Application des méthodes statistiques et géostatistiques à l’étude de la conductivité électrique des eaux souterraines de la région du N’zi-Comoé (Centre-Est de la Côte d’Ivoire)

La région du N’zi-Comoé est située au Centre-Est de la Côte d’Ivoire. L’approvisionnement en eau potable des populations rurales est assuré majoritairement par les forages d’hydraulique villageoise. Ces eaux appartiennent à un environnement géologique de socle cristallin et cristallophyllien. Les formations géologiques sont constituées de roches magmatiques (granites, migmatites, gneiss) et métamorphiques (schistes, grès, roches vertes). La détermination de la qualité des eaux souterraines peut être appréciée par la conductivité électrique (CE). Elle représente un paramètre physique de l’eau qui fournit des informations sur sa minéralisation. Le but de cette étude est de comprendre l’environnement physico-chimique et l’évolution spatiale de la minéralisation des eaux souterraines des aquifères fissurés de la région du N’zi-Comoé à partir d’un descripteur performant qui est la conductivité électrique (CE). La méthodologie appliquée est fondée sur une approche pluridisciplinaire intégrant les analyses statistiques et géostatistiques, avec un échantillon de 193 forages. L’analyse en composantes principales normées (ACPN) a confirmé que la conductivité électrique des eaux souterraines est influencée par les paramètres physico-chimiques de l’eau. Cependant, elle n’est pas influencée par l’épaisseur d’altération et l’épaisseur forée dans le niveau fissuré. L’analyse géostatistique a montré que le modèle exponentiel modélise au mieux la conductivité électrique, variable régionalisée et structurée. La cartographie de la conductivité électrique, en tenant compte de sa structure spatiale, a permis de mettre en évidence une répartition hétérogène dans l’espace de la minéralisation avec les plus fortes valeurs dans le Sud-Ouest et le Nord-Est.Mots clés: Minéralisation; ACPN; Analyse variographique; Cartographie; Aquifères fissurés; Côte d’Ivoir

Application d’un modèle conceptuel et d’un modèle de réseaux de neurones artificiels à la simulation des débits annuels dans le bassin versant du N’zi-Bandama (Côte d’Ivoire)

Cette étude présente la comparaison de deux approches de modélisation de la transformation pluie-débit à l'échelle annuelle : un modèle conceptuel et un réseau de neurones artificiels (RNA). Les deux modèles sont appliqués sur trois sous-bassins du fleuve N’zi-Bandama en Côte d'Ivoire. L’analyse comparative est basée sur les performances de simulation en termes de critère de Nash-Sutcliffe. Les modèles ont été testés sur deux périodes, l’une sèche (1973-1997) et l’autre humide (1961-1972). Les données d’entrée des deux modèles sont la pluie et l’évapotranspiration potentielle au pas de temps annuel. Les principaux résultats de ce travail montrent que les performances des deux modèles (conceptuel et neuronal) restent en général satisfaisantes avec des critères de Nash-Sutcliffe supérieurs à 60%. Ces modèles se sont révélés aussi robustes et adaptés pour la simulation des débits annuels des rivières. La comparaison des deux modèles a montré que le réseau de neurones a obtenu des résultats significativement meilleurs que le modèleconceptuel.Mots-clés : modélisation pluie-débit, modèle conceptuel, réseaux de neurones artificiels, N’zi-Bandama, Côte d’Ivoir.Application of a conceptual model and a model of artificial neural networks for the simulation of annual flows in the N'Zi-Bandama watershed (Ivory Coast).This study presents the comparison of two approaches of modelisation of the rainfall-runoff transformation on an annual scale: a conceptual model and an artificial neural network. The two models are applied to three watersheds of the N’zi-Bandama river in Ivory Coast. The comparative analysis is based on the performances of simulation in terms of criterion of Nash-Sutcliffe. The models were tested over two periods, one dries (1973-1997) and the other wet one (1961-1972). The data input of the two models are the rain and the potential evapotranspiration with the step of annual time. The principal results of this work show that the performances of the two models (conceptual and neuronal) remain satisfactory in general with criteria of Nash-Sutcliffe higher than 60%. These models appeared also robust and adapted for the simulation of the annual flow of the rivers. The comparison of the two models showed that the network of neurons had results significantly better than the conceptual model.Keywords : rainfall-runoff modelling, conceptual model, artificial neural network, N’zi-Bandama, Ivory Coast

Étude hydrogéochimique des eaux des aquifères de fractures du socle Paléoprotérozoïque du Nord-Est de la Côte d’Ivoire : Cas de la région de Bondoukou

La région de Bondoukou, objet de cette étude est une zone soumise à un problème crucial d’approvisionnement en eau potable. Cette étude se propose d’améliorer les connaissances sur les nappes souterraines et de déterminer l’origine de la minéralisation des eaux souterraines de la région à partir d’une combinaison des méthodes hydro-chimiques et de l’Analyse en Composantes Principales. L’étude hydro-chimique montre que les eaux de la région sont agressives, avec un pH qui varie de 5,62 à 7,47, pour une moyenne de 6,23. A l’exception des localités de Motiamo (1236 µS/cm) et Malaga (1175 µS/cm) où sont observées de fortes conductivités, ces eaux sont dans l’ensemble faiblement minéralisées, avec une conductivité électrique qui varie de 134 à 1236 µS/cm, pour une moyenne de 347,55 µS/cm. Les eaux souterraines de la région sont bicarbonatées calciques (93,75%) et chlorurées calciques (6,25%). On note dans l’ensemble que les eaux des aquifères de fractures sont sous-saturées en calcite et en dolomite. La minéralisation des eaux souterraines de la région a pour origine, l’altération des roches, l’hydrolyse des minéraux silicatés tels que l’anorthite dans les plagioclases et la décomposition des minéraux ferromagnésiens comme la biotite et l’amphibole. A cela s’ajoute le pluviolessivage des sols et une pollution liée aux activités anthropiques.Mots-clés : aquifère, Bondoukou, eaux souterraines, hydrochimie, minéralisation.Hydrogeochimistry study of water from fractured aquifers of the Paeleoproterozoic in the North-East of Côte d’Ivoire: Case of the area of BondoukouThe area of Bondoukou where the study takes place has a problem of assess of clean water. The main objective of this study is to improve the knowledge of the phenomena of mineralization of groundwater of the region of Bondoukou. The method used for this study is the hydrochemistry method and the multivariate analysis such as Principal Component Analysis. Hydrochemistry analysis show that the pH of groundwater are acids and range from 5.62 to 7.47, with an average of 6.23. Except, Motiamo (1236 µS/cm) and Malaga (1175 µS/cm) where high electrical conductivities are found, groundwater of the area have low electrical conductivities. Those conductivities varied from 134 to 1236 µS/cm, with an average of 347.55 µS/cm. In this region, groundwater are bicarbonated and calcic (93.75%) and chlorured and calcic (6.25%). Water from rock aquifer are undersatured in calcite and dolomite.The mineralisation of the water are associated with wereathing, hydrolysis of silicates minerals such as anorthite and biotite. Water take also mineral element from antropogenic activities.Keywords : aquifer, Bondoukou, groundwater, hydrochemistry, mineralization

Variabilité climatique et son incidence sur les ressources en eaux de surface : cas des stations de Bocanda et de Dimbokro, Centre-Est de la Côte d'Ivoire en Afrique de l’Ouest

L’étude du changement climatique et de la variabilité climatique est d’une très grande importance pour la gestion et la planification des ressources en eau. Cet article examine l’impact du changement climatique sur l’évolution du N’zi (principal cours d’eau de la zone). Les séries chronologiques de pluies et de débits ont été utilisées à cet effet. L’application des méthodes de Nicholson, de Maillet ainsi que des tests statistiques de détection de ruptures (test de Buishand, test de Hubert, test de Lee Heghinian et test de Pettitt), et de tendances (test de Mann-Kendall, test de Sen’s) ont permis d’une part de mettre en évidence une variabilité climatique caractérisée par une alternance de périodes humides, normales et sèches, et d’autre part de détecter des ruptures en 1968 pour Dimbokro et en 1975 pour M’bahiakro et Bocanda Ces ruptures s’accompagnent d’une tendance de la baisse de la pluviométrie (10 à 18 %) et des volumes mobilisés par les aquifères (30 à 51 %.). Ce travail constitue une base indispensable pour une meilleure connaissance des ressources en eau des bassins étudiés.Mots-clés: variabilité climatique, séries chronologiques, tendances et ruptures, tests statistiques, Côte d'Ivoire.Climate variability and its impact on water resources of surface: case of stations of Bocanda and Dimbokro (east-central Côte d'Ivoire in West Africa) Climate change and climate variability studies are of great importance for water resources and management and planning in this paper, we put our attention on the impact of these two phenomena on the water resources availability of the N’zi river basin (Main River of the area of study). Rainfall and runoff time series have been used for. Nicholson and Maillet methods and statistical tests for homogeneity (Buishand’s, Hubert’s, Lee and Heghinian’s and Pettitt’s tests) and for trend (Mann Kendall’ test, and Sen’s slope estimator). Nicholson’s and Maillet’s method allow to put in evidence the climate variability with a random succession of periods of excess and deficits. Statistical tests for homogeneity have detected downwards shifts (10% to 51%) in the time series of rainfall beginning in 1968 for Dimbokro and in 1975 for M’bahiakro and Bocanda and in the groundwater (30% to 51%). The work we present in this paper is a preliminary for efficient water management of the N’zi river basin.Keywords: climate variability, times series, statistical tests, homogeneity and trend test, Côte d'Ivoir

Caractérisation hydrochimique des aquifères fissurés de la région de San- Pedro (Sud-Ouest de la Côte d’Ivoire)

La région de San-Pedro est située dans le Sud-Ouest de la Côte d’Ivoire. Son substratum est constitué de roches cristallines et métamorphiques fracturées. L’objectif de la présente étude est de mieux connaître lespropriétés hydrochimiques et les mécanismes d’acquisition de la minéralisation des eaux souterraines de la région de San-Pedro. La base de données comporte les données des analyses physico-chimiques des eaux souterraines des aquifères fissurés et des fiches techniques des forages. L’approche hydrochimique et l’Analyse en Composantes Principales Normées ont été utilisées pour le traitement de ces données. Les résultats de cette étude montrent que les eaux souterraines de San-Pedro sont caractérisées par une faible minéralisation. Elles se subdivisent en deux principaux hydrofaciès : les eaux bicarbonatées et les eaux chlorurées. D’après le système calco-carbonique, on distingue trois familles d’eau dans la zone d’étude en fonction des indices de saturation vis-à-vis des carbonates : les eaux à circulation très lente, les eaux à circulation lente et les eaux à circulation rapide. L’ACPN a permis de mettre en évidence trois phénomènes principaux gouvernant la minéralisation des eaux souterraines : le temps de séjour de l’eau dans la roche aquifère, les apports superficiels et l’hydrolyse acide. Les eaux souterraines de la région de San-Pedro sont potables pour la consommation des populations humaines d’une manière générale. Ces résultats concourent à une meilleure connaissance des propriétés hydrochimiques des ressources en eaux souterraines du socle cristallin de Côte d’Ivoire

Evaluation des propriétés hydrauliques des aquifères fracturés des formations cristalline et métamorphique dans la région des Lacs (centre de la Côte d’Ivoire)

Groundwater is the main source of water supply for rural populations in the Region des Lacs area in central Côte d’Ivoire (West Africa). The area is underlain by the metamorphic and crystalline fractured hard rock aquifers. This paper focuses on the assessment of their hydraulic properties. To this end, a data base comprising pumping tests data and the technical reports were gathered. 105 values of transmissivity (T ) and specific capacity (Q/s) have been deduced after pumping tests interpretation by the Jacob recovery method. Statistical analyses of all these data have been done. Depth of wells range from 49.50 to 99 m with an average of 69 m. The thickness of the weathered zone has averaged 16.52 m and lies between 1.90 and 63.10 m. Wells average rate is 2.32 m3/s. The depths of open fractures are significantly in the first 60 meters of hard rock drilling and averaged 42.94 m. The transmissivity and specific capacity of each aquifer span over several orders of magnitude revealing the strong heterogeneity of the aquifer. Both variables are lognormal variables A significant empirical relationship between T and Q/s was found T = 0,937(Q/s)^1.118 with a coefficient of determination (R^2 = 0.82). This relationship enabled the transmissivity data to be supplemented with the 95% prediction interval in order to assess the uncertainty associated with the estimates of transmissivity in the area of the study. These results are significant and can be used as an input in forthcoming modeling these aquifers and facilitate groundwater management policy.[fr] Dans la région des Lacs, centre de la Côte d’Ivoire (Afrique de l’Ouest), l’alimentation en eau potable des populations rurales est assurée en majorité par les eaux souterraines contenues dans les aquifères discontinus cristallin et cristallophyllien. L’objet de cet article est d’évaluer les propriétés hydrauliques de ces aquifères afin d’entreprendre des études pour la gestion optimale de cette ressource. Pour ce faire, une compilation de données regroupant les fiches techniques de forage de même que les essais de pompage disponibles dans la région a été faite. L’interprétation des essais de pompage par la méthode de remontée de Jacob a permis de déterminer 105 valeurs de transmissivité (T ) et de débit spécifique (Q/s). Une analyse statistique des paramètres de forages et des paramètres hydrauliques déterminés a été réalisée. Les forages ont une profondeur totale qui varie de 49,50 à 99 m avec une moyenne de 69 m. L’épaisseur des altérites est comprise entre 1,90 et 63,10 m pour une moyenne de 16,52 m. Les forages ont un débit moyen de 2,32 m3/s. Les profondeurs de venues d’eau sont en moyenne de 42,94 m dans la roche non altérée. Les transmissivités et les débits spécifiques s’échelonnent sur trois ordres de grandeur avec des coefficients de variation supérieurs à 100% traduisant ainsi l’hétérogénéité structurale du milieu aquifère. Ces deux paramètres sont également distribués selon la loi log-normale au seuil de 10%. Une relation empirique significative entre la transmissivité et le débit spécifique a été établie. Elle permet d’estimer la transmissivité par l’expressionT = 0,937(Q/s)^1,118 avec R^2 = 0,82 dans un intervalle de confiance de 95% pour les aquifères de la zone d’étude. Ces résultats sont importants car, ils seront utiles dans les études de modélisation de ces aquifères et faciliteront la politique de gestion des eaux souterraines

Variabilité du régime pluviométrique du Sud de la Côte d’Ivoire et son impact sur l’alimentation de la nappe d’Abidjan

La variabilité climatique dans la région d’Abidjan et ses répercussions sur l’alimentation de sa nappe a été étudiée à travers différentes méthodes prenant en compte aussi bien les paramètres climatiques que les paramètres hydrodynamiques. L’analyse statistique des données a montré qu’une période irrégulière et sèche a succédé, à partir de 1969, à une période normale et humide. Par ailleurs, la prise en compte des paramètres hydrodynamiques fait ressortir une hétérogénéité des valeurs de transmissivité et cela en relation avec la géométrie des réservoirs. L’observation des cartes piézométriques permet de noter une influence relative de la pluviométrie sur l’alimentation de la nappe mais ne constitue pas la seule explication. Dans la zone d’Abidjan, le coefficient de ruissellement assez élevé du reste et le fort taux d’occupation du sol sont aussi responsables des faibles valeurs de l’infiltration efficace enregistrées

Caractérisation et suivi isotopique des eaux de la nappe semi-captive du Maestrichtien de la Côte d’Ivoire

Les ressources en eau dans la region du Grand Abidjan sont tributaires des reserves souterraines, contenues essentiellement dans les formations sablo-argileuses du Continental Terminal (CT) et sableuses du Quaternaire. Lfaquifere du Maestrichtien, situe a environ 200 m sous le CT, semble abriter de grandes reserves d'eaux souterraines qui peuvent etre d'une importance strategique ; malheureusement les parametres caracteristiques chimiques, isotopiques et hydrodynamiques (transmissivite, permeabilite, emmagasinement) de la nappe du Maestrichtien ne sont pas connus. Cette etude presente et discute les resultats des analyses chimiques (elements majeurs) et isotopiques (oxygene-18, deuterium, tritium, carbone-14 et carbone-13) effectuees sur ces eaux a Abidjan, au Sud de la Cote dfIvoire. Les eaux du Maestrichtien indiquent un pH presque neutre (pH = 6,86), une forte alcalinite estimee a 205 mg.l-1 et une mineralisation plus elevee (394 ƒÊS.cm-1) par rapport a celles du CT et du Quaternaire. Les teneurs moyennes (1995/96) sfetablissent pour lfoxygene-18 a -3,6 } 0,1ñ et pour le deuterium a -17,7 } 1,6 ñ avec un exces en deuterium de 10,6 } 0,2ñ. Lfactivite 14C du Maestrichtien est de 26,4 } 0,6 pCM pour une teneur en 13C de -16,2 ñ vs V-PDB (aout1996). La presence dfeaux anciennes dans cet aquifere est confirmee par une teneur en 3H inferieure au seuil de detection (< 0,8 UT). Les activites en 14C (33,3 } 0,2 pCM) et les teneurs en 13C (-14,73 ñ vs VPDB) surles eaux prelevees en novembre 2008 semble indiquer un rajeunissement des eaux du Maestrichtien lie problablement aux pompage

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

San-Pedro area is localized in south-western Côte d’Ivoire and covers a surface of 6912 km<sup>2</sup>. Wa t e r resources exploited in this area are constituted of surface waters and groundwater of weathered and fissured aquifers. The aims of this study are to analyze hydrodynamic properties of fissured aquifers of San-Pedro on statistical and geostatistical viewpoints for a better knowledge and management of groundwater resources. Data base includes 110 drillings tapping fissured aquifers. Transmissivity was calculated by interpreting of pumping tests with classical methods. Specific capacity was calculated at the end of the third step for all drillings after correction of drawdowns. Transmissivity and specific capacity values oscillate between 1,27.10<sup>-6</sup> and 8,59.10-<sup>4</sup> m<sup>2</sup>.s<sup>-1</sup> and between 1,09.10<sup>-2</sup> m<sup>2</sup>.h<sup>-1</sup> et 13,2 m<sup>2</sup>.h<sup>-1</sup>, respectively. These two parameters span three orders of magnitude showing the strong heterogeneity of the medium. An empirical relationship was established between transmissivity and specific capacity of San-Pedro area. This relationship can be used to determine transmissivity in the sectors where this data is lacking. Variogram of transmissivity is characterized by a double structuring. Transmissivity assessment by kriging is satisfactory, observed and estimated values are comparable. The findings obtained in this study lead to a better understanding of hydrogeological properties of south-western Côte d’Ivoire.<br><br>[fr] La région de San-Pedro est localisée dans le sud-ouest de la Côte d’Ivoire et couvre une superficie de 6912 km<sup>2</sup>. Les ressources en eau exploitées dans cette région sont constituées des eaux de surface et des eaux souterraines des aquifères des altérites et de fissures du socle précambrien. La présente étude a pour objectif d’analyser les propriétés hydrodynamiques des aquifères fissurés de San-Pedro d’un point de vue statistique et géostatistique, en vue d’une meilleure connaissance et gestion des ressources en eau souterraine. La base de données comporte 110 forages captant les eaux des fissures profondes. La transmissivité a été déterminée par interprétation des essais de pompage à l’aide des méthodes classiques. Le débit spécifique (Q/s) a été calculé pour tous les forages au niveau du troisième palier, après correction des rabattements. Les valeurs de la transmissivité et du débit spécifique oscillent respectivement entre 1,27.10<sup>-6</sup> et 8,59.10-<sup>4</sup> m<sup>2</sup>.s<sup>-1</sup> et entre 1,09.10<sup>-2</sup> m<sup>2</sup>.h<sup>-1</sup> et 13,2 m<sup>2</sup>.h<sup>-1</sup>. Ces deux paramètres s’échelonnent sur trois ordres de grandeurs montrant l’hétérogénéité du milieu. Une relation empirique a été établie entre la transmissivité et le débit spécifique pour la région de San-Pedro. Cette relation peut être utilisée pour la détermination de la transmissivité dans les secteurs où elle fait défaut. Le variogramme de la transmissivité est caractérisé par une double structuration. L’estimation de la transmissivité par krigeage est satisfaisante car les valeurs observées et estimées sont comparables. Les résultats acquis dans cette étude concourent à une meilleure compréhension des propriétés hydrogéologiques du sud-ouest de la Côte d’Ivoire