Recherche d’eaux souterraines par les méthodes de prospection électrique et électromagnétique

L’hydrogéologie

L’hydrogéologie est la science des eaux souterraines. Cette science étudie les interactions entre les structures géologiques du sous-sol (nature et structures des roches, des sols) et les eaux souterraines ainsi que les eaux de surface.
L’hydrogéologie, science de l’eau souterraine, a pour finalité la planification de l’exploitation des aquifères ou nappes d’eau souterraine.
Concept d’aquifère : Un aquifère (du latin aqua= eau; fere= porter) est une formation hydrogéologique perméable permettant l’écoulement significatif d’une nappe d’eau souterraine et le captage de quantités d’eau appréciables, par des moyens économiques.
Les eaux souterraines : Les eaux souterraines proviennent de l’infiltration des eaux de pluie dans le sol. Celles-ci s’insinuent par gravité dans les pores, les microfissures et les fissures des roches, humidifiant des couches de plus en plus profondes, jusqu’à rencontrer une couche imperméable. Les eaux souterraines s’accumulent, remplissant le moindre vide, saturant d’humidité le sous-sol, formant ainsi un réservoir d’eau souterraine appelé aquifère ; c’est une formation hydrogéologique conductible permettant l’écoulement significatif d’une nappe d’eau souterraine et le captage d’eau de quantité appréciable.
Les nappes : La nappe d’eau souterraine est constituée par l’ensemble des eaux comprises dans la zone saturée de l’aquifère dont toutes les parties sont en continuité hydraulique.

Choix des méthodes

Pour l’hydrogéologue, les méthodes géophysiques sont des outils susceptibles de répondre à des questions relatives aux eaux souterraines. Mais pour que les méthodes géophysiques puissent apporter un maximum d’information, il faut de la part des hydrogéologues des interrogations biens précises. Notre choix de méthodes et de techniques de mesures ainsi que leur mise en œuvre et les interprétations des données acquises sur le terrain, sont guidés par les interrogations spécifiques au contexte de notre étude.

Les méthodes électriques et électromagnétiques, par la mesure de la résistivité électrique du sous-sol, permettent d’obtenir des informations sur la structure géoélectrique. Elles sont considérées comme des outils d’investigation profonde complémentaire en hydrogéologie, apportant de ce fait des données indispensables sur la géométrie du réservoir potentiel et sur sa nature lithologique. La méthode électrique en courant continu en tant que méthode d’investigation rapide de la structure géologique ou hydrogéologique, maîtrise bien la résolution latérale et verticale (profondeur d’investigation) ; elle est mieux adaptée à une recherche peu profonde.
Les méthodes électromagnétiques permettent de localiser et de décrire les formations conductrices (position du toit, valeur de résistivité) avec plus de précision et plus de profondeur d’investigation que les méthodes de courant continu ; elles sont peu sensibles aux variations latérales superficielles de résistivité. La mise en œuvre du sondage électromagnétique est plus simple et la mesure plus rapide que pour un sondage électrique équivalent.
Compte tenu de ces caractéristiques, l’utilisation simultanée de ces deux méthodes pourrait produire des informations complémentaires dans notre travail.

Méthode électromagnétique temporelle ou TDEM

Le TDEM (Time Domain Electromagnetism) est le terme classique utilisé dans les pays anglo-saxons. C’est une méthode de sondage EM à source contrôlée en domaine temporel permettant de localiser des corps conducteurs dans le sol lorsque la résistivité de l’encaissant et de la cible contrastent de manière importante.
Méthode électrique : La prospection électrique est une des méthodes géophysiques, appliquée à l’exploration du sous-sol, par sondage vertical ou par profilage.
Les méthodes électriques en courant continu ont été développées dès 1911 par Schlumberger. Elles mesurent la résistivité électrique du sous-sol, plus précisément la résistivité apparente en considérant que le sous-sol est hétérogène. Les méthodes classiques de mesures de la résistivité du sous-sol par injection du courant continu reposent toutes sur le même principe.
Principes généraux : Le principe de la méthode électrique en courant continu consiste à injecter un courant électrique dans le sol par l’intermédiaire de deux électrodes, A et B, dites de courant ou d’injection. Deux autres électrodes, M et N, appelées électrodes de potentiel sont utilisées pour mesurer la différence de potentiel observée entre ces deux points produite par ce courant à une certaine distance des électrodes d’injection.

Méthode électrique

La prospection électrique est une des méthodes géophysiques, appliquée à l’exploration du sous-sol, par sondage vertical ou par profilage.
Les méthodes électriques en courant continu ont été développées dès 1911 par Schlumberger. Elles mesurent la résistivité électrique du sous-sol, plus précisément la résistivité apparente en considérant que le sous-sol est hétérogène. Les méthodes classiques de mesures de la résistivité du sous-sol par injection du courant continu reposent toutes sur le même principe.
Principes généraux : Le principe de la méthode électrique en courant continu consiste à injecter un courant électrique dans le sol par l’intermédiaire de deux électrodes, A et B, dites de courant ou d’injection. Deux autres électrodes, M et N, appelées électrodes de potentiel sont utilisées pour mesurer la différence de potentiel observée entre ces deux points produite par ce courant à une certaine distance des électrodes d’injection.

Table des matières

INTRODUCTION
Partie I : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
I.1. CONTEXTES GEOGRAPHIQUE ET ADMINISTRATIF
I.1.1. Commune rurale de Masiaboay
I.1.2. Commune rurale de Beantake
I.2. CONTEXTE GEOLOGIQUE
I.2.1. Formation sédimentaire
I.2.2.1. La commune rurale de MASIABOAY
I.2.2.2. La commune rurale de BEANTAKE
I.3. CONTEXTE CLIMATIQUE
I.3.1. Pluviométrie
I.3.2. Température
I.4. CONTEXTES HYDROLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE
I.4.1. Systèmes aquifères existants (Rapport final ECHYDRO ACF Betioky, 2013)
I.4.2. Délimitation des entités hydrogéologiques
Partie II : RAPPELS METHODOLOGIQUES ET MATERIELS UTILISES
II.1. Généralité sur le cycle hydrologique
II.2. L’hydrogéologie
II.2.1. Concept d’aquifère
II.2.2. Les eaux souterraines
II.2.3. Les nappes
II.3. Choix des méthodes
II.4. Méthodes de prospection électrique et électromagnétique
II.4.1. Méthode électromagnétique temporelle ou TDEM
II.4.2. Méthode électrique
Partie III : RESULTATS ET INTERPRETATION APRES TRAITEMENT DES DONNEES
III.1. Exemple de présentation des résultats
III.1.2. Méthode électrique
III.1.3. Sondage TDEM
III.2. Résultats et interprétation
III.2.1. COMMUNE RURALE DE BEANTAKE
III.2.2. Commune rurale Masiaboay
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
ANNEXE A. LE LOGICIEL RES2DINV
ANNEXE B : Le logiciel QWSEL
ANNEXE C : FEUILLE DE MESURE S.E.V
ANNEXE D