Les besoins en eau de la mine

RESULTATS ET DISCUSSION

Introduction

Nous allons présenter dans ce chapitre les principaux résultats obtenus dans notre étude. Il s’agira d’abord de parler de l’effet des pompages liés à l’exploitation minière puis de faire une caractérisation hydrochimique de la NSQ afin d’évaluer l’impact de l’exploitation des sables minéralisés dans la zone minière de Diogo.

Effets de l’exploitation minière sur la nappe superficielle

Pour étudier l’effet des pompages liés à l’exploitation des sables minéralisés, nous avons choisis 15 forages superficiels (CB) et 15 piézomètres (PZCB) qui leurs sont associés.
Le choix des ouvrages est basé sur leur localisation, de façon à subdiviser la zone d’étude en trois parties selon la disponibilité des données en vue d’avoir une bonne représentativité de la zone. Dans chaque groupe, cinq forages superficiels et cinq piézomètres associés ont été choisis (Figure 17)
Les graphiques de la Figure 18 illustrent l’effet des pompages de recyclage sur l’évolution piézométrique de la nappe superficielle dans la zone active de la mine. Elles donnent une représentation assez complète du processus de récupération des flux d’infiltration issus de la mise en dépôt des terrils. Le processus a été bien décrit par Seck (2018) comme suit :
 Mise en dépôt des terrils ;
 Propagation des flux d’infiltration provenant des terrils sur une longueur moyenne de 1 km ;
 Rehaussement du niveau de la nappe supérieure au voisinage de la mine jusqu’à environ +0.5 m (seuil de rabattement autorisé par les licences d’exploitations des forages de recyclage) et allant parfois jusqu’à + 1.20 mètres ;
 Déclenchement des pompages de recyclage ;
 Baisse du niveau de la nappe jusqu’en -0.5m du niveau statique initial des piézomètres ;
 Arrêt des pompages de recyclage ;
 Remontée du niveau dynamique vers le niveau statique.
On voit sur les trois graphiques de la figure 18 que le niveau piézométrique est resté en moyenne constant à l’intérieur de la zone minière depuis le début des exploitations en 2013.
Les courbes DGPZ68 (figure18a), DGPZ58 et DGPZ17 (figure 18c) illustrent bien cela.
Cependant des fluctuations considérables sont notées en certaines périodes et sont liées essentiellement aux prélèvements de recyclage de l’eau d’infiltration issue des dépôts des terrils au niveau de la mine. Ceci est visible, par exemple à travers les fluctuations observables sur la période avril – juillet 2017 (Figure 18c) ou bien sur la période avril-juillet 2016 (Figure 18b). En plus de ces fluctuations majeures, il apparait sur les courbes d’évolution piézométrique de petites fluctuations pouvant être liées aux variations saisonnières de la nappe.

Analyse statistique multivariée des données

Classification hiérarchique ascendante (CHA)

Cette méthode statistique permet de regrouper des données en classes différentes selon leur particularité. Le regroupement s’effectue de telle sorte que les objets semblables se retrouvent dans la même classe Danielson et al., (1999) ; Suvedha et al., (2009). Le résultat est donné sous forme de dendrogramme où nous pouvons voir les différentes classes.
La CHA a abouti au dendrogramme de la Figure 21. Elle a permis de regrouper les 24 échantillons en 5 classes, dont deux (classes C3 et C4) ne comportent qu’une seule observation chacune (Tableau1). La classe C1 comporte 3 observations, la classe C2 compte 16 observations et la classe C5 compte 3 observations.

Analyse en composantes principales

Dans le but de connaitre les processus géochimiques contrôlant la minéralisation des eaux de l’aquifère des sables du littoral Nord au niveau de Diogo, une Analyse en Composantes Principales (ACP) a été effectuée sur la base des paramètres physico-chimiques mesurés sur les échantillons.
Les résultats de l’ACP montrent deux facteurs essentiels, F1 et F2, qui expliquent 91.12% de la variance totale des données. Ces deux facteurs expliquent chacun des variances respectives de 71.39% et 19.63% et pourraient donc suffire à la compréhension des mécanismesgéochimiques qui prédominent au sein de l’aquifère étudié.
Le Tableau 4 montre que le facteur F1 est fortement corrélé au pH, à la conductivité électrique CE, et aux ions bicarbonates (HCO3 – ), chlorures (Cl- ), calcium (Ca2+), magnésium Mg2+ , sodium (Na+ ) et potassium (K+ ). Ce facteur semble refléter le processus primaire de minéralisation totale des eaux de la nappe, à travers l’interaction eau/roche.
Les deux variables sulfates SO4 2- et nitrates NO3 – sont les seules à charger très nettement sur le facteur F2 que l’on pourrait donc relier à un phénomène secondaire de pollution des eaux par ces substances d’origine anthropique. Mais, certaines variables déjà alignées sur F1 montrent aussi une charge pondérale, non négligeable sur ce facteur. C’est le cas par exemple des ions HCO3 – , Ca2+, Na+ (et K + ) dont les charges pondérales négatives sont et presque comparables 52 (-0.422, -0.46, -0.413 et -0.321, respectivement. Leur opposition à SO4 2- et NO3 – sur F2 pourraient refléter en rapport avec les processus secondaires d’échanges d’ions dans lequel les ions Na+ et Ca2+ sont particulièrement impliqués.
Nous présentons sur la Figure 23, les projections de variables et des individus (observations) dans le plan bidimensionnel F1 – F2. On remarque que les individus qui corrèlent bien avec le facteur F1 (essentiellement regroupés dans le quadrant gauche) appartiennent au groupe G2 de la classification hiérarchique ascendante (CHA), correspondant aux eaux de plus forte minéralisation totale dans la zone d’étude, avec des teneurs en chlorures pouvant atteindre 367.00 mg/l et des valeurs de conductivités allant jusqu’à 2098 µS/cm. Par contre, les échantillons qui présentent les conductivités électriques et teneurs en chlorures les plus faibles sont corrélés avec le facteur F2.

Caractérisation physico chimique des eaux

En fonction des paramètres étudiés, des statistiques descriptives ont été effectués. Le PH moyen des eaux souterraines est de 6.71. Les valeurs de CE obtenues témoignent que les eaux de la zone d’étude sont faiblement minéralisées avec une moyenne de 656.53 µs/cm. Néanmoins on note la présence d’eaux fortement minéralisées avec un maxima de 2143 µs/cm. Pour les éléments chimiques la teneur maximale en Cl- est de 367.00mg/l, la valeur maximale 8.76mg/l avec une moyenne de 106.78mg/l. Les ions HCO3 – ont une valeur maximale de 516.00mg/l , une valeur minimale de 2.53mg/l et une moyenne de 125.57mg/l. Les concentrations en Ca et Na sont semblables avec une valeur maximale de 256.00mg/l, une valeur minimale de 9.21mg/l et une moyenne de 57.66mg/l pour le sodium. Les teneurs en Mg et K sont les plus faibles avec des valeurs maximales respectives de 59.96mg/l et 11.60mg/l, des valeurs minimales d’environ 1mg/l et une moyenne de 14.28mg/l pour les ions Mg et 4.05mg/l pour les ions K. les valeurs en SO4 2- et NO3 2- sont en général faibles. Cependant elles sont parfois élevées avec une teneur maximale de 392.00mgl pour les ions SO4 2- et 100.00 mg/l pour les ions NO3 2-. Ces teneurs considérables seraient liées à la contamination anthropique liée aux intrants utilisés par les maraichers.

Identification des processus de minéralisation

Analyse de diagrammes binaires

Sur la figure 28 nous avons tracé les diagrammes binaires utilisés dans cette étude pour une meilleure compréhension de l’origine et des processus de la minéralisation de l’eau de la nappe superficielle dans la zone de Diogo. Le rapport Cl/Na est très souvent utilisé pour comprendre le processus de la minéralisation de l’eau et surtout mettre en évidence les mécanismes d’acquisition de sa salinité Dixon and Chiswell (1992) ; Houssein (2014).
Sur le diagramme Na/Cl de la Figure 28a, nous voyons un groupe de 04 points situés sur la droite de mélange, de pente égale à 01. Ces points seraient caractérisés par une minéralisation contrôlée par la dissolution de la halite (Farid et al., 2012). Un échange d’ions entre l’eau et l’aquifère se traduisant par une adsorption de sodium et la libération de calcium et/ou de magnésium (Capaccioni et al., 2005 ; Stigter et al., 1998 ; Farid et al., 2012), pourrait expliquer l’excès des chlorures sur le sodium pour un certain nombre de points (voir figure 28a).
Le diagramme Ca vs Cl (Figurer 28b) est aussi utilisé pour comprendre les processus géochimiques qui caractérisent les eaux souterraines. Nous remarquons ici que presque tous les points du groupe 1 (voir CHA) et 1 à 2 points du groupe 2 qui sont situés sur la droite de mélange eau douce-eau salée. En plus, nous avons un point du groupe 2 complétement situés au-dessus de la droite de mélange. Cela témoignerait d’un phénomène d’échange ionique eau – roche marqué par une solubilisation du calcium et une fixation de sodium ou de magnésium (Kouzana et al., 2007). Les points situés en-dessous de la droite de mélange et appartenant tous au groupe 2 sont caractérisés par un appauvrissement en calcium qui serait lié à un phénomène de précipitation d’évaporites comme la calcite (Hussein et al., 2014).

Analyse des indices d’échange de base

L’indice d’échange de base (i.e.b) défini par Schoeller (1962) permet de ressortir les échanges cationiques dans un aquifère donné. Sur la figure 30, nous remarquons que l’i.e.b des 24 échantillons étudiés est partout positif, à l’exception de l’échantillon DGPZ92. Ce qui pourrait témoigner de la présence de phénomènes d’échanges ioniques eau/roche, se traduisant par une fixation des ions Na+ et K+ par les roches et la solubilisation des cations Ca2+ et ou Mg2+.