donnant
respectivement, lorsqu'elles intéressent une région donnée,
la
grande saison sèche,
la saison des pluies et
la petite saison
sèche. (Olivry J.C., 1983).
1
~ i
1
En
janvier
quand
le
FIT
est
dans
sa
position
la
plus
:
méridionale, tout le Sénégal est dans la zone A;
inversement en
août, lorsqu'il est dans sa position la plus septentrionale,
la
pluie de lignes de grains (zone C) est générale.
3.4.1.2 LES ELEMENTS DU CLIMAT
3.4.1.2.1 LES PRECIPITATIONS
Les données proviennent des observations effectuées sur un
ensemble de stations spécialisés
et de postes
auxiliaires par
l'Agence pour la Sécurité
de
la Navigation Aérienne
(ASECNA),
organisme
interafricain
dont
la
météorologie
nationale
est
membre.

---

-
IH
J
A
M
J
J
A
N
o
lar.
ord
parlS"W
ZoneA
par 24 0 W
20
10
Zone C2
o
Zone 0
Figure" 3.8 - Variation saisonnière de la zonalité climatique
intertropicale
en
Afrique
de
l'Ouest
entre
15 0
et
24 0
w.
(Olivry J.C.,
1989, légérement modifié).
La zone C est subdivisée en deux, une zone Cl qui correspond
à celle où circulent les perturbations orageuses de l'Afrique,
et une zone C2 qui est celle où l'épaisseur de mousson est
maximale.
Cette
figure
montre
que
la
frange
sahélienne
entièrement
située entre 11 et 21° sera essentiellement intéressée par les
types
B et
Cl
en
situation
moyenne
pendant
l'été
boréal
(hivernage dans la zone).

---

- 85 -
A - Hauteurs de précipitations annuelles
* Les données
Les chroniques disponibles sont de longueur inégale.
Les
premières observations à
St-Louis et Dakar datent du début du
siècle, alors que
les autres postes n'ont été mis en place que
vers les années 1960.
De plus,
la plupart des postes présentent
des lacunes
et seule la
station de
Dakar a
été observée
sans
discontinui té
pour
la
période
1921
-
1989.
Le
tableau
3.2
indique les hauteurs annuelles de précipitations observées aux
différents postes du Sénégal pour cette période.
* Répartition spatiale
Les valeurs de la hauteur interannuelle de précipitations,
obtenues sur les séries reconstituées à
partir de corrélations
avec
les données
de la
station de
Dakar pour
avoir une
série
homogène
sur
la
période
considérée
(68
ans),
ont
permis
de
dresser une carte des isohyètes (fig. 3.9).
Cette carte montre
une diminution
de la
pluviosité du
Sud vers
le
Nord avec
des
précipitations de l'ordre de 1300 mm à Kédougou,
qui passent à
800 mm à Tambacounda un peu au Nord, puis à 450 mm à Linguère
dans le
Ferlo
et
290
mm
à
Dagana
à
l' extrêmi té
nord
sur
les
bords du fleuve Sénégal.
A ce gradient méridien, se surimposent
des nuances littorales avec,
au Sud de Dakar,
des pluies plus
abondantes
sur
la
côte
que
vers
l'intérieur
(1400
mm
à
Ziguinchor contre 1300 à Kédougou plus à l'Est par exemple).
* Variations de la pluviométrie
Sur les
diagrammes
de
la
figure
3.10
sont
indiquées
les
variations dans le temps de la pluviomètrie annuelle,
obtenues
par calcul
des
moyennes
mobiles
sur
5 ans.
On
observe pour
l'ensemble
des
stations,
des
alternances
de
périodes
déficitaires et de périodes plus humides.
Il semble se dégager
une certaine
alternance
de
périodes
séches
et
humides,
avec

---

- 811 -
annees
DAGAiA.llilllI
.BAill
WI.lliQllDWlli2lI V1L.illllU.o.ill
lliJ!..IlC.H.Ol.ill.B.ill i!IJ..B.ll. W!i
'U.Y!.Q!!.Aj EJ&ill
J..llQJ[J,l ,
lm
121.5
mu
m.6
1922
335.5
HO.7
515.7
60U
m3.7
960.1
1989.1
07.l
107.8
769,5
m3
217.5
50U
513.2
991.2
mu
1025.6
1375.2
560.5
61&.7
831.7
320.1
1921
181
105
511.2
781.2
1396.2
1lO3.1
2182.5
809,9
526 .1
597.7
301.9
m5
m
557 .1
195.2
691.9
135Q.7
1170.1
1125.6
510.1
102.8
556.2
HU
m6
3iU
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m
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198.3
53U
m 1533.3
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BI7.3
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HO
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127
1929
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1930
HU
551.6
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1931
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H7
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167 .8
HU
m.I
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161.3
1932
325.3
U1
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1965.7
636 .1
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618.1
212.3
1933
m
610
m.8
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1825
920.1
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1931
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713.2
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107U
WU
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541:8
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1935
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160.8
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715.9
956,]
817.l
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HU
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IHU
121U
mu 2031.3 1133.1
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H9.l
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1939
329 .2
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m.l
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1910
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m.7
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1911
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525.5
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m
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218.7
1912
189,2
515.7
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882
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110U
1017 .1
1125.5
H6.2
156.3
m.l
385
292
173,5
1913
280.1
415.8
107
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1271.5
1135.9
1558.3
1683.1
813.9
78U
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19H
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m.I
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mu
m 1028.1
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20604
lm
210.5
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1201.8
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713.8
632
1117.l
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1223.3
1543.6
1824 .1
1055
1252.5
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345
1951
361.3
681.2
197.1
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1521.4
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1438.4
1417.9
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978.6
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581.6
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1952
366 :9
603.1
158.1
988.9
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1162.8
1372.2
1631.1
892
920.1
613.6
777.l
710.1
127 .3
1953
334,9
470.5
126.8
826.2
mu
980.2
1355.9
1395.2
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H5.2
109.1
618
865.3
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1951
259.3
482
357.2
922.6
2160.1
777.9
1230.8
1598
919.3
780.2
760.6
761.1
616.2
373.5
1955
630
m
513.9
951.1
1256.7
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'1910
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HU
373.l
HU
1956
276.2
583.1
595.1
1223.3
1060
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1763.1
759 .1
641.8
m.2
502.1
681.5
225
1957
390.5
152.1
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mu 1118.7 1629.2 1518.7
813 .6
676.2
621.3
773.7
339.8
310.9
1958
322
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231.6
755
2152.2
1881.6
818.1
832.3
m
317.1
1959
151.6
537.7 .
688.8
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113U
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192.5
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1960
312.3
181.8
809.1
1115
127U
582.6
259.6
J
P
1961
315.3
419.7
365.5
841.7
1215.1
1519.3
611.3
28U
1962
225.1
147.7
317
826,9
WU
1055.8
1215.8
1567.5
H7.l
709.1
113.l
331.8
1963
330.7
486,3
528.1
991.3
1371.7
934,9
1439.7
1429.l
575.5
538.1
151.5
510.1
358.7
1964
278.3
50606 . m.7
1245.9
1361.5
mu 1249,9 1222.8
732.5
703.1
570.1
603.6
H1.7
328
1965
291.2
100.6
750.7 '1109.6
1372.1
92U
1178.2
1756.6
697.2
602.3
H1.7
169,5
179.5
323.1
1966
103
623.7
10D.!
1082.7
14 53.6
103U
1147.l
1603.8
822.7
580.·7
595
513.6
371.9
138.6
1967
340.7
341
899.9
764.1
1174
1216.9'
2006.6
721.1
823
895.1
758.1
115.6
1968.
220.6
308
483.7
778.8
1116,3
761
882.5
112.1
HU
258.9
311.4
212.1
233.l
1969
371.3
522.5
575
815.5
827.7
1110.1
1160.6
797.7
666 .1
751.3
696 .6
599
531
mo
171.7
281
456.7
m.9
1087.7
174,3
1046.2
1398.3
529.8
182.7
177
513.2
253
179,9
~ 197t 311.9 m 510.6 988.2 1119,4 810.1 1382.8 951.8 689.1 605.1 366.7 158.9 291 177
1972
79,5
175
391.1
632.1
970.9
70D.4
812.7
1289.1
HU
391.5
116.7
116.1
156.1
152.1
fi
lm
222.8
219.5
m.6
118.1
1211.2
869,9
1112.2
1240.1
470.1
321.6
281
32U
289.6
190.4
il
1974
205.8
327.5
681.5
943
1296,2
103.1
1019
1417.2
668.3
518.7
366,3
151
108.5
196.8
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26U
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1211.9
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601.2
317.3
189,4
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m.I
1513.1
158.2
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295 .1
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1978
328.5
318.7
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1058.8
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181.4
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172
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387 .1
m
220.5
1980
180.2
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566,8
259.1
335.8
1982
111.9
275.9
m
451.9
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/ 99.7
1981
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557
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1985
353.1
531
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HU
390.9
507.1
399.5
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261.3
lm
386.7
176.9
1987
W
342.7
1988
199
HU
Tableau
3.2
- Hauteur des précipitations annuelles (mm)
enregistrées au Sénégal.
Période 1921 - 1988.
(Source:
Service Météorologique National) .
i-

---

W"'\\~ •
""".._.""~v..~'
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16°
k-
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courbe isohyète en mm.
I!S°
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13°
_
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-----------------------------------7__ -,
,
,
1200
o Kedougou
r
""._.f'"._._.
o
SO
100km
....
1 '
f i l
1
1
17°
16°
ISO
14
13°
12°
,,0
Figure 3.9 - Carte pluviométrique du Sénégal établie avec les
moyennes annuelles de l-a--période-192-1--1989.
(-S€>u-rce
Service
Météorologique Nationale).

---

Figure 3.10 - Variation pluriannuelle de la pluie entre 1921
et 1989.

---

- 89 -
cependant
une
persistance
de
la
sécheresse
durant
les
deux
dernières
décennies,
qui
remet
en
cause
toute
notion
de
périodici té dans
les
éventuels
cyc les
(Faure H.
et
Gac
J. Y. ,
1981) .
B - Répartition des pluies dans l'année
* Hauteurs mensuelles de précipitations
Les hauteurs
moyennes
mensuelles des
précipitations
sont
données dans
le
tableau
3.3,
pour différentes
stations
de
la
moitié nord du Sénégal.
Sur ce tableau figurent également
le
maximum,
la
médiane
(valeur
dépassée
ou égalée
dans
50%
des
cas), le quartile supérieur, (valeur égalée ou dépassée une fois
sur 4, donc dans 25 % des cas) et le quartile inférieur (valeur
égalée ou dépassée dans
75
% des cas).
Il en ressort
que la
saison des pluies proprement dite s'étend de juin à octobre, ce
que
con~irme la
figure
3.11
qui
donne
la
répartition
des
hauteurs de pluies mensuelles dans l'année.
Les mois d'août et
de septembre,
les mois les plus pluvieux, reçoivent entre 55 et
65 % du total des précipitations interannuelles; en revanche la
probalité d'avoir des pluies entre mars et juin est pratiquement
nulle.
L'utilisation de moyennes masque donc la forte disparité
entre les valeurs extrêmes.
Les précipitations du mois de juin
sont inférieures à celles du mois d'octobre (moyenne de 17.5 mm
contre 32.8 mm);
et si
le mois de
juin marque
le début de
la
saison des pluies, octobre n'en constitue pas réellement la fin.
On observe un phénomène de traîne entre novembre et mars,
avec
des pluies très faibles et
inégalement réparties d'une année à
l'autre.
* Le nombre moyen de jours de pl~ie
Le nombre moyen de jours de pluie évolue dans le même sens
que la pluviométrie, c'est-à-dire qu'il diminue du Sud
vers le
Nord,
avec une moyenne de 37
jours dans
l'axe Thiès -
Bambey,
qui passe à 26 au niveau de Louga, puis à 24 à St-Louis au Nord.
Le maximum de 64 jours de pluie a été observé à Diourbel, alors

---

- 90 -
s
Station
J
F
M
A
M
J
J
A
o
N
D
~I~~~~~~:u::p.rieur 30 10.6 5.7 2.5 3.6 45.3165.7252.9266.5 137 7.2 5
o 0.25
o
o
o
9.1
87.2
132
197
22.6
o
o
112
121
oyenne
1.8
1.1
0.3
0.1
0.2
8
54.5
20.3
0.5
0.3
97.7 103.3
édiane
o
o
o
o
o
3.25
44.4
9.2
o
o
60.5
Quartile inférieur
o
o
o
o
o
o 19.2
78
2
o
o
il
1
2.5
4.2
1.5
o
1.1 118.4 263.6 523.1 330.7
161.4
0.8
6.1
o
o
o
o
o 30.7 154.8
234 204.5
37.9
o
o
0.2
0.2
0.1
o
o 24.8 108.4 199.9 158.6
34.6
0.1
0.3
o
o
o
o
o 15.9
101 176.8 146.7
14.6
o
o
o
o
o
o
o 30.7
61 153.7
91.7
7.9
o
o
1
Dakar
493.1 365.3
Maximum
50.5
11.8
0.2
0.2
15.5
79.9
272
250 119.7
8.6
219.8
Quartile supérieur
o
o
o
o
o 12.7
105 258.1
53
o
o
152
·Moyenne
1.6
0.7
0.01
o
0.7
9.8
81. 4 192.9
46.5
3.4
0.3
169.7 142.8
médiane
o
o
o
o
o
4.5
72
17.9
o
o
71.4
Quartile inférieur
o
o
o
o
o
1.5
33.6
115
6.2
o
o
1
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.280
18.5
2.6
1.2
o
35.6
180 272.2
422
100
40.8
14
0.05
o
o
o
0.5
26 169.3 255.6 155.7
50.4
o
1.4
204.7 135.5
Moyenne
1.2
0.2
0.1
o
3
29.8 133.8
32
2.6
1.7
172.8 130.9
,médiane
o
o
o
o
o 16.8 118.6
16.4
o
o
99
Quartile inférieur
o
o
o
o
o
7.7
89.8 152.4
12.3
o
o
\\ Saint-Louis
242.2 270.3
Maximum'
21.1
9.2
o
0.2
1.2
28.2 182.8
229.4
6.3
9.5
119.4 123.2
Quartile supérieur
o
0.3
o
o
o
7.6
52.6
30
o
0.6
41. 8
92.2
94.4
moyenne
1.5
1.3
o
o
o
5
28.9
0.3
0.7
o
o
o
1.1
28.3
79.7
80.2
6.6
o
o
1médiane
o
o
41.6
67.2
Quartile inférieur
o
o
o
o
o
o
13.5
o
o
o
~
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,
Thiès
202.8 540.9 289.9
Maximum
2.5
3.2
0.2
0.8
0.5 193.4
168.5
29.3
9.1
200.4 176.2
Quartile supérieur
o
o
o
o
o
37.9 128.2
45.8
o
o
187.1 149.4
moyenne
0.3
0.2
o
o
o
27.8
94.6
34.8
2.1
0.9
177.0 154.9
médiane
o
o
o
o
o
20.1
81. 5
22.3
o
o
136.5 109.6
Quartile inférieur
o
o
o
o
o
2.1
54.8
13.3
o
o
"
!
Tableau 3.3 - Hauteurs moyennes mensuelles des pluies (mm) au
Sénégal.
Période
1921
19888.
(Source:
Service
Météorologique National) .

---

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GUINEE
BISSAU
GUINEE CONAKRY
Figure 3.11
Répartition mensuelle des pluies au Sénégal.

---

- 92 -
que le minimum de 8 jours l'a été à Coki.
C - précipitations journalières
La
figure
3.12
donne
les
histogrammes de
fréquence
des
hauteurs de pluies
journalières observées entre 1973 et
1988,
pour trois stations proches de nos sites d'échantillonnage de
la zone non saturée.
Pour la période considérée, les maxima
sont ~espectivement de 92.8 mm à Dakar, 147.3 mm à Fatick et
84.4 mm à Louga.
Pour
les trois stations
les fortes
averses
sont rares
(plus de
96
% des
hauteurs
de pluies
journalières
i
sont comprises entre 0.1 et 50 mm), ce qui constitue un élément
favorable pour la recharge,
car les fortes pluies sont souvent
1
génératrices de ruissellement important et d'érosion des sols.
On notera que les averses de moyenne intensité (hauteur de pluie
1
supérieure à 10 mm) sont plus fréquentes au Sud à Fatick qu'au
Nord à Dakar et Louga,
suivant en cela la zonation climatique.
3.4.1.2.2 L'EVAPOTRANSPIRATION
L'évapotranspiration
(ou
évaporation
totale)
en
un
lieu
donné, correspond aux pertes totales d'eau par évaporation des
eaux de surface et du sol d'une part et par la transpiration du
couvert
végétal
d'autre
part.
Elle
est
essentiellement
contrôlée par le pouvoir évaporant de l'atmosphère qui fixe la
limite maximale d'eau pouvant être évaporée.
En l'absence de
méthode
directe
de
mesure
de
l'évapotranspiration
simple
à
mettre
en
oeuvre,
un
certain
nombre
de
formules
empiriques
(Penman H.L.,
1948;
Thornthwaite
C.W.,
1954;
Turc
L.,
1961)
permettent
une
approche
plus
ou
moins
précise
du
volume
de
l'évaporation.
Toutes ces formules nécessitent l'introduction
des
paramètres
météorologiques
que
sont
la
température,
l'insolation, l'humidité de l'air et les vents entre autres.

---

- 93 -
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Ba
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Hauteurs
de pluie (mm)
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Hou te urs
de pluie (mm)
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1
0
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40
60
Ba
100
Houteurs
de pluie (mm)
Figure 3.12 - Histogramme de fréquence des hauteurs de pluies
journalières à Dakar, Fatick et Louga.

---

- 94 -
A - Facteurs déterminants
Al - Les températures
Les températures moyennes annuelles
[moyenne arithmétique
des
températures
minimum
et
maximum,
[(T +T )/2],
ont
été
n
x
déterminées pour les principales
stations du Nord
du Sénégal,
sur
la
période
1971
1988.
Elles
augmentent
globalemen t
d'Ouest en Est,
passant de 24·4 à Dakar, à
28·9 à Matam,
suite
à
l'éloignement par rapport au littoral.
Les variations des
températures
moyennes
mensuelles
(fig.
3.13)
pour:
ces
mêmes
stations montrent la division de l'année en une saison fraîche
et une saison chaude.
La saison chaude qui débute en mars-avril
atteint son maximum en
juin-juillet sur les
stations
les plus
continentales (Kaolack), et septembre-octobre sur la côte (Dakar
et St-Louis).
L' ampl i tude
annuelle moyenne,
déf inie comme
1)
différence entre les températures des mois
les
plus chauds et
celles des mois les plus froids augmente également dans le même
sens;
relativement faible à Dakar
(6,6·),
elle
atteint 15·
et
plus à l'intérieur des terres.
A2 - L'humidité relative
Les valeurs de l'humidité relative moyenne mensuelle pour
les principales stations du Sénégal sont portées sur la figure
3.14.
D'une
manière
générale
elles
augmentent
à
partir
de
valeurs
relativement
faibles
en
avril-mai
pour
atteindre
des
maxima entre août et septembre,
au coeur
de l'hivernage,
pour
ensui te
diminuer
à
partir
d'octobre _
Les
stations
côtière~;
(Dakar, St-Louis) présentent les plus fortes moyennes (plus de
70 %); suite à l'influence des alizés maritimes.
A3 - L'évaporation
L'évaporation a été mesurée à l'évaporomètre Piche et les
données mensuelles pour les stations précitées sont portées sur
la
figure
3. 15 .
Contrairement
à
l'humidité
relative,
c'est:
pendant la
saison
sèche
que
l'évaporation est
la plus
forte.

---

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Figure
3.13
-
Valeurs moyennes mensuelles des
températures
pour différentes stations du Sénégal.

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Figure
3.14
Valeurs
moyennes
mensuelles
de
l'humidité
relative pour différentes stations du Sénégal.

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0
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Figure
3.15
Valeurs
de
l'évaporation
"Piche"
pour
différentes stations du Sénégal.

---

- 98 -
Ici encore l'influence des alizés maritimes qui adoucissent les
températures se fait sentir;
par exemple l'évaporption moyenne
mensuelle varie entre un maximum de 341 mm en mai et un minimum
de 124 mm en septembre à Podor; les valeurs ne sont plus que 229
mm en janvier et 90 mm en septembre pour St-Louis.
La carte de
l'évaporation annuelle
(fig.
3.16) montre
l'existence dans
le
Ferlo,
d' une
zone
d'évaporation
maximale
(Linguère:
4233
mm)
autour
duquel
sont
centrées
les
courbes
d'égale
valeur
de
l'évaporation.
Cette disposition est modifiée par l'influence
régulatrice
de
la mer,
et
les
courbes
d'évaporation minimale
(1500 et 2000 mm) sont pratiquement parallèles au littoral.
A4 - Les vents
Les données relatives au régime des vents [fig.
3.17(a) et
,
(b)]
font
apparaître
que
le
Sénégal
est
soumis
à
des
vents!
d'origine et de direction variables selon les saisons.
,
-
Pendant
la saison
sèche,
de novembre
à
mai,
les
vents l
dominants sont des vents du Nord,
ou alizés qui sont issus de
l'anticyclone
des
Açores
ou
de
ses
dorsales
maghrébine
ou
saharienne.
L'intérieur du pays et la Basse Casamance sont sous
la dépendance de l'alizé du NE ou harmattan, vent chaud et sec,
qui, sur le littoral, souvent cède la place au vent du N ou du
NW (alizé maritime)
plus frais et plus humide.
C'est dans
le
domaine
côtier
qu'on
enregistre
les
moyennes
mensuelles
et
annuelles
de
vitesse
les
plus
fortes
(Brigaud
F.,
1965
et i
Direction de l'Aménagement du Territoire, D.A.T., 1984).
-
Au cours
de
la
saison des
pluies,
le
vent
de mousson
(vent d'Ouest) souffle sur l'ensemble du bassin du Sénégal, avec
quelques nuances
dans
le
domaine
côtier nord
(vent
du NW)
et
dans le Sud-Est (vent du SW).
A5
- L'insolation
La durée moyenne de l'insolation sur l'ensemble du Sénégal
dépasse 3000 heures par an,
soit entre 8 et 9 heures par
jour
(D.A.T., 1984).
Il faut cependant noter une baisse importante
pendant
l' hivernage,
avec
des
valeurs
parfois
inférieures
à

---

- 99
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CARTE DE L'EVAPORATION PICHE
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15'
13'
12'
Figure 3.16
Carte de l'évaporation "piche".
(Depagne J. et
Moussu H., 1965).
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---

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'Figure 3.17 - Direction des vents au sol au Sénégal.
(Brigaud
F. / 1965).
(a) Vents de saison sèche, fréquence> 10 %i
(b) Vents de saison des pluies,
fréquence> 10%.

---

- 101 -
l'heure, selon les conditions de nébulosité.
B - Valeurs de l'évapotranspiration
Au
Sénégal
différentes
formules
ont
été
utilisées
pour
calculer l'évapotranspiration potentielle à partir des données
météorologiques.
Schoch P.G.
(1965)
a procédé au calcul de l'ETP pour J,'s
stations
de
Bambey,
Dakar-Yof,
Matam
et
Tambacounda,
en
utilisant
les
formules
de
Turc,
Walker,
Thornthwaite
et
Prescott.
Plus récemment Tandia A.A.
(1990)
) a calculé
l'E~P
à Louga avec les formules de Turc, Thornthwaite et Bouchet.
Ces études démontrent, comme on peut le voir avec l'exemple
de la station de Bambey
(fig.
2.2),
l'impossiblité de conclure
de la validité d'une formule et la nécessité de procéder à des
mesures directes sur évapotranspiromètre.
Toutefois la formule
de Turc donnant les valeurs plus proches de celles mesurées sur
cases
lysimétriques,
c'est
elle
que
nous
avons
utilisée
pour 1
déterminer
les
valeurs
moyennes
mesuelles
et
annuelles
de
l'évapotranspiration
potentielle
pour
les
stations
de
Saint-
Louis, Louga, Kébémer, Tivaouane et Dakar (tab.
3.4).
De
ce
tableau
qui
donne
également
les
valeurs
des
précipitations moyennes,
il ressort que le bilan
de l'eau est·
négatif dans
tout
le
secteur nord du
sénégal,
car partout
La
normale
pluviométrique
est
inférieure
à
celle
de
l'évapotranspiration.
Les variations en cours d'année montrent
que seul le d'aoüt ne présente pas de déficit pour l'ensemble
des stations;
il se constitue alors une réserve en eau du St)l
comprise entre 40 mm au Nord
(St-Louis et Louga)
et 80 mm vers
le Sud (Tivaouane, Dakar).
Cette réserve est très vite reprL;e
au Nord ~vec
les
déf ic i ts
en
pluie
du mois
de
septembre;
en·
revanche l'excédent de septembre permet son augmentation au Sud.
Dès le mois d'octobre l'ensemble des stations connaît un déficLt
qui va s'accroîssant avec la saison sèche.

---

- 102 -
station
J
F
M
A
M
J
J
A
S
0
N
D
Année
1
P (mm)
2
2
-
-
2
15
60 175 113
26
3
4
404
ft-Louis ETP
134 130 169 154 150 141 145 136 138 144 129 129 1699
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]
J
P (mm)
1
1
-
-
2
15
85 169 131
38
2
2
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;f,ouga
ETP
134 130 168 163 156 152 144 123 138 144 129 126 1717
l
,
P (mm)
2
5
18
72 169 124
37
1
2
429
l
-
-
-
~ébémer
ETP
137 131 166 163 156 158 150 135 139 145 132 133 1745
i
P(mm)
1
3
20
99 226 184
51
2
3
589
i
-
-
-
tivaouane ETP
140 133 162 173 164 165 145 137 140 146 140 142 1788
l
:!
P(mm)
-
1
-
-
-
10
87 220 164
58
2
3
546
pakar
ETP
142 134 160 173 165 165 159 141 143 149 149 151 1831
!
Tableau 3.4 - Evapotranspiration potentielle calculée par la
1
formule de Turc (mm) pour quelques postes de la moitié nord
du Sénégal.
/

---

- 103 -
3.4.2 GRANDES LIGNES DE L'EVOLUTION DU CLIMAT
Les variations climatiques depuis environ 40000 ans B.P.,
sont relativement bien connues sur le bassin du Sénégal,
grâce 1
à
de
nombreux
travaux
dont
les
plus
importants
sont
ceux
de
Michel P.
(1973),
Monteillet J.
(1979 et 1986),
Lezine A.M.
et
Saos J.L.
(1986) et Lezine A.M.
(1987).
Les principales données
de ces études sont directement comparables avec celles obtenues
sur les paléoclimats du Sahel (Servant M., 1973; Servant-Vildary:
S.,
1978;
Servant M.
et Servant-Vildary S.,
1980 et Maley J.,
1981).
L'évolution climatique au cours du Quaternaire récent,
déduite. des
variations
du
niveau
du
lac
Tchad
(fig.
3.18),
indique une alternance de phases humides et
de phases sèches,
caractérisées par des fluctuations
du rapport "Précipitation 1
évaporation (PIE)".
On distingue ainsi une période humide entre
40000
et
20000
B.P.
suivie
d'une
sécheresse
généralisée
qui
correspond aux
glaciations
des
pays
tempérées
entre
20000
et
13000 ans B.P.
Les premiers
indices d'humidité réapparaissent
entre 13000 et 10300 ans B.P.
(Tehet R.
et al., 1990),
ensuite
période très humide entre 9300 et 6400 ans B.P., et
récurrence
humide entre 4000 et 2000 ans B.P.
Les périodes les plus sèches
se
si tuent
vers
10000
ans
B. P.,
puis
entre
6400
et
4000
ans
B. P.,
et
la
période
actuelle
soit
à
partir
de
2000
ans
B. P.
Lors
d'une
période
humide,
la
lame
d'eau
précipitée
est
généralement
supérieure
à
l'évaporation,
il
en
résulte
\\ln
excédent
d'eau
susceptible
de
réal imenter
les
nappes.
Tout
l'intérêt
de
la
paléoclimatologie
sera
donc
d'identifier
lQS
périodes
au
cours
desquelles,
les
nappes
superf icielles
non
alimentées
dans
les
conditions
actuelles
de
défiCit
pluviométrique, ont pu se remplir.
3_5
LES
SOLS
La
revue
des
différentes
méthodes
d'évaluation
de
la
recharge a
mis en évidence le rôle
du sol
dans
les
processus
d'infiltration.
En effet, outre les hauteurs et la distribution
des précipitations, ce sont les caractéristiques physiques d'un
sol d'une part et son couvert végétal d'autre part qui détermi-

---

- 104 -
0
®
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Variations
relativu de PIE
Oiotom.
Si tua tion s
Remarq u es
(Pluviosite 1 Evaporation
climatiques
Actuel
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1
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1
Il 1000 Onl BP-
/
Figure 3.18 -
Paléohydrologie du bassin du Tchad depuis environ
40000 ans.
(D'après Servant M. et Servant-Vildary S., 1980).
(A)
Variation de PIE au niveau de la latitude 14°N
(B)
Evolution des
associations
de diatomées,
(A
indiquant
des
espèces tropicales, B quelques espèces rares d'eau froide et C des
espèces non ~ropicales)
(C)
: Hypothèses sur la circulation atmosphérique.

---

- 105 -
nent l'état hydrique de ce sol et le mouvement de l'eau en son
sein.
3.5.1 LE COUVERT VEGETAL
3.5.1.1 GENERALITES
La
répartition
spatiale
de
la
végétation
est
sous
la
dépendance directe de la pluviométrie qui augmente du Nord au
Sud.
Adam J.G.
(1965) distingue les trois principaux secteurs
phytogéographiques suivants (fig.
3.2):
- le secteur sahélien, qui couvre la plus grande partie du
Nord du Sénégal;
il est compris entre les isohyètes 250 mm et
700
mm;
il
est
caractérisé
par
des
prairies
de
saison
des
pluies,
piquetées
d'arbustes
et
de
petits
arbres
surtout
épineux;
-
le
secteur soudanien,
entre
700 et
1500 mm de
pluies,
domaine de la savane arborée ou boisée au Nord et de
la forêt
sèche, claire ou fermée plus au Sud;
-
le secteur guinéen,
au Sud de l'isohyète 1500 mm,
avec
ses forêts,
rizières et palmeraies.
Il est à noter qu'avec la sécheresse des vingts dernières
années les
limites
respectives
de
ces trois
domaines
se
sont
déplacées
vers
le
Sud;
dans
le
même
temps
la
végétation
naturelle siest relativement appauvrie alors que les cultures se
sont développées.
3.5.1.2 VEGETATION TYPE DES SITES D'ETUDE
~
A) Secteur de Louga
Dans
ce
secteur très
cultivé,
la végétation
d'origine
a
pratiquement
complètement
disparu
par
sui te
du
déboisement.
Ainsi, sur l'axe St-Louis-Louga-Thiès, les terres de cultures de

---

- 106 -
mil et d'arachide sont pars'emées d' arbres de 8 à 10 m_
Vers le
Nord,
Acacia radiana domine;
vers
le centre il est en mélange
avec
Acacia
albida
qui
le
remplace
totalement
vers
le
Sud.
D'autres espèces
telles
Balani tes,
Ficus
platiphylla,
Acacia
nilotica adansonii, Aphania senegalensis, Parinari macrophilla,
y sont également rencontrées.
En saison des pluies,
le tapis
herbacé très dense, est constitué d'herbes annuelles formant une
steppe
prairiale,
éphémère,
arbustive
avec
May tenus
senegalensis, Andropogon gayanus et Aristida longiflora.
B) Secteur de Niague
Le site de Niague appartient au domaine
sah~lien si lIon
considère
la hauteur moyenne
de
pluie qui
y
tombe
(500
mm)_
Cependant, comme pour l'ensemble de la presqu'île du Cap-Vert,
la végétation y est très variée,
avec
des espèces caractéris-
tiques
de
la
steppe
sahélienne
comme
Aristida
longiflora)
Euphorbia
balsamifera,
et
Elais
guineensis,
Ficus
congensis
(boqueteaux guinéens).
Entre ces deux extrêmes,
on trouve des
plantes soudaniennes,
Combretum aculeatum et Adansonia digitata
sur les sols calcaires.
C) Secteur de Kaolack
Les
sites
d'échantillonnage
sont
situés
dans
le
moyen
Saloum, qui appartient au domaine soudanien avec un
1
paysage de cultures associé à de nombreux arbres conservés d~n~
les champs
avec
Cordyla
africana,
remplacant le Kad
du
Baol,!i
1
Parkia. biglobosa et les nombreux Ficus; tous ces arbres ont des:
fruits comestibles.
Les jachères sont envahies par des prairies
de
saison
des
pluies
à
base
de
Pennisetum
pedicellatum,
et
d'Andropogon pseudapricus,
ainsi
que des
arbustes tels" Guiera
senegalensis
et
Combretum
glutinosum.
Il
est
possible
qu 1 une!.
savane à Andropogonées s'installe sur ces jachères
lorsqu'elles
durent assez
longtemps,
avec Andropogon
gayanus,
Hyparrhenj a,
Schizachyrium et Combopogon giganteus.

---

- 107 -
3.5.2 PROPRIETES PHYSIQUES DES SOLS
3.5.2.1 GENERALITES
Les nombreuses études sur les sols du Sénégal (travaux de
l'O.R.S.T.O.M
en
particulier)
ont
permis
d'en
réaliser
un
inventaire complet et l'établissement de la carte pédologique du
Sénégal (fig.
3.19).
Charreau Cl. et Fauck R.
(1965) font une
revue de détail de cette classification des sols et il ne sora
fait
ici
mention que
des
principaux
sols
rencontrés
sur
nos
sites d'échantillonnage, à savoir:
-
Les sols subarides qui sont des sols peu profonds,
pe~
différenciés, formés sous des hauteurs de pluie faibles dans l~
secteur de Louga, avec:
* des sols subarides bruns rouges, pauvres
en
éléments
fins,
de
faible
capacité
de
rétention de l'eau et de texture légère;
* et des sols subarides bruns, riches en
réserves
minérales
et
de
texture
plus
lourde, ce qui réduit leur drainage interne.
Les
sols
ferrugineux
tropicaux
non
lessivés
ou
sols
"dior", également sur le secteur de Louga et la zone de Niague,
qui
sont
des
sols
peu évolués
caractérisés
par un
important
lessivage
du
fer
et
la
présence
d'horizons
rouge-vif
en
profondeur.
Ils sont formés sur deux roches-mères différentes:
les sables dunaires du Quaternaire récent et les grés argileux
du Continental
terminal.
Les
sols sur sable
dunaire sont
au
profonds, bien drainés, perméables et faiblement structurés.
Ce
sont des
sols
à
très
faible
teneur en
argile,
peu riches
en
éléments chimiques, avec une carence accusée en phosphor~.
Les
sols
dérivés
du
Continental
terminal
sont
au
contraire
généralement peu épais et
recouvrent
à
faible
profondeur une
cuirasse ferrugineuse.
-
Les sols ferrugineux
tropicaux lessivés,
sont
des sols
lessivés en fer et en argiles, avec un horizon d'accumulation

---

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CO
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Figure
3.19 -
Carte schématique des principaux sols du Sénégal.
(D'après Charreau Cl. et Fauck R. , 1965).

---

- 109 -
en
profondeur
ralentissant
le
drainage.
Ces
sols
ont
(té
rencontrés dans la zone entre Kaolack et Nioro du rip,
domaJne
soumis
à
de
fortes
intensités
des
pluies;
leur
structLre
instable les rend très érodables.
3.5.2.2 DONNEES SUR LES SITES
Pour le site de Niague nous
n'avons pas pu procéder à
la
granulométrie des sables,
les échantillons ayant été expédiés à
Wallingford
tout
au
début
du
travail.
Nous
donnons
~ar
conséquent
les
informations
disponibles
dans
l a ' li ttératm e.
Les sols formés sur les crêtes et les versants des dunes rOU92S
fixées,
sont des sols sableux f~rrugineux tropicau~, à
faib~~s
teneurs en matières organiques
tandis que dans
les
interduD2s
(niayes),
apparaissent
des
sols
noirs
humifères
ou
tourbeux:.
Les
caractéristiques
granulométriques
de
ces
sableux
ont
été
rappelées
par
Fall
M.
(1986).
Il
s'agit
essentiellement
Je
sables moyens (mode entre 200 et
250 ~m) bien classés pour les
sables dunaires et de sables fins à très fins
(mode autour de 30
~m) pour les sables des niayes et tourbières.
En revanche,
les échantillons de
sédiments collectés da1s
les sondages effectués dans
les
zones de Kaolack
(KK2,
KK3 et
KK4) et de Louga (LG2, LG3, LG5, LG6, LG?,
LG8,
LG9, LG10,
LG~3
et
LG14)
ont
fait
l'objet
d'analyses
granulométriques.
L,~s
résultats
indiquant
les
variation
de
la
dimension
dAS
graLls'
i
avec la profondeur, sont présentés sur les figures 3.20 à 3.2~. 1
Les sols de la zone de Kaolack sont formés par des
sabL~s'
fins
(mode entre 125 et 160 ~m) plus ou moins argileux,
ayant
une teneur en éléments fins
«
50 pm) variant entre 20 et 30 ~.
Sur le sondage KK2,
la fraction fine augmente depuis la s~rfale
jusqu'à -
3.5 m, puis elle décroît brusquemment entre 4 et 5 f',
parallèlement on note une augmentation du pourcentage d'élémen:s
grossiers (>
500 ~m), qui atteint
50
%.
Pour KK3 el KK4,
a
fraction fine reste pratiquement constante le long des profils

---

KAOLACK ~ (KK~)
KAOLACK 2 (KK21
DI"I ..lo. du g,ol•• 1% de p old. çu.. ule)
DI"ln.IOII du g,oJn'l%dlpO/d' cu.. uJII
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~ ZOO-500)'", Sable "oye n
_
>500}'", Sable Ofo . . l..
Figure
3.20
Variations
de
la
dimension
des
grains
avec
la
profondeur (sondages de la zone de Kaolack: KK2, KK3, KK4) .
•

---

L.OUGA 2 ( L. G ~ )
LOUGA 3 ( LG 3)
OI"""IIOn de. Qfoins (°/0 de poldl CURlUI,)
Dinunlion dtl Qroiol (Ole dl poids cumule)
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~ 200.~00)lm 50bl. moyon
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> ~OO;om 50bl' vrOIlI.r
figure
3.21
Variations
de
la
dimension
des
grains
avec
la
~rofondeur. (sondages du site principal de la zone -de Louga: LG2,
1
iLG3,
LG5,
LG6).

---

LOUGA 7ILG.7)
LOUGA 8 (LG BI
Dllllon.lon du 0'01•• 1"10 d. pold. cu..ule
01 ......0. du 0'01•• ("10 d. pold. cu.. ul.)
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LEGENDE
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c::;:] 50-IOO}l" Sobl. ,,;. fin
o 100-200}l" Sable lin"
0 2 0 0 . 5 0 0...... Sobl . . .oy.n
_
> 500....... Sable o,ollier
Figure
3.22
Variations
de
la
dimension
des
grains
avec
Ici
profondeur (sondages du site de Mpal: LG7, LG8, LG9, LG10).

---

- 113 -
LOUO", l~ CLO I~l
LOU 0 4 14 CLOI" 1
Olm.n.loi cl.. 9roluC"/" d. polda cumul.)
Olallnllon
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I:::;:::::] 200-500)1'" Sobl. "'07. n
_
> 500,.. ... Sabl. oro .. ler
agure
3.23
Variations
de
la
dimension
des
grains
avec
la
,-
~rofondeur (sondages du secteur intermédiaire
LG13,
LG14).

---

- 114 -
Les sols de la zone de Louga sont également fins en surface
avec un mode autour de 160 ~m, mais la fraction fine est moins
importante ~u'à Kaolack et la proportion de sables moyens, plus
abondante.
Dans les sondages du site principal (LG2, LG3, LG5,
LG6), les profils sont homogènes, avec une légère augmentation
des fins en profondeur
(de 5 à 10 %).
Les sondages de la zone
de MPal
(LG7,
LG8,
LG9,
LG10,
LG13
et
LG14),
présentent
un'2
certaine
hétérogénéité,
chaque
profil
ayant
son
évolution
propre, ainsi la proportion d'éléments de taille moyenne (entre
200 et 500 ~m) augmente considérablement avec la profondeur sur
les sondages LG8 et LG9 (ent~e 60 et 80 %), alors qu'elle reste
stationnaire sur les sondages LG7, LG10, LG13 et LG14.
3 _ 6
CONCLUSIONS
AU
CHAPITRE
3
Le Sénégal, appartient au domaine soudanien caractérisé par
un climat tropical continental
avec unique saison
des pluies,
qui sert de transition entre les climats sahariens toujours sec
1
et
équatorial
toujours
humide.
Cependant
le
voisinage
du
désert
au Nord et de
l'Océan à
l'Ouest,
crée
des
condition::;
telles que l'on peut distinguer des
"climats régionaux",
ayant
des
conditions
d'humidité
et
de
température
qui
leur
sont
propres
sahélien de caractère sub-désertique au Nord;
sub-
canarien de caractère maritime,
frais et humide le long de la
côte
entre
Dakar
et
St-Louis;
sub-guinéen,
de
caractère
maritime,
humide et chaud en Basse Casamance.
Cette zonation
est également
marquée par
la
pluviomètrie,
avec
des
hauteurs
~oyennes de pluie qui passent de 250 mm au Nord à plus de 1200
mm
au
Sud,
déterminant
des
types
de
végétation
et
de
sol:;
variés.
Ainsi les aquifères de la moitié sud du pays qui reçoit
plus d'eau que celle nord, devraient bénéficier d'une recharge
plus importante, ce ne sera pas toujours le cas, du fait d~ rôle
que jouent le sol et la végétation dans l'infiltration.

---

- 115 -
PRINCIPES ET METHODES
4_1
iNTRODUCTiON
Cette étude est basée sur l'analyse du mouvement de l'eau
de pluie qui s'infiltre et des modalités du transfert des sels
et isotopes qu'elle renferme, lors de son trajet vers la nappe,
à travers la zone non saturée
Elle implique donc la connais-
sance de.la composition chimique et isotopique de l'eau de pluie,
de celle. contenue dans le sol ainsi que de celle de
la nappe.
Dans les sols très secs, le transfert d'humidité s'effectuant en
grande partie en phàse vapeur, nous avons tenté, l'étude de l'eau
présente sous
forme
de vapeur et du
gaz
carbonique des
sols,
parallèlement
à
l'analyse de
l'eau
liquide
contenue
dans
les
sols.
Si les prélèvements d'échantillons d'eau de pluie et d'eau
de nappes ne présentent pas de diff icul tés particulières, il nt en
est pas de même pour l ' acquisi tion de l'eau
interstitielle du
sol,
pour
laquelle
il
faut
prélever des
échantillons
de
sol,
procéder à son extraction et effectuer les analyses.
L' obtention
d'une eau représentative de l'état naturel du sol nécessite des
précautions depuis le prélèvement jusqu'à l'analyse, en passant
par les
stades
de
conservation,
de stockage,
de
transport
et
d'extraction.
En effet, du fait de leurs faibles volumes,
les
eaux contenues dans les sols sont très sensibles à l'évaporation
et
à
la
pollution,
phénomènes
qui
peuvent
introduire
des
changements dans leur composition chimique et isotopique.
Le
prélèvement
des
gaz
du
sol
s'effectue
également
avec
un
"
dispositif spécial.
Ce chapitre est relatif à un examen rapide du principe de
la méthode d'étude et des différentes techniques utilisées pour
accéder aux informations
{teneur en eau des
sols,
composition
chimiquéet isotopique des eaux de pluie, des eaux du sol et de

---

- 116 -
la nappe d'une part et composition et teneurs en isotopes stable~
des gaz des sols d'autre part).
Un accent particulier sera mis
sur la recherche d'une technique d'étude simple,
peu coûteuse
et applicable à
grande échelle pour l'estimation des
taux de
recharge des nappes dans des zones déshéritées comme les pays
sahéliens.
4_2. PRINCIPE
DE
LA
METHODE
4.2.1 FONDEMENTS THEORIQUES
Cette méthode découle de la connaissance que nous avons des
1
Imouvementsdes sels et de la distribution des isotopes stables
ldans la zone non saturée.
!,
4.2.1.1 MOUVEMENT DES SELS DANS LA ZONE NON SATUREE
Considèrons une colonne de sol non saturée ayant à sa base
~ne nappe (Doering E.J. et al., 1963), les mouvements des sels
he long de cette colonne vont dépendre des apports d'eau par les
l
~luies et des sorties par évaporation. Lorsque l'eau de la nappe
1
he déplace vers la surface sous l'effet de l'évaporation,
elle
k.; ntraîne
avec elle les sels dissous; en même temps à la surface
hu sol, il y a concentration des sels du fait de l'évaporation
~uperficielle. Comme les sels en solution se déplacent par
1
tiffusion en réponse au gradient de concentration, l'augmentation
le concentration à la surface provoque un déplacement des sels
._~
ters le bas, en sens contraire du mouvement ascendant (fig. 4.1).
"~
Quand le taux du mouvement descendant des sels ~ar diffu-
<~ •
110n moléculaire est égal à celui du transfert en phase liquide,
11 n'y a plus d'accumulation de sels sur le profil (fig. 4.2);
:î
tar contre il y a état "stationnaire",
avec une concentration
l
lonstante en sels.

---

- 117 -
Figure
4.1
Schéma
du mouvement
de
l'eau
et
des
sels
à
travers le sol dans le cas d'une nappe peu profonde soumise
à l'évaporation.
(D'après Doering E.J. et al., 1963).
Au fur et à mesure que l'évaporation se poursuit,
les sels
transportés
vers
la
surface
s'y
accumulent,
pour
ensuit
diffuser
vers
le
bas,
en
réponse
aux
gradients
de
concentration qui se développent.
z
Allure du profil ~ deux instonts
ti ett2
a::
:;,
1LI
o
:z
o
lA.
o
a::
a.
CONCENTRATION
Figure
4.2
Schéma
du gradient
de
concentration
saline.
(D'après Doering E.J. et al.,
1963).

---

- 118 -
4.2.1.2 DISTRIBUTION DES ISOTOPES STABLES DANS LES
SOLS NON SATURES
De nombreux travaux ont été consacrés à la modélisation du
comportement isotopique de l'eau qui s'évapore à
partir d'une
nappe libre.
Zimmermann U.
et al.,
(1967)
montrent ainsi que
l'enrichissement
en
deutérium
le
long
d'une
colonne
de
sol
saturée en eau pouvait
être
prédit en
utilisant
le modèle
de
Craig H.
et Gordon
L. I.
(1965)
appliqué
à
une
surface
d'eau
libre.
Le profil
de
deutérium observé est
déterminé
par
le
processus qui tend vers l'équilibre entre le flux descendant de
diffusion des molécules enrichies en isotopes lourds et le flux
ascendant d'évaporation
en cours d'enrichissement
en
isotopes
lourds. Les facteurs déterminant l'enrichissement en 180 et en 2H
sont la composition isotopique de la vapeur d'eau atmosphérique,
l' humidité
relative
de
l'air et
sa
température.
La
tranche
superficielle du sol au-dessus du maximum de teneurs en isotopes
lourds est le siège d'une diffusion ascendante de l'eau en phase
vapeur, avec un effet d'échange isotopique entre l'eau du sol et
la vapeur atmosphérique qui diffuse également dans le sol;
cet
effet est d'autant plus intense que la surface du sol est proche.
Les teneurs en isotopes lourds de la vapeur d'eau atmosphérique
étant inférieures à celles des précipitations, l'influence est
plus grande vers le haut du profil; par conséquent les teneurs
vont augmenter rapidement depuis la surface
jusqu'à un maximum
à la base .du transfert en phase vapeur. Ce pic dans les teneurs
correspond
au
front
d'évaporation,
où
l'eau
atteint
son
enrichissement maximal en isotopes lourds.
Allison G.B. (1982) montre qu'au fur et à mesure que le sol
s'assèche, le front d'évaporation devient plus profond et l'air
emprisonné dans les vides du sol constitue une couche laminaire
au dessus du front d'évaporation.
Barnes C.J. et Allison G.B.
(1983) ont développé un modèle
qui
donne
la
forme
des
profils
de
deutérium et
d'oxygène
18

---

- 119 -
!résul tant de
l'évaporation de
l'eau contenue dans
un
sol
non
l
lsaturé dans
des
conditions
stationnaires dl évaporation.
Les
.
.
'teneurs en isotopes lourds croissent à partir d'un minimum à la
;surfa~edu sol jusqu'à un maximum à une profondeur relativement
1faible sous la surface,
pour ensuite décroitre de façon quasi- 1
,~xponentielle avec la profondeur (fig. 4.3).
~
Au-dessous
du
front
d'évaporation,
il y
a
diffusion
des
~olécules d'eau enrichies vers le bas du profil; et le transfert
~'humidité s'effectue en phase liquide et vapeur, par diffusion
~t convection (Barnes C.J. et Allison'G.B., 1984).
Ces
deux
1
lB-uteurs' . montrent
en
effet
que
dans
des
sols
secs,
le
flux
id,iffusif
d'isotopes
en
phase
vapeur
peut
être
significatif,
!
,
bompensant le flux convectif en phase liquide, sans pour autant 1
'l~u'il y ait de flux net d'eau en phase vapeur. La position du
~ic indique le niveau du profil à partir duquel se produit le
1
pouvement ·en phase liquide.
.
Dans le cas d'un profil
où l'unique
source d'eau est
la
~emontée par capillarité depuis la nappe, on aboutit à un état
~tationnaire, avec un front d'évaporation à une profondeur fixe
l(sonntag C.
et al.,
1984).
Au niveau de ce
front,
l'eau est
l
~ransformée en vapeur et diffuse à travers la tranche superfi-
bielle du sol vers l'atmosphère.
De plus cette zone du sol est
l~e siège d'un fractionnement de type cinétique entre l'eau et la
1
Napeur.
Ce fractionnement est considéré comme étant proportion-
hel aux diffusivités moléculaires des espèces isotopiques à
la
j
~uissance n (n prenant la valeur de 0.67 pour une eau libre et
j
~ pour des sols secs selon Barnes C.J. et Allison G.B., 1983),
J
'
lat au
déficit
de
saturation
de
l' atmosphére
vis-à-vis
de
la
l
rapeur d'eau.
L'évaporation conduit à des corrélations linéaires pour les
teneurs en 2H et 180 des fractions liquides restantes.
Mais à la
j~ifférence des précipitations qui respectent une pente de 8
1
Kpente d'équilibre),
les
eaux
évaporées
montrent
des
pentes
~

---

- 120 -
équilibre avec la vapeur
atmosphèrique
ZONE DE FLUX EN ~HASE VAPEUR
front
DOMINANT
--1
ZONE DE FLUX LIQUIDE
DOMINANT
t <s res
Figure 4.3 - Courbe théorique des teneurs en isotopes stables
dans
un
profil
de
sol
soumis
à
des
conditions
d' aridi té.
(D'après Fontes J.Ch. et Edmunds W.M., 1989, adapté de Barnes
C.J. et Allison G.B., 1983).
Près de la surface la teneur en isotope stable dans
le sol
tend vers la valeur~a - ~(6a: teneur en isotope lourd de l~
vapeur atmosphérique,
Efacteur d'enrichissement isotopique
entre le liquide et la vapeur) •

---

- 121 -
variables et plus faibles (entre 4 et 6).
Barnes C.J. et Allison
G.B.
(1988)
montrent
que
les
teneurs
en
2H
et
180 des eaux
extraites des sols sont
également corrélées selon
des droites
dont la pente varie de 2 à 5 (fig. 4.4).
Cette pente est environ
30 % plus
faible pour un sol sec que pour un sol humide soumis
à des conditions identiques d'évaporation.
La diminution de la
pente est due à l'effet de fractionnement cinétique, lui-même lié
aux
petites
différences
entre
les
taux
de
diffusivité
des
isotopes.
Allison G.B.
et
al.,
(1984)
ont développé
un
modèle
qui
indique que les points représentatifs des teneurs en isotopes des
eaux des sols dans le diagramme 2H/ 18H sont décalés par rapport
à
la
droite
météorique
et
que
la
distance qui
les
sépare
de
celle-ci est inversement proportionnelle à la racine carrée de
la
recharge.
Cette
étude
a
ouvert
une
voie
nouvelle
pour
l'utilisation de la corrélation des teneurs en isotopes stables
dans l'estimation de la
recharge
des nappes
en
zone aride
et
semi-aride;
mais malheureusement
il
n'y a pas
encore d'autres
études pour corroborer cette
approche
(Barnes C.J.
et Allison
G.B.,1988).
4.2.2 METHODOLOGIES
4.2.2.1 METHODE DU BILAN DES SELS
a) Calcul de taux d'infiltration
Il. résulte de la théorie que la concentration en sels dans 1
le sol et en particulier dans la partie supérieure de la zope non
saturée dépendra
des
variations
du
flux
d' humidité
liées
aux 1
apports d'eau par les pluies et aux extractions par évaporation.
Si
on
considère
une
nappe
libre
de
faible
profondeur 1
l'utilisation des profils de sels à des
fins de détermination
de recharge peut être explicitée à partir de la figure 4.5.

---

- 122 -
30
20
~
o
10
~
fi)
o
...
o
-*--10
-
-30'---~----:~-~--~_~_ _1..-_~_ _.L-_---L._ _.L-_---I
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Ô18 (%0) rel. to SMOW
Figure
4.4
Relation
entre
teneurs
en
oxygène
18
et
en
deutérium des eaux d'un sol soumis à évaporation.
(Données·
expérimentales tirées de Allison G. B. et al., 1983, in Barnes·
C.J. et Allison G.B., 1988).
Les
teneurs
en
isotopes
stables
des
eaux
des
sols
sont
corrélées au long d'une droite de pente comprise entre 2 et
5. La pente de la droite est d'autant plus faible que le sol
est plus sec.

---

- 123 -
1
1
Figure 4.5a -
Schéma du mouvement des sels dans la zone nqn
saturée et processus de recharge.
(D'après Edmunds W.M.
~t
al~, 1987).
Les traits gras indiquent les parties des profils sous le plan
de flux nul pour lesquelles la concentration en sel devient
constante,
c'est
cette
partie
qui
est
utilisable
pour
l'estimation
de
l' infitration.
Sur
les
autres
parties
des
profils, on considère que l'eau qui percole a pu se charger
en sel.
..
COHCEHTflATfOH
EH
SOLUTES
Cp. ct
,---
"
---.::::::::- -----
,
"-
----..........,
"
.....
"
,
\\
"
, Plon' d. flux nul
1
CD
®
C .3-~
i\\
C. 1
CIZ
Opport d.
•• h
® \\ 0
"\\
~
"\\
Il0,JI P •
~
\\
\\ ..,
.....
,
..... ,
-....,
"
"
\\
,
,
,
\\
\\
,
1
\\
\\
Figure 4.5b -
Profils théoriques de concentrations en sels
susceptibles de se développer au cours de la percolation de
l'eau à travers le sol représenté par la figure 4.5a.
(D'après
Edmunds W.M. et al., 1987).

---

- 124 -
Les
entrées
de
sels
vers
l 1 aquifère
vont
dépendre
tout;
!
d'abord des f lux de sels atmosphériques consti tués par les pluies
et les précipitations sèches tels que
:
Fp = (Cp + Cd).
P
avec,
Fp , le flux global de sels;
Cp'
la concentration en sel des pluies;
Cd'
la concentration des précipitations sèches;
P,
les pluies.
Les sels sont transportés à travers la partie superficielle!
du solen fonction de l'intensité et de la fréquence des pluies,:
tandis qu'ils se concentrent par suite de l'évapotranspiration!
(E) .
Il
1
1
Une fois que les sels ont pénétré à l'intérieur du sol, ils[
peuvent subir différents processus tels
que concentration
pari
évaporation, absorption par les plantes, précipitation chimique
et redissolution etc ...
Ces facteurs qui peuvent engendrer des
variations dans la composition des eaux des sols, constituent une
limitation à
la méthode;
et
seuls
les
sels
qui
ne
sont
pas
susceptibles de réaction avec le milieu pourront être utilisés .•
Edmunds W.M.
et Walton N.R.G,
(1980)
après
différents auteurs!
(Allison G.B.
et Hughes M.W.,
1974),
concluent
à
la suite
de
leurs travaux à Chypre, que le chlorure, en tant qu'ion conservé, .
répondait parfaitement à ce critère.
Au niveau de la zone racinaire, des mouvements complexes des
sels peuvent avoir lieu en relation avec ceux de l'eau dans cette
zone.
Cependant
le plan de
flux nul séparant
la zone pù
les
mouvements de l'eau sont ascendants (phénomène d'évaporation) et
celle où
ils
sont
descendants
(drainage),
permet
de
déf inir
également une branche du profil caractérisée oar une composition
en sels relativement constante (fig.
4.2 et 4.5).

---

- 1?5 -
Le taux de sels qui traverse le plan de
flux nul devrait
varier en fonction des
conditions pluviométriques
(sur une
0
plusieurs
saisons).
Ainsi
on
pourra
observer
de
légères
oscillations le long du profil qui indiqueraient les variations
climatiques (Edmunds W.M. et al.,
198?).
La composition de l'eau interstitielle (Cs sur les profils
de la figure 4.5), dans des conditions stationnaires, sera donc
proportibnnelle
au
facteur
de
concentration
P/(P-E),
étant
entendu qu'il n'y a aucune perte de sels et que le sel considéré
se déplace à la même vitessse que l'eau.
L'équation du bilan s'écrit alors:
Rd = P - E,
S = 0
avec,
Rd
le taux moyen d'infiltration,
P
la précipitation moyenne,
E
l'évaporation moyenne,
S
est le volume d'eau stocké le long du profil.
Ce qui conduit à la formule du bilan des sels suivante:
Edmunds
W.M.
et
aL,
(198?)
récapitulent
les
conditions,
d'utilisation du modèle stationnaire:
- les conditions climatiques ne doivent pas avoir subi des!
!
bouleversements majeurs
entre
le
moment
de
l' inf il tration
et,
l'arrivée de l'eau à la nappe;
/
- i l ne doit y avoir aucun apport extérieur de sels par des,
engrais ou autre;
- il n'y a pas eu de changement dans le stock de sels dans
la
zone
non
saturée
au
dessous
du
plan
de
flux
nul,
cette:
rondition est en principe vérifiée s ' i l n'y a aucun changement

---

- 126 -
significatif dans la végétation ou les pratiques culturales.
b) Calcul de taux d'évaporation
Si on considère un sol
sur lequel
il n'a pas plu pendant
un temps
suffisamment
long,
pour
que s' y
établisse
un
profil
d'évaporation, la quantité de chlorures accumulée dans ce profil
permet de déterminer le temps écoulé depuis
la dernière époque
de saturation du profil
(Fontes J.Ch.
et aL,
1986).
On peut
également calculer le taux moyen d' évaporation en considérant que
la quantité
de chlorures
stockée dans
le
profil est
due
à
la
concentration par évaporation de l'eau de la nappe:
t
M(t) = JCces.E(t) ch
avec:
~
M(t),
masse de chlorures stockée dans
le profil
au temps
( t ) ,
Cres'
la concentration en chlorures de l'eau de la nappe,
E(t),
le taux d'évaporation à l'instant
(t),
t o ' la date du dernier lessivage du profil,
t,
la date actuelle.
Si
la valeur
de Cres est constante
au cours
du temps,
la
lame d'eau évaporée (ET) depuis le lessivage est donnée par:
ET = M ( t ) / Cres'
et l'on peut calculer un taux moyen d'évaporation (E
)
depuis
MOY
le dernier épisode pluvieux en faisant:
4.2.2.2 METHODE DES ISOTOPES STABLES
Le modèle élaboré par Barnes C. J. et Allison G. B.
(1983),
intégre les paramètres physiques (température, humidité volumi-

---

- 127 -
que,
humidité relative,
diffusivité de
la vapeur et
de
l'eau,
porosité, tortuosité) et les paramètres isotopiques
(teneurs en
isotopes
lourds
de
la
vapeur
atmosphérique et
de
l'eau de
la
nappe, facteur de fractionnement et d'enrichissement) d'un site
soumis à
l'évaporation de manière à
reconstituer à
l'équilibre
des profils isotopiques (2H et 180 ) de l'eau du sol.
Un profil
typique d'un
sol
non saturé
se
divise en
deux
zones séparées par le pic d'enrichissement maximum (fig.
4.3):
- La zone située au-dessus du pic où le transport par vapeur
domine, avec une diffusion de la vapeur à
travers la partie
la
plus sèche du profil, et à
partir du front d'évaporation et de
l'atmosphère.
La forme du profil dans cette zone résulte de
ce que les valeurs des teneurs en 180 et en 2H dans l'atmosphère
sont
très
négatives,
alors
que
l'évaporation
provoque
un
enrichissement en isotopes lourds du liquide restant.
- La zone au-dessous du pic où les isotopes lourds diffusent
vers le bas à partir du liquide qui monte vers le front d'évapo-
ration; on parle de zone à transport liquide dominant.
En régime stationnaire les flux convectif et diffus if sont
égaux et les teneurs en isotopes stables n'évoluent pratiquement
plus sur le profil.
Chaque portion du profil peut être décrite par un système
d'équations
faisant
intervenir
le
flux
net
d'évaporation,
et
dont la résolution permet de calculer le taux d'évaporation.
a) Zone de transfert en phase vapeur
Le mouvement est considéré comme une diffusion moléculaire.
Le flux isotopique,
défini par la loi de Fick pour les milieux
poreux, est fonction de la diffusivité de la vapeur dans le sol
(DV ),
de
la
densité
de
vapeur
(N)
et
sa
valeur
à
saturation

---

- 128 -
(N
V
u t ) '
et de la concentration en isotope i
dans la vapeur (R i ),
avec l'hypothèse qu'en régime permanent la vapeur d'eau est en
équilibre isotopique avec l'eau résiduelle du sédiment.
Pour un
isotope donné,
le profil à
l'équilibre est décrit
par:
Sat...
TeS]
ô. =[ (1 - CIh.N ).<J./U..(1OOO + Ô ) - 1000
1
1
1
où:
Ô est
la
teneur
en
isotope
stable de
l'eau
dans
le
profil
(en %0)'
i
l'isotope considéré (2 H ou 180 ),
C la constante du profil évaporatoire,
h l'humidité relative (sans dimension),
Nsat la teneur en eau sa turan te
(M _L-3) ,
(Ji
le taux de diffusion de l'isotope en phase vapeur
(sans dimension),
<Xi
le
facteur
de
fractionnement
de
l'isotope
(sans
dimens ion) ,
Ùres
la teneur isotopique au bas du profil
(%0)-
b)
Zone de transfert en phase liquide dominant
Le flux d'isotopes en phase liquide est considéré comme une
combinaison
de
processus
de
convection
et
de
diffusion.
Le
transfert en phase vapeur existe encore dans cette région.
Le
modèle
permet
d'estimer
de
façon
approximative
la
grandeur
relative des
flux diffusifs d'isotopes en phase
liquide et en
phase
vapeur
par
l'intermédiaire
du
rapport
entre
les
profondeurs caractéristiques des diffusions en phase vapeur (ZV)
et liquide (Z1) qui est donné par la relation:

---

- 129 -
Dans
des
conditions
isothermes,
avec
un
flux
de
vapeur
signifLcatif,
le profil est décrit par l'équation suivante:
s::eau
res
ef
cJes
vi
- 0
= (0 - 0
) exp [ -f(z)rza
avec
ores
teneur en isotopes du réservoir (nquifère),
-tf valeur de delta au niveau du front d'évaporation situé
à la profondeur Z·f 1
f(z) est une fonction de profondeur définie par
f(z)=ë jdZ{e+(N)at.Dv.(p_e)/p.D1)] 1 qui intégre les
effets des variations des teneurs en eau e (é moyenne
des teneurs en eau sur le profil),
Zi
est la longueur de pénétration qui correspond au
rapport
ë . D""~g/E; avec
D*
le
coefficient
de
diffusion
de
l'isotope
considéré
dans
l'eau,
~ le
coefficient
de
tortuosité et E le taux d'évaporation).
Barnes
C.J.
et
Allison
G.B.
(1983)
ont
utilisé
cette
méthode
pour
la
détermination
expérimentale
du
taux
d'évaporation à partir d'un sol non saturé.
4.3.1 SUR LE TERRAIN
Nous nous intéressons à l'eau de pluie qui transite par le
sol pour s'infiltrer et atteindre la nappe.
Les échantillons et
informations collectés proviennent des trois "domaines" définis
précédemment, avec cependant des techniques spécifiques à chacun
d'eux.
4.3.1.1 Collecte des eaux de pluie
Une
bonne
estimation
de
la
recharge
par
la
méthode
des
chlorures dépend
d'une
évaluation correcte
des
concentrations

---

- 130 -
en sels des pluies.
En dehors cl(~,-., données du B.R.G.M.
(îg6SI,
sur les concentrations en chlorures dans des eaux de pluie de la
région
de
Dakar,
les
premières
données
publiées
sur
les
compositions
chimiques
et
isotopiques
des
eaux
de
pluie
au
Sénégal ne datent pas de longtemps
(Travi Y. et al., 1987).
Ces
auteurs ont
effectué des
mesures
sur les
eaux
des pluies
des
saisons 1981 à 1984 pour différentes stations du Sénégal.
Nous
avons poursuivi ce travail pour la station de Dakar de 1986 à
1989; pour les saisons 1986,
1987 et 1988,
tous les événements
pluvieux ont été prélevés,
alors qu'en 1989 seules
les pluies
journalières
ont
été
collectées.
Nous
avons
installé
des
pluviomètres type "Wallingford" à Louga et Léona.
A Louga, sur
le site de la parcelle expérimentale de l'Institut Sénégalais de
Recherches
Agricoles
(ISRA),
deux
pluviomètres
ont
permis
de
recueillir
des
échantillons
de
pluie
journalière
des
saisons
1988
et
1989,
alors
qu'à
Léona
un
seul
pluviomètre
a
été
utilisé.
En même temps que
les prélèvements,
les
hauteurs
de
pluie ont été mesurées de manière classique.
Une partie de ces
prélèvements a fait l'objet d'analyses chimiques et isotopiques.
4.3.1.2 COLLECTE D'ECHANTILLONS DE SOL
La collecte d'échantillons de sol destinés à une étude de
ce genre fai t
appel à
des
techniques de carottage
à
sec.
Au
cours de l'échantillonnage qui s'est déroulé entre février 1986
et mai 1989 deux techniques ont été utilisées.
Collecte
d'échantillons
lors
du
fonçage
des
puits
traditionnels:
Tout
au
début
du
programme
nous
avons
bénéf ic ié
de
la
collaboration
de
la
brigade
des
puits
du
Ministère
de
l 'Hydrauliqu\\"' et des
pui.satier:,";
~,·.<dLJX chargés de'
,'I,'U,";,,'!
(]p,;
puits particuliers.
Ainsi entre
février 1986 et mai 1937
les
f
échantillons de sols ont été prélevés
sur
des coupes
fraîches
tous les 50 cm et à la fin de chaque journée de travail dans les

---

- 131 -
zones de Niague et Kaolack
(fig.
1.2).
Les prélèvements
sont
mis dans des pots en verre (genre pot de confiture), scellés sur
place, étiquetés et acheminés au
laboratoire après
un temps de
stockage plus ou moins
long sur le
site du puits.
Grâce à ce
système basé sur une technologie
très
simple
(fig.
4.6),
nous
avons eu accès à six profils sur une période de temps d'environ
18 mois.
Les
résultats
des
analyses
géochimiques
effectuées
sont cohérents et semblent indiquer que la méthode est correcte.
Par ailleurs Edmunds W.M.
et al.,
(1987) ont déjà utilisé cette
technique avec succès au Soudan.
Les seules difficultés étaient
liés
au
fait
que
nous
étions
obligés
pour avoir
accès
à
des
échantillons de suivre
le
programme des puisatiers
locaux
qui
n'était pas toujours
rigoureux et
surtout nous
n'avions pas de
choix sur l'emplacement des puits.
- Echantillonnage à la tarière à main:
A partir
du
mois
de
juin
1987
une
tarière
à
main
de
fabrication
australienne
("Dormer's
Engineering,
South
Murwillumbah, Australia")
a été acquise dans le cadre du projet
"Recharge des nappes au Sénégal".
Cette tarière composée d'une
tête en acier et de tiges en aluminium de J
ot 1.50 m de
long
(fig. 4.7) est très légère et d'utilisation relativement facile.
L'échantillonnage se fait selon une séquence d'environ 25 cm; et
avec l'avancement du sondage, on augmente la
longueur du train
de tiges, en notant soigneusement les profondeurs atteintes.
On
évite les retombées dans l'avant trou en installant un tubage en
PVC sur le premier mètre.
Une vingtaine de profils allant de 6
à
35.5
mètres
ont
été
réalisés
sur
une
période
de
18
mois
(octobre 87 à mai 89),
en concentrant
les efforts
sur la site
principal
de
Louga
(fig.
1.2),
avec
une
vitesse
moyenne
d'avancée de la mètres par jour.
Cette tarière permet de
très bonnes performances dans
les
terrains
sableux
ayant
une
humidité
de
l'ordre
de
2
%,
mais
présente de
sérieuses
limitations
pour
les terrains
durs;
les
profils KK2,
KK3,
KK4
(zone de Kaolack),
LG7 et LG10
(zone de

---

- 132 -
Figure 4.6
-
Collecte d'échantillons de sol par
la méthode
"traditionnelle H ,
lors du creusement d'un puits dans la zone
de Niague.
Les échantillons sont prélevés sur la coupe fraîche soit à une
profondeur
donnée
(tous
les
50
cm),
soit
à
la
fin
de
la
journée de travail.
Figure 4.7 -
Echantillonnage avec la tarière "australienne"
sur
le
si te
principal
de
Louga.
La
photo
prise
au
mois
d'octobre montre le tapis herbacé encore vivace.

---

- 133 -
Louga) ont été arrêtés au niveau de la cuirasse latéritique.
Les profils LG13 et LG14
(zone de Louga) ont été également
abandonnés par suite d'éboulement liés à la sécheresse du sol et
au
sable
très
fin.
En
effet
dans
cette
zone,
le
sable
est
difficile à maintenir en place à la fin de la saison séche et il
a
tendance
à
s'écouler
dans
le
trou
de
sondage
bloquant
la
tarière au niveau de la tête
(nous avons perdu 8 m de tiges et
une tête lors du fonçage de LG5 et LG6).
Le tableau 4.1 donne le détail des différents profils qui
ont été réalisés dans le cadre de l'étude.
4.3.1.3 SURVEILLANCE DES NAPPES
La composition chimique de
l'eau de drainage dans la zone
d'équilibre, devrait être identique à celle de la nappe superfi-
cielle, juste au-dessous de la zone non saturée.
Par conséquent
dans des
terrains homogènes
l'utilisation de solutés conservés
peut
permettre
d'effectuer
des
estimations
de
la
recharge.
Toutefois,
il
est possible
que
la composi tion
de
l'eau de
la
nappe
puisse
subir
des
modifications
par
suite
d'apports
latéraux d'eaux plus
salées ou qu'il
y
ait
des voies
rapides
d'infiltration.
Dans ces cas,
les valeurs trouvées ne sont que
des minimum (Edmunds W.M.
et al.,
1987).
Cette
approche
déjà
été
ut il:i ~:;ée
par
Eriksson
E.
et
Khunakasen V.
en Israel (1969) et Eriksson E.
en Inde
(19 7 6), a
été
également
employée
pour
une
étude
régionale
du
bilan
de
l'eau dans le secteur de Louga.
Pour cela un programme d'échan-
t illonnage
de
la
nappe
superf le Ü~ 11e
des
sables
qua Ll'nIJiJ ires
autour
de
Louga
a
été
établi.
Plus
d'une
centaine
de
pui ts
villageois,
répartis
sur un
rayon de
près de
30
km autour
du
site principal des profils, ont été visités entre mars 1988 et
mars 1989
(f ig.
4.8).
Sur le terrain,
en plus des mesures de
niveau d'eau par rapport au sol,
des mesures physico-chimiques
(ph,
température,
conductivité
et
carbonates
par
titrage
alcalimétrique) ont été effectuées (tableau 4.2).

---

- 134 -
1
ZONE
SITES
NOM DU PROFIL
DATE
METHODE PROFO....~DEUR NAPPE CONDITIONNEMENT
i
t"'"
1
NIAGUE 1 (NG1)
02/86
Puits
9.45
Non
Pot en verre
Zone
NIAGUE 4 (NG4)
04/87
Puits
12
Oui
Pot en verre
IAGUE
"haute"
NIAGUE 5 (NG5 )
05-09/87
Puits
8
Non
Pot en verre
NIAGUE 6 (NG6)
06/87
Tarière
6
Non
Pot alu (type Orsay,
Zone
NIAGUE 2 (NG2)
03-04/86
Puits
7
Oui
Pot en verre
"basse"
NIAGUE 3 (NG3)
04-05/86
Puits
6.6
Oui
Pot en verre
KAOLACK 1 (KKl) 03-06/86
Puits
19.5
Oui
Pot en verre
AOLACK Sikatroum
KAOLACK 3 (KK3) 24/11/87 Tariere
9.5
Non
Pot en verre
KAOLACK 4 (KK4) 25/11/87 Tariere
17.5
Non
Pot en verre
Nioro
KAOLACK 2 (KK2) 29/11/87 Tariere
16.4
Non
Pot en verre
\\
LOUGA 2 (LG2)
04/10/87 Tariere
16
Non
Pot en verre
LOUGA 3 (LG3)
16/10/87 Tariere
25
Non
Pot en verre
LOUGA 5 (LG5)
06/03/88 Tarihe
12
Non
Pot en verre
1
1
LOUGA 6 (LG6)
07/03/88 Tariere
13.5
Non
Pot en verre
Site
LOUGA 11 (LGll) 17/07/88 Tariere
16.5
Non
Pot en verre
"principal" LOUGA 12 (LG12) 20/07/88 Tarière
13.75
Non
Pot en verre
.1
,
LOUGA 15 (LG15) 11/12/88 Tarière
9
Non
Pot en verre
LOUGA 16 (LG16) 13/12/88 Tarière
14
Non
Pot en verre
1
LOUGA 17 (LG17) 16/12/88 Tarière
13
Non
Pot en verre
1
LOUGA 18 (LG18) 07/03/89 Tarière
35.5
Oui
Pot en verre
ipUGA
LOUGA 19 (LG19) 29/03/89 Tarière
20
Non
Pot alu (type AIEA)
,
LOUGA 7 (LG7)
26/05/88 Tarière
7
Non
Pot en verre
LOUGA 8 (LG8)
28/05/88 Tarière
12.5
Oui
Pot en verre
i
LOUGA 9 (LG9 )
17/06/88 Tarière
13.25
Oui
Pot en verre
Zone
LOUGA 10 (LG10) 18/06/88 Tarière
11.5
Non
Pot en verre
de Mpal
LOUGA 13 (LG13 ) 21/07/88 Tarière
7
Non
Pot en verre
LOUGA 14 (LG14) 22/07/88 Tarière
9.5
Non
Pot en verre
LOUGA 20 (LG20) 30/03/89 Tarière
11.5
Oui
Pot alu (tYpe Orsay)
LOUGA 21 (LG21) 31/03/89 Tarière
12.6
Oui
Pot alu (type Orsay)
Tableau 4.1 - Récapitulatif des profils exécutés au cours de
l'étude.
/

---

- 135 -
tN
o
ID
,..
•
1
39
_ 55
~8
- 49
-76
.116
·61
.~J
·37
•
•
80
114
•50
·113
·68
0
065
•
2.6
• 90
50
30
.91
·58
• •4
•82
•
·98
'lIS
•
.14
46
22
67
·'17
- •
.111
li')
~
.20
.70
•
•
t:
• 78
1
.53
.11
_ 72
.119
0
_ 36
~
.18
,..
.83
.LEON~41
15
•74
."
•
·4~
101
It'l
•
",
·79
88
t::
o
92
89
·9
~ 040
.16
,..'
-102
•
•
104
87
.112
105
LOUGA
•
63
ln
..
·94
• 56
N_
·96
J03
.33 .'
t::
10
• 95
•
5
.85
25
•
•
34'
3'0
35'
360
3.6'
3-70
3,7.5
3.80
o
2
4
6km
•
puits vi lIog toi 1
'1
1
1
Figure 4.8 -
Etude de la nappe phréatique autour de' Louga.
Carte de situation des points d'eau.

---

,..,,"". .,.......~,;..-.I;"---
HO
LOCAl:ITE
)(
y
PROFONDEUR
PH
TOC
C. (uS/c,n(' TAc""/1 CClCo~
N°
LOCALITE
)(
Y
PROFONDEUR
PH
TOC
C.(pS/crn
TA CCIft 9/1 Go Co 3
1 Afé DIOP
361. 3
1744.8
21.n
~.0!1
29.5
330
61 Ndabé TA..
364.8
1756.6
14.93
j6-53"
2 Bainak
367.3
1737.4
36.76
7.13
30.1
345
62 Ndam
366.4
1738.3
30.11
7.14
30.5
672
3 Baity GUEn;
349.0
1736.7
26.24
5.8
28.3
465
18.9
63 Ndam RDAM
350.5
1725.8
37 .15
5.48
28.9
303
5.5
4 Bakhdad IIBERG
375.7
1751. 7
20.29
6.86
170.7
64 Nd. .e RGOT
361. 7
1723.8
37.95
6.26
29.0
265
25.4
5 Bakhdar PEUL
354.0
1723.4
34.27
7.06
29.0
665
6.1
65 Ndawas DIAGNE
361.1
1752.6
20.56
5.46
29.6
971
6 Bangadji SAIIB
356.9
1731.1
38.01
6.35
560
34.1
66 Ndeukt GUEYE
372.0
1732.6
34.3
6.95
125.6
7 Bardé
367.6
1752.8
16.72
1428
67 Ndiader PEUL
362.4
1747.1
17.73
5.44
28.9
621
8 Bayakh GAYE
349.6
1732.2
31.15
5.64
239
12.2
68 Ndiaguéne
364.8
1753.8
13.31
693
9 Beut LAMINE
342.2
1731.8
24.7
6.54
27.1
367
17.8
69. Ndiakbip
354.2
1760.§
14.78
5.32
28.2
501
10 Boukoul
347.5
1723. 5
33.05
5.56
28.3
271
12.7
70 Ndialakhar
347.7
1744.4
22.93
6.48
27.2
400
39.0
11 Dabaye SAR
361. 3
1738.5
26
480
71 Ndiallbou FAL
347.3
1737.4
25.19
6.17
362
35.4
12 Darou NDIAYE
352.5
1736.3
33.37
6.02
28.7
358
22.3
72 Ndiayène
347.6
1741. 8
29·1
6.7
26.5
552
54.9
13 Darou SALAII
366.9
1746.4
21.67
oS.32
29.4
536
73 Ndiéye BA
354.2
1729.4
30.75
196
14 Deuk BOUREY
351. 3
1748.1
19.29
6.8
237
45.1
74 Ndiobène
350.6
1738.8
30.49
6.8
29.8
636
15 Diakhas1ène
377 .1
1738.7
29.63
6.94
75 Ndiok SAL
365.1
1741. 8
28.54
7.28
30.6
700
16 Diua BEYE
344.0
1730.0
29.16
5.53
29.3
500
8.5
76 Ndious
355.6
1757.2
14
5.37
28.3
560
17 Diaaaguène PEUL
343.0
1742.0
19.47
6.68
26.1
774
40.4
77 Ndop CEANE
341.8
1744.4
2.5
5.91
25.1
1440
22.1
18 Gabane
342.8
1740.0
23.65
6.76
27.5
476
61.1 .
78 Ndop PUITS
342.2
1744.8
8
6.86
24.0
2030
103.0
19 Gad DEIIBA
366.5
1752.0
15.32
3.43
29.0
1134
79 Ndoun
346.4
1735.4
27.7
6.82
28.1
628
69.3
20 Gati 2
351.3
1745.3
20.55
6.04
270
9.8
80 Ngadji SU
369.2
1755.8
14.25
4952
21 lba SAR
354.4
1755.8
14.32
5.4
27.5
308
81 Nganiakh DIEMG
364.1
1722.9
31. 73
6.61
170.7
22 ll:adiar PEUL
361.1
1746.9
17.9
5.33
404
3.7
82 Ngollène
358.9
1749.8
18.49
6.25
496
24.4
23 lalas5ane NDIAYE
368.3
1723.3
36.67
5.96
29.6
349
6.8
83 Ngoufat
347.8
1740.2
24.6
5.8
26.9
379
3.7
24 lébé NDEUll:T
373.8
1734.7
31. 75
6.99
232.9
84 Ngueun SAR
363.1
1737.5
525
158.5
25 leur lbra IlARAJI
378.3
1724.7
32.65
6.77
213.4
85 Ngueyène
356.0
1723.6
36.5
5.68
29.8
265
4.5
26 leur lbra NIANG
374.9
1751.8
16.78
6
57.3
86 Nguidilé
369.3
1724.2
32.61
7.19
197.5
27 leur IIAFAL
356.5
1743.2
32.57
6.04
314
9.8
87 Niakhal
360.4
1728.7
36.12
426
28 leur IIbarick PEUL lI)
362.4
1728.4
31. 78
316
88 Nioaré 1
380.8
1732.9
30.08
6.86
375.5
29 leur IIbarick PEUL(2)
363.4
1731.2
31.35
980
89 Nio_ré 2
380.4
1734.0
28.4
6.98
185.3
30 leur Ileissa GAYE
369.8
1752.6
11.09
1580
90 Pe10ur
345.6
1751.8
6.05
6.64
25.5
322
17.7
31 leur Ilodou II
362.4
1730.2
37.05
442
91 Rakhmane SAL
351.5
1751. 5
17.5
6.65
290
26.8
32 keur Ilodou IBARY
362.5
1732.0
34.7
665
92 Rayet
340.6
1733.0
15.58
3.8
28.0
1330
1-'
33 leur Seni DIEMG
375.3
1724.8
32.53
6.89
193. 9
93 Roye DIEYE
377.2
1144.8
29
6.76
W
34 Ihabane NIANG
367.6
1757.8
16.72
7355
94 Salill SARR
356.0
1726.2
35.81
323
m
35 Ihallba1a HL
363.2
1735.3
31.31
6.7
33.9
277
95 Santhiou IIBENGUENE
349.0
1724.4
33.56
5.56
29.2
217
14.:
36 Ihanadji
366.2
1740.2
25.93
5.63
28.6
568
96 Santhiou IIEISSA
344.5
1725.1
30.8
6.14
28.6
784
22.~
37 lI:hatali
357.6
1756.0
11.5
6.13
28.9
384
97 Santiou BAI TI
355.0
1766.5
29.84
251
38 Ihatet GAYE
358.8
1758.4
9.43
5.16
27.3
672
98 Santiou lIérina
362.5
1749.5
12.02
5.2
29.1
514
39 lI:heilkom DIOP
356.4
1759.6
11.52
6.4
26.9
396
99 Sémé1
358.9
1761.4
11.28
6.07
26.7
783
40 logne ICOGNE
341. 3
1730.2
25.39
4.52
27.8
387
0.0
100 Sér
345.0
1732.4
37.15
5.63
952
20.7
41 Léona
344.3
1738.6
26.68
6.6
748
23.2
101 Sine VADD
359.3
1735.7
28.82
6.15
172
17.1
42 Longor
342.0
1736.6
27.1
4.82
27.9
414
1.2
102 Taiba
354.5
1729.2
32.62
164
43 lIadayana
346.7
1747.0
22.34
4.6
26.8
1070
0.0
103 Taiba NDIOUGA
351.8
1724.2
33.1
5.7
29.0
154
13.8
44 lIaka lCale FAL
367.8
1755.2
16.09
3320
104 Tako
380.3
1729.4
34.05
6.46
42.7
45 Ilaka NDIAYE
350.2
1731.3
30.55
4.88
190
0.0
105 Tania
379.8
1726.8
28.7
7.64
601.1
46 Ilaraye DIAGNE
358.0
1748.6
14.69
5.48
339
9.8
106 Thialla lI:EBE
375.8
1741.0
27.7
7.11
229.2
47 Ilaraye SECK
351. 3
1730.1
34.55
6.14
271
31. 7
107 Thiéckène
364.3
1745.0
23.23
30.2
322
48 Ilassar DIOP 1
367.2
1748.0
27.06
4.85
29.4
949
108 Thié1e
368.2
1722.8
33.95
7.03
225.6
49 IIbakhas
361. 6
1758.1
13.15
5.34
27.8
796
109 Tiar~:ne
345.2
1750.0
13.43
6.62
26.9
909
34.7
50 IIbatias DIEYE
353.3
1754.8
'-16.6
5.83
358
110 Tié1e DIAGNE
359.5
1752.7
20.53
6.3
28.6
1065
51 IIbaye Ilbaye 1
359.8
1752.8
13.66
5.65
28.5
111 Togueu1
375.8
1746.6
26.9
6.82
224.3
52 IIbaye Ilbaye 2
353.4
1733.4
33.21
337
112 Toro BEYE
342.0
1727.1
29.2
5.8
28.1
849
19.0
53 IIbayène DIOP
353.8
1744.0
24.53
5.85
260
12.2
113 Touba GUENE
351.0
1754.0
22.49
5.14
373
4.9
54 Ilboubène IIBATAR
365.6
1743. 2
31. 79
7.37
29.2
480
114 Toug
342.8
1755.5
5.8
7.36
23.7
6250
91.4
55 llboundi
351. 2
1757.4
12.17
4.1R
858
115 Yaddulahi
375.6
1749.9
25.82
6.34
101. 2
56 llbout SO.
358.CI
1726.3
34.92
330
116 Yamane SOGG
352.2
1756.4
13.51
4.62
1208
57 lIérina DAICBAR
346.5
1728.7
32.15
6.14
29.2
227
24.1
117 Yamane (SEk) 2
364.1
1747.9
22.08
6.2
28.7
571
58 llérina FAL
354.2
1751.8
17.57
5.29
273
17.1
118 Yeraandé DIENG
366.5
1743.5
27.28
6.45
28.6
59 lIérina PEUL
358.5
1740.3
24.05
6.23
217
19.5
119 Yervaye
352.4
1741.8
26.8
5.69
308
11.0
60 IIpal
365.2
1760.0
14.36
1832
Tableau 4.2
- Nappe phréatique autour de Louga.
Liste des
puits échantillonnés et résultats des mesures de terrain.

---

- 137 -
4.3.1.4 COLLECTE DE GAZ DU SOL
Au mois de décembre 1989 nous avons
effectué des prélève-
ments
d'échantillons
de
sols
et
de
gaz
du
sol
sur
le
si te
princ ipal de Louga 1 (f ig. 1. 2), selon des transects en "f l ûte de
pan" le
long de chacun des côtés de la parcelle de
100 m2 ,
qui
avait été balisée auparavent,
ainsi
que sur une verticale de
7
mètres au centre de la parcelle.
Le plan de prélèvement est donné sur la figure 4.9 (Fontes
J.CH.,
1989).
37 échantillons de gaz ont été récoltés,
19 sur
la
même
vert icale
centrale
et
18
sur
les
côtés
du
carré
à
intervalles
réguliers
et
aux
mêmes
profondeurs
que
dans
le
sondage de référence,
entre la surface du sol et 6 mètres.
Un dispositif pour échantillonnage des gaz du sol semblable
à celui
de Thoma G.
et al.
(1979)
et dont
le
fonctionnement
a
été rappelé
par
Colin-Kaczala C.
(1986),
a
été
utilisé
(fig.
4.10). Il est constitué d'une aiguille creuse avec des orifices
protégés
par
des
fils
métalliques
formant
tamis
(prototype
Orsay),
que l'on enfonce dans
le sol
au bout de
tiges allonges
à travers
lesquels passe un tube plastique fin relié en surface
à:
-
une
seringue pour pomper
l'air présent
dans
]0
tuhe en
"rislan" de
taçon à ne conserver que l'ai::::- des pores
du
sol
à
la profondeur de prélévement,
- un manomètre pour contrôler l'équilibration des pressions
pendant le pr~lévement,
une
ampoule
de
350
ml,
préalablament
vidée
au
laboratoire.
Pour prélever,
il suffit d'ouvrir le robinet de l'ampoule,
attendre le retour au 0 du manomètre et refermer l'ampoule.
Le
système de tiges-allonges est enfoncé dans
le sol par battage,
l'extrêmité supérieure étant protégée par un embout en laiton.
1 Ont
p.qrt iripp. ii
r.P. progr.qmmp.
:
l'r-ofp.'i'ip.lIr
Font!''i,
Mmp
,.'; Ill'
pr.
Mr
\\·iil.lKp.r
(T.A.horA.toirp.
ci'Hyrlrologip.
P.t
Gp.or.himip.
isot.opiqllp.
rlp.
l 'Pnivp.rsitp.
Pil.ris-Sllrl A OrsA.Y); Profp.ssp.Hr Anrlrp.ws (Tlnivp.r'iitp. rlp. RA.th); Dr TrA.vi (Pnivp.r-
sitp. rl'Avignon); Mr Aril.nyossy (c:hA.rgp. rlH programmp. RAF/R/012 rlp. l'AIFA);
Dr
Mllrlry, MM Fayl' P.t GayP. (fJnivP.rsitp. cil' DA.KR.r).

---

-
13/1 -
Un carré
10 mètres
./j
G7 ""1
G6
10..
Lts profondeurs d'échanti11onnaqe sont:
14Li.w.
'GS
(4.1; G2l9 Il); G)
<10 Cil); G4
()O ClI); G5
(50 C.); G6 (10c.);
(10c.); G7 (90c.); G8 (1.10 11); G9
(1.40 .1; C10 (1.90 .1;
12,)0 .1; GU (2.70); CU
\\J 11); G14
(3.5 .1; C15 (4.51; C16 (5 c);
'34
15.5); G18 16 .1.
63
GIS
GI6 '
Figure 4.9 - Parcelle de prélévement d'échantillons de sol et
de gaz sur le site principal de Louga.
Les
prélévements
ont
été
effectués
sur
le
pourtour
de
la
parcelle,
à
raison d'un échantillon par point
(sédiment et
gaz),
tandis
qu'au
milieu
l'échantillonnage
a
été
continu
jusqu'à
la
profondeur
de
9
mètres.
Au
point
G2
(-
9
ml,
l'aiguille est restée bloquée, c'est pourquoi la zone hachurée
a été éliminée pour la suite des prélévements.
"'''''''t
E<htIlt
10 (Il
Figure
4.10
Dispositif
de
prélévement
des
gaz
du
soli
prototype Allison G.B. et Fontes J.Ch.
(in Collin-Kaczala C.,
1986) .
a) détails du dispositif; b) schéma de l'aiguille.

---

- 139 -
4.3.2 AU LABORATOIRE
Les échantillons collectés sont ramenés au laboratoire avec
un
délai
variable
selon
la
méthode
(pour
les
profils
à
la
tarière,
dans la semaine,
tandis que pour les puits,
le délai
varie de 20 à 30 jours).
A Dakar, au laboratoire,
le récipient
contenant l'échantillon
(pot en
verre ou boîte pédologique
en
aluminium, type "Orsay" ou "AlEA")
est ouvert et une partie du
sédiment
(entre
200 et
250
g)
est
prélevée;
le réc ipient
est
immédiatement rebouché pour être expédié vers des laboratoires
spécialisés d'Europe
(Wallingford ou Orsay et Vienne pour
les
mesures de tritium).
A Dakar les opérations suivantes ont été effectuées:
- détermination d'humidité pondérale des sols,
- extraction des sels solubles par lixiviation des sols,
- dosage des chlorures dans les lixiviats par argentimètrie,
- mesures de conductivité des eaux de sols
- analyses granulométriques des sols.
En Angleterre,
au
Laboratoire
d' Hydrochimie
du
"British
Geological Survey" de Wallingford,
les manipulations suivantes
ont été réalisées:
-
extraction de
l'eau des
sols
par centrifugation
et/ou
distillation sous vide,
- extraction de sels solubles des sols par lixiviation des
sols,
- analyses chimiques globales des eaux interstitielles (sur
lixiviats et centrifugats),
analyses
isotopiques
(méthode
classique
et
réduction
directe) .
En
France,
au
Laboratoire
dt Hydrologie
et
de
Géochimie
Isotopique de l'Université Paris-Orsay, les traitements suivants

---

- 140 -
ont été réalisés:
- extraction de l'eau des sols par distillation sous vide,
- extraction des sels solubles par lixiviations des sols,
- dosages des chlorures dans les lixiviats,
- détermination des potentiels de succion,
- détermination des pressions partielles de CO ,
2
- analyses isotopiques des eaux des sols (méthode classique
et micro-ligne),
- analyses isotopiques de gaz du sol (C0
et vapeur d'eau).
2
On
profil
(Louga
19)
a
été
envoyé
à
Vienne
dans
les
laboratoires de
l'Agence
Internationale de
l'Energie Atomique
(dans le cadre du Projet RAF/8/012) pour extraction de l'eau du
sol et analyses isotopiques (deutérium, oxygène 18 et tritium).
4.3.2.1 DETERMINATION DE L'HUMIDITE
Tous
les échantillons de
sols collectés ont
fait
l'objet
de détermination d'humidité pondérale au laboratoire.
Deux méthodes ont été employées:
- La méthode gravimètrique classique qui consiste à faire
sécher un
poids
de
sol
connu
pendant
24
heures
à
lOS'C.
On
prélève 20
g de sol que l'on fait
sécher à l'étuve et on pèse
l'échantillon
sec.
L' humidité
pondérale
est
donnée
par
le
rapport perte en eau / poids sec.
Poids de sol humide - poids de sol sec
0>(%) =
Poids de sol sec
La
deuxième
méthode
de
détermination
de
l'humidité
consiste à mesurer le poids d'eau extraite de l'échantillon de
sol par distillation sous vide.
En général,
on vérifie que, la
distillation est complète en mettant l'échantillon à l'étuve à
10S'C pendant 12 heures.

---

- 141 -
La comparaison des résultats entre les mesures d'humidité
effectuées
à
Dakar
(1 ère
méthode)
et
celles
effectuées
à
Wallingford (2~ méthode), révèle (fig. 4.11) que les humidités
mesurées à Dakar sont généralement supérieures d'environ 0.5 %,
ce qui pourrait ~tre dû à une perte d'humidité par évaporation
au cours du transport ou bien à des erreurs dans les pesages lors
de
la
distillation.
De
plus
on
n'obtient
pas
toujours
un
rendement de 100 % avec la distillation.
4.3.2.2 DETERMINATION DE LA SUCCION
Une partie des
échantillons
de
sol prélevés
lors
de
la
campagne de décembre 1988 a fait l'objet de mesures de potentiel
de succion
par Mr Walker G.R.,
à
l'Université Paris-Sud.
La
technique utilisée est celle de la méthode
du "papier filtre"
décrite pour
la
première
fois
par Gardner R.
(1937),
ensuite
reprise par Fawcett R.G. et Collis-George N.
(1967), Hamblin A.P.
(1981) et modifiée par Greacen E.L. et al.,
(1987).
Greacen E.L. et al.(1989) donnent une description détaillée
de la méthode qui consiste à faire absorber l'eau contenue dans
l'échantillon de sol sur du papier filtre sec.
En effet lors de
la mise en contact du sol contenant une certaine humidité et du
papier,
par suite de la différence de pression,
un flux d'eau
passe du
sol
vers
le
papier pour
réaliser
un
équilibre
des
potentiels entre les deux.
Pour cela on étend à plat dans une
fiole
en
verre
à
col
large
de
300
ml
du papier
filtre
pour
analyse préalablement séché (105'C pendant 30 minutes) entre deux
couches de sol (2 fois 100 g).
La fiole munie d'un couvercle et
d'un joint élastique est ensuite scéllée avec un ruban adhésif
et
placée
dans
une
boîte
isolante
pour
équilibration
à
température
constante.
L'expérience
montre
que
le
temps
nécessaire
pour
l'équilibre
des
pressions
varie
avec
les
conditions; pour des succions élevées il faut en général 6 jours,
tandis
que
pour
des
succ ions
inférieures
à
50
KPa,
2
jours
suffisent.
La teneur en eau du papier filtre à l'équilibre est

---

- 142 -
40 ~--------
.....
30
~
0
• droite de pente 1
."
..
0
25
•
...0r:
"0
•
~
20
0
..
..
..~.. 15
..
•
E
....." JO
E
~
:x:
5
•
• •
0
0
5
JO
15
20
25
30
35
40
HUMIDITE MESUREE A
DAK.AR lOfo)
Figure 4.11 - Corrélations entre l'humidité pondérale mesuréé
à
Dakar
(méthode
gravimétrique)
et
celle
déterminée
à
Wallingford (extraction sous vide) .

---

- 143 -
mesurée par
la méthode gravimétrique, en utilisant une balance
de précision.
La
succion matricielle est ensuite déterminée à
partir de cette teneur en eau et d'une courbe "succion - teneur
en
eau",
établie
au
préalable
pour
le
papier.
Greacen
et
al.(1989) ont établi la courbe caractéristique de variation de
la succion en fonction de l'humidité pour une série de 8 lots de
papier filtre sans cendre de marque "vlhatman N"42"
(fig.
4.12).
Les points représentatifs s'alignent
sur une courbe constituée
de deux branches définies par des fonctions exponentielles telles
que:
- Pour une humidité (8) comprise entre 0.278 et 0.453,
S = exp ( 12 . 2'j 8 - 17.93 ),
- et pour 8 comprise entre 0.453 et 1.758,
S :: exp ( 5 . 55 8 - 3.11
),
S étant la succion exprimée en KPa et
la teneur pondérale
en eau du papier f i l t r e ,
exprimée en g/g.
4.3.2.3 EXTRACTION DE L'EAU DES SOLS
Les variations de la composition chimique et isotopique des
eaux des sols ont été largement utilisées dans le cadre d'études
sur les processus géochimiques qui ont lieu dans le système eau -
roche,
sur
les mouvements
de
11 eau
dans
la
zone non
saturée,
dans une optique hydrogéologique (infiltration et évaporation)
et également dans des études de dispersion de polluants dans les
nappes.
Par conséquent, de nombreuses méthodes ont été mises au
point pour extraire l'eau du sol.
Navada S.V.
(1982) cite entre
autres méthodes:
-
la
centrifugation
par
drainage
d'un sol
à
travers
une
surface poreuse,
-
la centrifugation par déplacement à
l'aide d'un
liquide
lourd,
la
lixiviation
ou
élutriation
du
sol
avec
de
l'eau
distillée, qui en fait permet d'extraire les sels solubles,

---

- 144 -
12
10
•
Fawcett
et· Collit Georoe 1967
o Mc Queen et Miller 1968
8
o Greocen et 01.,1989
~
6
0
u
U
::1
en
c;lI
0
4
~
Qu..............
2
'O. .....
0'---.--_.--_.-_..,--------=----,--_-.-_-.-_-._-"'00-
----..
o
0,"
0,8
1,2
1.6
Teneur en eau papier filtre (g/g)
Figure 4.12 - Courbe d'humidité caractéristique de différents
papiers filtre en provenance du Royaume Uni et des Etats-Unis.
(d'après Greacen E.L.
et al.,
1989).

---

- 145 -
-
l'extraction par presse hydraulique,
-
la distillation sous vide,
-
la méthode tensiomètrique.
De ces méthodes,
il est évident que la lixiviation est
inappropriée pour les eaux destinées à des analyses isotopiques,
de m~me que la distillation sous vide ne sera pas applicable aux
échantillons devant servir pour des analyses chimiques.
Pour les
isotopes stables, la distillation devra permettre une extraction
complète de l'eau du sol pour évi ter un fractionnement isotopique
entre l'évaporation et la condensation du liquide.
Au cours de cette étude nous avons utilisé la centrifuga-
tion
par
déplacement
en
présence
d' un
liquide
lourd
et
la
lixiviation pour obtenir des eaux interstitielles sur lesquelles
les différentes analyses chimiques ont été réalisées, tandis que
la distillation sous vide
l'a été pour
les eaux destinées aux
analyses isotopiques.
Les différentes méthodes d'extraction de
l'eau du sol sont décrites dans l'annexe I.
4.3.2.4 ANALYSES CHIMIQUES
Des mesures de conductivité (conductimètre Tacussel) et des
dosages de chlorure par argentimètrie et à
la chaine Technicon
ont été réalisés sur les eaux extraites des sols par lixiviation,
respectivement à
Dakar
et à
Paris 1 .
Toutefois
la majorité
des
analyses chimiques (eaux de pluie, des sols et de nappe) ont été
réalisées
au
laboratoire
d' hydrochimie
de
Wallingford.
Les
techniques suivantes ont été utilisées
:
- Analyse colorométrique automatique à la chaine Tecbnicon
AA-II pour le chlorure et le nitrate selon la technique décrite
par Cook J.
and Miles D.
(1980); la précision des mesures est de
1Mr Wiilkp.r r..R. qui rivait piirtidpp. il lFl riimpagnp. o'p.~hantillonnagp. ponr
l'p.t.nrlp. rlp. viiriahil itp. spat.ialp., C;tp.st rhargp. on trait.p.mp.nt rl'llnp. part.1p. rlp.c;
p.~hant.illons (p.xtra('.t.ion pour iinalysp.s isotopiqup.s, mp.Sllrp.s rl'.hl1mioitp. P.t clP.
sur.don, 1 ixivation P.t rlosagp.s rlp.s r.hlornrp.s).

---

- 146 -
l'ordre de 3%.
- Analyse au Spectrophotomètre d'émission à Plasma (TCP du
type ARL 34000 C) sur des échantillons acidifiés;
l'appareil est
calibré pour plus de vingt éléments, avec une limite de détection
qui varie
de
0.2
pour
le
Strontium à
25
pg/l
pour
le
Soufre
(Kinniburgh D.G. et Miles D.L., 1983).
4.3.2.5 ANALYSES ISOTOPIQUES
Les eaux extraites des sols,
ainsi que
les eaux de pluie
et
de
nappe
ont
fait
l'objet
d' analyses
isotopiques
et
les
teneurs en oxygène
18
eBO)
et
/
ou en
deutérium
(2H ) ont
été
déterminées pour les différents profils.
Si pour les
eaux de
pluie et
de nappe
les techniques
de
préparation et d'analyses utilisées
sont classiques;
il
a été
nécessaire, pour les très petites quantités d'eau recueillies de
certains sols à très faibles
teneurs en eau,
de faire appel à
d'autres
techniques
telles
que
l'utilisation
d'une
ligne
à
microquantités permettant de mesurer les teneurs en lBO et zH sur
un prélèvemnet de fi milligrammes d'eau et sur des échantillons
de vapeur et la méthode de
la réduction directe autorisant
la
détermination des teneurs en zH directement sur l'humidité du sol
sans passer par l'extraction.
Les
technigues
classigues
de
préparation
rappelées
par
Darling W.G.
et al.,
(1982) peuvent se résumer ainsi:
Pour
l'oxygène
18
(lBO ):
on
réalise
l'équilibre
isotopique à 25 ·C entre un COz gazeux de composition connue avec
5 ml de l'eau d'échantillon selon la technique de Epstein-Mayeda
et on mesure la teneur en lB O du COz au spectromètre de masse.
- Pour le deutérium (2H )
on fait réagir dans une enceinte

---

- 147 -
sous vide,
la pl d'eau avec 5 g de zinc métallique sur un bloc
chauffant,
à
la
température
de
450
. C
(Coleman M. L.
et
al.,
1982), selon la réaction:
Le rapport 2H/ l H est alors mesuré sur l'hydrogène obtenu.
La méthode de réduction directe utilisée à Wallingford est
celle developpée par Coleman M.L.
et al.,
(1982),
par la suite
appliquée à l'analyse des eaux de cristallisation par Bath A.H.
et al.,
(1987). Cette méthode consiste à
faire réagir directe-
ment l'humidité du sol avec le zinc (Edmunds W.M., 1988) pour la
mesure
des
teneurs
en
2H;
elle
a
été
décrite
en
détail
par
Darling W.G.
et
Talbot
J.C.
(1989).
On
introduit
un
petit
morceau de laine de verre à environ la mm du fond dans le tube
porte-échantillon contenant 2 g de zinc métallique (fig 4.13).
Puis
on
dépose
sur
la
laine
de
verre,
une
quanti té
de
sol
suffisante
pour
fournir
la pl d'eau (entre 0.1 et 4 g selon
l'humidité pondérale);
et on recouvre l'échantillon de sol par
un autre morceau de laine de verre.
Le porte-échantillon ainsi
préparé est porté sur la ligne de préparation du deutérium pour
~tre vidée dans un piège à azote liquide.
La réaction se fait
ensuite en insérant le porte-échantillon dans un bloc chauffant
dont la température est comprise entre 110 et 130 ·C, pendant une
heure.
On obtient,
avec
cette
méthode,
une
précision
dans
les
résul tats
comparable à
celle des
analyses
effectuées
sur des
échantillons d'eau.
Les
tests de reproductibilité donnent
un
écart-type de
2%0'
Le
tableau 4.3
donne
une comparaison
des
résultats obtenus par réduction directe et par distillation sur
les échantillons du profil Louga 8 (L8).
Les mesures des rapports 180 / 160 et 2H/ lH ont été effectuées
par
un
spectromètre
de
masse
VG
602E
à
double
collecteur.

---

- 148 -
robinet en téflon
~
vers.-j)ompe
.
échantillon de sol
-
~;i$;~ ---
__
laine de verre
_'?;:-:r _ _ _ _
t 1o.mm
plaque chauffante ~
~
Zinc métallique ---
Figure
4.13
Porte-échantillon
contenant
du
sol
pour
la
réduction directe.
On fait réagir directement l'humidité du
sol avec le zinc en les chauffant ensemble.
(Darling W.G. and
Talbot J.C., 1989).

---

- 149 -
lProfondeur
Humidité pondérale
Réduction directe
cS2H
Distillation sous vide
(m)
(~)
(~
(~
0.5-1.0
1.9
-10.2
- 6.0
1. O--J .5
2.2
-19.4
-22.6
1.5-2.0
1.0
-19.3
-21.4
2.0-2.5
2.8
-32.2
-32.4
2.5-3.0
2.4
-38.1
-35.8
3.0-3.5
1.9
-41.0
-35.8
3.5-4.0
2.5
-39.6
-40.5
4.0-4.5
3.0
-41. 4
-39.6
4.5-5.0
2.5
-41.1
-40.0
5.0-5.5
3.8
-42.3
-42.4
5.5-5.8
3.6
-32.8
-34.3
5.8-6.0
1.5
-36.9
-33.2
6.0-6.5
3.3
-38.8
-37. 2
6.5-7.0
3.0
-35.7
-35.9
7.0-7.5
3.2
-38.8
-34.4
7.5-8.0
2.7
-37.2
-35.0
8.0-8.2
2.1
-31. 8
-33.2
8.2-8.5
3.0
-34.9
-33.2
8.-5-9.0
3.0
-32.7
-34.2
9.0-9.5
2.4
-30.0
-32.6
9.5-10.0
2.4
-27. 7
-29.3
10.0-10.5
3.5
-31. 2
-33.7
10.5--11. 0
2.4
-28.2
-31. 9
11.0-11.5
3.2
-28.8
-30.6
11.5-12.0
4.0
-28.1
-30.6
12.0-12.5
9.7
-27.0
-28.5
12.5-13.0
11.5
-29.1
-31.1
13;0-13.5
16.9
-28.9
-30.7
Tableau
4.3
Comparaison
des
résultats
d'analyses
de
deutérium (2H) obtenus par la méthode de réduction avec ceux
obtenus
sur
des
échantillons
d'eau
extraits
des
sols
par
distillation sous vide (profil Louga 8).

---

- 150 -
L'intervalle de confiance sur les mesures est de ± 2 %.
pour le
deutérium et ± 0.2 %.
peur l'oxygène 18.
Les teneurs en
isotopes stables
(180
et 2H) des g~z du sol
et de
l'eau
j.nterstitielle
des
SOlS
ne
contenant
que de
très
petites
quantités
d'eau,
ont
été
déterminées
en
utilisant
la
ligne
à
mi~roquantités
du
Laboratoire
d'Hydrologie
et
de
Géochimie isotopique de l'Université P~ris-Sud, dont le pri~clpe
de
fonctioDLdnent
est donné par Col:..n-Kaczala C.
(19.SG).
Les
analyses ont été effectuées par Mme Annick Filly.
Les échantillons de
gaz du sol
sont dans
un premier temps
traités pour séparer la
vapeur d'eau
pt le COz des autres
gaz.
L'ampoule,
placée sur une
ligne d'extraction
(fig.
.1
1':' \\
est
-
~
-.
...
i
1
plongée
dans
un
mélange
carboglace
acétone
(-77·C)
pendant
environ une heure,
de façon à
pléger toute
la vapeur d'eau;
un
piége
à
azote
liquide
situé
à
l'aval
du
mélange
permet
de
retenir le COz qui sera recueuilli dans un porte-échantillon pour
COz' après pompage des incondensables.
La pression partielle du
COz
est
mesurée
par
la
jauge
de
la
ligne
d'extraction et
ses
teneurs en 13 C et en 180 déterminées.
Lorsque tout le COz
a été
repiégé dans le porte-échantillon pour COz'
on ferme le pompage
et on éloigne
le mélange carboglace + acétone de l'ampoule que
l'on laisse s'échauffer à la
température ambiante.
Un piége à
azote
liquide
est
alors
placé
sur
le
porte-échantillon
pour
vapeur
d'eau
dans
lequel
on
récupère
la
vapeur
j'eau
de
l'échantillon.
On chauffe légèrement l'ampoule au sèche-cheveux
pour
évi ter
la
condensation
de
l'eau
sur
le
verrE.
L'échantillon de vapeur d'eau ainsi recueuilli est placé sur la
ligne à
microquanti tés qui
permet
de
faire
en
même
temps
les
préparations pour l'analyse de l'oxygène 18 et du deutérium.
La ligne
utilisée,
une version
modifiée du
four ~ diamant
de
Ferhi
M.A.
et
aL,
(1983),
est
représentée
sur
la
figure
4.15.
L'échantillon d'eau (liquide ou gazeux) subit d'abord une
pyrolyse sur du diamant industriel à une température de l150'C ,

---

- 151 -
pompo~.
R
P E vopeur d eau
ampoule 500ml
gaz du 101
P.E COz
J = Jouge
plrgl
piege ozote liquid.e
corbooloce
R = robin et
PE =porte echonti lion
Figure 4.14 - Ligne pour la séparation de la vapeur d'eau (HzO
gaz)
et le gaz carbonique (C02) des autres gaz présents dans
les échantillons de gaz du sol.
(Collin-Kaczala C.,
1986).
pompoge
J3
J2
JI
~_/~---,~La R2----l~{
1
R,
L I U
•
four à
PECOz
diomant
Silicooel
J=jougl
convertilHut
R = robine t
PE=porte echontillon
JL
PE vopeur d eou
Figure 4.15 -
Schéma de la micro-ligne pour
la préparation
des
échantillons de
vapeur
d'eau
et
des
faibles
quantités
d'eau.
(Collin-Kaczala C., 1986).

---

- 152 -
ce qui produit du monoxyde de carbone et de l'hydrogène selon la
réaction
HzO
+ C ~CO + Hz
Le
CO
est
adsorbé
sur
du
silicagel
à
la
température
de
l'azote liquide
(-196
·C),
tandis que
l'hydrogéne
est adsorbé
sur de l'uranium à 60 ·C_
Après désorption du CO à température
ambiante, celui-ci est converti en COz dans un champ d'induction
électrique à
haute tension
(2500
V)
basse
pression.
En même
temps l'hydrogène est libéré en portant l'uranium à 800 ·C.
Les
teneurs en isotopes stables sont déteminées sur le gaz carbonique
et l'hydrogène
ainsi obtenus par spectrométrie de masse (VG 602D
et 602C respectivement).
Les
intervalles de confiance sur les
mesures sont respectivement de 0,1 %0 pour l'oxygène 18 des eaux
des sols et le COz du gaz du sol, 0,4 %0 pour l'oxygène 18 de la
vapeur d'eau du sol et 0,5 %0 pour le deutérium (Allison G.B. et
al., 1987).
4.3.2.5 ANALYSES SEDIMENTOLOGIQUES
Les analyses granulométriques ont été effectuées sur 30 g
de sédiment déshydraté,
sur
lesquels
la fraction
supérieure à
50 pm a été séparée de la fraction fine et traitée par tamisage.
Aucune analyse minéralogique n'a été faite, par contre l'évolu-
tion
de
la
teneur
en
éléments
fins
a
été
étudiée
sur
les
différents profils.
4_4
CONCLUSIONS
Les techniques qui ont été mises en oeuvre au cours de cette
étude pour l'acquisition de l'information sur l'eau qui s'infil-
tre
dans
la
zone
non
saturée,
ont
pour
l'essentiel
été
déjà
utilisées
avec
succès
dans
différentes
parties
du
monde
par
différents chercheurs.
Un des objectifs de notre travail était
de vérifier l'applicabilité de ces techniques à nos conditions
et surtout d'en déduire une méthodologie simple et peu coûteuse
pour
l'estimation
de
la
réalimentation
des
nappes
en
climat

---

- 153 -
sahélien.
De
ce
point
de
vue
la
tarière
à
main
"australienne"
constitue un outil extrêmement performant dans les sols sableux
ayant une certaine humidité,
qui permet de réaliser facilement
des profils de 10 à 15 m en une journée de travail, ce qui permet
de
multiplier
les
profils
en
vue
d'une
étude
de
variabilité
spatiale du comportement de l'eau et des solutés dans une zone
donnée.
Une
étude
spéciale
de
variabilité
sur
une
surface
d'environ 100 m2 a été réalisée (fig.
4.9),
dans laquelle nous
avons combiné un échantillonage de sols et de gaz.
L'utilisation
conjuguée
des
techniques
isotopiques
et
chimiques et la bonne concordance des résultats permet d'espérer
qu'avec
un
minimum d'équipement,
on
pourra
en
faisant
de
la
lixiviation
et
des
dosages
de
chlorure,
disposer
d'un
outil
simple et efficace d'estimation de l'infiltration.

---

- 154 -
CHAPITRE
5
PRESENTATION DES RESULTATS
Ce
chapitre
regroupe
les
résultats
des
déterminations
effectuées
au
laboratoire
(teneur
en
eau
pondérale,
chlorure,
teneur en isotopes lourds etc .. ) sur les échantillons collectés sur
le terrain [eau (de pluie, des sols et de nappe),
sédiments et gaz
des sols].
Nous commençons par déterminer la composition chimique
ainsi que
les
teneurs
isotopiques
des eaux
de
pluie.
En
effet
cette eau de pluie qui constitue le signal
"entrée", va voir son
chimisme évoluer au cours du trajet à travers la zone non saturée,
en
direction
de
la
nappe.
Il
se
produit
des
modifications
en
rapport avec les conditions climatiques et la nature des terrains
traversés, qui seront reflétées par la composition 'chimique et les
teneurs isotopiques des eaux interstitielles des
sols d'une part
et des
gaz
extraits de
ces sols
dl autre
part.
Les
principales
caractérististiques hydrogéologiques, hydrochimiques et isotopiques
de la nappe phréatique dans la région de Louga,
objet de l'étude
seront
précisées
à
partir
des
données
de
surveillance
et
de
l'échantillonnage.
5_1
COMPOSITION
CHIMIQUE
ET
TENEURS
EN
ISOTOPES
DES
EAUX
DE
PLUIE
5.1.1 CHIMIE DES EAUX
Les
analyses
chimiques
portent
dl une
part
sur
le?
pluies
journalières collectées à Dakar (dispositif de flacons en série de
Gac J.Y.
in Travi Y.
et al.,
1987) pour
la période du 10
juillet
au 9 aoüt 1986; et sur les pluies journalières receuillies au poste
Louga 1 entre le 01/08 et le 21/09/88, d'autre part.
Les résultats

---

- 155 -
sont donnés par le tableau 5.1.
L'examen de ce
tableau laisse apparaître,
pour le poste
de
Dakar, des différences de teneurs ioniques importantes,
entre le
début et la fin d'une averse.
La minéralisation totale, représen-
tée par la somme anions-cations est élevée, elle varie de 17 mg/l
à plus de 100 mg/l; les valeurs semblant être plus fortes en début
d'averse,
sans
qu'il
soit
réellement
possible
de
dégager
une
tendance
précise.
Pour
le
poste
de
Louga
l,
en
revanche,
les
concentrations sont plus faibles avec moins de 10 mg/l, sauf pour
les deux premières averses du mois d'août (autour de 50 mg/l).
La
minéralisation décroît de Dakar (station côtière) vers Louga (plus
à
l'intérieur
des
terres).
Cependant
les
valeurs
relativement
élevées à
Louga semblent
indiquer des apports marins à partir de
l'Océan si tué
à
moins
de
30 km
seulement,
d'autant que
dans
la
plupart des cas les ions domninants sont le sodium et le chlorure.
A Dakar Ilion sulfate prédomine souvent, ce qui correspondrait
au
phénomène
d'enrichissement
en
ion
sulfate
par
rapport
au
chlorure lors du passage eau de mer-aérosols (Mathieu P.,
1976 in
Travi Y.
et al. ,1987).
Ces données
préliminaires
indiquent
que
les
pluies dans
la
partie occidentale
du
Sénégal
ont
en
général
une
forte
charge
saline, due à un apport direct d'embruns et d'aérosols océaniques
par le contre-alizé marin.
5.1.2 COMPOSITION ISOTOPIQUE
Les teneurs en oxygène 18 et deutérium ont été déterminées sur
les échantillons de la période du 10/07 au 09/08/86 de Dakar et sur
les pluies journalières collectés entre le 27/06 et le 19/10/89 à
Louga 2 et Léona.
Les résultats portés sur un diagramme
2H vs 19 0
indiquent pour le pluies une bonne linéarité et les données sont
sont corrélées au long d'une droite d'équation Ô2H = 7.848180 + 7.55

---

- 151) -
POSTE
DATE
P (mm)
Na
K
Ca
Mg
804
Cl
Sr
Ba
B
Si
Fe
Mn
LOUG,!. 1
01/08/88
2.2
6.86
2.B
12.4
1.69
12.8
12.3
0.065
0.048
0.017
1.3
-r. 015 -0.003
02/08/88
0.2
8.19
3.6
14
1.72
12.3
12.9
0.074
0.047
0.027
1 ~
':' • .J
-0.015 -OOO?
03/08/88
33.8
0.62
-0.81
2
0.31
'
.:. . "j
0.8
0.009
0.009
-0.015
0.7
0.031
-0. 0Q3
14/08/88
25.3
0.59
-0.5
1. 55
0.22
o.81
1.1
0.006
0.007
-0.015
0.44
0.015 -0 003 1
15/08/88
1.8
2.41
-0.5
2.43
0.35
2.01
U
0.011
0.012
-0.015
o.46
-O.Ol~
O. DO:
17/08/88
12.1
0.45
_M
~
~ • .J
1.52
0.17
-066
0.8
0.006
0.005
-0.015
0.3
-0.015 -0.003
22/08/88
"_Jo• ~.J 1.67 0.76 1.41 0.15 0.95
2.7
0.005
0.007
-0.015
0.27
-0.015 -0.003
26/08/88
21.4
0.82
-0.5
1.6
0.17
1.05
1.3
0.007
0.007
-0.015
0.27
-0.015
M M'
u • ''';':'
28/08/88
3.1
1.47
-0.5
2.2
0.24
1.05
2.2
0.009
0.009
-0.015
0.36
-0.015 _M Mn1
loi.:.'\\.:':
30/08/88
16.1
0.74
-0.5
2.01
0.27
0.98
1.1
O. 017
O.OOS
0.02
0.34
-0.015
n ont
" .
" " 1
01/oHe8
3.7
0.73
-0.5
1.42
0.23
0.53
1.1
0.01
0.007
0.017
0.4
-0.015
n nn'
-I,ô .:.:!.d 1
04/09/88
8
0.7
-0.5
1. 49
0.19
0.83
1.4
0.008
0.006
-0.015
0.25
-0.015 -0.003
06/09/88
5.3
0.85
_ n t
I: • .J
US
0.14
'0.69
1.6
0.007
0.005
-0.015
0.3
-0.015
0.002
16/08/88
53.8
0.23
-0.5
0.9
0.08
0.48
0.5
0.004
0.003
-0.015
0.26
-0.015
0.003
21/09/88
35
0.3
-D.5
1.02
O. 08
-0.43
0.7
0.004
0.003
-0.Dl5
0.17
-0.015 -0.003
DAKAR-HAKR
10/07/86
23.5
13.6
1.93
15.5
2.39
43.6
26.8
0.33
0.08
2.Z
10/07/86
6.24
0.81
5.58
0.86
18
12.5
0.16
0.06
1.6
10/07/86
4,58
0.85
3.31
0.52
10.4
9
0.24
0.06
1.9
10/07/86
3.94
0.7
3.3
0.4
10.7
5
0.14
0.06
1. 41
10/07/86
4,67
1.05
3.3
0.43
11. 9
6.9
0.26
0.05
1.67
10/07/86
8.5
1. ?6
12.09
1. SE·
23.36
20.2
0.16
0.08
2.21
10/07/86
10.32
o.36
6.23
1.19
18.47
16.2
0.18
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1 H
Jo.
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01/08/86
1 t.
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6.58
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L.ol.;.!
15.8
0.33
0.06
2.2
01/08/86
6.83
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2.99
0.49
12.91
8.8
0.14
0.43
1. 29
01/08/86
7.36
0.99
3.82
0.61
12.84
14. 4
3.02
0.06
1. 29
01/0B/86
8.69
1 ":1
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4,63
0.75
20.11
12.2
0.53
0.06
1.44
01/0B/86
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1.S2
4.77
0.99
22.72
12.4
0.16
0.43
2.09
03/08/86
60.6
5.54
2.99
0.51
13.04
8
0.13
0.05
1.44
03/08/86
6.27
n 0.,
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3.32
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8
0.19
0.05
1. 53
03/08/86
4,22
0.72
1.94
0.27
12.12
4.6
0.23
0.05
1. 29
03/0B/86
4, 51
1. 03
2.5
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4,9
0.11
0.05
1.19
03/08/86
3.76
0.72
2.26
0.22
1354
4.5
0.63
0.05
1. 33
03/08/86
2.6B
O. S~
1.75
0.11
7.37
2.9
0.21
0.05
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03/08/86
3.07
0.7
1.79
0.11
11.9
2.5
0.1
005
1.49
03/08/86
3.37
0.7
2.16
0.21
9.1
3.4
0.3
0.05
1.44
03/08/86
4,34
0.95
2.61
0.27
13.84
4.6
0.12
0.04
1. 65
03/08/86
2.72
0.7S
2.07
0.14
7.18
2.7
0.11
0.05
1.49
03/08/86
3.11
0.77
1.&4
0.14
9.71
2.5
0.2
0.05
1. 56
04/08/86
3.6
U
0.e2
2.25
0.29
10.7
4,5
0.29
0.04
1.65
04/08/86
5.98
0.8
1.85
0.48
11 0'
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7.2
0.18
0.06
1.4
04/08/86
7.01
1.13
1.74
0.46
15.72
6.9
0.35
0.06
1. 07
05/08/86
1.2
10.81
1. 51
4.14
1.65
41.46
8.3
0.13
0.05
2.09
08/08/86
2.3
15.16
0.7
8.25
2.33
52.35
12.5
0.13
Oi07
2.42
08/08/86
14.11
0.78
10.66
1.27
11.75
34.2
0.15
0..06
1. 46
09/0e/86
1.4
5.01
0.7
2.28
0.37
9.79
5.2
0.12
0.05
1.4
Tableau 5.1 - Composition chimique des pluies (mgjl)
à
Dakar
et à Louga,
en 1986 et 1988.

---

- 157 -
avec un coefficient de corrélation
r
= 0.96
[fig.
5.1(a)J,
très
proche de
la "droite des eaux météoriques" de pente 8
(Craig H.,
1961).
Ce résultat en accord avec ceux obtenus par Travi Y.
et al.
(1987), confirme que les précipitations qui tombent sur le Sénégal
ne
subissent
pas
d'évaporation
au
cours
de
leur
chute.
C' est
pourquoi nous ne tenons pas compte des données obtenues à Louga 2
et Léona,
qui présentent une très mauvaise corrélation entre
les
teneurs en isotopes stables [fig.
5.1(a)].
Il semblerait que les
tubes "Sterilin" utilisés pour collecter les pluies ne soient pas
tout à
fait
étanches
et
que
les
échantillons
ont
dû
Si évaporer
pendant le stockage.
Par ailleurs l'absence de corrélation entre
les teneurs en 2H et les chlorures [fig. 5.1(b)] tendrait à prouver
que l'enrichissement en sels n'est pas lié à l'évaporation et que
les variations de salinité seraient dues à des effets de source.
5_2
FLUIDES
DE
LA
ZONE
NON
SATUREE
Les profils ont été réalisés
selon un axe Nord -
Sud,
dans
trois zones où les conditions de sol et de pluviomètrie sont bien
différenciées
(fig.
1.2):
- La zone de Niague, proche de Dakar,
où les profils ont été
réalisés
sur
des
puits
creusés
de
façon
traditionnelle;
les
échantillonnages se sont déroulés de mars
1986 à
septembre 1987,
en fonction des rythmes d'avancement des puisatiers;
-
La zone de Kaolack,
au centre-sud du pays,
où un profil a
été obtenu à partir d'un puits
traditionnel et trois autres à
la
tarière
à
main;
seul
le
puits
a
atteint
la
nappe,
les
autres
profils ayant été arrétés par un banc dur que la tarière ne pouvait
pas traverser;
La
zone
de
Louga,
au
Nord,
où
vingt
profils
ont
été
réalisés,
tous à la tarière;
sur le site principal seul un profil

---

- 158 -
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PluIe DaI< 1986
•
plu i e LOUO 1988
Figure 5.1(a)
-
Relation entre teneurs en oxygène 18 et en
deutérium dans les précipitations à Dakar, Louga et Léona.
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60
ao
100
120
1'10
CI-(mg/I)
Figure
5.1(b)
Relation
entre
teneurs
en
deutérium
et
concentrations en chlorures dans les précipitations à Louga.

---

- 159 -
a atteint la nappe à
-
35.5 m,
tandis que dans la zone de MPal,
un peu plus au Nord, elle a été atteinte par quatre profils entre
- 12 et - 14 m.
5.2.1 ZONE DE NIAGUE
Le site d'étude de Niague se trouve dans la région de Dakar,
au niveau des Niayes constituées par des alternances de dunes et
de dépressions
inter-dunaires,
dans
lesquelles
la
nappe est
peu
profonde.
C'est une zone
de concentration de vergers,
avec
des
arbres
fruitiers
(manguiers,
goyaviers,
entre
autres)
et
des
cultures de "contre-saison" par irrigation (légumes).
Ce domaine
présente des caractères climatiques particuliers par rapport aux
régions plus continentales de l'intérieur,
avec des
températures
plus fraîches,
une humidité élevée relativement constante et des
précipitations de l'ordre de 400 mm entre juillet et octobre.
Six
profils
ont
été
réalisés
le
long de
la
route
qui
mène
vers
le
village de
Niague
(fig.
5.2).
Ces
profils
correspondent
à
des
puits foncés sur des champs en friche après une culture d'arachide
sous pluie.
L'altitude des lieux d'implantation des profils varie
de + 5 m dans
la
zone
"basse",
à
plus
de
+ 12 m dans
la
zone
"haute".
Les profils de la zone basse (NG2 et NG3) recoupent une
formation de
sables
fins,
blancs,
de
5 à
6 mètres
d'épaisseur,
surmontant un niveau d'argiles sableuses, tandis que dans la zone
haute NG1, NG4 et NG5 rencontrent sous les sables des tufs altérés.
Dans la
zone basse
la
nappe peu
profonde
est contenue
dans
les
formations sableuses, alors que dans la partie haute, ce sont ces
tufs qui constituent le réservoir aquifère entre - 12 et - 14 m de
profondeur.
Les coupes des différents sondages sont données dans
l'annexe II.
5.2.1.1 LES PROFILS DE TENEURS EN EAU
Les profils d'humidité pondérale (fig. 5.3 et 5.4, colonne a)

---

256
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1
l
' 1
Figure 5.2 - Plan de situation des sondages réalisés dans la
zone de Niague
(NG1, NG2, NG3, NG4, NG5 et NG6) .

---

- 161 -
montrent la différencp. de comportement hydraulique entre les deux
zones: sur les profils de la zone basse (NG2 et NG3),
les teneurs
en eau sont faibles et varient de 1.2 à 19 %; par contre, dans la
zone haute
(NG1, NG4,
NG5 et NG 6),
elles sont plus fortes,
avec
une moyenne de plus de 10 % et un maximum de 25.6%.
On note une
accumulation d'eau dans le niveau de dépôts volcaniques constitués
d'éléments
fins,
alors
que
dans
les
sables
homogènes
mais
plus
grossiers,
l'eau est bien drainée.
Sur les profils hydriques de la zone basse, les teneurs en eau
varient
de
manière
quasi-exponentielle
d'un
minimum
en
surface
(moins de 3%) jusqu'à un maximum au niveau de la nappe (vers 20 %),
ce qui est caractéristique d'une évaporation nourrie par une nappe
de faible profondeur.
Si l'on considère les teneurs volumiques en
eau déterminées à partir des
densités humides d'une part et
que
l'on admet que l'état de saturation est atteint au niveau de
la
nappe d'autre part,
la porosité calculée de
30 % pour
l'ensemble
des profils de la zone basse est tout à fait
acceptable pour des
sables.
Dans la
zone haute,
seul le profil NG4 a atteint
la nappe à
- 12 m et la porosité de l'aquifère est plus faible (environ 15%).
Il est
intéressant
de noter
l'allure
du profil hydrique
de
NG6,
semblable
à
celle
des
profils
de
la
zone
basse;
elle
indiquerait une
reprise
par évaporation
des
réserves
accumulées
dans les dépôts volcaniques, ce qui signifie que ceux-ci jouent un
rôle de tampon pour la nappe.
5.2.1.2 LES PROFILS DE CHLORURE
Les résultats des analyses chimiques sont
fournis
en annexe
II
, et nous ne discuterons ici que des profils de chlorure.

---

- 162 -
NIA GUE
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Humidité (~o)
Chlorures(mo/l)
Con duClivil;(pS/cm)
SI80(%0)
Figure
5.3
Profils
d'humidité,
de
chlorures
de
conductivité et de teneurs en isotopes stables des sondages
de Niague.
- colonne (a):sprofils d'humidité,
- colonne (b) : profils de chlorures,
- colonne (c) : profils de deutérium,
- colonne (d) : profils d'oxygène 18.

---

- 163 -
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Humidite'(%)
Chlorures(mg(l)
Conductivile(V 5/cm)
6 l H (%0)
S' 18 0(%0)
Figure
5.4
Profils
d'humidité,
de
chlorures
de
conductivité et de teneurs en isotopes stables des sondaqes
de Niague (suite).

---

- 164 -
Les concentrations en chlorure (fig.
5.3 et 5.4,
colonne b)
sont très variables le
long des profils et également d'un profil
à l'autre.
Pour les sites NG2 et NG3 de la zone basse, les concentrations
faibles en surface (400 mg/l), augmentent pour atteindre un maximum
de l'ordre de 1500 à 2000 mg/l entre -
2 et -
4 m, puis diminuent
en direction de la nappe pour se stabiliser vers 150 mg/l dans les
deux
cas.
La
zone
de
forte
concentration
indique
le
front
d'évapotranspiration dont
la profondeur est à mettre en relation
avec
la
présence
dl arbres
dont
le
système
racinaire
peut
être
profond.
Les concentrations sont plus faibles
sur les profils NG1 , et
NG4 (maximum autour de 100 mg/l) et le pic de chlorures est moins
net, ce qui suggère un processus continu d'infiltration et un rôle
tampon des tufs à l'évaporation.
5.2.1.3 LES PROFILS ISOTOPIQUES
Sur les figures 5.3 et 5.4 (colonnes c et d) sont représentées
les
variations
des
teneurs
en
isotopes
stables
(2H
et
18 0 )
des
profils NG1, NG2 et NG3.
Ces profils indiquent des valeurs faibles
en surface,
surmontant un maximum à une profondeur de - 2 à -
3 m,
puis une baisse continue jusqu'à la nappe.
Les maxima d'enrichis-
sement sont différents pour les deux profils, aussi bien pour 180
que
pour
2 H,
les
eaux
du
si te
de
NG
2
étant
plus
enrichies
en
isotopes lourds.
Cette forme de profil rappelle celle décrite par
différents
auteurs
(Munnich
K.O.
et
al.,
1980;
Barnes
C. J.
et
Allison G.B., 1983; Fontes J.Ch. et al., 1986), et caractéristique
d'une perte
dl eau par
évaporation
à
travers
un
sol
non
saturé.
Toutefois Allison G.B. et al.,
(1984) indiquent que l'on peut avoir
cette forme de profil, lorsqu'il y a une alternance de périodes de
recharge et d'évaporation sur un mëme sol.
En outre ces auteurs
montrent que, dans ce cas,
la droite de corrélation des teneurs en

---

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4
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B
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DELTA Cl:<YGENE(%ol
Figure
5.5
-
Relation
entre
teneurs
en
oxygène
18
et
en
deutérium dans les eaux des sols des sondages de la zone de
Niague (NG2, NG3 et NG6)

---

- 166 -
deutérium et oxygène
18
(8 2H/8 180)
présente une pente faible
pour
les
points
situés
juste
sous
la
zone
d'enrichissement
maximum
correspondant au front
d'évaporation.
En dessous de cette zone,
elle présente une pente plus grande, proche de celle de la droite
météorique.
Sur les diagrammes de la figure 5.5 ce fait n'est pas
apparent, vu le nombre très faible de points.
Cependant,
si pour
les profils NG2,
NG3 et NG6,
l'ensemble des points s'alignent sur
des droites
de pente
comprise
entre
2.45
et
2.28,
pour
NGl
les
points appartiennent ~ une droite de pente 6.58 très proche de la
pente des eaux de plu~e de Dakar.
5.2.1.4 CO~CLUSIONS
Les prcfils de teneurs en eau,
tout comme ceux des chlorures
et des
tenet~rs en isc,topes,
penne:~ tent de mettre 2~1 8vidence
la
différence de comportement hydr01os~que entre la zone tasse et la
zone
haute.
La
zone
basse
est
caractérisée
par
une
nappe
peu
profonde soumise à des phases successives de recharge par les eaux
de pluie et de décharge évaporatoire intense.
En revanche la zone
haute
est
elle
caract.érisée
par
une
nappe
profonde
si tuée
peu
influencée par l'évapcration dont J'effet est amorti par
le tuf.
5.2.2 ZONE DE KAOLACK
Les
échantillonnages
ont
été
effectués
dans
la
région
de
Kaolack,
sur les sites de Sikatrou/0
(KKl,
KK3 et KK4) et Nioro du
Rip
(KK2),
situés
respect i vemen t
à
25 et
51
km de
Kaolack
(f ig
5.6).
Le profil KKI a été réalisé en collaboration avec la brigade
des puits
dE:
Kaolack,
tandis
que~~s 3 autres
l'ont
été
à
la
tarière à main.
Seul le profil sur puits,
(KK1) a attein~ la nappe
à
-
19.5 m.

---

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Nioro du Ri!)
1
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o
2
4
6kl1'l
j
1
,
1
Figure 5.6 - Plan de situation des sondages réalisés dans la
zone de Kaolack (KKl, KK2, KK3 et KK4)

---

- 168 -
5.2.2.1 LES PROFILS DE TENEURS EN EAU
Les variations des teneurs en eau des sols en fonction de la
profondeur,
sont représentées sur la figure 5.7(a).
La forme des
profils varie
d'un
site à
un autre,
tout
comme les
valeurs
des
teneurs en eau qui s'échelonnent de moins de 1 % à environ 17 % en
poids par rapport aux sols secs.
Sur le profil KK1, réalisé en juin 1986, en saison sèche,
les
teneurs
en
eau,
faibles
(entre
0.8
et
4
%)
dans
la
partie
supérieure,
augmentent
avec
la
profondeur,
pour
atteindre
un
maximum
(12.20
%) dans la frange capillaire de la nappe.
Cette
allure rappelle un profil d'évaporation à partir d'une nappe.
Sur les profils KK2, KK3 et KK4, exécutés au mois de novembre
1987, les
teneurs en eau,
plus élevées dans les premiers mètres,
juste sous la frange de sol superficiel (plus de 5%), correspondent
sans doute aux eaux de pluie du dernier hivernage.
On
retrouve
ensuite des valeurs d'humidité comparables à celles du profil KK1
(moyenne autour de 8%) jusqu'à la cuirasse rencontrée entre - 9 et
- 16 m.
Nous noterons l'humidité élevée au niveau de cet horizon
à KK2 où la saturation devrait être atteinte.
5.2.2.2 LES PROFILS DE CHLORURES
La figure 5.7(b) donne les variations des concentrations en
chlorure des eaux interstitielles obtenues par lixiviation pour les
profils
KK1,
KK2
et
KK4.
Le
profil
KKl
présente
une
forte
concentration en surface qui atteint son maximum vers -
5 m (plus
de 5 g/l),
puis s'abaisse de façon régulière en direction
de
la
nappe, avec une concentration moyenne de 157 mg/l.
Sur les profils
KK2, KK3 et KK4,
réalisés en novembre 1987,
après une sqison des
pluies au cours de laquelle il est tombé respectivement 968 mm et
852 mm à Kaolack et Nioro, la concentration est très faible
(moins
de 100 mg/l) dans les p3rties supérieures des profils probablement
lessivées.
Les zones de forte concentration sont déplacées vers

---

- 169 -
KAOLACKI(KKI)
c
0 ' , . - , - - - - - - - ,
.• r'
1
./0/
-1>
10
I l
10
'0
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- 1
-1'
KAOLACK 2 (KK2)
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b
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o !r=;::==r--,I
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plO!
1
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-u
• '0 II---.~...,..~~-,--~
- .0 h~....--.-.._...--....,..-j
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(AQLACt 3 (KOj
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-10
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•• 0
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20
j-,,.......,.--,--.-~-r-~
o
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zoo
iO,O
KAOLACK 4 (I<K4)
d
]f----"--O_1
J
1
O,~I
... :.;
..
·10
- • 0
•zoh-~r-r-....,....,....,...,......-r-r-.-I
h ........,..,.,.........TT-rrT'T"n-rl
o
10
lO
• z 0 +-~,.......,.--,-----,---j
o
.01
14
HUl'lIidilr(%)
o
zoo
-100
Con ducli vilé(p S/cm)
Chloru res(mg/I)
Figure
5.7
Profils
d'humidité,
de
chlorures
de
conductivité et de teneurs en isotopes stables des sondages
de Kaolack.
- colonne (a) : profils d'humidité,
- colonne (b) : profils de chlorures,
- colonne (c) : profils de conductivité,
- colonne (d) : profils de deutérium,
- colonne (e) : profils d'oxygène 18.

---

- 170 -
le bas.
Les concentrations, plus élevées dans
le profil KKl que
dans les autres,
suggèrent une forte évaporation pendant la saison
sèche.
Pour les parties supérieures des profils KK2 et
4,
les
concentrations moyennes sont comparables (29 mg/l), alors que vers
le bas, le profil KK4 présente une concentration plus élevée.
Les
profils
de
conductivité
[fig.
5.7(c)],
montrent
une
évolution
analogue, ce qui indique que les chlorures interviennent pour une
,
forte proportion dans ] a minéralisation des eaux des sols de cet1te
zone.
5.2.2.3 LES ?ROFILS ISOTOPIQUES
Les
figures
5.7(d)
et
5.7(e)
indiquent
les
variations
des
teneurs en 2H et en 180 dans les eaux des sols du profil KK1.
Tant
pour le profil de 2H que pour celui de 180, on observe, un maximum
à
faible
profondeur
(entre
-
0.5
et -
1 m),
suivi d'une
baisse
régulière des teneurs jusqu'à la nappe.
On retrouve une allure de
profil de sol soumis ~ évaporation,
avec probablement des phases
intercalées (Je rechar'J.~ (Allison G.B. et al., 1984).
S
l
d'
s::2
ur ".12
lagramme
u
H /s::18
u
0
(fig.
5.8) ,
l'ensemble des points
s'alignent
sur
une
dr()ite
de
pente
1.98,
alors
que
les
points
situés
immédiatement
,;ous
le
front
d'évaporation
sont
sur
une
droite de pente 1.96.
Cette pente trop faible semble indiquer un
processus d' évaporat ion tout
le
long du
profil,
ce qui
pourrait
signifier
que
toute
l'eau
infiltrée
est
ensuite
reprise
par
évaporation
avant
d' 21tteindre
la
nappe.
Cette
observation
apparemment en
contradiction avec
les données
sur
les
chlorures
qui suggérent une
infi ~tration nette, pourrait être vérifiée par
des mesures de tritium et / ou de carbone 14 dans la nappe.
5.2.2.4 CONC~USIONS
La
nappe
dans
zone
de
Kaolack
bien
que
relativement

---

- 171 -
r - - - - - - .-.-- ....--.- _.. - - - - - - . -
. __ .•.. __ ._------_.._._----_._---_._._--_ .._ - - - - - - - - , .
KAOLACK 1
160
140
120
100
~
80
,0
~
60
$~O "
-
cr
y."~
w
40
5
0
~1.
~
20
...
0
t-
..J
0
0
~
0
-20
0
-40
0
-60
-80
-10
-6
-2
2
6
10
14
18
DEL TA OXYGEI'E '~<n
Figure
5.8
-
Relation
entre
teneurs
en
oxygène
18
et
en
deutérium dans les eaux des sols des sondages de la zone de
Kaolack
(KK1).
L __~__

---

- 17? -
1
1
profonde (- 19.5 m) est soumise à une intense évaporation pendant
1,
la
saison
sèche
(profils
de
teneurs
en
eau
et
des
isotopes).
i
Cependant le profil des chlorures met en évidence une recharge sur
1
1
le long terme et il paraît possible de distinguer des alternance
1
t
de période de recharge et de décharge.
~!
1
5.2.3 ZONE DE LOUGA
1
·iJ~
1
·1
Dans
la
zone de Louga,
19 profils répartis
sur trois
sites
1
1
(fig.
5.9) ont été réalisés entre octobre 1987 et mars 1989
Le
1
1
premier site
(site principal)
est situé à environ 3 km à
l'Ouest
de la ville, en allant vers Léona sur la bande côtière.
Le second
1
(site de Mpal),
plus
étendu,
se
situe au
Nord,
sur
la
route
de
1
i
1
Saint-Louis.
Le dernier si te se trouve à peu près à mi-chemin
entre les
deux
premiers,
à
l'Ouest de
la
route
nationale;
deux
\\
1
1
profils y ont été réalisés respectivement à
Dabaye Sar
(LG13)
et
t
\\
Yerwaye (LG14).
t
1
Ces trois sites font partie du même domaine climatique, mais
\\
ont chacun des caractéristiques propres
(notamment
la profondeur
1
de la nappe et sa salinité).
t
1
\\~
1
Ils appartiennent à l'alignement des dunes ogoliennes, et sont
1
1
localisés au niveau d'interdunes.
La zone présente un ensablement
faible au Sud et moyen au Nord,
supportant de rares arbres
(des
1
épineux et des
acacias essentiellement
).
La moyenne
pluviomé-
trique interannuelle qui était de 402,7mm à Louga
(période 1919-
1
i
1989),
n'est
plus
que
de
212
mm
pour
la
période
de
sécheresse
1
i
actuelle (1974-1989).
La végétation comprend surtout des acacia
1
(Acacia
albida
et
Acacia
raddiana),
des
épineux
(Balanites
l-
1
I
aegyptiaca) et des arbustes (May tenus senegalensis).
Les sols sont
!,.
\\
1
,
sableux,
lessivés et
très dégradés par
les cultures répétées
de
t
1
i
l
mil et d'arachide sous pluie.
Les profils ont été réalisés sur des
•1
1
~
champs nus, en friche.
La nappe a été atteinte à -
35.5 m sur le
!1·
l
~
1

---

1l
- 174 -
1î
1
!
1
,1
!
site principal, alors qu'elle se situe entre -
11 et - 14 m autour
l
de MPal
et
vers
-
27
m dans
la
zone
intermédiaire.
Les
eaux
)
présentent également des minéralisations différentes (la conducti-
1
vité variant de 300-400 pS/cm dans la zone de Louga à plus de 1400
pS/cm, avec des pointes de 8000 dans le secteur de Mpal).
1
tj
Dans le cadre d'un essai d'étude de la variabilité spatiale
l
de
la
compos i tion
isotopique
de
l'eau
et
des
gaz
du
sol,
un
1
échantillonnage en "fJûte de pan" et sur verticale de référence au
.1
centre de la parcelle a été réalisé sur une parcelle de 10 m2 sur
1
le site principal (fig.
4.9).
Sur le trou central de la parcelle,
j
le sondage a été prolongé
jusqu'à
13 m sous
la désignation de
.~
1
LG17.
Des échantillons de gaz du sol ont été prélevés selon le
même dispositif.
L'ensemble des
échantillons de gaz et de
sols
recueillis
ont
été
traités
au
laboratoire
d' Hydrologie
et
de
1
j
•
Géochimie
isotopique
de
l ' Universi té
de
Paris-Sud
par
les
bons
soins de Mme Filly A.
et M. Walker G..
1~
5.2.3.1 LE SITE PRINCIPAL
1
Il comprend 11 profils (LG2, LG3, LGS, LG6, LG11, LG12, LG1S,
LG16, LG17, LG18, LG19) répartis sur un rayon de SOO m (fig.
5.10)
et totalisant 188.5 mètres de sondages.
!
J
1
5.2.3.1.1 Les profils de teneurs en eau
1
1
Les variations des teneurs en eau des sols sont représentées
1
:i
1
sur les figures
5.11
à
5.14
(en colonne a).
Les
tpneurs en eau
1
sont faibles
(- de
10 %)
sur l'ensemble des profils.
En général
1
ces
teneurs
augmentent
de
la
surface
vers
la
profondeur
en
1
direction de la nappe.
L'allure générale des profils suggére une
reprise par évaporation de
l'eau du sol alors que les
teneurs en
eau
relativement
élevées
dans
les
premiers
mètres
des
profils
réalisés entre octobre et décembre (LG2, LG3, LG15, LG16 et LG17),

---

- 17fi -
LOUGAZ(LGzl
o
e
t----Cb=-----Inl------'----nl----d- - - -
• • 0
- .0
- .0
-<0
-<0
-<0
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..
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0
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0
30
100
·30
.10
0
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LOUGA3(LG31
1
1
--j-F-b--
1
0
c
d
1
Il
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0 1
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- -
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- 10
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LOUGAS(LGsl
0
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1
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1
1
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~ 101
.0
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o
_'0
"
o <
-'0
HUlIlidllé(%}
Chlorures(lIlg/ll
Conduclivi1 é(y Sic Ill}
S" 2 H(%o)
5 18 • O(%o}
Figure
5.11
Profils
d'humidité,
de
chlorures
de
conductivité et de teneurs en isotopes stables des sondages
du site principal de Louga.
-
colonne (a): profils d'humidité,
-
colonne (b): profils de chlorures,
-
colonne (c): profils de conductivité,
-
colonne (d): profils de deutérium,
-
colonne (e): profils d'oxygène 18.

---

- 177 -
L ou GA 6 (L G 61
b
c
d
e
1_=---0- I i
0
O'
-~
0 .c===.~
F-
F
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• 10
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• 40 l-r~~~.,......,--.-........<
- 4.
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10
0
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400
o
.10
LOUGA(LG III
0,1----"0---
b
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0 , \\ - ' - - - - = = - - ;
o 'r-----,,=~----,
• III
.. 101
·10
.10
·40 ~~"T"""T--'-"T"""T-r---r-
_40 I-,.....,~~~--r-...---l
- 40 t--~~--'-~~--4
o
10
0
o
.,CO
..40
·20
LOUGA 12(LG121
, - - - - - -
o
b
c
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e
1
1
o
.J-
I
1
1
0
~
~
Ir
~
,
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,
- 40,h~~~--,----,~--r-
-40
"40
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o
10
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0, •
1
',4
0
1
•
·10
·40
·10
0
1
1
[~----'--- 1.
1
1
1
,
Humidité (%)
Ch/orurt>s( mg/I)
Conduclivilt (jJ S/cm)
oZ Hf/oo )
ole 0(%0)
Figure
5.12
Profils
d'humidité,
de
chlorures
de
conductivité et de teneurs en isotopes stables des sondages
du site principal de Louga (suite).
-
colonne (a):
profils d'humidité,
-
colonne (b):
profils de chlorures,
-
colonne (c): profils de conductivité,
-
colonne (d): profils de deutérium,
-
colonne (e): profils d'oxygène 18.

---

- 178 -
LOUGA 15 (LG 151
Il
b
c
d
e
_.
o ----
0,
~
: Ill(...rS
:
~
~:ro
-40
1
-40
o
10
o
LOUGA 16(LG 161
1
a
b
c
d
e
o
~
0
- 1 ;
-. ,
- io
-. (
-.
- )
- 40
-
..
0
1
.
~
• 10
,
0
1
•
4
1
LOUGA 17(LG 17)
a
1
b
c
II
e
.1
1
C
1
-z.
- 40
o
l
"
..
•
10
Humi'dilé (%)
Chloruru(rng/I)
Conduclivi té(p S/cm)
6' 2 H<%o)
Figure
5.13
Profils
d'humidité,
de
chlorures
de
conductivité et de teneurs en isotopes stables des sondages
du site principal de Louga (suite).
-
colonne (a): profils d'humidité,
-
colonne (b): profils de chlorures,
- colonne (c): profils de conductivité,
-
colonne (d): profils de deutérium,
-
colonne (e); profils d'oxygène 18.

---

- 179 -
..~'
LOUGA 18 (LG 181
c
d
e
!
0
1
!
r
1
!
i
_10
>
- 40
~
~O,o
•• 0
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••0
~OUGA 19 (LG 191
1
-.
.j .
F_b.-,-f r1 C
d
~ t
.----_._- -~
u
0
~
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• •0
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1
1
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• 10
,
...1
1
_"LL_ \\-----'-------------JIJ_o"_"
i
j'---l-"_ "
·
_ .
Humidité(%)
Chlorures (m~/I)
Conduclivi lé(JlS/cm)
6 2 H(%o)
friS 0(%0)
Figure
5.14
Profils
d'humidité,
de
chlorures
de
conductivité et de teneurs en isotopes stables des sondages
du site principal de Louga (suite).
- colonne (a) : profils d'humidité,
- colonne (b) : profils de chlorures,
- colonne (c) : profils de conductivité,
- colonne (d) : profils de deutérium,
- colonne (e) : profils d'oxygène lB.

---

- 180 -
indiquent des
apports d'eau de pluie.
En définitive,
le système
eau -
sol est
largement
tributaire de
la présence de
particules
fines comme le montre Tandia A.A.
(1990), lesquelles provoquent des
variations d'humidité pondérale,
en ralentissant
le mouvement de
l'eau.
Les
teneurs
en
eau
sur
le
profil
LG18
profond
de
35.5
m,
restent faibles
(maximum de 11.5 %),
ce qui nous fait
penser que
nous sommes encore dans la frange capillaire et la saturation n'est
pas atteinte.
Au cours
de
la
campagne
de prélévement
de
gaz
nous
avions
procédé à un échantillonnage pour mesure de teneurs en eau et de
succion dans les sols sur la parcelle de 100 m2 ,
centrée sur LG17
(f ig.
4.9).
Les
variations
de
l ' humidi té
pondéra le
et
de
la
succion le long du profil central et aux mêmes profondeurs sur le
pourtour de la parcelle,
sont portées sur la figure 5.15.
On note
une très
bonne concordance
des
va leurs dans
les
deux cas.
Les
profils d'humidité sont semblables à
celui décrit pour LG17.
Les
profils
de
succion
indiquent
un
fort
gradient
de
pression
en
surface, entre 0 et -
1 m, en passant de 100000 à moins de 100 kPa,
ce qui correspond sans doute à l'influence de la zone
racinaire;
puis elle devient relativement constante
5.2.3.1.2 Les profils de chlorures
Sur les figures
5.11 à
5.14 en colonne b,
sont indiquées les
variations des concentrations en chlorure
le
long des profils de
ce site.
Elles varient de quelques mg/l à des valeùrs supérieures
à
1
g / l
dans
les
parties
superf ic ielles
de
certains
profils.
Cependant
l'extrême
irrégularité
des
profils,
probablement
en
relation avec des changements dans la couverture végétale au cours
des
siècles,
rend
leur
interprétation
diff icile,
même
si
les
valeurs plutôt faibles des teneurs suggérent fortement une recharge
par les pluies.

---

LOG SUCCION
HUMIDITE (%)
2
4
6
8
10
o
2
3
4
5
o
o
2
2
E
E
-
~
Ir
4
Ir
4 ~
~
0
:J
:J
W
W
0
0
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0
u.
"-
0
6
+
Ir
0-
6~
+~
+
0
~
f-'
Ir
::n
0-
1
1
f-'
8
o
8
®
o Centre
+
Pourtou r
Figure
5.15
-
Profils
d'humidité
pondérale
et
de
succion
matricielle dans les sondages de la parcelle expérimentale du
site principalâe L~uga.
-
(a) profils d'humidité dans le sondage central et sur le pourtour,
1
L
- (b) profils de succion ~:~~~_~e_~_~~mes Séq~~nC_e_s_.
-:-::--=-=-=--:::-:--;::-;;-----;-----;~:== -....._~
......

---

- 182 -
Sur les profils LG2 et LG18, distants de quelques mètres,
les
concentrations sont inférieures à 100 mg/l; et malgré la différence
dans l'allure des profils, les moyennes sur l'ensemble de ces deux
profils sont à
tout à
fait comparables
(26.3 et 24.3 mg/l).
Le
profil LG18 montre un pic entre - 8 et -
la m, qui rappelle celui
observé par Allison G.B.
et al.,
(1985)
dans les sables dunaires
du
Sud
australien,
quoique
les
valeurs
relatives
soient
très
différentes (entre 15 et 20 g/l).
Le
profil
LG3,
si tué
à
une
vingtaine
de
mètres
des
deux
premiers, présente une concentration moyenne de 70 mg/l, avec des
pointes
pouvant
atteindre
200 mg/l
entre
-
4 et
la m.
Les
profils
LG5,
LG6,
LGll,
LG12
et
LG16
placés
à
une
centaine
de
mètres des ~utres et ;)ssez proches les uns des autres, présentent
des teneurs moyennes
légèrement supérieures (moyenne entre 72 et
147 mg/l),
avec la même irrégularité et
la présence d'un
pic en
profondeur entre -
5 et -
la m.
Les profils LG12 et LG16 ont été réalisés sur le même site:
- le profil LG12 a été exécuté au mois de juillet avant les pluies sur une parcelle
de 1m2 qui a ensuite été arrosée avec une solution saturëe de MaCl;
- le profil LG16 a été exécutë trois mois plus tard, en octobre, après les pluies.
Les
concentrations
en
chlorure,
légèrement
différentes
en
surface sont quasi-identiques sur le reste des profils.
Les variations de concentrations observées sur les différents
profils dans
les zones
sous
le
front d'évaporation
superficiel,
peuvent avoir
différentes causes
possibles:
une
variation de
la
concentration en chlorures des eaux des précipitations,
des
taux
de
recharge
différents
selon
les
années
humides
et
les
années
séches, des interactions eau - roche et enfin des changements dans
la composition du couvert végétal.
La profondeur à laquelle se situent les pics de chlorure dans
la plupart des cas (entre -
5 et -
la m),
incitent à envisager des
différences
de
taux de
recharge
liées
à
la
succession d'années
sèches
et
humides,
en
considérant
que
les
concentrations
en
chlorure dans les sols sont inversement proportionnelles au taux

---

- 183 -
...;~ '.
de
recharge.
Toutefois
la
présence
dl arbres
et
d'arbustes
à
racines profondes peut augmenter l'évapotranspiration et induire
une forte
concentration des
chlorures en
profondeur,
donnant
un
profil du type LG18.
Le profil des nitrates
(fig.
5.16)
et
les
débris de racines de plantes trouvés récemment à
-
10 m dans un
sondage
sur
le
même
site
(ce
sondage
n'est
pas
répertorié),
constituent des arguments en faveur de cette hypothèse.
Ce sondage
a été réalisé au mois d'avril 1990 avec l'équipe de Mr Dreyfus B. 1
de
l'Institut
Français
de
Recherche
Scientifique
pour
le
Développement en Coopération (O.R.S.T.O.M);
il a atteint la nappe
à
-
35 m,
les échantillons
de sols
collectés ont
été envoyés
à
Vienne
pour
des
déterminations
complémentaires
de
teneurs
en
tritium.
Cependant,
dores
et
déjà,
les
chercheurs
de
110.R.S.T.O.M.
ont
mis
en
évidence
la
présence
à
34
m,
de
Rhizobium, une bactérie fixatrice d'azote, qui vit en association
avec Acacia albida (Dreyfus B., 1990).
Ce qui tendrait à prouver
que
Acacia
albida
possède un
système
racinaire
qui
lui
permet
d'aller chercher l'eau très profondément.
Les
conductivités
qui
rendent
compte
de
la
minéralisation
globale des eaux interstitielles varient entre 500 et 4000 ~S/cm;
et l'allure des profils de conductivité (fig. 5.11 à 5.14, colonne
c) est semblable à celle des profils de chlorures, ce qui suggére
que le chlorure constitue l'ion dominant.
LI expérience
de
traçage
sur
les
profils
LG12
et
16
semble
indiquer une faible vitesse de percolation de l'eau de pluie, qui
sera du reste confirmée par le profil de tritium (LG19).
5.2.3.1.3 Les profils isotopiques
Les variations des teneurs en isotopes stables (lBO et 2H) pour
les profils du
site principal sont
représentées sur
les
figures
5.11
à
5.14
(colonnes
d
et
e).
Les
teneurs
en
18 0 ne
sont
disponibles que pour LG2 et LG19 et leur évolution est pratiquement

---

- 184 -
LOUGA
18
Centrifugation
°ï----------------------------~
-5
-10
-15
- 20
E
...
~
QI
~
c
-25
0
-0...a.
- 30
- 40 +------r------.------~-----__,_----~
o
10
20
30
40
50
Nitrates(mgl
Figure 5.16 - Profil de teneurs en nitrates
dans le sondage
LG 18, site principal de Louga.

---

- 185 -
conforme à celles des teneurs en 2H .
Pour
l'ensemble
profils
les
teneurs
en
moyenne
entre
60
75 0
et
20
%0,
avec
de
très
nombreuses
fluctuations
On
ot)serve
un
minimum
en
surface,
sui'vi
d'un
premier maximum entre -
0.5 et - 1 m, puis d'une rapide diminution
vers un état stationna~re jusque vers
-
5 m;
ensuite
les
teneurs
augmentent
entre
5
·.~t
la m, avant de décroître de man ière
progressive en directLm de
la
nappe.
De manière générale,
les
profils de
teneurs en
-H présentent une
allure semblable à celle
des profils des teneurs en chlorures (en particulier l'enrichisse-
ment aussi bien en isotopes qu'en chlorure entre
5 et 10 ml;
ce
phénomène est
très app~rent sur
le profil LG18 ayant atteint
la
nappe.
Tout
se
passe
comme
si
on
avait
deux
cycles
distincts
d'infiltration séparés par un cycle
(probablement pluriannuel)
à
reprise
évaporatoire
dominante.
Cependant
l'importance
de
l'enrichissement relatif
(les
teneurs ne dépassent
guère
20
%.
dans
les eaux
les plus
enrichies)
sLiggère plutôt en
considérant
une infiltration par effet piston, des apports successifs d'eau dG
différentes compositions isotopiques.
Les relations entre les
teneurs en 2H et en 180 sont portées
sur la figure
5.17 pour les deux profils LG2,
et LG19.
Pour le
profil LG19,
les point~ s'alignent
sur une droite de pente
6.35
proche de celle des eaux de pluie.
Le nombre réduit de teneurs en
18 0 disponibles
(9 pour un profil de 20 m) ne permet cependant pas
une interprétation corr2cte de ce diagramme
En revanche pour le
profil LG2,
la
faible
pente
de
la
droite
de
corrélation
(2.07)
reflète bien les conditions de sécheresse qui règnent dans tous les
sondages.
Il est possible de distinguer deux groupes de points qui
s'alignent
sur deux
dr ..)ites de pente
1.45 et
2.23,
représentant
respectivement
la
zone de transfert
en phase vapeur et celle
de
transfert en phase liquide.

---

- 186 -
110
100
90
/
80
,0
70
.0"
60
~\\
0
50
LG 2
~
~
~'a.~"~
'la
3
30
cr
UJ
20
1-
::>
w
10
0
>!
0
aJ
-10
0
-20
-30
-"l0
-50
-50
-70
-10
-5
-2
2
10
DELTA OX~{%ol
10
0
-10
0
-20
~
c
~
-30
cP 0
0
cr
w
0
0
0
~
D
UJ
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D
0
0
DB
~
0
0
0
0
D
..J
w
-50
0
a
0
0
0
-50
D
a
0
-70
-BO
-7
-5
-3
-1
3
DEL TA OXYGENE 1Bl%.1
10
0
-10
0
-20
~3 -30
cr
w
~
-'ID
0
<
1-
..J
w
-50
0
-60
-70
-80
-10
-8
-6
-"l
-2
o
Figure 5.17 - Relation entre teneurs en oxygène 18 et en deutérium
dans
les
eaux des sols des
sondages du site principal de Louga
(LG2, LG18 et LG19).

---

LOUGA
19
0.,...---:--------------------,
5
10
15
20
,...
E
a-
::::1
CIl
25
~
c0ot-
0
a-
n.
30
4 0+----1----+----+---+---+-----li---~
o
/0
35 UT
20
25
30
Ttn,ur en aH
Figure 5.18 -
Profil de teneurs en tritium dans
le sondage
LG19, site principal de Louga.

---

- 188 -
Des déterminations de teneurs en tritium ont été effectuées
sur les eaux extraites du sondage LG19 situé sur le site principal
et les résultats exprimés en unité tritium (UT)~ sont portés sur la
figure 5.18.
Les teneurs partent d'un minimum en surface
(2UT),
et augmentent
progressivement pour
atteindre une
dizaine d'UT
à
- 3.5 m, puis décroissent et semblent se stabiliser autour de 8 UT
entre -
7 m et - 15 m.
Ensuite on note une forte augmentation de
la teneur à partir de - 16 m qui atteignent un maximum de 30 UT à
- 20 m.
La présence d'une forte teneur à cette profondeur semble
indiquer que le "pic" de tritium injecté dans l'atmosphère avec les
essais aériens de la période 1952 à 1963 (Dincer T.
et al.,
1974),
n'a pas encore atteint la nappe.
5.2.3.1.4 Conclusions
Le fait marquant avec les profils réalisés sur ce site est la
grande
hétérogénéité
des
données
et
leur
forte
variabilité
spatiale, même si à l'échelle de la parcelle de 100 m2 , on note une
certaine concordance dans les teneurs en eau et les succions.
Les
profils
sont
dans
l'ensemble
caractéristiques
de
cas
de
nappe
soumise à
des phases
alternées
de recharge
et
de décharge.
Le
bilan global semble toutefois être une recharge nette de la nappe,
avec une vitesse
d'infiltration de
l'eau ,de pluie inférieure
au
mètre par an,
sur la base du pic de tritium vers -
20 m.
5.2.3.2 LA ZONE DE MPAL
La figure
5.19
indique l'emplacement des différents profils
réalisés dans cette zone située à une
trentaine de kilomètres au
Nord de Louga, le long de la route Dakar - Saint-Louis entre SakaI
1 1 UT correspond à la présence d'un atome de tritium
(3H) pour 10's atomes
d'hydrogène.
La limite de détection est de 1 UT et les erreurs sur les mesures
sont de l'ordre de 5 % avec les techniques de mesure actuelle par comptage gazeux
ou scintillation liquide.

---

- 189 -
360
370
\\ters Roo
~===""--
•
MPAL
I---------+----------"'~--------------+ - - - - - - - - - -
"'"
C1l
o
t
• Khabane Niang
N
1
• LG 21
• LGB
• LGIO
• Ngtldji Sor
• LG 7
• LG 20
• LG9
• Barale
fo-----------+----------------H'-----------"':t:::9'------""---------~-__1ùl
o
LG13
•
1 - - - - - - - - - - 1 - - - - - - - - - - 1 1 - - - - - - - - - - - - - - - - - + - + - - - - - - - - - - 1 ~
• LG 14
o
o
2
4 km
LG7
1
• Sondage et son
0
1
1
Figure 5.19 - situation des sondages à MPal et dans le secteur
intermédiaire de la zone de Louga (LG7, LG8, LG9, LG10, LG13,
LG14,
LG20 et LG21) .

---

- 190 -
et Mpal.
Les 6 profils (LG7,
LG8, LG9,
LG10,
LG20 et LG21)
sont
répartis sur un rayon de 4 km, entre Baralé et Mpal sur un rayon,
selon une direction S-N, avec:
- 1G9 à Baralé;
- 1G7 et LG20 au lieu-dit NGadj Sarr
(les deux profils sont
distants de 50 m);
- LG8,
LG10 et LG21 sur le site de Khabane Niang [les trois
profils sont distants
l'un de l'autre d'une vingtaine de mètres,
le profil
LG10 étant
si tué un peu plus
en hauteur
que
les
deux
autres (pente du terrain de l'ordre de 2%)].
Les deux profils LG13 et LG14, du secteur intermédiaire sont
également ici présentés.
5.2.3.2.1 Les profils de teneurs en eau
Les variations des teneurs en eau sont représentées sur les
figures 5.20,
5.21 et 5.22 (colonne a).
L'humidité augmente avec
la profondeur; elle varie de 0.2 % à plus de 18 % au niveau de la
frange capillaire de la nappe (1G8 et LG9).
On retrouve le profil
typique de nappe soumise à des phases alternées de recharge et de
reprise par évaporation.
Le pic entre - 8 et - la m sur le profil
LG10 est en relation avec la présence d'un banc dur ayant bloqué
l'avancement
du
profil
et
également
retardé
la
percolation
de
l'eau.
Les
profils
LG13
et
LG14
montrent
une
allure
légèrement
différente,
sans
doute
liée
au
plus
fort
pourcentage
de
leurs
teneurs en éléments fins.
5.2.3.2.2 Les Profils des chlorures
Les variations des concentrations en chlorures dans les eaux
des sols de ce secteur sont données par les figures
5.20 à
5.22
(colonne b).
Pour les profils LG9, LG13 et LG14 les concentrations

---

- 191 -
LOUGA7ILG7)
1---:====0==~l~----+_---,,-b- -+-=::-1
c
+--+
d
I------::-Jf--------------"-e--
h-
0 , j - - - - - - , - - . . ,
0 j - - - - - - - , - . ,
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LOUGA BILGS)
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°
C
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1
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'L -'0le
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~
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~
~
0
•
10
0
o.
,
0
'0
10
I l
.10
-10
0
Humidité (%)
1 Chlorures(mll/I) 1
Figure
5.20
Profils
d'humidité,
de
chlorures
de
conductivité et de teneurs en isotopes stables des sohdages
du site de MPal et de la zone intermédiaire de Louga. -rolame
(a) :
profils d'humidité,
- colonne (b) : profils de chlorures,
- colonne (c) : profils de conductivité,
- colonne (d) : profils de deutérium,
- colonne (e) : profils d'oxygène 18.

---

- 192 -
LOUGA IOILG JOl
0
b
d
e
- 0
0:
i
-~
i
1
-101
i
"1
f=l
,1
. I~;
14
• 1~
-
1
- 14'
0
0
10
il
u
••
.10
.10
LOUGA 21(LG 21)
0
b
Il
C
0
·'0
... I--~~~-
- " l---r-rT"T...........,..,-,---rT~.-I
o
~
10
13
.. 10
-~o
0
S' Z H (%0)
Humidité(%)
Chlorure sIm 0/1)
Conducli vi lé(p S/cm)
6' 18 0(%0)
Figure
5.21
Profils
d'humidité,
de
chlorures
de
conductivité et de teneurs en isotopes stables des sondages
du site de MPal et de la zone intermédiaire d~ Louga (suite).
- colonne (a) : profils d'humidité,
- colonne (b) : profils de chlorures,
- colonne (c) : profils de conductivité,
- colonne (d) : profils de deutérium,
- colonne (e) : profils d'oxygène 18.

---

- 193 -
LOUGA 13(LG 13)
01-. -.1
c
d
e
- " ' - _ 0
o1;---,-::.-------,
.'\\
1
- id
-D
·10
-'f I---r~~---r-~---r-""""
_14l--~_.__~--r_____.__i
.Hih--~,.,__,...,.._r..,-,..~..__rl
o
10
0
100
,,,oa
0
.,
,1.0
1)
LOUGA 14(LGI4)
1
e
- - - -
... 1.
;-:-----.:::.--b.,-------=--,f· .~F·...=--=-·----'-_~
__·__r=·---··__,--r-oc-·-d
1
.~,
·10
_'0
... \\--.,.....:..-......,...~......,...~-: -11 h-r~~~~......,........-H ...j--,~~---r-_.__~"'---' ...'l--~~~~~__I
o
~
10
o
100
"1QO
o
1.
- 70
·40
o
Humidiit(%)
Ch' orures (mg/')
Conductivil~(ySlcm)
6" 2 H(%0)
1)'18 0 (%0)
Figure
5.22
Profils
d'humidité,
de
chlorures
de
conductivité et de teneurs en isotopes stables des sondages
du site de MPal et de la zone intermédiaire de Louga (suite).
- colonne (a) : profils d'humidité,
- colonne (b) : profils de chlorures,
- colonne (c) : profils de conductivité,
- colonne (d) : profils de deutérium,
- colonne (e) : profils d'oxygène 18.

---

- 194 -
en Cl- varient entre 100 et
700 mg!l alors que pour les
profils
LG7,
LG8,
et
LG10,
les
valeurs sont
plus
élevées et
se
situent
entre 500 mg!l et plus de 10 g!l.
L'allure générale des profils
indique
une
zone
superficielle
d'accumulation
de
sels
due
à
l'évapotranspiration
en
surface,
suivie
d'un
état
quasi-
stationnaire et
enfin
d'une augmentation
progressive
jusqu'à
un
maximum à quelques mètres au-dessus de la nappe.
Sur
le
prof il
LG7,
après
une
accumulation de
surface,
les
concentrations
diminuent
entre
-
1
et
5 m pour
augmenter
de
nouveau avec
la
profondeur.
La présence
d'un
banc dur
n'a
pas
permis de prolonger l'échantillonnage jusqu'à l'aquifère.
Le profil LG8 présente une zone superficielle de concentration
élevée entre - 0.5 et - 1 m (plus de 6 g/l), suivie d'une zone où
la concentration diminue et se stabilise vers 1 g/l; puis entre -
6 et - 10 m,
elle augmente pour atteindre un maximum de 10 g/l,
avant de redescendre vers des valeurs proches de celle de l'eau de
la
nappe.
L'allure
de
ce
profil
rappelle
celles
des
profils
obtenus par Allison G.R.
et al.,
(1985)
dans les sables dunaires
du Sud australien et dans lesquels l'excès de sels serait du sel
accumulé lors de
la for:-mation
de
la dune
de sables.
En ce
qui
concerne le profil LG8, il est fort possible que l'excès de chlore
provienne
des
embruns
au
moment
de
la
formation
des
dunes
ogoliennes,
si l'on considère avec Monteillet J.
(1986) qu'aucune
transgression quaternajre n'a atteint ce secteur.
Le profil
LG9
montre une
zone
d'accumulation
superficielle
plus étendue
(entre -
0.5 et - 4 m) mais
les concentrations sont
moins
élevées
(100
à
700
mg/l.
On
retrouve
l'augmentation
de
concentration en profondeur
juste au-dessus de
la" nappe dont
la
teneur en chlorures est de 330 mg/l.
LG10,
bien que
très proche de
LG8,
en diffère
sensiblement

---

- 195 -
tant du point de vue de
l'allure que des valeurs
des concentrâ-
tions.
La présence d'un banc dur qui n'a pas été traversé par le
sondage semble influer sur le mécanisme du mouvement de
l'eau et
des sels, l'on se trouve en phase transitoire par rapport au profil
LG8 où un certain équilibre semble être atteint.
Les profils LG13 et LG14 ont des concentrations plus faibles,
comprises entre 20 mg/l et 500 mg!l avec des variations importantes
en surface,
ce
qui
suggère
une recharge
plus
élevée
dans
cette
zone.
On
retrouve
les
mêmes
tendances
pour
les
variations
de
la
conductivité sur les différents profils (colonne c des figures 5.20
à 5.22)1 ceci pourrait signifier que le chlore représente l'anion
dominant dans les eaux des sols de ces profils.
5.2.3.2.3 Les profils isotopiques
Les
profils
des
teneurs
en
deutérium
(fig.
5.20
à
5.22 1
colonne d)
indiquent:
Pour
LG7,
un
maximum
à
faible
profondeur,
suivi
d'une
décroissance régulière
jusqu'à - 8 m,
avec des valeurs comprises
- 40 et + 10 %0; on se trouve sur la branche descendante du profil
typique de nappe soumise à évaporation.
-
Pour LG8,
on observe
le même phénomène,
avec,
en plus
un
léger accroissement des teneurs en 2H vers -
8 ml et
les valeurs
varient entre - 40 et
- 20 %0.
-
Sur les profils LG9
LG10 et LG14,
on note un minimum en
1
surface, suivi d'un maximum à faible profondeur; puis les teneurs
décroissent vers
la nappe;
les valeurs sont comprises entre -
45
et - la %0.
- Sur le profil LG21, pour lequel l'échantillonnage a été plus

---

- 196 -
serré (tous
les
5 cm entre 0 et -
3 m puis
tous
les 10 et
20 cm
jusqu'à la nappe), la courbe de variation des teneurs en 2H, montre
un premier pic à une faible profondeur (vers - 0.50 m), suivi d'une
diminution vers
-
1 m, puis d'une augmentation
jusque vers
-
4 m
et enfin une
succession de petits pics, correspondant
sans doute
à des zones
d'enrichissement
sur
la
branche descendante vers
la
nappe.
Les
teneurs en )H sont comprises entre - 57 et - 3 %0,
mais
dans l'ensemble, les eaux des sols de ce profil sont plus enrichies
que celles des autres profils réalisés dans la zone.
Les teneurs en oxygène 18 pour Louga 8 (fig.
5.20, colonne e)
sont comprises entre -
5 %0 et
t
7 %p; l'allure du profil,
avec un
maximum à faible profondeur,
suivi d'une diminution régulière vers
la nappe,
est identique à celle du deutérium.
Les points représentatifs des teneurs en isotopes stables de
ce
profil
s'alignent
sur
une
droite
8 2H
= 2.355180 - 27 (fig.
5.23),
indiquant un profil typique d'évaporation.
5.2.3.2.4 Conclusions
Les profils étudiés font ressortir la grande variabilité dans
la réparti tien
spatiah: des
différents paramètres.
On
retrouve
cependant l'~llure caractéristique de nappe soumise à des périodes
successives
de
recharge
et
d'évaporation,
mais
le
schéma
est
quelque peu par un apport de sel qui pourrait être contemporrain
de la mise en place des sables dunaires.
5 _ 3
GAZ
DES
SOLS
5.3.1 INTRODUCTION
La coe~istence des phases gazeuse, liquide et solide dans la
zone non saturée
implique l'étude de ces différentes phases,
qui

---

- 197 -
LOUGA 8
30
20
10
0
Ô
"e
,0
Q
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u.J
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...J
UJ
0
-40
-50
-60
-70
-1D
-B
-6
-4
-2
0
2
OELTI\\ OXYGHE(O/. . 1
Figure
5.23
Relation entre teneurs
en
oxygène
18
et
en
deutérium dans les eaux des sols des sondages du site de MPAL
(zone de Louga: LG8).

---

- 198 -
à l'équilibre présentent des teneurs en isotopes lourds.
Le gaz carbonique des sols provient essentiellement de trois
sources
la
respiration
du
système
racinaire
des
plantes,
l'oxydation de la matière organique et la respiration des micro-
organismes
(Reardon
E. J.
et
al.,
1979).
Des
nombreuses
études
consacrées
aux
variations
de
teneurs
en
CO
dans
la
zone
non
2
saturée il ressort (Dever L., 1985):
- la pression de CO
(pC0
2
2 )
est 10 à 100 fois plus élevée
dans le sol que dans l'atmosphère,
- un flux de gaz s'établit vers les horizons inférieurs
du
sol
d'une
part
et
vers
l'atmosphère
d'autre
part,
principalement par diffusion des gaz.
La composition isotopique de la phase gazeuse dans
les sols
résul te de
celle du
CO
atmosphérique
via
le
cycle
photosynthé-
2
tique.
La
teneur
en
13C
du
CO
atmosphérique
est
relativement
2
stable (entre - 6.7 et - 7%. selon Keeling C.D. in Dever L., 1985),
avec
cependant,
des
variations
résultant
des
modifications
de
température
des
océans,
lors
des
différentes
glaciations
du
Quaternaire et
plus
récemment
d'une variation
anthropique due
à
l'utilisation des combustibles
fossiles.
En revanche,
la teneur
en
isotope
lourd
du
gaz
du
sol
peut
présenter
de
larges
fluctuations
en
relation
avec
la
phytosphère.
Le
mécanisme
de
fixation du CO
lors de la photosynthèse donne lieu à la formation
2
d'un premier composant organique soit à 3 carbones (cycle en C
ou
3
cycle de Calvin), soit à 4 carbones (cycle en C
ou cycle de Hatch-
4
Slack).
Si la phytosphère est systématiquement appàuvrie en 13C par
au CO
atmosphérique, cet appauvrissement n'a pas la même amplitude
2
suivant que l'on considère le cycle en C
ou le cycle en C
(Bender
3
4
M., 1971; Smith B.N. et Epstein S., 1971).
Deines P.
(1980) donne
les valeurs moyennes de - 25 %0 et - 12 %0 respectivement pour les
teneurs en DC des plantes à cyc le en C '
et à cyc le en C .
3
4

---

- 199 -
Les
pressions
partielles
de
gaz
carbonique
(COz)
dans
l t atmosphère
des
sols
ainsi
que
les
teneurs
en
oxygène
18
et
carbone 13 du COz des gaz du sol (exprimées en
%.
par rapport au
PDB) ont été déterminées sur les échantillons de gaz collectés au
niveau
de
la
parcelle
d'essai
de variabilité
(fig.
4.9).
Les
vapeurs d'eau ainsi que les faibles quantités d'eau des sols n'ont
pas fait l'objet d'analyses isotopiques suite à des indisponiblités
pour l'utilisation de la micro-ligne.
Les résultats des déterminations effectuées pour le sondage
central et pour les sondages situés sur le pourtour de la parcelle
sont portés sur la figure 5.24.
5.3.2 PRESSIONS DE CO2
Les pressions partielles de COz varient de 0.05 à 0.32 %,
(la
moyenne est de 0.15 %).
On retrouve
la même évolution au centre
et sur le pourtour de la parcelle, avec un gradient de diffusion
près de l'interface sol - atmosphère; le COz diffusant à partir de
la zone racinaire de production située à -
3 m,
vers
la base du
profil et vers l'atmosphère.
Ce type de profil pourrait être le
résul tat
d' un
fa ible
taux
de
production
de
COz
dans
la
zone
racinaire, du fait qu il ya très peu de plantes vivaces sur le site
au mois de décembre _
De plus
les
faibles
concentrations de
COz
dans la zone non saturée serait due à la perte de gaz par diffusion
au niveau de l'interface sol - atmosphère.
5 . 3 . 3 TENEURS EN ne DU e02
Les teneurs en 1JC du COz du sol passent, dans
les deux cas,
d'un maximum
en
surface
(entre
-
10
et
-
11
%0)
à
une
valeur
moyenne de
l'ordre de
-
15 %.
à
partir de
- 1 m.
Ensuite elles
évoluent de manière quelque différente,
les valeurs sur le profil
central se stabilisant autour de
-
16
%~I
et celles
du pourtour

---

TENEUR EN 0 lB DU GAZ DU SOL
TENEUR ENC/3 DU GAZ DU SOL
pe02
0/0
crl8 o/poe
cf'3C/POB
-19
-17
-15
-13
-JI"
0.05
0.\\
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
-II
-9
-7
-5
- 3
-1
0
1
2
3
0-,
1
1
1
1
1
1
1
1
1
_ 1
o l
1
1
1
1
1
1
1
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-2
- 2
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1
E
4
E
4
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..
..
L10... ;J~ :>
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..
ou
..,
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C
C
0
0
...
...
0
..a. 6
! 6~
~
\\
g
1
1
1
a.
- 8
-8
- 8
o Centre
+ Pourtour
Figure 5.24 - Variations des pressions partielles de C02f et
des teneurs en 13C et 180 dans les gaz extraits des sols de la
parcelle expérimentale (site principal de Louga).

---

- 201 -
présentant
une
augmentation
jusqu'à
6
m
( -
11. 6
%0) ,
pour
retomber à
-
19.01 %0 à
-
9 m.
Les teneurs en l3 C du CO? du sol
sont
représentatives
de
sols
dans
lesquels
se
déroule
une
respiration de plante
à cycle en C]'
probablement
de
l'arachide,
avec, en surface un mélange entre le CO
atmosphérique.
Concernant
2
l'enrichissement
en
profondeur
observé
sur
le
pourtour,
Fontes
J.Ch.
(comm.
orale) suggère deux possibilités:
un héritage de mil
qui serait poussé vers le bas par la recharge ou une pollution le
long du train de tige lors du prélévement.
5.3.4 TENEURS EN 180 DU CO 2
L'évolution des teneurs en 180 rappelle celle des teneurs en
l3 C;
les
teneurs passent d'un maximum en surface
(+
2.3
%0)
à un
minimum
(-
9
%0)
à
faible
profondeur
entre
-
0.7
met
-
1
m.
Ensuite les teneurs sur le profil central deviennent stationnaires,
avec des variations plus ou moins erratiques, tandis qu'on retrouve
l'enrichissement en profondeur du pourtour.
5_4
LA
NAPPE
PHREATIQUE
AUTOUR
DE
LOUGA
La nappe phrp~tiq'.le autour de Louga, décrite pour la première
fois par Degallier R.
(1956), fait partie du système hydrogéologi-
que du littoral nord entre Cayar et Saint-Louis
(f ig.
5.25).
Ce
système comprend deux unités principales
(O.M.S.,
1974 et
1979):
- la première, à l'Ouest de la route nationale Dakar - Saint-
Louis, où l'aquifère est dans les sables quaternaires,
la
deuxième,
à
l'Est
de
cette
route,
où
la
nappe
est
localisée dans les calcaires karstifiés du Lutétien.
5.4.1 NATURE ET GEOMETRIE DE L'AQUIFERE
LI aqui f ère est CGI l tenue dans
les formations
post- éocènes oe
la dépression MBinguène-NDiambou
(fig.
5.26), mise en évidence à

---

- 202 -
•
•
..
•
•
..
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
..
•
• • • •
•• Léona
•
• •
• •
•
•
•
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•
•
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•
•
•
• •
•
• •
•
.....
•
CIJ.
•
•
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•
• •
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•
• 0
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· ~ • Q.J
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. ( . c:-
o-,
0
Tivdouane
v
•
o
o
10
30km
Figure 5.25 -
Cadre géologique de la nappe phréatique autour
de Louga.
(D'après Noël Y.,
1978).

---

- 204 -
l'Est
de
touga
par
des
études
géologiques
et.
<]éophysjqups
(Monciardini, 1974; Noel Y., 1978, Dubreuil G. et Fohlen D., 1987).
La genèse de cette dépression à remplissage sableux a été attribuée
à
l'érosion
post-éocène,
mais
surtout
aux
jeux
d'accidents
tectoniques, peut-être en rapport avec le volcanisme oligo-miocène
du
Cap-Vert
(Monteillet
J . ,
1986).
L'aquifère
repose
sur
les
formations argilo-carbonatées de l'Eocène, dont il épouse la forme
compartimentée (fig.
5.27).
Son épaisseur, maximale au centre de
la
dépression
(140
m à
MBinguène),
diminue
respectivement
vers
l'Est, en direction dl1 plateau calcaire (40 m à Louga et moins ch?
20 m à Keur Madiale) et vers l'Ouest (60 m à Léona).
Le réservoir se compose soit d'un horizon sableux unique
(à
l'Est:
Keur
Madiale
et
à
l'Ouest:
Léona),
soit
de
plusieurs
horizons
sableux
et
sablo-argileux
superposés
(centre
de
la
dépression) .
Sur les sites où les sondages ont été réa l isés,
la
granulométrie des sables
(annexe III),
indique des sables moyens
à grossiers
(mode
autour
de
250 }lm),
avec
une
proportion
assez
faible
(inférieure à 10 %)
d'éléments fins,
variant
très peu
le
long des profils.
5.4.2 FONCTIONNEMENT DE LA NAPPE
5.4.2.1 CARACTERISTIQUES HYDRODYNAMIQUES
Les données sur
les caractérisitiques de
la nappe sont
peu
nobreuses. Nous empruterons les données de l'étude des ressources
en eau du littoral nord entre Cayar et St-Louis (O.M.S., 1974),et
qui portent sur un nombre relativement limité de notre zone.
Les
t
. "
t6
.
t
t
5 6 10-4
t
2
9 10-?
?
-1
t
ransmIssIvl _s
varlen
en re
, .
e
, .
-
m-
s
e_
présentent
une
grandp
dispersion;
la
porosité
efficace
a
été
estimée à 3,1 %

---

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OUEST
Keur Madialé
Léona
Léona Il
Merina Bébé
Ndiakhal
Louga
JO Il
30 XVI
.
1 Mbinguéne
1
1
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10
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I
l
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1
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B ~
4
t;, O!j Argile phosphatée
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Sable dunai re
Quaternaire et tertiaire
N
et Eocène démantelé
0
(J"l
Sable arqileux à
1
1
"
7 ~
3
- ,
~
niveaux lat'dHque> ~
Calcaire
)
Quaternaire
Lutetien moyen
6 CJ
2
. . .
Sable éolien
~ Marne calcaire
1
1 ~ Marnl! (Eocéne inférieur)
5 ~ Argile bariolée
J
--
Mb'inguène
Figure 5.27 -
Coupe schématique Est-Ouest de l'aquifère des
sables autour de Louga.
(D'après Monteillet J.,
1986).

---

- 206 -
5.4.2.2 PROFONDEUR DE L'EAU
La
figure
5.28,
donnant
les
profondeurs
de
la
nappe
par
rapport au sol superficiel,
indique que la nappe se situe à moins
de
15
m de
profondeur
dans
le
secteur
nord
(secteur
de
Mpal),
ensuite elle
s'approfondit
progressivement en
direction
du
Sud,
pour
se
atteindre
35
m à
Louga
(site
principal).
L'évolution
d'ensemble de la nappe est difficile à faire, du fait que les seuls
points
de
mesures
S()!)t
des
puits
en
exploitation,
avec
des
rabattements très varidbles selon le moment de la mesure.
La carte piézométl'ique
(fig.
5.29) établie par
la
Direction
des Etudes Hydraul iques
(D. E. H.)
pour
l'ensemble
de
la nappe
du
littoral nord entre Tivaouane et St-Louis
(D.E.H.,
1990)
indique
l'existence d'un dôme ~xé sur la zone de Tarba qui plonge vers le
Nord-Est, en direction du secteur de notre étude où il s'applatit.
Globalement l'écoulemer,t de la nappe
se fait
vers le
Nord,
l'Est
et l'Ouest. Pour la zone autour de Louga, l'absence de points d'eau
nivellés
en
nombre
suffisant
ne
permet
pas
de
dresser
une
piézomètrie détaillée, cependant il est permis de penser que celle-
ci est relativement
uniforme,
variant entre
0 et
-
1 m.
Il
en
résulte une probable avancée du
biseau salé qui
se
ferait
selon
l'isopièze 0 (O.M.S.,
1979).
L'évolution de la piézomètrie de la
nappe d
'",
epul~ 1q74
_
(f'n
1;).
11
' _ ' ' ' n
- . 2\\/
.ln di_que une b '
alsse
.
c>
contlnu_ d "
e.-,
niveaux avec de légères fluctuations saisonnières (entre t 0,07 et
+ 0,46
m pour l'hivernhge 1989
selon D.E.H.,
1990)
correspondant
à une recharge par les pluies;
laquelle est très vite reprise par
les débits exploités et l'évapotranspiration.
Les débits extraits
de la nappe dans la zone comprise entre NDande et le fleuve Sénégal
(Ross Béthio) ont été estimés à 1250 m3 jj
(SONED-BRGM,
1982).
Le
bilan
de
la
nappe
du
littoral
établi
par
modèle
mathématique,
indique des apports de l'ordre de 120 000 mJ/j, pour l'ensemble de
la nappe.

---

- 207 -
.55
·21
•80
Ü·a6•50
13
·68
0
065
50
•
-91
19
-30
•82
•
. 1 4 _ -__
~-'
22 fiT
• •
• 11
o
~
,...
88
o
89
•
104
LOUGA
105
•
·16
-103
•
.23
•
10
• 95
•
5
33
25
lOS. -86
•
•
545
150
555
360
3,65
3'70
3.7~
3.80
0
2
4
61lm
,
'1
1
~ Profol1deur de 1a nappe /501
29 .Pu'lll yillooeois
n
Figure 5.28 -
Carte de la profondeur de l'eau dans la nappe
Jes sables de Louga
(mesures de l'année 1990).

---

N
5"'---"""" Courbe isopiele en 11'\\.
1
Foroge d'expjoitation
+
piélom~tre
•
o
Puits d'observotion
Oc to bre 1989
o
4
o
6
1
1
:'.;-
....
.~:r:::;.-..
': ..-...:- ...
... ,.....
.:. "
Figure 5.29
Carte piézométrique de la nappe des sables du
littoral nord entre Tivaouane et st-Louis.
(D.E.H.,
1990) ·

---

- 209 -
5.4.3 HYDROCHIMIE
Les
données
hydrochimiques
proviennent
de
l'analyse
des
échantillons d'eau collectés sur 119 puits villageois répartis sur
toute
la
nappe
(f ig .
4.18) .
Pour
chaque
échan t ilIon,
la
conductivité ~ été mesurée in situ et les éléments majeurs ainsi
que certains éléments
traces ont été dosés au
laboratoire
(tabl.
5.2) .
La
figure
5.30
indique
une
bonne
corrélation
entre
la
minéralisation globale ~rise égale à la somme des cation3 2t de3
anions (en mg!l) et la conductivité (en pS/cm);
le coefficient de
corrélation varie entre 0,5 et
0,7,
rappelant
les valeurs de Hem
J.D.
(1985);
la meilleure corrélation se fait avec 0,5
(r = 0,99),
en éliminant
les
fortes
valeurs
de conductivité.
A partir
des
minéralisations
et
des
familles
chimiques
(fig.
5.31),
on
distingue:
- des eaux faiblem2nt chargées,
les plus nombreuses,
dans la
zone
centrale,
comprise
entre
la
côte
et
la
route
nationale
(minéralisation inférieure à
200 mg/l),
de type chloruré sodique
en général,
e~ plus rarement bicarbonaté calcique et sodique;
- des eaux de minéralisation comprise entre 200 et 500 mg/l,
de faciès variés, chloruré sodique au centre, bicarbonaté calcique
et sodique,
chloruré calcique et
magnésien,
à
l'Est de
la
route
nationale;
- des eaux relativement chargées (minéralisation entre 500 et
1500
mg/l),
de
type
chloruré
sodique
à
l'Ouest
et
carbonaté
calcique à l'Est;
- des eaux très chargées,
exclusivement chlorurées
sodiques
(minéralisat.:ion
supérieure
à
1500
mg!l),
sous
forme
de
coin
de
forte
salure
autour
de
Mpal,
vers
le
delta
et
à
l'E~:;t,
sur
la
limite de la zone d'étude.
Le diagramme de distribution des cations
(fig.
5.32)
indique
une réparti tion en cleu.-
groupes:
le premier avec
des eaux à
Na+
dominant,
appartenant
essentiellement
aux
secteurs
central
et

---

Tableau 5.2 - Composition chimique (mg/l) des eaux de la nappe
des sables de Louga.
.
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4000
6000
8000
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Figure
5.30
-
Corrélation entre conductivité
(en j.LSjcm)
et
minéralisation
globale
(en
mgjl)
des
eaux
de
la
nappe
de
Louga.

---

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350
355
360
365
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37
38
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0 38
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1
o RSclOOmll
o Type chloruri lodiqu~
o 100 >RS >200mll
e Type bicarbonoti colciqu~
a 200 >RS >500 mil
~ Type bicarbonaté Iodique
o SOO>RS :>1500mil
() Type ch loruri calcique
ORS :>1500mll/l
() Type chloruré mallnési~n
100 point d '~au et Ion num~ro
Figure 5.31 - Carte hydrochimique de la nappe des sables de
Louga.

---

Mg
-
( • .I."t
-
• Point du Secteur Ouest
o Pain t duS ecteur Central
• Point du Secteur Est
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90
No+ K
Figure 5.32 - Diagramme triangulaire des teneurs cationiques
(Ca++, Mg++,
Na++~+) des eaux de la nappe des sables de Louqa .
.JO
9
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Droite de pente-i
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..--_ _-J
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40
60
·C H L"ORURES (1IlIq!IJ
Figure 5.33 - Rapport S04-jCl"
(en me/l)
dans les eaux de la
nappe des sables de Louga.

---

- 215 -
ouest,
le second dont
les eaux sont à
Ca++ dominant et correspon-
dant aux eaux du secteur est.
On nole un enrichissement en
ions
Mg++ et
Na+
par
rappc:ct
à
l'eau
de
pluie,
le
rapport
Mg++ jCa TT
,
variant
de
r1
2.
Le
rapport
504-- !Cl-
généralement
'~.
_ ...L.
à
plu~
de
inférieur à
G,S reste
faible comparé à la valeur de
1 pour
l'eau
de pluie, indiquant une fixation possible des sulfates dans la zone
non saturée.
La figure 5.33
indique une faible corrélation entrG
les concent ra t ions en soç- et en C1- .
Les
concentrations
en
N03-
sont
faibles
dans
l'ensemble
(inférieures
à
20
mg/l
dans
plus
de
80
% des
c:as),
il
existe
cependant des i16ts dispersés à fortes teneurs pouvant dépasser les
100 mg/l, qui dénotent sans doute des pollutions ponctuelles.
Les
concentrations élevées de
N03- observées dans
les eaux
interstJ.-
tielles des sols
(Edmunds M.W.
et Gaye C.B.,
1990) constituent d~s
sources potentielles de
fortes teneurs en nitrates dans
les eaux
de la nappe,
lesquelles ne correspondant pas nécessairement à une
pollution anthropique.
Le fer
total a été également déterminé sur des
échantillons
filtrés
et
la
majorité des eaux
présentent des
teneurs
faibles,
avec des poeLes localis-2es de concentr.:ltions élevées vers Léona et
dans la
zone de MPal,
ctteignant parfois 30 mg!l,
comme au point
92
(fig.
5.3~).
5.4.4 ISOTOPES STABLES
Les
eaux
de
la
n<Jppe
des
sables
de
Louga
présentent
des
teneurs en isotopes lourds très variables
(entre -
40 %
d
-
pour 2R et entre - 7 %
et -
3 % pour 180 );
la composition moyenne
s'établissant à 5 2H = - 36 % et 8180 = - 4,7 %
Dans un diagramme
8 2H/8 180
(fig.
5.34)
le;
points
reprËsentatifs
de
ces
eaux
sont
également très dispersées autour d'une droite de pente 2,6. La très
mauvaise corrélation (r~ = 0,18), indiquant clairement l'existence

---

- 216 -
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t
t
DeLTA OXYlEHE le l%ol
Figure
5.34
-
Relation entre
teneurs
en
oxygène
18
et
en
deutérium dans les eaux de la nappe des sables de Louga .
. 2 5
, ,...------------------------1
-3
D
c
o
D
D
D
D
-5
t3
.1l5 5
,
-6
QJ
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t
T
0
2
4
5
Figure
5.35
Relation
entre
teneurs
en
oxygène
18
et
concentration
en
chlorures dans
les
eaux
de
la
nappe
des
sables de Louga.

---

- 217 -
d'un mélange de différents types d'eaux.
Les profils réalisés dans
la
zone
non
saturée
montrent
que
l'eau
de
pluie
en
cours
d'infiltration
subissait
une
évaporation,
justifiant
ainsi
l'enrichissement en isotopes lourds de l'eau de la nappe.
Il est
cependant possible que ce cachet évaporé soit aténué par une partie
de l'eau météorique ayant pu s'infiltrer rapidement par des voies
"préférentielles", de façon à échapper J. l'évaporation.
5_5
CONCLUSION
AU
CHAPITRE
Les principaux enseignements de ce chapitre sont les suivants:
Les
précipitations
de
la
moitié
nord
du
Sénégal
ont
généralement de fortes teneurs salines, liées à des apports directs
d'embruns et d'aérosols marins par les vents marins,
et non à une
évaporation en cours de chute.
- En revanche,
lors de
l' inf i l tra tion de ces eaux de
pluie
vers la napp2,
des modifications de
leur composition chimique et
isotopique interviennent dans la zone non saturée, lesquelles sont
enregistrées
par
les
fluides
interstitielles
(eau
sous
formes
liquide et vapeur et g3~ des sols).
L'étude des variations de ces
fluides sur nos différents sites indique clairement que malgré las
conditions relatives d'aridité,
les nappes sont pour
l'essentiel
réalimentées par
les
é;;.isodes pluvieux.
La recharge se
faisant
plus ou moins lentement en fonction de la profondeur de la nappe,
avec
la
possibilité
qu'une
partie
de
l'eau
soit
reprise
par
évaporation lors du trajet dans la zone non saturée.
- Les données sur la nappe des saLles de Louga, confirment ce
scénario.
De plus cette nappe présente des eaux douces de bonne
qualité, avec des possibilités de teneurs élevées en nitrates sans
doute
liées
à
l'existence
d'une
végétation
fixatrice
d'azote
(Acacia albida entre autres) et pas toujours à une pollution.
Par
contre de fortes concentrations en fer peuvent altérer le goût et
la couleur de l'eau.

---

- 218 -
CHAPITRE
6
APPLICATION DES RESULTATS A
L'EVALUATION DU BILAN DES NAPPES
6 _ 1
INTRODUCTION
La détermination la plus exacte possible du taux de renou-
vellement
des
nappes
constitue
un
facteur
essentiel
dans
tout
programme de développement basé sur l'exploitation des ressources
en eau souterraine.
Nous avons mis en exergue dans 13 première
partie de ce travail, les insuffisances liées à l'appLication des
méthodes "classiques"
.j'évaluation de l'infiltration,
dans
des
zones à déficit pluviométrique chronique comme le Sahel, et qui
ont justifié le développement de techniques de traçage avec les
isotopes du milieu et ~ertains ions conservés dans l'eau.
De nombreux travaux, dont les principaux ont été cités dans
les
pages
précédente::,
ont
montré
comment
l'utilisation
des
,ISO t
~!C:
+-
J--'
op,=,=
s.,301.eS
dp_:. I~au
'=
(2H
"t
18,-,\\
'=
U 1
'
pouval t
'd
a'
al er
ml'eu~'."
comprendre
les mécanismes
qui
régissent
le mouvement
de
l'eau
dans
le
sol.
Les
po~.sibilité offertes
par
l' utili::;ation
des
teneurs en J H et
la concentration en chlorure dans
les eaux du
sol, pour l'évaluati0D des taux d'infiltration, ont été également
mises en évidence.
Cl est
donc
tout.
,"1
fai t
lO'Jiquer'ient
qUi2
nous
t·,~r; ~êrDrL,;
d'appliquer aux donnée~ recueillies dans le cadre de ce travail,
les différel-Its modèles qui ont été mis au point_
NOlIS
utilise-
rons d'abord le bilan des chlorur8s dans
les profils de sol pour
calculer
l'infiltration
sur
les
différents
sites;
E'Dsuite
Je
bilan des
chlorures dans
la
nappe nous
permettra ~'évaluer la
recharge sur
le plan
régional;
enfin
les
bilans
de
teneurs en
isotopes stables serviront à des calculs de taux d'évaporation.

---

- 219 -
6 _ 2
CALCULS
DU
TAUX
n·INFILTRATION
6.2.1 METHODE DES PROFILS DE CHLORURES
Les résultats obtenus avec la méthode du bilan des chlorures
dans l'eau du sol se sont trouvés en parfait accord avec ceux des
bilans de tritium d'une part (Allison G.B. and Hughes M.W. [ 1978;
Edmunds W.M.
and Walton N.R.G.[
1980)
et
avec
les mesures
sur
cases
lysi'riétriques
,j'autre
part
(Yitching
K.
et
al. [
1980).
Sharma M.L.
et Hughe::;
M.\\-';.[
(1935)
puis
Sukhija
B.S..
et
al.[
(1988)
ont
par ailleurs démont"c'é[
respectivement
dans
l'Ouest
australien et en Inde[ l'applicabilité de cette méthode pour des
aquifères côtiers.
Pour
l'applicati.,)n
de
la
méthode[
il
est
nécessaire
de
déterminer le flux d'2ntrée de chlorure dans
le sol
(lequel est
essentiellc,ment d' ori9 lrre météorique) et la concentra t 1on rnoyenne
de chlorure dans
l'eacj du sol
dans la partie
des pn>f LL.; où
J.a
diffusion équilibre Li reprise par évaporation (état
stat.ionnai-
re) .
6.2.1.1 LE FLUX D'ENTREE DrS CHLORURES
Des échantillons
d'eau de
pluie ont
été collectés
durant
la période 1988 -
1989 à Dakar[ Louga et Léona[
sur la base des
pluies
journalières.
Des
dosages
de
chlorure
ont
alors
été
effectués
sur
les
échantillons et
les
résultats
donnés
sur
la
figure 6.1
pour
les
stations de
Dakar[
Louga
1 et
2 et Léona;
pour
Kaolack[
une
seule
valeur
de
3.4
mg!l
disponible
pour
l'année 1987 a été retenue.
Les concentrations en chlorures des eaux de pluie sont non
seulement très variables d'une averse à une autre mais également
d'un mois à un autre.
De plus pour une même station[
la moyenne
annuelle
varie
considÉTablement.
Avec
le
nombre
restreint
de
données
disponibles[
il
n'a
pas
été
possible
d'établir
de

---

,.
,",-.,
"
,
110
70
Il"0
30
10
II, III 1 1 Il 1
1
o
1
III .III 11 Il 1111 1Il III ri ri Il " 11. l "l' L,11111 il I, 1III
1 Il
1
Il
1
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.0
1
60
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0'~;~8i i i i i i 1 l , , "i 1 i , i i , , i i i i " i , , i i 1 i i i , i i , i i i i , 1 i , i i i i il
01/08/88
17/08/89
0./08/89
OllOB/B 9
07/10/89
03loe/88
0,/08/88
27/08/89
0,/08/89
01/08/89 08/10/89
p",,,,
'OO',r---------------------------~
1
p"""
100...,..,- - - - - - - - - - - - -
lOUGA 2
lOUGA 1
80
N
.. 0
N
o
60
40
°lli,', .. ,,·c1 ',111,'&1.'"
".1".10111'.1,1.1,' 1.1.11
tO
lO
60
o
1
-20
100
cn",Q/I).o1I 0 1i
I i i
i
i
i
i
i
1
i
i
1
I i i
1
1 1 i
1 1 1
1
1
1
I I I
i 1
Ct- (fY'lQ/ll .... O Il
,
i
i
,
•
I i i
i
i
i
1
i
i
i l .
1
1
1
i
,
i
i
i
i
i
,J
01/0elS8
Ol/OS/SS 27/08/89
01/08/89
OMJ8J99 08/10/89
01/08/8S
01/08/88
27/0~9
O'/08/U
05/08/89 08/10/89
Fi~ure 6.1 - Répartition des précipitations à Dakar, Louga,
et Léona (1988-1989) et teneurs en chlorures (mg/l)
dans les
eaux de pluie.

---

- 221 -
relation entre
les concentrations en chlorures et les
hauteurs
de pluie.
Travi Y.
et al.,
(1987) avaient du reste abouti j
la
même conclusion,
sur
la minéralisation des eaux de pluie de
la
saison 1981.
En outre, ~es auteurs ont montré que les pluies qui
tombaient sur le Sénégal en provenance du Sud avec la mousson,
s' enrichissa isn t
en
sel s
par
di sso lu t. ion
des
aérosols
ma r ins
apportés par le contre-alizé des Açores.
Par conséquent, il est
fort
probable
que
la
teneur
en
sels
des
pluies
soit
sous
le
contrôle
des
vents
d'Ouest
apportant
les
aérosols
et
que
l'origine des valeurs élevées de concentrations en chlorures et
de leurs fortes variations doive être recherchée dans
le régime
des vents au cours de l~ saison des pluies.
En
attendant
de
disposer
d'une
chronique
plus
longue
d'analyses des teneurs en chlorures dans les eaux de pluie, nous
utiliserons les valeurs moyennes des concentrations déterminées
pour les pluies collectées au cours de cette étude.
Ainsi pour
le
si te
de
Niague,
nous
considérons
la
va leur
de
4.2
mg/l,
moyenne pondérée des
mesures effectuées à
Dakar entre
1983 et.
1989.
Pour
la
zone
de
Louga,
cette
moyenne
est
de
4.4-
mg;'l
(moyenne pondérée des mesures aux postes Louga
1 et Louga
2).
Pour Kaolack,
la valeur de 3.4 mg!l sera retenue.
6.2.1.2 ESTIMATION DES TAUX D'INFILTRATION
Les
différents
travaux
cités
ci-dessus
(Allison
G.B.
et
Hughes M.W.,
1978 et Edmunds W.M.
et Walton N.R.G.,
1980 entre
autres) montrent que pour des domaines o~ l'écoulement de surface
est négligeatle,
et où
les eaux de pluje constituent les
seuls
apports
aux nappes,
le
mouvement de
l'eau est
essentiellement
vertical avec des profils de sol généralement bien drainés.
Par
conséquent en
l'absence de
tout apport ou fixation de
chlorure
par
le substrat
géologique,
un bilan des
chlorures reliant
la
concentration moyenne en chlorures dans
les eaux du profil
(Cs)
et
la
recharge moyenne
(R)
d'une part
et
la concentration
en
chlorures
(Cp)
et la hauteur moyenne des pluies
(Pl
de
l'autre,

---

- ?22 -
peut être établi.
L'équation de ce bilan pouvant s'écrire de la manière s~ivante:
r
'"'pl
l'on peut en déduire la recharge
(R) avec:
L'erreur relative sur la valeur de la lame d'eau infiltrée
étant déterminée par la somme des incertitudes sur les valeurs
des différents termes du bilan
:
avec:
dR:
l'incertitude sur la recharge calculée R,
dC
et des:
les précisions sur les mesures des teneurs
p
respectives en chlorure des pluies (Cp) et des eaux des
sols
(Cs),
Les concentrations en
chlorures
ont
été déterminées
avec
une précision
de
± 0.02
mg/l
(dosage
automatique
à
la
chaîne
Technicon) 1
tandis que l'incertitude sur les hauteurs de pluie
est de ± 5 ~
(Gee G.W.
et Hillel D. , 1988).
Les plantes utilisant leur système racinaire pour extraire
l'eau du sol
à des profondeurs de
0.5 à 4 m ou plus,
indiquées
sur
les
profils
par
des
zones
dl accumulation
de
chlorures,
seules
les
concentrations
observées
au-dessous
de
la
zone
racinaire sont considérées comme représentatives de la recharge.
De ce
fait,
la concen~~ration moyenne en chlorure de
l'eau qui
Si infiltre
est
obtenue
en
faisant
la
moyenne
des
différentes
valeurs
sur
les parties
stationnaires au-dessous de
ces
zones
sur les profils.

---

- 223 -
Les taux de recharge calculés en utilisant la concentration
moyenne
en
chlorure
a ins i
déterminée
pour
chaque
prof i l
sont
donnés par le tableau 6.1 qui indique un flux net d'eau vers les
différentes
nappes
réalimentées
par
les
précipitations
annuelles.
Pour la zone de Niague,
les calculs ont été effectués pour
les trois
profils qui
ont atteint
la
nappe.
Les
bilans
ainsi
établis montrent que 13 zone haute où la nappe est plus profonde
(- 14 m à
Niague
4)
reçoit globalement
plus d'eau que
la
zone
basse
où
1,01
nappe
n'es t
qu 1 à
7
m
(Niague
2
et
3),
avec
respectivement
58,
11
et
13
mm.
Si
l'allure
des
profils
de
chlorures montrent
que
le plan de
flux nul
se
situe à
la
même
profondeur de
4 mètres
dans
le
secteur,
les calculs
effectués
indiquen t qL;e l'évap0l'dtion est plus intense dans
la zone basse
où
la
nappe
est
plus
proche
du
sol
et
où
la
structure
plus
grossière du sol favorise un mouvement plus important de l'eau.
Pour
la
zone
de
Kaolack,
les
teneurs
en
CI-
du
prof i l.
Kaolack
1
(KK1),
le
seul
à
atteindre
la
nappe
à
19.5
m,
permettent de calculer une infiltration de 9 mm,
soit 2 % de la
pluie.
Si nous comparons ce chiffre avec celui
de 71 mm donné
par le profil Kaolack 4 (KK4), sur le même site,
mais arrêté à -
11.5
m par
un
banc
clur,
il
appara'ît
que,
seul
env:!ron
un
huitième de la hauteur d'eau susceptible de s'infiltrer, atteint
la
nappe.
Ains i,
uno
bonne
pa rt iode
l'eau
qui
pt~rco le
il
travers
le
sol
dans
cette
zone
est
reprise
par
l'évapotranspiration
d,:=!
la
végétation
soudanienne
consti tuée
d'arbres à système racinaire profond.
Le profil Kaolack 2 (KK2)
situé au Sud
des
deux profils
précédents,
avec
107
mm de
lame
d'eau
qui
perco le
jusqu 1 à
14
m,
donne
un
pourcen tage
de
hauteur de pluie
s'infiltrant voisin de celui de Kaolack 4
(de
l'ordre de 13 %),
La
forte
variabilité
des
valeurs
le
long
des
parties
stationnaires des profils
(les écarts par rapport
à la moyenne

---

- -
!
- 224 -
..
._-_._- _..
~
5
H'~.UTEUR
TENEUR
CONCENTRATION
1ZONf
PROFILS
DE PLUIE
MOYENNE
INTERVALLE
MOYENNE EN CL LAME D'EAIT
ERREUR
RAPPORT
MOYENNE
~N Cl DANS
COnSIDERE
SUR LE PROFIL
INFILTREE
(en mm)
l/p (%)
P(mm)
P (Blg/l)
(en m)
(en mg/l)
Imm)
1
j,
HAGUE 2 (RG2)
471.5
4.2
La - 7.0
177 .8
11.1
0.06
2.4
l
!IAGITE
HAGUE 3 (NG3)
01.5
!•. "L
LO - 6.6
15L 2
12.8
0.06
2.7
~~
HAGUE 4 [IG4)
471.5
4.2
4.0 - 12.0
14.1
58.1
0.32
12.3
1
1
K~.OLACK 1 (KK1)
5H.7
3.4
L5 - lU
196.5
9.4
0.06
1
1.7
1
rOLÂCK
KAOLACK 2 (H2)
729.2
3.4
1.0 - 14.0
23.0
107.8
0.74
14.8
\\
K~.OLACK 4 (KK4)
544.7
3.4
1.0 - 11.5
25.7
72.1
0.49
13.2
1
•
LOUGA 2 (LG2)
402.7
4.4
1.5 - 16.0
27.7
64.0
0.14
15.9
1
LOUGA 3 (LG3)
402.7
4.4
1.5 - 25.0
80.6
22.0
0.11
5.5
LOUGA 5 !LG5)
402.7
L4
0.5 - 12.5
75.7
23.4
0.12
5.8
LOUGA 6 (LG6)
402.7
4.4
0.5 - 13.5
79.7
22.2
0.11
5.5
lLOUGA
LOUGA 8 (LG8]
402.7
4.4
1.5 - 6.5
265.3
6.7
0.03
1.7
LOUGA 9 (LG9)
402.7
4.4
4,0 - 12.0
52.4
33.8
0.17
8.4
LOUGA 11 (LGll)
402.7
4.4
0.5 - 14.0
87.9
20.2
0.10
5.0
LOUGA 12 (LG1Z)
402.7
4.4
5.0 - 14.0
53.8
32.9
0.17
8.2
LOUGA 14 (LGU)
402.7
U
0.5 - 9.0
54, 3
32.6
0.16
8.1
LOUG~. 18 (LG1S)
402.7
4.4
1.5 - 33.5
22.0
80.5
0.45
20.0
;
Tableau 6.1 -
Taux ùe recharge
(mm)
calculés à
partir des
concentrations
moyennes
en
chlorures
dans
les
parties
stationnaires des profils (méthode 1).
;
HONE
PROFILS
INTERVALLE ~TOCK-D'EAU
FLUX ENTRANT TEMPS DE
r"AXE D'EAU
(:~R;,;~
CO~SrDERE
@HUH.VOL
DE Cl [Fpl
SEJOOR
INFILTREE
! i~~p~(
{en ml
(en cm)
(~g/cm!an)
(en années) (I en mm)
1
1
!
NIAGUE 2 (NG2)
4.Q - 7.0 1
64 ,2
9104.0
1970,9
~ ~
lU
0.03
• • ',J
!IAGUr
HAGUE 3 (NG3)
1970.9
1 U
- 6.6
91. 4
12974.9
5.6
13. 9
0.07
L •
1
HIAGUE 4 (RG4)
4.0 - 12.0
249 .6
9173,9
1970.9
53.6
o.25
1
U
tAOLACK
KAOLACK 1 (KK1) 4.5 - 19.5
387. 2
72991.5
1830.2
39,9
9.7
O.Q~
LOUGA 8 [LG8)
1.5 - 13.25
169.9
627784.7
1763.8
355.9
0.5
0.002
n •
~ ..
1
j LOUG~.
LOUGA 9 (LG9)
4 - 12
141.4
42532.0
1/63.8
2L1 :
5.9
0.03
1. ~
LOUGA 18 (LG18) 1.5 - 25
418.5
8002.3
1763.8
4,5
92.2
0.45
22.:
Tableau 6.2 - Taux de recharge
(mm)
calculés par la méthode
des
flux
de chlorures qui
transitent dans
les
profils
(méthode 2).

---

- 225 -
dépassant parfois 50 %) nous a conduit à considérer une deuxième
méthode de calcul du taux d'infiltration.
Cette méthode qui compare
~e flux de sel apporté par les
eaux météoriques et le montant de sel présent dans le profil est
dite méthode de flux (Sukhija B.S.
et aL,
1987).
Le principe
de la méthode est le suivant
:
Si on considére le flux moyen de chlorures apporté par les
P l
,
Ules (F'
;1
pi,
-'--'-
correspon d
au pro d '
ult d e
la hauteur moyenne de
pluie
sur
Uiie
longue
pér iode
(P)
par
sa
teneur
moyenne
en
chlorures (Cp),
Le montant total de chlorures présents dans le profil (T
) ,
cl
est estimé à partir de la somme des concentrations dans les eaux
du sol pour chaque intervalle du profil jusqu'à la nappe:
avec
-
8 ,
la
teneur en eau volumique dans
l'intervalle
i
i
(obtenue à partir de l ' humidité pondérale ID et de
la
densi té 'p),
- Cl ,
la concentration en chlorures de l'eau du sol
i
dans l'intervalle considéré.
Le temps de séjour de l'eau de pluie dans
le sol
(t)
est
donné par le rapport entre la quantité de chlorures dans le sol
(T
)
et le flux de chlorures apporté par les pluies (F
C1
p ):
en année
La recharge annuelle (Rfl est alors déterminée à partir du
stock total
(]' eau da.ns
le sol
(IE\\)
et
du
temps
de
séjour
de
l t eau (t):

---

- 226 -
La précision
sur
·:ette
valeur
de
la
recharge
va
surtout
dépendre
des
erreurs
commises
dans
le
calcul
des
différents
paramètres dll bilan, à :;avoir:
-
le stock
d'eau dans
le
profil
une erreur relativ2,
fonction de la précision obtenue
pour l'humidité du sol 8;
le
temps
de
séjour
de
l'eau
de
pluie
en
cours
d'infiltration, pour lequel interviennent les impréci-
sions sur la mesure de
la hauteur de pluie (P),
dans
la
détermination
de
l' humidi té
(8),
des
teneurs
en
chlorures dans les eaux de pluie (Cp) et du sol
(Cs),
L'erreur relative commise peut être exprimée par la formule
suivante:
dR/R = L(d8j8) + (dtjt),
ou encore
Le tableau 6.2 donne pour les profils Niague 2, Niague 3,
Niague 4, Kaolack l, Louga 8, Louga 9 et LOUGA 18, ayant atteint
la
nappe
dans
les
diff éren ts
sites,
les
taux
d' inf il tra tian
calculés par cette méthode.
Il en ressort
une variation de la
recharge d'une zone géographique
à
l'autre,
mais
également
la
variabilité spatiale à l'intérieur d'une même zone:
- Ainsi dans
le secteur de Niague la
lame d'eau
infiltrée
varie entre 14 mm (NG2 et NG 3) et 54 mm (NG4);
- A Kaolack, elle ~'est plus que de l'ordre de 10 mm (KK1);
- Dans l~ zone de Louga, elle passe de moins de 1 mm sur le
site de Mpal
(LG8 et LG9) à plus de 90 mm sur le site principal
(LG18) .

---

- ?27 -
Le tableau 6.3 montre qu'il y a une assez bonne corrélation
entre
les
résultats
obtenus
par
la
méthode
d'estimation
de
l'infiltration à partir de la concentration moyenne
(méthode 1)
et celle utilisant le flux de chlorures (méthode 2), l'évolution
de la recharge se faisant,
par ailleurs, dans le même sens dans
les deux cas.
Les différences importantes pour les profils LG8
et LG9 entre les valeurs trouvées par les deux méthodes
(6.7 et
0.5 mm pour LG8 et 33.8 et 5.9 pour LG9), pourraient être liées
à
un
stockage
de
chlorures
dans
le
profil.
Dans
ce
cas
la
méthode du
flux,
en
intégrant
tout
ce
stock,
donne
une valeur
minimale pour la lame d'eau qui s'infiltre.
SITE
Il
(mm)
I2 (mm)
METHODE 1
METHODE 2
NIAGUE 2 (NG2)
11.1±0.06
13.9±'0.08
NIAGUE 3 (NG3)
12.8::.0.06
13.9±0.07
NIAGUE 4 (NG4)
5·3.1 :!:-0.32
53.6 '!..0.26
KAOLACK 1 (KK1)
9.4t.0.06
9. 7 :t.0 .05
LOUGA 8 (LG8)
6.7-±'0.03
0.5 -:'0.002
LOUGA 9 (LG9)
33.8 -::0.17
5.9 -:'0.03
LOUG~. 18 (LG18) SO.5"!0.45
92.2!0.45
Tableau 6.3 -
Comparaison des résultats obtenus par les deux
méthodes.

---

- ??8 -
6.2.2 METHODE DES CHLORURES DANS LES EAUX D~ LA NAPPE
La nappa des sables de Louga répond aux prlnclp~Ll~ critèles
d'applicat.',~ité de
1 - "
méthodE?
cles
ci'';}.orurES
(Erik:",;:;.:!,!
et
0
Khunakasem ',,'.,
1969).
En effet,
du fnit
de la
f
n~ture ,~. .., ".1 r-,," ,- ,-
':::U~''''':'''''':::'.....l''::;O:::;
de
l' aquif,\\l-e
le
ru; _~sellement peut
être
considéré
nul;
Les
quantités 62 chlorures pouvant être fournies par att~qu2 et / ou
dissal utior,
du
ma tE": L iau
aquifère
sont
négl igeables .
En
conséquence, le coefficient d'alimentation de la nappe est égal
au rapport
des
concentrations
en
chlorures dans
lee.,
eaux
des
pluies
et
dans
les
·3aux
de
la
nappe,
et
s'exprime
por
la
relation :
dans laquel~e, Cp et CR sont les concentrations en chlorures dans
les pluies
(P)
et dans l t eau de 1::1 nappe et R la recllarge.
Pour l~s pluies,
la concentration moyenne en chlorures
de
4.4 mg/l,
daGS
les eaux collectées aux pluviomètres
Lauga 1 et
Louga 2 ser;~ retenue,
~,vec une l"léJuteur moyenne de pluie de 402,7
mm.
Pour
i2S teneurs
en chlGrures
des eaux de
la n~p~2,
el125
traitement ~tatistiqu~ des données
(tJbl.
6.4) donne ~n2 Va12\\lr
moyenne de ~~6.4 mg/l, avec une déviation standard de 518.5 et
une médian8 de
95.5
,
-, / l
indiquant 3insi
Ul1e
fo!:'te
hétérogé-
:~:·.J;'~I
né i t é qu i
s·:
t rad u i t
pl r
des tau :.: d 1 i r: fil t rat ion s var:l;] fi t
'" li t r '2
0,8 mm et
.~
mm.
une moyenne de
1 4 9 1 4-
r!~ g / l ) { pou r
1 0
~,
entre
(moyenne
39.3,1
mg/l);
et
pour-
le
resta.nt,
la.rgement e,,~:re moins ,L"! 1 g/l ;") plu:; de 4 g/1.

---

- 229 -
CLASSE
LIMITE
LIMITE
?D:NT
FREQUENCE
FREQUENCE FREQUENCE FREQUENCE RELÀT.
INFERIEURE SUPERIEURE
CENTRE
ABSOLUE
RELATIVE
CUMULEE
CUMULEE
25.00
0
0.000
0
0.000
1
25.00
273.75
149.38
96
0.B14
96
O. ~14
•
2
273.75
522.50
398.13
12
0.102
lOB
0.915
3
5ZZ.50
771.25
646 .BB
2
0.017
110
0.932
·
4
771.2 5
1020.00
895.63
2
0.017
112
0.949
l
1;
.J
1020.00
1268.75
1144.38
2
0.017
114
0.966
;
6
1263.75
1517.00
1392.83
l
0.008
115
0.975
:
7
1517.00
1766.25
1641.63
0
0.000
115
0.975
8
1766.25
2Dl5.00
1890.63
1
0.008
116
0.983
,.
o.ooa
!
9
2015.00
2263. 00
2139. DO
117
0.992
la
2263.00
2512.50
2387.75
0
0.000
117
0.992
j
11
Z512.50
2761.25
2636.88
n
0.000
117
0.992
"
12
2761.25
3010.00
2885.63
0
0.000
117
0.992
13
3010.00
3258.75
3134.3B
0
0.000
117
0.99Z
1
H
3253.75
3507.50
3383.13
0
0.000
117
0.992
:
15
3507.50
3756.25
3631.8B
0
0.000
117
0.992
16
3756.25
4005.00
3880.63
a
0.000
117
0.992
:
17
4005.00
4253.75
4129.38
0
0.000
117
0.992
18
4253.75
m2.50
4313.13
0
0.000
117
O.g92
..
19
45D2. 50
051.25
H2ue
l
n nno
,'0
1.000
·
'':. '.:'.:v
~ ~'-'
20
4151.25
~OOO.OD
481563
G
0.000
118
1000
:
5000.00
0
a.ooa
l1E
l 000
i:
-
-------------------------------------------
Tableau 6.4 - Concentration en chlorures (mg/l) dans les eaux
de la nappe autour de Louga.

---

- 230 -
Dans
le
calcul
de
l'infiltration nous
avons
utilisé
pour
de sa
résultats ont permis
d'établir
une carte d'infiltration (fig.
G.2), celJtivement ho~og~nË peur
la
zone
cantrale
de
la
nappe
011
le
taux
d'infiltr'Jtion,
supérieur à 10 mm (11_8 mm)
sépare deux secteurs de plus faible
recharge,
2
l'Est et }
l'Ouest.
Glob~~2ment ces
césultats :;ont
(~omparables à C:2UX obtenus
par
la méthode des
~:ofils.
réalimentaticn de
la ~appe se f~it ~référenti811eG1Grlt SQIG~
axe passant
légèrement
à
l'Ouest:
dE
la route
Dakar -
St--'L:OU1S_
Cependant,
dans
le d{t2il,
l~ n1étll0de des
profils
fourni.t des
val e urs
de u:..:: foi s
plu::;
é levé es,
( e Il t j: e
80
et.
9 0
fil fill!î
con t r E?
4 2
mm) .
6.2.3 CONCLUSION~
Les
e~;tirna.tic11S ·je
recharÇJ'2
effectué8S
sur
10:·~;
E~ectiç)ns
stationnaires des profils,
en dellors des parties superficielles
où les effet~ de
l'év~potranspil·~tior~ sont visibles,
indiquent
pour
l'ensemble
des
si tes
un
flux
net
d'eau
vers
concernées_
Les résultats obtenus,
mettent en évidence un taux
de
rechargE:
plus
éle~.)"é, dans
la
2on8
de Louga 1
3'f\\'ec
une
lame
d'eau de 80 à
90 mm (20 % de la F~uie) que dans celle Je KJolack
où la
lame d'eau infiltrée
(10 mm) ne représente qu'environ 2 %
des pluies pourtant plus
abondantes_
Ce phénomène
ilppûremment
contradictoire,
souligne
,
~... l
..:..e
rO..:..2
fondamental
de
la
nature
des
sols et
du couvert
végétal
dans
les
processus
de
recharge
des
nappes.
La
méthode
des
·:=i11orures
dans
les
nappes
fai t
ressort. L-
également la notion de recharge localisée, en même temps qu'elle
conforte les
premiers résultats.
Cette méthode est
toutefois,
inapplicablE dans des cas comme celui de la zone de Mpal,
où
l~

---

- 231 -
Q.
CD
,..
-60
0
-39
-76
_n6
ID
W)
-21
-37
,..
-50
-113
_ 90
- 91
-58
~
,..;
-109
-82
-98
_ 14
-46 22 67 -"7
_43
- -
W)
_ 20
•
~
-70
_ 53
-
-27
_11
_ 72
_ 119
Q
_ 36
•
_18
-83
,..
-59
.LEON~41
Il
-74
_62
-
-2
-~
101
W)
ft)
•
-79
,..
88
a
92
_ 8
89
-100
-9
~
-45
-40
_16
-47
,..
-,02
57
-
-
104
_ 1/2
-
-87 -28
105
63
W)
('loi
..
-t.. -56
-
-96
103
_ 2~
!::
10
- 95
-
- 5 _85
33
-25
108. -86
-
-
345
350
355
360
3,65
370
37.5
3,80
0
Z
4
61cm
• ,.ift vlllogloh
,
'1
1
...---........ Hauteur d'eau infiltrée (en mm)
,0
Z.one pour loquelle la
methode
des chlorure. n'ut po 1 appllcbb1e
Figure 6.2
-
Bilan de
la nappe des
sables de
Louga par
la
méthode des chlorures dans les eaux de la nappe. Carte d'égale
infil+-ration.

---

- 232 -
présence
"(}'accumul.:.tion
de
sels"
dans
la
zone
nc:n
3o.tu!'éc,
provoque
3ugm8nteation de ln teneur en Cl- de l'eau (lU 1. arr i v:~
à la napp,-:;.
Ces
,~~su 1 ta ts
'.. on f irmen t
par
ailleurs,
125
\\,1'2tri0.~ic,r;,:?;
considératles
dans
d i ~; {~' u t é e s
différents auteurs (Allison G.B., 19B7; Johnston C.D., 198~), ~~
le plus souvent liées aux proprlétés des sols.
Ainsi
l'on a d2
plus
en
plus
reCOUI"S
à
des
techn iques
géophys iques
comme
l'électromagnétisme
(Cook
P. G.
et
a 1.,
1989)
qui
permettent
d'obtenir ~uffisamment de données dont le traitement statistique
aidera à
mieux
cerner
la variabilit~ spatiale
de
la
recharge.
L'autre enseignement ·:lue
l'on ;;:,~ut tirer de cett8 {"tilde,
c'est.
chlorures ·J;:HiS les p~uies, sur une longue période,
peur définL~
une concentration moyenne représentative.
On devr~ p~r ailleurs
évaluer la fraction des chlorures qui provient des embruns secs,
et qui échappe au pluviomètre,
généralement implanté à 1.5 m du
sol,
de
f~;on
à
intégrer
tous
les
apports
météoriques
de
chlorures.
La
norl
prise
en
CO!llpte
de
celle-ci
const.itue
lJne

---

- ?-33 -
6 _ 3
MODELISATION
DE
LWEVAPORATION
6.3.1 QUELQUES RAPPELS
Barnes C.J.
et Al ~ison G.B.
(19.33)
ont
élaboré un modèle
qui permet de reconstituer les profils à l'équilibre des teneurs
en
isotopes
stables
(:CH
et
18 0)
de
l'eau
d'un
sol
soumis
à
évaporation.
Ce
modèle
intégre
les
paramètres
physiques
(température, humidité volumique, humidité relative, diffusivités
de
la
vapeur
et
de
l'eau,
porosité,
tortuosité),
et
les
paramètres isotopiques (teneurs en isotopes stables de la vapeur
atmosphérique, de l'eau de la nappe,
facteurs de fracticnnement
et d'enrichissement) du site considéré.
Un
profil
d'évaporation
typique
de
sol
non
saturé
se
décompose en deux zones
(fig.
4.3)
:
-
l'une superficielle,
où
les
teneurs en
isotopes
lourds
vont d'un minimum en surface jusqu'à un maximum à une profondeur
d'un à quelques mètres, et où le transfert d'humidité s'effectue
en phase vap·2ur;
- la seconde où les teneurs en isotopes lourds décroissent
de façon exponentielle depuis le maximum précité jusqu'à la nappe
(zone
d'alimentation
en
humidité
du
profil);
et
où
les
flux
liquides prédominent.
Ces deux zones ont été modélisées séparément, les transferts
de liquide et de vapeur étant considérés tous les deux comme des
processus de diffusion, mais avec des modalités différentes selon
la phase envisagée (cf chap.
4).
- Dans la zone où le transfert en phase vapeur est dominant,
le mouvement est considéré comme une diffusion moléculaire
et
l'équation donnant l'allure du profil s'écrit
Sat
res ]
O. =
( 1 )
[ Cl - C/h.N
).cr./a.. (lOOO + 0 ) - 1000
1
1
1

---

- 234 -
OÙ:
o est la teneur en isotope stable de l'eau dans le
pro fil
(en %.),
i l ' isotope considéré (2H ou 180 ),
C la constante du profil évaporatoire,
h l'humidité relative (sans dimension),
Nut la teneur en eau saturante (M.L-3 ),
cri le taux de diffusion de l'isotope en phase vapeur
(sans dimension),
ai
le
facteur
de
fractionnement de
l'isotope
(sans
dimens ion) ,
'ôtes
la teneur isotopique au bas du prof il (%.).
-
Dans
la
région
à
transfert
liquide
dominant,
le
flux
d'isotopes est considéré come
une combinai~on de
processus de
convection et de diffusion et l'allure du profil est donnée par
l'équation
s:eau
res
ef
res
vi
- 0
= (0 - 0 ) exp [ -f(z),rzi]
( 2 )
avec:
~es teneur en isotopes du réservoir (aquifère), en %.,
"'ôef valeur de delta
au niveau du front
d'évaporation situé.
à la profondeur zef,
f(z)
est une fonction de profondeur définie par
r
f(z);e
dZ{e + (NSat.nV.(p _e)/p.nI)]
( 3 )
qui intégre
les effets des variatious des teneurs en
eau (e moyenne des teneurs en eau sur le profil),
Zi est
la longueur de pénétration (en m) qui correspond au
rapport
ë.D*.~/ E,
(4)
D*
étant
le
coefficient
de
diffusion
de
l'isotope
considéré dans l'eau (en m2 .s-1 ), t;le coefficient
de
tortuosité
(sans
dimension)
et
E
le
taux
dt évaporation (en m. S-l) .

---

- 235 -
Le modèle permet d'estimer le taux d'évaporation au niveau
de chaque région du profil.
-
Dans
la
zone
de
transfert
en
phase
vapeur,
pour
des
conditions
isothermes,
le
taux annuel
d'évaporation est
donné
par :
E = (1
-
h
.. ).
N.TiOat . 'fT.
T'.v _
f A )
1 / '
17 er )
- .
~
~
\\p ---,-
_.,\\p.~
"
( 5 )
avec:
E
taux d'évaporation (m.s- 1 ),
h
humidité relative (sans dimension),
Nsat : teneur en eau saturante (M. ç3)
t;: coefficient de tortuosité (sans dimension),
DV :
diffusivité de la vapeur d'eau dans l'air
(m 2
S-l)
\\
~
;
1
p
porosité (sans dimension),
e
teneur en eau volumique (sans dimension),
p
masse volumique de l'eau liquide (kg.m3 ),
Zef:
profondeur du front d'évaporation (m).
-
Dans
la
région
à
transfert
liquide,
l'expression
(4)
donnant
la
longueur
Ge
pénétration
Zi
permet
de
calculer
l'évaporation E, une fois qu'on aura déterminé la valeur de Zi'
L'équation (2) donnant l'allure du profil isotopique, peut être
écrite de la manière suivante :
Le taux d'évaporation E est alors donné par:
La représentation graphique de Ln
[(Seau -
ûreS)/(ûef
-
S,es)]
en
fonction de f(Z),
devrait donner une droite de pente - (l/Zi) et
c'est la linéarité de cette représentation qui
indiquera si
le
modèle est applicable ou non aux conditions d'un site donné.

---

- ?36 -
6.3.2 RESULTATS DES TENTATIVES DE MODELISATION
Seuls les profils dont les variations de teneurs en oxygène
18 présenter.t une forme typique d'évaporation sont traités ici;
il s'agit des profils NG2,
NG3 et NG6 pour
la
zone d8 Niague,
KKl
pour Kaolack
et
LG2,
LG8
et
LG19
pour
Louga.
Pour
les
parties des
profils où
le
transfert
se
fait
en phase
vapeur,
l'équation (5) a été utilisée pour déterminer des taux d'évapo-
ration.
Dans les régiuns à transfert en phase liquide dominant,
des
taux d'évaporation ont été également~~alculés à
partir de
l'équation
(2),
et un
ajustement
des
teneurs
en 180
calculées
avec celles mesurées est réalisé.
6.3.2.1 ZONE DE NIAGUE
* Région à transfert en phase vapeur
L'estimation du
taux d'évaporation à
l'aide de
l'équation
(5), en prenant h = 0.7, Nsat = 28,1.10-3 Kg/m3 , e = 0,67,
DV = 25,2.10-6 m2 /s et p = 0.35, donne:
pour Niague 2 (T~G2 ) , E = 0,2 mm/an avec
= 0,11;
pour Niague 3 UJG3) , E = 1,1 mm/an avec
= 0,09;
pour Niague 6 (~G6), E = 1.3 mm/an avec
= 0,16.
* Régic', à transfert liquide
Le rapport entre les longueurs caractérisitiques des phases
liquide et vapeur
(ZVj7. 1 )
a
été estimé pour
les
trois profils,
0,4
à
NG6,
0.7
NG2
et
0,9
à
NG3;
indiquant
une
relative
prépondérance
du
transfert
en
phase
liquide
à
NG6
et
la
coexistence des deux à NG2 et NG3.
La représentation graphique
de l'équation de Ln [(c,'.;,au -
Sres)/(.S"'f -
Sl'eS)] en fonction de f(Z)
donne une bonne linéarité [fig. 6 ':1(0.\\1· r 2 = 0.67 pOUT NG3,' n
. -- \\
1 . ·
-
1
7~
. . . .
pour NG6 et 0,89 pour NG2.

---

- 237 -
G)
r - - l
®
.
IHAGUE 2
cS 18 %0
..""
·4
0
e
N1AG.l,I,E2
·
2
... o.•
'1>
~
t
-o.,
~
li
-<l.'
·"'t\\ -0.1
E
..:::..J ~.B
..
1
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c:
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"1.1
C
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-1 ....
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.,.
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C
-~.2
11
"
.-
.6
, III
HIAGUE
li
HIAGUE
3
.7'
-4
0
li
~
-1
C
e
''0
-., -.
...
W
c
:>
...
...... -.
c
"04.2
c:
0
e
...
to
-.
0...
a..
1
tel
-s
~,
-.
fi z 1
!l,oi!
... .HJAG U E 6
H1AGUE
6
O.s
·8
- 0
8
l l '
1
-· -o.•
.."ID
_1
ll8
1
D
~
D
a
"
.
W -1.'
::;::: -.
·
....
-2.5
3
..
c
:>
..
~
-.
c
"0
1
0
C·
0
....
' " -,.s
0
0
C
0
-.
...
c
a..
4.'
4 8
... ...
.
1.'
..
f
1 .•
z.•
I(z 1
~ l~
a .,fml.ur;
+cfcolcu/t'
Figure 6.3 - Tentative de modélisation dans la zone de Niague
(profils NG2, NG3, NG6).
)
C
' 1 t '
f ( Z)
L
[( co- _ C" res) / (C"ef
_. c-" res) ]
a
orre a lon
vs
n
u
0
0
0
b) Modélisation des profils.

---

- 238 -
Les
valeurs
respectives
de
Zef
déterminées
graphiquement
permettent, avec
e = 0,67 et Dl = 1,45.10-9 m2/s, de calculer à
l'aide de l'équation ( 4 ) les taux d'évaporation suivants:
- pour Niague 2 ( NG 2) , E = 0.5 mm/an,
ef
70
u
= 6,5 m et = 0,11
- pour Niague 3 ( NG 3 ) , E = 2.6 mm/an, Zef = 1,1 m et = 0,09
- pour Niague 6 (NG6) , E = 7.2 mm/an, Zef = 0.7 m et = 0,16
En introduisant les valeurs de Zef dans l'équation
(2), on
obtient
un
ajustement
satisfaisant
du
modèle
aux
résultats
expérimentaux [fig.
6.3 (b)].
6.3.2.2 ZONE DE KAOLACK
* Région à transfert en phase vapeur
Un taux d'évaporation de 0.1 mm/an a été estimé à
l'aide
de l'équation ( 5 ) , avec h = 0.6, Nsa~ = 28,1.10-) Kg/m) , e = 0,67,
DV = 25,2.10-6 m2/s et p = 0.25.
* Région à transfert liquide
Le
rapport
ZV/ZI
de
0,4
indique
un
transfert
liquide
dominant,
par
conséquent
l'équation
(2)
est
applicable.
La
représentation
graphique
de
Ln
[( SeAU
Sres) / (Sef
Sres)]
en
fonction
de
f(Z)
[fig.
6.4(a)]
montre
une
linéarité
variable
selon la section du profil considéré (r 2 prenant les valeurs de
0,63 entre - 1 et -
19 m, de 0,49 entre -
8 et
- 19 m et 0,75
entre -
7 et - 15 m.
C'est la succession de pics de teneurs en
180
le
long
du
profil
suggérant
des
épisodes
successifs
de
recharge, qui nous a guidé dans cette procédure.
Les valeurs de
Zef déterminées à chaque fois
ont été utilisées pour estimer le
taux d'évaporation.
Dans le premier cas E = 0,5 mm/an pour Zef
= 6.2 m, dans le second E = 1 mm/an pour Zef = 4 m et dans le
troisième E = 0,7 mm pour Zef = 3.3 m.

---

-
(.j~ -
KAOLACK
1
10
18
K All"LA C je
r:;:::"
.
..1;0
a
't
10 -.
s;.
e
-z
.~, -.
to
~-4
a '1,0
-1
I(z)
KAOLACK
,
~
10
1;'
KAOLACK 1
-0.5
"
--
~ -.
-1. 'S
a
~ -.
~ -:1.'
--
~
-.
Ul -,.S
, ...
lo
- -...,
-5
-5.'
7 ~
, 1
'D
"
1(1)
6
0
9
18
8
'KAOLACK'
1
10
-<l.Z
-o.•
-o.•
. -0.1
..
IZ
"ta -o.,
-0.7
..~
...' -<l.,
a
.."0
W -o.,
a
,
c
'4
-.
,2.
t
-1.1
e
0-
"'CD
",'.2
16
_1 ••
_1." ..
l.o ..,.,
_1 ••
18
-1.7
-1.'
f (zJ
a b m.lur;
+S' colCIlI'
Figure 6.4 - Tentative de modélisation dans la zone de Kaolack
(profils KK1).
a) Corrélation f (Z) .Y.ê. Ln [( 6' -
ores) / (flef _
~res)]
b) Modélisation des profils.
Trois
cas
dont
on
trouvera
la
justification
dans
le
texte
ont
été
considérés
ensemble
du
profil,
ensemble
du
profil
sauf
les
trois
premiers mètres, et seulement entre - 3,5 m et - 7,5 m.

---

- 240 -
Ces
valeurs
de
Zef
ont
été
ensuite
introduite
dans
l'équation
(~) pour ccJ:culer les teneurs en lBO [fig. 6.4(b)J;
le meilleur ajustement étant obtenu pour le troisième cas.
6.3.2.3 ZONE DE LOUGA
* Région à transfert en phase vapeur
L'estimation du taux d'évaporation à
l'aide de
l'équation
(5), en prenant h = 0.5, N"t = 28,1.10-3 Kg/m3 , 8 = 0,67,
nV = 25,2.10-6 rn 2 /s et p = 0.35, donne:
-
pour Louga 2 (Lr::7)
u
__
,
E = 0,2 mm, Zef = 9,1 m et
= 0,09
-
pour Louga B (LG3),
E = 1 mm,
'7 af
~
= 2,3 m et
= 0,04
pour Louga 19
(LG19),
E = 0,6 mm, Zef = 3,4 m et
= 0,08
* Région à transfert liquide
Le rapport ZV/Zl calculé pour les différents sites donnent:
0,9
pour
LG2,
2.5
pour
LG8
et
1.1
pour
LG19,
indiquant
un
transfert
vapeur
relativement
important
à
LG2
et
LG19,
qui
devient prépondérant à
LG8,
ce qui
pourrait être
dU principa-
lement aux faibles teneurs en eau volumique.
La relation
Ln
[( Seau
S·8S)J vs f(Z)
[fig.
6.5(a)]
présente une mauvaise
linéarité pour LG2, et bonne pour LGB et
LG19.
Les valeurs de
zsf
déduites des graphiques ont permis de
calculer les
taux d'évaporation respectifs de 0,3 mm/an à LG2,
0,6 mm/an à LG8 et 0,7 mm/an à LG19.
Les teneurs
en lBC
es t imées par
l ' équa t ion
( 'J)
r l -
~
o;,:::l-
c'~'lle<""
c:
~
mesurées ne concordent pas bien à LG2,
en revanche l'ajustement
rot
eo
b on 'Lr: Q
a
J'_'
t-
e_ LG1q_
~r:'
:.,-lg . 6
. "('b)J
:J
•

---

- 241 -
LOUGA 2
.~()U GA. 2
o
12
•
..:> 6
llJ
"0
c:
a
-
8"-
a
..a.
1
W
~I..
12
1.
,..
Hzl
LOuttJ>: 8
L,O-U GA
B
0
8
r-1 -o.•
.
..'to _1
..
-'
.
:>
-1.5
'to
~
.......
"0
-,
c:
a
t
0
\\0
-2.'
a
..a.
ta
-,
L.....--J _,.•
a
Ht)
't"o UGJI 18
LOUOA
18. 0
2
r - T..,.,
t
Da
'te)
-1
1
12
'f.q
a
-1.5
.......
a
D
.....
-z
14
11
.
..
-~.S
:>
?n
a
lU
-,
"0
.L::J
.e /8
..
."
0
a
..a.
...
'"
18
I( t l
W
0 S'm'lu,,'
+ f5' col cul.
Figure 6.5 -
Tentative de modélisation dans la zone de Louga
(profils LG2,
LG8 et LG19).
a)
Corrélation f(Z)
vs Ln [( b- s'res) / (sef _ S'res)]
b) Modélisation des profils.

---

- ?42 -
6.3.3 CONCLUSIONS
L'interprétation
des
. ~ +- •
1
var lü :...lons
Ge
teneurs
en
, .
.ld
phase vapeur a permis d'évaluer des taux d'évaporation ortre 0,1
mm/an à Kaolack et 1 mm/an à Niague et Louga.
La profondeur du
front
d'évaporation
semble
être
un
facteur
limitant,
en
effet
plus celui-ci est
profond moins
la quantité d'eau évaporée
est
grande, suite à un plus grand asséchement de la partie superfi-
ciel le du profil.
estin\\ation d~2S
taux d' ..~var;;.ora tien
:.îc
0 / 3 lnrn
j
7
~
_
l
,""" ','
:::l::
.:...:: .~-:: .:.. '_': :
endroits;
lES v~leurs :2S plus
faib10s
se situant
dan~ l~
~on~
de Louga et à KaDlack.
Il semble qu'en plus des faib}l~., t""neur::;
en eau,
la f,,-ofcndeul
·:le
la
napp·:;
int'2rvient,
il
est.
C;r1
efft.?t
remarquable de voir que l'évaporation n'est pas plus importante
au
Nord
qu'au
niveau
de
Kaolac L.
et
que
le
plus
of"
;..~4.
..:~
,~_
~
tau:"
d'évaporation se situe à Niague.
Dans
l'ensemble,
:- ,
::J .L
les
profils
de
la
zone
dG
peuvent être
expliqués par des profils
d'évaporation
r1a~;pe 1
i l n'en est pas de même pour ceux des zones de Kaolack
Louga;
l'eau
qui
alimente
l'évaporation
serait
constituée
par
les
épisodes pluvieux successifs qui s'infiltrent à travers
la zone
non saturée à une vitesse relativement lente,
de l'ordre de 0,7
mm/an dans la zone de Louga
(cf profil tritium).
6_4
rONCLUSION
AU
rHAPTTRE
De l'interprétation des concentrations en chlorures et des
teneurs
en
i sot.opes
s t.ables
esO)
des
eaux
inters t ie 1les,
il
ressort
que
les
nappes
de
la
moitié
nord
du
Sénég~l
sont
réalimentées
par
les
eaux
de
pluie.
Le
taux
de
recharge
augmente du Sud vers le Nord, pratiquement dans le sens inverse
de celui de la répartition des pluies:
2
% de
la pluie
(10 mm)
s'infiltrant dans la
zone de Kaolack,
contre 20
% (80 mm)
dans
la zone de Louga.
Les vitesses de percolation sont généralement
lentes, une partie de l'eau d'infiltration est ainsi reprise par

---

- 243 -
l'évaporation jusqu'à des profondeurs pouvant atteindre 10 m, ce
qui rend difficile
la quantification de
l'eau qui arrive à
la
nappe.
Les remontées
(quelques cm)
de
la nappe des
sables dU
littoral nord entre octobre 1988 et octobre 1989 (D.E.H.,
1990)
confirment
l'alimentation de celle-ci.
Il est
cependant fort
probable
que
ces
remontées
ne
traduisent
pas
la
recharge
actuelle,
mais
indiquent
plutôt
l'arrivée
à
la
nappe
des
épisodes pluvieux anciens,
selon le modèle de l'effet piston.
En définitive
la méthode montre clairement que les nappes
étudiées sont réalimentées à un taux variable dans l'espace et
dans
le
temps.
Cependant,
elle
connaît
quelques
limitations
comme les incertitudes dans la détermination des concentrations
en chlorures dans
les pluies et
les vitesses de percolation de
l'eau dans
1a
zone
non
saturée;
le
bilan
par
la
méthode
du
tritium dont
le pic
S~ situerait entre -
20
et -
25 ffi devrait
fournir une meilleure estimation Je l'infiltration.

---

- 244 -
CONCLUSIONS GENERALES
La
revue
des
différentes
méthodes
d'évaluation
de
l'alimentation des nappes souterraines montre que la plupart
des
méthodes
"classiques"
sont
inopérantes
en
domaine
sahélien, caractérisé par un fort déficit pluviométrique. En
revanche,
les
résultats
acquis
dans
ce
domaine
grâce
aux
techniques d'étude géochimique et isotopique de la zone non
saturée, promettent des progrés importants dans l'estimation
de la recharge.
Cette technique consistant principalement à étudier les
mouvements
de
l'eau
et
des
solutés
(en
particulier
les
chlorures)
dans
la
partie
de
terrain
comprise
entre
la
surface du sol et le niveau de la nappe,
est basée sur une
technologie simple et assez facile à mettre en oeuvre.
Cette
méthode
a
été
appliquée
pour
l'évaluation
de
la
recharge dans la moitié nord du Sénégal, en milieu sahélien
typique,
à
tendance
sub-désertique
vers
le
Nord
(hauteurs
moyennes de pluie
comprise entre
250 mm sur
les
rives
du
fleuve sénégal et environ 700
mm,
à
la latitude de Kaolack
au Sud).
Les précipitations qui tombent sur cette zone ont
généralement
une
forte
charge
saline
liées
aux
apports
directs d'embruns et d'aérosols marins par les vents marins.
Les profils
de
chlorures
indiquent
que
les
eaux
de
pluie
contribuent
à
la
réalimentation
des
aquifères
de
la
zone.
Le taux de
recharge augmente du Sud vers
le Nord,
dans
le
sens inverse de celui de la répartition des pluies :
2 % de
la
pluie
(10
mm)
s'infiltrant
dans
la
zone
de
Kaolack,
contre 20 % (80 mm) dans la zone de Louga, avec des vitesses
de l'ordre de 0, 7 m/ an,
ains i
que
le
suggère le profil
de
tri tium.
Les
isotopes
stables
(2H
et
18 0 )
indique
q' une
partie
de
l'eau
(entre
0,1
et
7
mm/an)
est
reprise
par
évaporation jusqu'à des
profondeurs pouvant
atteindre
10 m

---

- 245 -
rendant difficile la quantification de l'eau qui arrive à la
nappe.
Des
remontées
de
niveaux
(quelques
cm)
sont
observées
dans
la
nappe
des
sables
du
littoral
nord entre
les
mois
dl octobre
1988
et
octobre
1989
(D. E. H.,
1990),
confirmant l'arrivée d'une recharge. Cette rapidité relative
de réponse de la nappe
indiquerait l'arrivée à la nappe des
épisodes pluvieux anciens, selon le modèle de l'effet piston
plutôt qu'une recharge de la saison actuelle;
l'existence de
voies
préférentielles
dl écoulement
rapide
est
à
envisager
également.
Les
principales
limitations
à
l'application
de
cette
méthode
sont
pour
le
moment
liées
à
l'insuffisance
des
données sur
les concentrations
des chlorures
dans
les eaux
de
pluie
et
aux
vitesses
d'infiltration
qui
sont
lentes;
ainsi un bilan par la méthode du tritium dont le pic n'a pas
encore
atteint
la
nappe
dans
cette
zone devrait
permettre
une meilleure estimation de l'infiltration.
Par ailleurs la
généralisation de cette technique à une plus grande echelle
nécessitera la multiplication des profils de façon à étudier
la variabilité
spatiale des
résultats,
ce qui est
aisément
réalisable avec
le
système de tarière
à main utilisée dans
cette étude.

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---

- 270 -
LISTE DES
FIGURES
Figure 1.1 - Evolution de la piézomètrie dans les nappes au
Nord du Sénégal.
Quelques exemples autour de Louga.
Figure 1.2 - Localisation des sites d'étude
Figure 1.3 - Evolution de la pluviomètrie au Sénégal. Cas de
Dakar et St-Louis entre 192~ et 1988.
Figure 2.1 -Détermination du "seuil de Hubert" sur la nappe
de Thiaroye d'après Gaget E. et Martin A.
Figure
2.2
Bilan
hydrologique
global
au
Sénégal
et
incertitudes
sur
les
valeurs
de
l'infiltration
calculées.
Figure
2.3
Schéma
de
la
fonction
de
production simplifiée (D'après Ledoux E., 1980).
Figure
2.4
-
Bilan
hydrogéologique
de
l'aquifère
de
Golem
(Basse Casamance).
Figure 2.5
-
Profil
hydrique et variation de
stock en
eau
entre deux périodes de mesure. Schéma théorique.
Figure 2.6 - Diverses configurations de potentiel hydrique.
Figure 2.7 -Comparaison entre les résultats du modèle et les
données
expérimentales
dans
l'étude
de ~Vauclin M.
et
al.
(1979).
Figure
2.8
Comportement
hydrodynamique
d'un
sol
en
relation
avec
sa
structure
(Hillel
D.
et
Van
Bavel
C.H.M., 1976).

---

- 271 -
Figure 2.9 - Comparaison entre prévisions du modèle de Nimah
M.N.
et Hanks
R.J.
[1973
(a) et
(b)]
et les
mesures
sur le terrain.
Figure
2.10
Méthode
du
drainage
interne.
Observation
simultanée du profil hydrique et du profil de charge.
Figure 2.11 - Méthode du plan de flux nul.
Figure
2.12
-
Relations
caractéristiques
H
) et
K
déterminées
au
C. N. R. A.
de
Bambey
pour
duex
sols
du
Sénégal.
Figure 2.13 - Carte hydrogéologique shématique du Sénégal.
Figure 2.14 -
Variations de concentration relative de l'eau
tritiée dans l'eau de drainage en fonction des hauteurs
d'eau
écoulées
dans
l'expérience
de
Charreau
Cl.
et
Jacquinot L.
(1976).
Figure
2.15
-
Localisation de
la nappe
de
Thiaroye
et
de
Malika.
Figure 2.16 -
Variations des teneurs
en chlorures dans
les
eaux des
sols,
profils
réalisés
à
Chypre par
Edmunds
W.M.
(1981).
-Figure
2.17
Teneur
moyenne
en
tritium
eH)
dans
les
-- précipitations,
respectivement
dans l ' hémisphère Nord,
les tropiques et l'hémisphère Sud~
Figure 3.1 - Carte de situation
Figure 3.2
-
Situation phytogéographique de
la moitié
nord
du Sénégal dans le domaine sahélien.

---

- 27?- -
Figure
3.3
Carte
géologique
simplifiée
du
bassin
du
Sénégal.
Figure 3.4(a} - Coupes géologiques du Sénégal.
Figure 3.4(b}
-
Esquisse palégéographique et structurale de
l'Eocène du bassin du Sénégal.
Figure 3.5
-
Localisation du magmatisme méso-cénozoïque
du
bassin du Sénégal.
Figure 3.6 -
Coupe hydrogéologique schématique à travers le
bassin du Sénégal.
Figure
3.7
Circulation
atmosphérique
en
Afrique
occidentale.
Figure 3.8 Variation saisonnière de
la
zonalité climatique
intertropicale en Afrique de l'Ouest entre 15· et 24· W
Figure 3.9 -Carte pluviomértique du Sénégal établie avec les
moyennes annuelles de la période 1921-1988.
Figure 3.10 - Variation pluriannuelle de la pluie au Sénégal
entre 1921 et 1988.
Figure 3.11 - Répartition mensuelle des pluies au Sénégal.
Figure
3.12
Histogramme
de
fréquence
des
hauteurs
de
pluies journalières à Dakar, Fatick et Louga.
Figure 3.13
-
Valeurs moyennes
mensuelles
des
températures
pour différentes stations du Sénégal.
Figure
3.14
Valeurs
moyennes
mensuelles
de
l'humidité
relative pour différentes stations du Sénégal.

---

- 273 -
Figure
3.15
Valeurs
de
l'évaporation
"Piche"
pour
différentes stations du Sénégal.
Figure 3 ."16- Carte de l'évaporation "Piche".
Figure 3.17 - Direction des vents au sol au Sénégal.
Figure
3.18
Paléohydrologie
du
bassin
du
Tchad
depuis
environ 40000 ans.
Figure
3.19
Carte
shématique
des
principaux
sols
du
Sénégal;
Figure 3.20 - Variations de la dimension des grains avec la
profondeur (sondages
de la
zone de
Kaolack:
KK2,
KK3,
KK4) .
Figure 3.21 - Variations de la dimension des grains avec la
profondeur
(sondages
du site
principal
de
la
zone
de
Louga: LG2, LG5, LG6).
Figure 3.22- Variations de la dimension des grains avec la
profondeur
(sondages
du
si te
de Mpal:
LG7,
LG8,
LG9 ,
LG10) .
Figure 3.23 - Variations de la dimension des grains avec
la
profondeur
(sondages
du
secteur
intermédiaire:
LG13 ,
LG14) .
Figure
4.1
-
Shéma
du
mouvement
de
l'eau
et
des
sels
à
travers
le
sol
dans
le
cas
d'une nappe
peu
profonde
soumise à l'évaporation.
Figure 4.2 - Shéma du gradient de concentration saline.

---

- 274 -
Figure
4.3
Courbe
théorique
des
teneurs
en
isotopes
stables
(2H et
180 )
dans un profil de sol soumis à
des
conditions d'aridité.
Figure
4.4
-
Relation
entre
teneurs
en
oxygène
18
et
en
deutérium des eaux d'un sol soumis à évaporation.
Figure 4.5 (a)
-
Schéma du mouvement des
sels
dans
la
zone
non saturée et processus de recharge.
Figure 4.5(b) - Profils théoriques de concentrations en sels
susceptibles
de
se
développer
au
cours
de
la
percolation de l'eau à travers la zone non saturée.
Figure 4.6 -
Collecte d'échantillons de
sol par la méthode
"traditionnelle", lors du creusement d'un puits dans la
zone de Niague.
Figure 4.7 -
Echantillonnage avec
la tarière "australienne"
sur le site principal de Louga.
Figure 4.8 -
Etude de
la nappe phréatique autour de
Louga.
Carte des points d'eau.
Figure 4.9- Parcelle de prélèvement -d" échantillons de
sol
et de gaz du sol sur le site principal de Louga.
Figure
4.10
-
Dispositif
de
prélévement
des
gaz
du
sol;
prototype Allison G'.B. et Fontes J.Ch.
. Figure
4.11
Corrélations
entre
l'humidité
pondérale
mesurées
à
Dakar
(méthode
gravimétrique)
et
celle
déterminée à Wallingford (extraction sous vide).

---

- 275 -
Figure
4.12
Courbe
d'humidité
caractéristique
de
différents papiers filtre en provenance du Royaume Uni
et de Etats-Unis.
Figure
4.13
-
Porte-échantillon
contenant
du
sol
pour
la
réduction directe.
Figure 4.14
-
Liçme pour
la séparation de
la vapeur d'eau
(H 0
gaz)
et:
le
gaz
carbonique
(C0 )
des
autre
gaz
2
2
présents dans le gaz du sol.
Figure 4.15 -
Schéma de la micro-ligne pour la
préparation
des
échantillons
de
vapeur
d'eau
et
des
faibles
quantités d'eau.
Figure 5.1(a)
- Relation entre
teneurs en oxygène 18 et en
deutérium
dans
les
préc ipi tations
à
Dakar,
Louga
et
Léona.
Figure
5.1(b)
Rêlation
entre -teneurs
en
deutérium
et
concentrations en chlorures
dans
les
précipitations
à
Louga.
Figure 5.2 - Plan de situation des sondages réalisés dans la
zone de Niague(NG1, Ng2, NG3, NG4, NG5 et NG6).
Figure
5.3
Profils
d'humidité,
de
chlorures,
de
conductivité
et
de
teneurs
en
isotopes
stables
des
sondages de la zone de Niague
Figure
5.4
Prof ils
d' humidi té,
de
chlorures,
de
conductivité
et
de
teneurs
en
isotopes
stables
des
sondages de Ja zone de Niague (suite).

---

- 276 -
Figure
5.5
-
Relation
entre
teneurs
en
oxygène
18
et
en
deutérium dans
les
eaux des
sols
des
sondages
de
la
zone de Niague (NG2, NG3, NG6).
Figure 5.6 - Plan de situation des sondages réalisés dans la
zone de Kaolack (KK1, KK2, KK3, KK4).
Figure
5.7
Profils
d'humidité,
de
chlorures,
de
conduct i vi té
et ,de
teneurs
en
isotopes
stables
des
sondages de la zone de Kaolack.
Figure
5.8 .-
Relation
entre
teneurs
en
oxygène
18
et
én
,
.deutérium dans
les
eaux des,
sols
des
sondages
de
la
zone de Kaolack (KK1).
Figure 5.9 - Plan de situation des sondages réalisés dans la
zone de Louga.
Figure
5.10
Implantation
des
sondages
sur
le
site
principal (.LG2,
LG3,
LG5,
LG6, LG11,
LG12,
LG15,
LG16,
LG17, LG18, LG19).
Figure
5.11
Prof ils
d' humidi té,
de
chlorures,
de
conductivité
et
de
teneurs
en
isotopes
stables
des
sondages du site principal de la zone de Louga.
Figure
5.12
Profils
d'humidité,
de
chlorures,
de
conductivité
et
de
teneurs
en
isotopes
stables
des
sondages du site principal de la zone de Louga (suite).
Figure
5.13
Profils
d'humidité,
de
chlorures,
de
conductivité
et
de
teneurs
en
isotopes
stables
des
sondages du site principal de la zone de Louga (suite)

---

- 277 -
Figure
5.14
Profils
d' humidi té,
de
chlorures,
de
conductivité
et
de
teneurs
en
isotopes
stables
des
sondages du site principal de la zone de Louga (suite).
Figure
5.15
-
Profils
d'humidité
pondérale
et
de
succion
matricielle
dans
les
sondages
de
la
parcelle
expérimentale du site principal de Louga.
Figure 5.16 - Profils de teneurs en nitrates dans le sondage
LG18, site principal.
Figure
5.1.7
...
Relation entre
teneurs
en oxygène
18 et
en
deutérium dans les
eaux des sols des sondages du
site
principal de Louga (LG2, LG18 et LG19).
Figure 5.18
-
Profil de
teneur en
tritium dans
le sondage
LG19, site principal de Louga.
Figure
5.19
-
Situation
des
sondages
à
MPal
et
dans
le
secteur
intermédiaire
de
la
zone
de Louga
(LG7,
LG8,
LG9, LGI0, LG13, LG14, LG20, LG21).
Figure
5.20
Profils
d' humidité,
de
chlorures,
de
conductivité
et
de
teneurs
en
isotopes
stables
des
sondages du site de MPal et ée la zone intermédiaire de
Louga.
Figure
5.21
Prof ils
d' humidi té,
de
chlorures,
de
conductivité
et
de
teneurs
en
isotopes
stables
des
sondages du site de MPal et de la zone intermédiaire de
Louga (sui te) .
Figure
5.22
Profils
d' humidi té,
de
chlorures,
de
conductivité
et
de
teneurs
en
isotopes
stables
des
sondages du site de MPal et de la zone intermédiaire de
Louga (sui te) .

---

- 278 -
Figure
5.23
-
Relation
entre
teneurs
en oxygène
18
et
en
deutérium dans
les eaux des sols
des sondages du
site
de MPal (LG8).
Figure 5.24 -
Variations des pressions partielles de CO
et
2
des teneurs en U c et ~O dans les gaz extraits des sois
de la parcelle expérimentale (site principal de Louga).
Figure 5.25 '- Cadre géologique de la nappe phréatique autour
de Louga.
Figure
5.26
-
Isopaques
des
dépôts"
éocènes
mettant
en
évidence la dépression MBinguène-NDiambou.
Figure 5.27 -
Coupe schématique Est-Ouest de l'aquifère des
sables autour de Louga.
Figure 5.28 - Carte de la profondeur de l'eau dans la nappe
des sables de Louga (mesures de l'année 1990).
Figure 5.29 - Carte piézométrique de la nappe des sables du
littoral
nord
entre
Tivaouane
et
St-Louis.
(D.E.H.,
1990) .
Figure 5.30
-
Corrélation
entre conductivité
(en pS/cm)
et
minéralisation globale
(en mg/l)
des eaux de
la
nappe
de Louga.
Figure 5.31 - Carte hydrochimique de la nappe des sables de
Louga.
Figure 5.32 - Diagramme triangulaire des teneurs cationiques
(Ca++,
Mg++,
Na++K+)
des eaux
de la nappe des sables
de
Louga.

---

- 279 -
Figure 5.33 - Rapport S04--/Cl- (en me/l) dans les eaux de la
nappe des sables de Louga.
Figure
5.34
-
Relation entre
teneurs
en oxygène
18 et
en
deutérium
dans
les
eaux
de
la
nappe
des
sables
de
Louga.
Figure
5.35
Relation
entre
teneurs
en
oxygène
18
et
concentration en chlorures
dans
les
eaux de
la
nappe
des sables de Louga.
Figure 6.1 - Répartition des précipitations à
Dakar,
Louga,
et
Léona
(1988-1989)
et
teneurs
en
chlorures
(mg/l)
dans les eaux de pluie.
Figure 6.2
-
Bilan
de la
nappe des
sables de
Louga par
la
méthode des chlorures dans les eaux de la nappe.
Carte
d'égale infiltration.
Figure
6.3
Tentative
de
modélisation
dans
la
zone
de
Niague (profils NG2, NG3, NG6) .
Figure
6.4
Tentative
de
modélisation
dans
la
zone
de
Kaolack (profils KK1) .
,·Figure 6.5 - Tentative de modélisation' dans la zone de Louga
(profils LG2, LG8 et LG19).

---

- 280 -
L I S T E
DES
TABLEAUX
Tableau
2.1
Bilan -hydrologique
global
au
Sénégal
et
incertitudes
.sur
les
valeurs
de
l'infiltration
calculée.
Tableau 3.1 - Principaux aquifères 'du bassin du Sénégal.
Tableau
3.2
-
Hauteur
des
précipitations
annuelles
(mm)
enregistrées
au
Sénégal.
Période
1921
1988.
(Source: Service Météorologique National).
Tableau 3.3
-
Hauteurs
moyennes mensuelles
des pluies
(mm)
au
Sénégal.
Période
1921
-
19888.
(Source:
Service
Météorologique National).
Tableau 3.4 - Evapotranspiration potentielle calculée par la
formule de Turc
(mm) pour quelques postes de la moitié
nord du Sénégal.
Tableau 4.1 - Récapitulatif des profils exécutés au cours de
l'étude.
Tableau 4.2 -
Nappe phréatique
autour de Louga.
Liste des
puits
échantillonnés
et
résultats
des
mesures
de
terrain.
Tableau
4.3
Comparaison
des
résultats
d'analyses
de
deutérium (2H) obtenus par la méthode de réduction avec
ceux obtenus
sur des
échantillons d'eau
extraits
des
sols par distillation sous vide (profil Louga 8).
Tableau 5.1 - Composition chimique des pluies (mg/l) à Dakar
et à Louga, en 1986 et 1988.

---

- ?81 -
Tableau
5'.2'· -"Composition chimique
(mg/l)
des
eaux
de
la
nappe des sables de Louga.
Tableau 6 _1 . -
Taux de
recharge
(mm)
calculés
à
part ir des
concentrations moyennes
en
chlorures dans
les parties
stationnaires des profils (méthode 1).
Tableau 6.2 - Taux de recharge (mm) calculés par la méthode
des
flux
de
chlorues
qui
transitent
dans
les
profils
(méthode 2).
Tableau 6.3 - Comparaison des résultats obtenus par les deux
méthodes.
Tableau
6.4
-' Concentration
en
chlorures
(mg/l)
dans
les
eaux de la nappe autour de Louga.

---

ANNEXE
1-
-
METHODES
D-EXTRACTION
DES
EAUX
DES
SOLS
Avec le développement
des études
sur
les
interactions
eau-roche et
les
mouvements
de
l'eau et
des
sels
dans
la
zone non saturée,
des méthodes de plus en plus performantes
ont été mises au point pour extraire les eaux des
sols,
en
vue de déterminer
leur composition chimique et
isotopique.
Deux de ces
méthodes ont
été utilisées
au
cours
de
cette
étude:
l'extraction
par centrifugation et
la
distillation
sous-vide.
1)
EXTRACTION PAR CENTRIFUGATION AVEC DEPLACEMENT PAR
UN LIQUIDE LOURD
1.1 Principe
L'échantillon
est
centrifugé
à
grande
vitesse
en
présence
d'un
liquide
lourd
immiscible
avec
l'eau
du
sol
qui, une fois déplacée va flotter sur le liquide et peut en
être séparée aisément.
Ce
déplacement
pourrait
être
expliqué
de
la
manière
suivante: le liquide immiscible remplace l'eau qui se trouve
en contact avec les
grains dans
le réseau
intergranulaire,
lorsque
les
grains
sont
soumis
à
la pression de
centrifu-
gation;
celle-ci
étant
plus
forte
que
les
forces
de
rétention capillaire qui retiennent l'eau dans les pores du
sol
(1).
Le liquide doit
avoir une forte densté,
être
très
peu soluble dans
l'eau,
être peu volatil,
peut
toxique et
chimiquement inerte,
tout en ayant un
coût raisonnable.
De
nombreux
liquides
ont
été
employés
parmi
lesquels
le
Triofluoroéthane
qui
remplit
la
plupart
des
conditions

---

précitées
(2).
Ce
produit
est
commercialisé
en
Grande
Bretagne sous le nom de "ARKLONE".
1. 2 Méthodolgie
La
centrifugeuse
de
type
Beckman
J21C
à
très
haute
vitesse sous réfrigération,
du Laboratoire d'hydrochimie de
Wallingford a été utilisée. Les échantillons de sol (environ
100
g)
sont
mis
dans
des
tubes
pour
centrifugation
en
1
polypropylène
de
250
ml
préalablement
tarés;
un
volume
suffisant d' ARKLONE est
ajouté,
de
façon
à
ce
que
le
so:l
reste en contact avec
le solvant pendant toute la durée
de
la
centrifugation
(1
heure
à
13000
tours/mn,
à
la
température
de
10·C)
et
le
tube
pesé.
A la
fin,
l'eau
déplacée est
récupérée à
l'aide d'une
pipette en plastique
et transférée dans un tube "STERILIN" taré de 25 ml et l'on
détermine
le
poids
de
l'eau
extraite.
Parallèlement
l'humidité
pondérale
du
sol
est
déterminée
de
manière
gravimétrique
et
l'on
calcule
alors
le
rendement
de
l'extraction.
A noter que pour les
sols relativement
secs,
il
est
souvent
nécessaire
de
dupliquer
la
centrifugation
pour
obtenir
une
quantité
suffisante
pour
les
analyses
désirées.
2) DISTILLATION SOUS-VIDE
L'extraction de
l'eau des
sols par
distillation
sous
vide est effectuée par l'intermédiaire du montage représenté
ci-dessous.
L'échantillon de sol (entre 50 et 100 g) est placé dans
un ballon de poids connu, qui est ensuite placé sur la ligne
d'extraction, dans un piège à - 80 'C (carboglace + acétone)
pour
chasser
tous
les
incondensables
par
pompage
jusqu 1 à

---

Echantillon de sable
w
Dispositif de chauffage
1
- - -
(bain-marie ou cordon chauffant
-
-
Pompe à vide
Piège à carboglacp
Piège à azote liquide ou
méthanol réfrigéré
Dispositif pour l'extraction de l'eau des sols par
distillation sous vide.

---

obtention d'un vide de 10-3 mm de Hg.
On
laisse ensui te
le
ballon
dégeler
à
l'air
libre,
puis
on
le
place
dans
un
manteau chauffant pendant une heure ou dans un bain-marie à
une température variant de
55
à
70
·c, toute une nuit. Le
distillat
est
ensuite
recueilli
dans
un
piège
à
azote
liquide
(à
-
180
• C)
ou
à
méthanol
refroidi
à
-
75
• C.
Lorsque
la
distillation est
complète,
l'eau
collectée
est
pesée en m~me temps que
le ballon pour déterminer le poids
d'eau
contenue
dans
le
sol
et
en
déuire
le
rendement
de
l'opération.
R (%) -
(poids d'eau receuili)
. 100
-
(poids total eau)
Il
Y a
eu de
légères
variations dans
les
procédures
entre les deux laboratoires où nous avons travaillé: à Orsay
c'est le bain-marie qui est utilisé pour la distillation et
l'azote
liquide
pour
le
piégeage
de
l'eau,
alors
qu'à
wallingford un manteau chauffant
à
150
• C permet
de
faire
distiller
l'eau
qui
est
ensui te
receuli
dans
un
piège
à
méthanol.
Des expérimentations menées à Wallinford indiquent que
pour les sables,
la température de
la distillation n'a
pas
une grande
influence.
En
revanche
les faibles
teneurs
en
eau des sols entraînent une diminution de la précision des
mesures de
teneurs en 2H et 180 ,
avec
un effet
plus marqué
pour 180 (3).

---

Références
(1) Batley, G.E.; Giles, M.S.
Water Res.
1979, 13, 879-886.
(2) Kinniburgh
D.G.
and Miles D.L.
Environ.
Sei.
Teehnol.,
Vol. 17, N° 6, 1983, 362-368.
(3)
Darling
W.G.
and
Talbot
J.C.
Techn.
rep.
WD/89/66,
Hydrogeol. Series, BGS.

---

LOUGA 18
LOUGA 19
LOUGA 20
LQUGA 21
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1:" . ':' ::.: 1 Soble gris fan~e Q yec
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1;': ;l..-:" Sabla fin couleur d oxyde
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LOUGA 10
LOUGA 13
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Sable 'jaune trés fil!
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NIA GUE 3
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Sol sablo-argileux
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Tuf volcanique

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-3U
q.
- j
-! 5
5 02
25
-37 1
-3 5
-16
1.61
U
-3U
15
-;7
BlS
-(4 ]
-us
lU
-18
8.0e
-5.44
-0.5
2U
i
-19
5.39
-5.13
-(U
27
\\
-20
1.65
-40.6
30.7
1
1
...........---------
.. _-~

---

/015
LOUGA
2 1
Profondeur HumiditQ
2H KICRO
pond. (l)
2.80
3.80
-14
8.20
3.03
0.00
0.20
-0
2.85
3.67
-19
8.30
3.08
0.05
0.29
-0
2.90
3.25
-30
8. (Q
3.21
0.10
0.70
-0
2.95
2.95
-19
8.50
3.U
0.15
0.62
-H
3. 00
2. 5~
-13
8.60
3.08
0.20
O.H
-18
3.10
0.70
-21
8.70
3.05
0.30
0.97
-22
3.20
4,72
-23
8.80
2.19
0.40
ua
-25
UO
4.77
-43
8.90
2.16
O. ~ 5
2.0~
-~O
UO
3.16
-10
9.00
3.76
0.50
2.13
-53
3.50
3.84
-~O
9.20
1.88
0.55
2.80
-39
3.60
3.76
-23
ua
1.04
0.60
0.6&
-6&
3.70
5.20
-22
ua
1.82
0.65
2.69
-57
3.80
6.32
-35
ua
1.52
0.70
3. 31
- 56
3.90
5.11
-31
10.00
1. 99
0.75
2.90
-0
4.00
4. 88
-32
10.20
1.83
0.80
3.31
-50
4.10
385
-31
10. ~o
2.28
0.85
H9
-58
UO
] .55
-H
10.60
1.99
0.90
3.96
-39
ua
2.86
-29
10.80
1.8~
0.95
3.53
-50
UO
3.13
-38
11.00
1.84
1.00
361
-37
UO
2 12
-35
11.20
2.25
1. 05
U5
-41
t 60
1.29
-2
11. 40
229
1.10
449
-40
\\ ?O
284
-3
1160
6.1\\
1.15
445
-39
UO
2. f?
-]
1180
304
1.20
615
-4/
UO
31\\
- 38
12.00
UO
1.25
6.10
-42
UO
U5
-23
1 0
- 1 25
8.58
1.30
U8
-29
510
UO
-25
12.50
13 .19
1.35
5.64
-J5
5.20
4,22
-35
1. 40
U5
-34
5 ]0
4.H
-26
1.45
5.50
-27
UO
U6
-22
1. 50
sn
-28
5 50
5 23
1.55
5.70
-35
~ .f D
US
1.60
Ul
-26
5 10
5 ]3
1.65
5.03
-23
~ on
( f,S
170
609
-25
5 90
33'
1. 75
1
'"
~ . LL
- Z(
f .00
US
180
U8
-]9
6 10
168
1.85
5.3 f,
-21
UO
3.H
1.90
UJ
-25
610
U8
1.95
8.8e
-20
H0
1. 58
2.00
8.50
-28
0.50
3. H
2.05
U~
-18
UO
~
Q1
L ,_
2.10
859
-19
610
J.H
2.15
1.62
·21
6. 80
3.79
ua
830
-22
6 90
263
1.25
796
·25
7.00
\\.41
2 30
Ul
20
7 1D
2.23
2.J5
U5
-19
1.20
1.62
ua
156
15
1.30
3. J7
U5
U6
-13
7.40
3.03
2.50
4 Il
-19
7.50
UA
2.55
3.95
·18
1.60
4.12
1.60
321
-20
1 10
U
1.65
U5
17
7.80
Jl6
) 10
] 1]
19
7.90
2.91
2.75
3.H
.) 9
8.00
3.5
8.10
J.3

---

ANNEXE
4
.
MODELISATION

---

m.GU8 2
ZONE ATRANSFERT LIQUIDE DOMINANT
=:=::::::==::::::::::::::::::====
paramètres à introduire
- compos. isat. res.:
-5.5 %.(SHOW
- compas_ lsot. pic:
15 '-/SIIOW
- tortuasite
0.66
- Diffusivite
1.458-09 m"2.s"-1
0.045727 m"2.an"-1
paramètres calculés
- humid. vol moyen.
11.55 % :
0.1155
- pente Ln(F)(f(zl
-O. 15
- intercept b
0.107
- prof. caracterist.:
6.51 m
- Evaporation
0.535 mm.an-l
Leall!LaLa
analytiques
Zl
Z2
teta
dz
S(dz)
f(z)
Del.m LnlF) Del.cal
;---------------------------------------------------------------------
2
3
U
30.30
30.30
3.50
7.18
-0.48
U8
3
4
1.8 55.56
85.86
9.92
0_45
-L14
-1.03
4
5
6 16.67
102.53
11.84
-2.3
-1. 86
-2.17
5
6 10.2
9.80
112.33
12.97 -L 22
-1.57
-2.70
6
6.5 22.5
2.22
114.~5
13.23
-3.1
-2.14
-2.81
6.5
7 25.5
L96
116.51
13.46 -2.83
-2.04
-2.90

---

HAGUE 3
jZOft& ATRAHSF&RT LIQUIDE OOMINANT
l:::::::::::::::::::::::::::::::::
!paramètres à introduire
,-----------------------
- compos. isot. res.:
-6.5 %'/SMOW
- compas. isot. pic :
11.5 t.!SMOW
- tortuosite
0.66
- Diffus i vite
1.45E-09 mA2.s A -1
A
i
0.045121 III 2.anA -1
Waralllètres calcu1~s
~_._------------_._--
- humid. vol moyen.
9.33 % :
0.0933
- pente tn(Fl/f(z)
-0.91
- intercept b
-0.308
. prof. caracterist.:
1.10 m
. Evaporation
2.567 mm.an-1
resultats analytIques
î--------------------
1
!
,
lM
Zl
Z2
teta
dz
S(dzl
f(Z)
Del.! Ln(F) Del.cal
;
~----------_ .. _--------------------------------------- ----------------
12
3.1
U
3.7 13 . 51
13.51
1.26
0.83
-D.90
-0.80
13
. 3.6 U S.l 9.80 23.32 2.18 -U4 -2.21 -4002
14
4,1
U
4 ~
10.42
B .13
3.15
-S.6
-3. 00
-5048
1
. , u
1S
U
5.1 13.3
3.16
31. 49
3.50 -6.39
-5.10
-5.76
~ S.1 5.6 12 4.11 41. 66 3.89 -S.59 -2.98 -5.98
P S.6
6.1 17 .1
2.92
44.58
4.16
-6.21
-( .13
-6.09
~ 6.1 U 216 2.11
46.90
US
-4.6
-2.25
-6.17
b 6.6
7
27.3
1.47
48.36
4,51
-5.2
-2.63
-6.21

---

RIAGUE 6
ZONE ATRANSFERT LIQUIDE DDMIRANT
:::::::::::::::::::::::::::::::::
paramètres à introduire
- compos. isot. res.:
-6 %.{SMOW
- compos. i sot. pic :
12 %./SHOW
- tortuosite
0.66
- Dittusivite
1.45E-09 m·2.s·-1
0.045127 mA2.anA -l
paramètres calculés
- humid. vol moyen.
16.03 % =
0.1602
pente Ln(F)lt(z)
-1.50
o
- intercept b
0.411
proto caracterist.:
0.61 m
o
- Evaporation
:
1.240 IIm.an-l
resultats analytiques
R Zl
Z2
teta
dz
S(dz)
f(z)
Del.m Ln(F) Del.cal
12
U
3.6
U
2.82
2.82
0.45
1.41
-0.29
3.14
13
3.6
3.1
5.1
1.96
4.19
0.11
0.36
-1.04
-0.29
14
3.1
3.8
6.4
1. 56
6.35
1. 02
-1.18
-1.32
-2.01
15
3.8
3.9
1.0
U2
1.17
1. 25
-0.82
-1. 25
-3. 21
16
3.9
4
6.9
1.45
9.22
1.48 -0.44
-1.11
-4.03
17
4
4,1 11. 0
0.91
10.13
1.62 -0.91
-1. 26
-4.42
18
U
4.2 13.5
0.14
10.87
1.14
-4.6
-2.55
-4. 61
19
4.2
U
15.2
0.66
11. 53
1.85 -3.46
-1.96
-4,81
20
U
U
20.6
0.91
12.50
2.00 -5.01
-2.96
-5.10
21
4.5
4.6 20.6
0.49
12.99
2.08 -4. 59
-2.55
-5.20
22
U
4,7 22. 5 0.44
13.43
2.15 -5. 56
-3.71
-5. 2B
23
U
4,8 22.2
0.45
13.88
2.23 -5.45
-3.49
-5.36
24
LB
U
22.6
0.44
lU3
2.30 -5.69
-4.06
-5.42
25
U
5 21. 0
0.48
14.80
2.31 -3.13
-2.01
-5.48
26
5
5.1 20.8
0.48
15.28
2.45 -4.63
-2.58
-5.54
21
5.1
5.2 21.0
0.48
15.16
2.53 -5.24
-3.16
-5.59
28
5.2
5.3 23.6
0.42
16.18
2.59 -5.44
-3.41
-5.63
29
5.3
U
25.1
0.40
16.58
2.66 -5.59
-3. 78
-5.66

---

/'
KAOLACK
l
\\
d.i
, '
ZONE ATRANSFERT LIQUIDE DOMINANT
=::::::::::::::::::::::::::=:::::
parametres a introduire
-------~---------------
- campos. isot. res. :
-5.5 %./SNOW
- compos. isot. pic
18 L!SNOW
- tortuosite
0.66
- Dittusivite
1.45E-09 mh2.s h -l
0.045727 mh2.an'-1
parametres calcules
_ _ _ _ _
R
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
- humid. vol moyen.
lU3 %
:
0.1362
- ?~nte Ln(F\\/f(zl
-0.25
- l~tercept b
-0.987
- proto caracterist. :
4. 05 m
------------------------------------------
- Evaporation
1. 016 mm.an-1
------------------------------------------
resultats analytiques
---------------------
N
Zl
Z2
teta
dz
S(dz)
f (z)
Del. III Ln(F)
Del.cal
---------------~-----------------------------------------------------
16
8. 5 126
3.97
3.97
0.5~
9.61
-O. H
15.06
17
8.5
9 12.0
4,17
B.13
1.11
2.09
-1.13
12.37
18
9
9.5 11.9
4, 22
11.35
1.68
0.14
-1.43
10.01
19
9.5
10 11. 0
4.57
16.92
2.31 -1. 89
-1.87
7.80
20
10 10.5 12.0
4.17
21. 09
2.87
0.37
-1.39
6.06
21 10.5
11 10.8
4,63
25.72
],51 -4.29
-2.97
4.39
22
11
11.5 14.3
3.51
29.23
3.98 -2.37
-2.02
3.29
23 115
12 12.9
],88
3], 10
4.51
-2.8
-2.16
2.21
24
12 12.5 13.5
3.70
36.81
5.02 -0.28
-1. 50
1.31
25 12.5
13
9.2
5.46
42.27
5.76 -2.71
-2.13
0.17
26
13 13.5 13.2
3.79
46.06
6.28
1. 71
-1.18
-0.51
27
13.5
14
9.3
5.38
51.43
7.01
-4, 21
-2.90
-1.34
28
H 14.5 11.7
4.27
55.71
7.59 -4.61
-3.27
-1. 90
29 14.5
15 15.5
3. 24
58.94
8.03 -5.35
-5.05
-2.27
30
15 15.5 16.8
2.98
61. 92
8.44 -5.09
-4, 05
-2.58
31 15.5
16 11.9
4,22
66.14
9.01 -4,lB
-2.88
-2.96
32
16 16.5 14.1
3.55
69.69
9.50
-4.5
-3.16
-3.25
33 16.5
17 18.3
2.73
72.42
9.87 -5.11
-4,10
-3. 45
H
17
17.5 16.1
3.12
75.53
10.29 -5.17
-4, 27
-3.65
35 17.5
18 17 .1
2.92
78.46
10.69 -0.94
-1.64
-3.B2
36
18 18.5 18.0
2.78
81.23
11. 07 -5.11
-4.10
-], 97
37 18.5
19 18.0
2.7B
84,01
11. 45 -4,03
-2.77
-4,11

---

KAOLACK "1 (?-)
ZONE ATRANSFERT LIQUIDE DOMINANT
------~-----------------------.--
----.---------------.------------
paramètres aintroduire
- compos. i sot. res.:
-3. 5 L!SMOW
- compos. isot. pic:
18 l.!SMOll
- tortuosite
0.66
- Diffusi'lite
1.45&-09 m"2.s"-1
0.045727 m"2.an"-1
paramètres calculés
- numid. '101 moyen.
7.30 ,
0.073
- pente Ln(FJ!f(z)
-0.31
- intercept b
-0.221
- prof. caracterist.:
3.26 \\1
. gvaporaticn
0.616 mm.an-1
resultats analytiques
N Z1
Z2
teta
dz
S(dz)
f(z)
Del.m LnIF) Del.cal
~
!j
3.5
4
3.9 .12.82
12.82
0.94 11.81
-0.34
12.64
1
e
4
U
5.6 . 9.01
21.83
1. 59
5.25
-0.90
9.69
U
5
U
9.26
31.09
2.27
4.43
-1. 00
7.22
10
5
5.5
2.9 11.54
48.63
3. 55
O.9~
-1.58
3.74
11
U
6
6.8
1.41
56.04
4.09
4. 01
-1. 05
2.63
12
6
6.5 10.2
4090
60.94
4. 45
1. 01
-1. 56
1. 99
13
6. 5
7
8.6
5.85
66.19
4.88
2.24
-1.32
1.32
14
7
7.5 11.4
4,39
71.18
5.20 -1.27
-2.21
0.87
15
7.5
8 11.1
ua
75.68
5.52 -0.42
-1. 94
0.45

---

LOcrG~ 2
ZONE ATRANSFERT LIQUIDE DOMINANT
----_ .. _--------------_.~--------
-.-------------------------------
J
,
paramétres à introduire
- compos. isot. res.:
-u %./SMOW
- compos. isot. pic:
12 %./SMOW
- tortuosite
0.66
- Di ttusi vite
1.45E-09 m"2.s"-1
0.045121 m"2.an"-1
paramètres calculés
- hum id. vol moyen.
9.19 %
0.0918
- pente Ln(FI/t(zl
-0.11
- intercept h
-0.168
- proto caracterist.:
9.14 III
- Evaporation
0.303 mlll.an-i
------------------------------------------
J
resultats analytiques
1
_.-------------_.----
"'
6'.
Z2
teta
dz
S(dzl
t (z1
De 1.111 Ln( Fi Del.cal
--------._----------------------------------------------------.------
2. \\
3
7.3
6.84
6.84
0.63 11.31
-0.04
10.90
~
;
J.5
U
7.34
14.19
1.30
0.67
-1.15
9.79
i
4
U
4
U
7.61
21.80
2.00 -1\\7
-170
8.73
5
4
4.5
6.&
? 37
29.17
2.68 -0.96
-1.52
7.18
6
U
5
8.0
6.29
35.46
3.26 -0.38
-1.37
7.02
8
5
6
7.7
13.02
48.48
US
-0.4
-1.]7
5.60
17
fi
8
69 28.80
77. 28
7.10 -0.37
-1.37
3.03
16
8
10
4.2 47.79
125.07
11.49 -0.19
-1.33
0.12
17
10 10.5
cg
10.38
135,45
12.44 -1.64
-1.72
-0.35
18 10.5
11
fi.4
7.77
143.22
13 .16
-2.16
-1.92
-0.66
20
Il
12
7.8 12 ..80
156.02
lU3
-3. H
-2.50
-1.14
21
12 12.5
fi.7
7.49
163.51
15.02
-1.28
-1. 39
22
12.\\
13
6.8
1.39
170.90
15.70
-3.1
-2.40
-1.62
24
11
l(
9.2 10.91
181.81
16.70 -2.83
-2.24
-1.93
,
25
14
lU
9
5.52
187.33
11.21 -2.17
-190
-207
27 14.5 15.5 13.8
7.24
194,57
17.88 -4.53
-5.47
-2.25

---

/
,
,\\,
nOUCK ·1
ZONE ATRANSF&RT LIQUIDE DOMINANT
-----~-~------------------------­
.----------.---------------------
paramètres à introduire
i
- compos. isot. res.:
-6 L/SMOW
. compas. isot. pic:
15 %./SHOW
- tortuosite
0.66
- DiEfusivite
1.45E-09 m"2.s"-1
0.045727 m"2.an"-1
paramètres calculés
- humid. vol moyen.
12.00 %
:
0.12
- pente Ln(F)!f(z)
-0.26
- intercept h
-0.599
- prof. caracterist.:
3.78 III
- Evaporation
0.957 mm.an-1
---~-----~--------------------------------
resultats analytiques
---------------------
N
Zl
Z2
teta
dz
S(dzl
f (z!
Del. II. Ln(F)
Del. cal
l
-------------------------------------.----------------.--------------
16
8
8.5 lU
3.97
3.97
0.48
9.61
-0.30
12.52
17
8.5
9 12.0
4017
8.13
0.98
2.09
-0.95
10.22
18
9
9.5 11.9
4.22
12.35
1. 48
0.14
-1.23
8.19
19
9.5
10 11.0
4057
16.92
2.03 -1.89
-1.63
6.28
20
10 10.5 12.0
4.11
21. 09
2.53
0.31
-1.19
4.16
21 10.5
11 10.8
4063
25.72
L09 -4.29
-2.51
3.29
22
Il 11. 5 14.3
L 51
29.23
3.51 -2.31
-1.16
2.31
23 11. 5
12 12.9
L88
13 .10
3.97
-2.8
-1.88
1.35
H
12
12.5 13.5
3.10
36.81
4.42
-0.28
-1 .30
0.53
25 lU
13
9.2
5.46
42.27
5.07 -2.71
-1.85
-0.51

---

LOUGA B
ZON~ ATRANSFERT LIQUIDE DOMINANT
~-------------------------------­
--_.-----------------------------
1
paramètres à introduire
'i
1
- compas. isot. res.:
-4. 5 %. ISHOI(
f
- compas. isot. pic:
11 %, ISMOI(
i
- tortuosite
0.66
- Diffusivite
1.45E-09 .·2.sA -1
0.045727 mA2.an A -1
paramètres calculés
- humid. vol moyen.
4.37'
:
0.0437
- pente Ln(Fl/t(z)
:
-O. (3
- intmept h
-0.152
- prat. caracterist.:
2.33 m
- Evaporation
0.565 mll.an-l
j
l
resuJtats analytiques
~
K Z1
Z2
teta
dz
S(dzl
t(z)
Del.lII tn(F)
Del.cal
2
0.5
1
2.9 17.2(
17.24
0.75
7.18
-0.28
6.72
3
l
1.5
3.3 15.15
32 .39
1.42
0.45
-1.14
3.95
.J
4
1.5
2
1.4
35.71
68.11
2.98
2.3
-0.82
-0.17
,
5
2
2.5
U
11.6 3
79. H
U8 -1.22
-1.55
-1.02
5
U
3 111
UO
84,14
3,68
-3.1
-1.40
-1.30
3
3.5
2.8 17.86
102.10
4.46 -2.83
-2.23
-2.21
, e u 4 3.8 13.16 115.25 5.04 -3.13 -2.0 -2.71
l
9
t
CS
U
10.87
126.12
5.51
-L81
-1.75
-3.04
10
t
4 ~
5
LB
13 .16
139 .28
6.09 -3.16
-2. 45
-3.36
1
11
5
5.5
5.7
8.77
148.05
6.47 -4. 05
-3.54
-3.53
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
w
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
•
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
!
f
î
,
1

---

ZONE A TRANSFERT EN PHASE VAPEUR DOMINANT
SITE
Zef
1 - ha Ksat
Dv
p
lIIoyhum
p - moyW t8
ro
E
HAGUE 2
6.5
0.3
0.0281 0.000025
0.35
0.11
O.H
0.67
1000 5.3E-12
0.2
HAGUE 3
1.1
0.3
0.0281 0.000025
0.35
0.09
0.26
0.67
1000 3.4&-11
1.1
KIAGUE 6
0.67
0.3
0.0281 0.000025
0.35
0.16
0.19
0.67
1000 4.0E-11
1.3
noua 1
6.21
0.4
0.0281 0.000025
0.25
0.11
0.14
0.67
1000 4.3&-12
0.1
LOOGA 2
9.14
0.5
0.0281 0.000025
0.35
0.09
0.26
0.67
1000 6.7E-12
0.2
LOUGA 8
2.33
0.5
0.OZ81 0.000025
o.35
0.04
0.31
0.67
1000 3.2&-11
1.0
LOUGA 19
3.39
0.5
0.0281 0.000025
0.35
0.08
0.27
0.67
1000 1.9&-11
0.6
1
t
Î
j
J
i
1
!i
f
,
,

---

CHEIKH
BECAYE
GAYE
1
!
ETUDE
ISOTOPIQUE
ET
GEOCHIMIQUE
DU
r
MODE
DE
RECHARGE
PAR
LES
PLUIES
ET
DE
DECHARGE
EVAPORATOIRE
DES
AQUIFERES
LIBRES
SOUS
CLIMAT
SEMI-ARIDE
AU
NORD
DU
SENEGAL
RESUME
L •6valuation du
taux d'alimentation
des
nappe.
con.titue encore
de
nos
jours l'un des probl*-s les plus difficiles !
r6soudre pour
l'exploitation rationnelle
des eaux souterraines en milieu aride et semi-aride.
Le
m6moire
d6cr i t
l'application
des
méthodes
g60chimiques
et
isotopiques
A ce
1 problèu.La première partie est cOlll!iacrée ! une revue critique des diférentes méthodes
d'estimation de l'infitration.
La
seconde
partie
pr6sente
le
domaine
de
l' 6tude,
la moitié nord
du
Sénégal,
situ.e en milieu sahélien A tendance sub-désertique.
1
La
troisième
partie
est
une
approche
théorique
des
principes
et
méthodes
de
J
l'emploi des profils de solut6s dans la zone non satur.e; en mAme temps elle précise les
techniques
d'acquisition
des
informations.
Les
principaUX
r6sultats
sont
ensuite
présent.s.
D'après les données g.ochimiques et isotopiques,
les nappes de la moitié nord du
Sénégal sont réali.entées par les 6pisodes pluvieux saisonniers.
Le taux de recharge est
plus 6lev. au Nord qu'au Sud, malgr6 le gradient de pluie; ce fait souligne le ra1e du sol
et de la couverture v.g6ta1a dans l'6vapotranspiration. Le. faibles vitesses d'infitration
des eaux autorisent une décharge .vaporatoire de l'eau au cours de son trajet A travers la
zone non
saturée;
seule
la
nappe
peu
profonde
de
la
zone de
Niaque
étant
soumise
A
évaporation directe.
lm
conclusion
le
mémoire
montre
que
les
méthodes
géochimiques
et
isotopiques
eontribuent A l'avanceaent de. technique. d'évaluation de la recharge des nappes dans le
, do..ine sahélien, en donnant des informations ponctuelles dont la généralisation nécessite
,toutde.Ameuneétudedevariabilit.spatiale..
MOTs-etES
\\
Zone non saturée; géochiMiej isotopes du milieU; infiltration; évaporation.
)
,
1
1
\\
ABSTRACT
i
i-
l
i
~e estimate of rates of groundwater water
recharge remains at present one of the
IIIOSt difficult issues when dealing with rational development and utilization of
ground-
i
water resources in arid and s.mi-raid areas.
t
~is study describes the use of ~ochemical and isotopic methods in this problelll.
~e first
part ls
concerned with
a
critical review of some
of the
methods
for
1
estimating groundwater rechar~.
r
~e second part presents the area of study, northern part of Senegal,
in the sub-
desertic Sahel zone.
!'he third
part
is
a
theoretical
approach of
the
principles
and
llIethods
for
1 investigating Hith solute techniques profiles in the unsaturated zone. The lllAin results
are then presented.
Geoche'RIical and
isotopic data give
evidence that
aquifers
in north
Senegal
are
replenished by the seasonnal rainfall.
~e rate of recharge being higher in the northem
part than
in
the
southern,
in
reverse
of
the
rainfall
distribution.
This
ShO~l
the
illportance Of
the
nature of
the soil
and the vegetal
coyer
in the
evapotralll!ipiration
( process. Host of the water loss being in the unsaturated zone where the water movement
toward the aquifer i . very slow, there is only direct evaporativ. disch4rge in Niague zone
wh.re the water table is sha11ow.
In conclusion the dissertation shows
that geochlUÙcal
and
isotopic methods
can
1 eontribute to a better e.tilllate of groundwater recharge in the 84hel zone, with localized
t informations, the spatial variability of whlch need. to be assessed.
KEY WORDS :
Unsaturated zone; geochelllistry, environmental isotopes, recharge; 8vaporative diacharqe.

---