CONCEPTION D UNE BASE DE DONNEES CARTOGRAPHIQUE DE …

LEFLEM Michel Maurice Promotion 2012/2013 Soutenu publiquement le 03/07/2014

Conception d’une base de données cartographique de la ressource en eau souterraine, réalisation des

cartes thématiques : cas de Libreville centre, Gabon.

CONCEPTION D’UNE BASE DE DONNEES

CARTOGRAPHIQUE DE LA RESSOURCE EN EAU

SOUTERRAINE, REALISATION DES CARTES

THEMATIQUES : CAS DE LIBREVILLE CENTRE.

MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU

MASTER II.

OPTION : Eau et Infrastructure Hydraulique Souterraine.

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Présenté et soutenu publiquement le 03 Juillet 2014 par

Michel Maurice LE FLEM Travaux dirigés par : M. AGONDOGO Martial Ingénieur Cartographe.

M. Mahamadou KOITA Docteur hydrogéologue.

Responsable pédagogique

Infrastructures et réseaux hydraulique.

Jury d’évaluation du stage :

Président : Angelbert BIAOU

Membres et correcteurs : Mahamadou KOITA.

Sewa Da SILVIERA.

Dimitri SORO.

Promotion [2012/2013]

Conception d’une base de données cartographique de la ressource en eau souterraine,

réalisation des cartes thématiques : cas de Libreville centre, Gabon.


ii

Remerciements/ Dédicaces Ce modeste travail est le fruit de plusieurs années d’efforts. Efforts qui ont été

encouragés et soutenus par le personnel et le corps enseignant de l’INSTITUT

INTERNATIONAL D’INGENIERIE DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT (2iE). Ainsi

que tous mes collègues avec qui j’ai travaillé pendant mon apprentissage dans une ambiance

familiale, qu’ils trouvent ici ma profonde gratitude.

Nous ne saurons commencer nos remerciements sans penser à :

Notre encadreur Dr. Mahamadou KOITA, Enseignant chercheur à l’Institut

International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement.

A notre maître de stage M. AGONDOGO Martial d’avoir accepté de nous encadrer

pendant cette période, pour sa disponibilité et tout le savoir qu’il a bien voulu partager avec

nous.

Toute notre gratitude va du côté de Madame Marie AYITO Directrice Générale des

Ecosystèmes Aquatiques et à sa Direction pour nous avoir reçus dans leur structure pour notre

stage.

Sans oublier tous les agents de la dite Direction, qui nous ont reçu dans leurs locaux

où nous avons pu observer, remarqué et mené quelques activités dans différentes disciplines.

Nous ne saurons terminer sans remercier notre famille pour leur soutien psychologique

et leur compréhension qui nous ont permis de persévérer jusqu’à la fin.

Et enfin rendons grâce à notre créateur qui sans lui toute chose ne serait possible.

«Ce mémoire est dédié à mon père et ma grande sœur, que la terre vous soit légère.»




iii

Sommaire Résumé .......................................................................................................................................... vi

ABSTRACT ............................................................................................................................ vii

liste des abréviations ................................................................................................................... viii

LISTE DES FIGURES .......................................................................................................... x

I. INTRODUCTION ...........................................................................................................1

II. PRESENTATION GENERALE ..................................................................................3

II.1 Généralités sur le Gabon. ...................................................................................................3

II.2 Situation géographique du site d’étude. .............................................................................3

II.3 Cadre climatique. ................................................................................................................4

II.4 Géologique de la région d’étude .........................................................................................5

II.5 Cadre Hydrographique.......................................................................................................6

II.6 Cadre Hydrogéologique ......................................................................................................7

III. MATERIEL ET METHODES .....................................................................................8

III.1. Données ............................................................................................................................8

III.2. Matériel ............................................................................................................................9

III.3. Méthodologie ...................................................................................................................9

III.3.1. Etude ou conception de la Base de Données ......................................................................... 9

III.3.2. Processus de production de cartes thématiques ................................................................. 12

III.3.2.1. Phase1-Identification des grands Bassins hydrologiques ............................................... 12

III.3.2.2. Phase 2-Evaluation de la ressource en eau totale renouvelable potentielle ................... 14

i. Traitement des données de précipitation ............................................................................... 14

ii. Calcul de l’évapotranspiration réelle ..................................................................................... 14

iii. Evaluation des précipitations efficaces .............................................................................. 15

III.3.2.3 Phase 3-Evaluation et Etablissement de la carte de la ressource en eau souterraine

renouvelable naturelle potentielle. .................................................................................................... 16

i. Détermination de l’index hydrogéologique. ........................................................................... 16

ii. Module spécifique d’infiltration ............................................................................................ 17




iv

III.3.2.4. Phase 4-Etablissement de la carte d’accessibilité, d’exploitabilité et disponibilité de la

ressource en eau souterraine. ............................................................................................................ 17

i. Critères ................................................................................................................................... 17

ii. Classification des critères ....................................................................................................... 18

iii. Transformation des critères en cartographie .................................................................... 18

iv. Evaluation et pondération des critères............................................................................... 19

v. Analyses multicritères ............................................................................................................ 20

IV. RESULTATS ET DISCUSSIONS .............................................................................21

IV.1. Conception de la Base de Données ................................................................................ 21

IV.1.1. Schéma conceptuel ................................................................................................................. 21

IV.1.2. Structure physique ................................................................................................................. 22

VI.2. Elaboration de cartes thématiques ................................................................................ 22

IV.2.1. Phase1- Identification des bassins versants hydrologiques.................................................... 23

IV.2.2. Phase 2-Evaluation de la ressource en eau totale renouvelable potentielle ........................... 23

IV.2.2.1. Contrôle et analyse des données climatologiques ........................................................... 24

a. Analyse fréquentielle pluviométrique .................................................................................... 25

i. Paramètre de description de l’échantillon ................................................................................. 25

ii. Histogramme des fréquences empiriques .................................................................................. 26

iii. Courbe de fréquence cumulée expérimentale ........................................................................ 27

iv. Ajustement (numérique) de la loi normale ............................................................................ 29

b. Exploitation des données pluviométriques en carte des courbes isohyètes ............................... 30

IV.2.2.2. Evapotranspiration Réelle (ETR) ................................................................................... 31

IV.2.2.3. Précipitation efficace ...................................................................................................... 33

IV.2.3. Phase 3-Evaluation et établissement de la carte de ressource en eau souterraine

renouvelable potentielle. ........................................................................................................................ 35

IV.2.4. Phase 4- Etablissement de la carte d’accessibilité, d’exploitabilité et disponibilité de la

ressource en eau souterraine. ................................................................................................................ 36

IV.2.4.1. Carte de disponibilité de la ressource. ............................................................................ 36

IV.2.4.2. Carte d’accessibilité de la ressource en eau souterraine ................................................ 37

IV.2.4.3. Carte d’exploitabilité de la ressource en eau souterraine .............................................. 39

V. CONCLUSION ET RECOMMANDATION ..............................................................40

V.1. Conclusion ......................................................................................................................... 40

V.2. Recommandation .............................................................................................................. 41




v

VI. Bibliographie .............................................................................................................42

VII. Glossaires................................................................................................................45

VIII. Annexes ..................................................................................................................46




vi

RESUME La présente étude, effectuée au Gabon, contribue à une meilleure gestion de la

ressource hydrique. L’objectif principale est l’évaluation de la ressource en eau souterraine de

la ville de Libreville centre. Pour mener à bien ce travail, il a été conçu une base de données

cartographique de cette ressource souterraine et réalisé des cartes thématiques.

La conception de la Base de Données (BD) a suivi le formalisme Langage Unifié de

Modélisation (UML) découlant d’une étude préliminaire des besoins et à donner le Model

Conceptuel des Données (MCD) et le Model Conceptuel Physique (MCP). Les cartes

thématiques ont été élaborées en suivant l’analyse multicritères à partir des thématiques

établies avec les données collectées, les différentes manipulations des critères par la méthode

d’interpolation déterministe et précisément le Spline ont permis d’obtenir des cartes

thématiques.

L’établissement de ces cartes thématiques ont montré que la région a une forte

disponibilité de ressource en eau souterraine, soit environ 70% de l’ensemble du territoire,

d’identifier les zones d’accès de la ressource et favorable à l’implantation d’ouvrage

hydraulique.

Mots Clés :

1 – Base de données.

2 – Ressource en eau souterraine potentielle.

3 – Disponibilité.

4 – Accessibilité.

5 – Exploitabilité.




vii

ABSTRACT The present study, led from Gabon, contributes to a better manager of the water

resource. The main objectif is the evaluation of the underground water resource of the city

from Libreville middle. To do well to the job, he was conceived cartographic a database of

this underground resource and was executed cards sets of themes.

The design of the comic book formalism followed Unified Modelisation Language

(UML) rising from a previous study of the needs and gave the Model Conceptual Data (MCD)

and the Model Conceptual Physical (MCP). The sets of themes were elaborate next

multicriteres analysis from the sets of themes implanted with the data collected various

manipulation of the factors by the method of interpolation determinism and just the spline

helped get cards sets of themes.

The establishment of these cards is themes of showed the region has a strong

availability of underground water resources around 70% of the whole territory, to identify the

access points of the resource and in favour of the hydraulic place of work.

Key words:

1 – Base of data.

2 – Resource of ground water.

3 – Availability.

4 – Accessibility.

5 - Exploitability.




viii

LISTE DES ABREVIATIONS

A.SEC.N.A : Agence pour la Sécurité de la Navigation aérienne en Afrique.

ANGT : Agence Nationale des Grands Travaux.

B.R.G.M : Bureau de Recherche Géologique et Minière.

BD : Base de Données.

BV : Bassin versant.

D.G.E.A : Direction Générale des Ecosystèmes Aquatiques.

DAO : Dessin Assisté par Ordinateur.

DGEA : Direction Générale des Ecosystèmes Aquatiques.

ENEF : Ecole Nationale des Eaux et Forêts.

ETR : Evapotranspiration Réelle.

FAO : Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture.

GPS : Global System Projection.

M.A : Million d’années.

MCD : Modèle Conceptuel de Données.

MCP : Modèle Conceptuel Physique.

MEA : Modèle Entités-Association.

M.L.D : Modèle logique de Données.

ORDBMS : Système de Gestion de Base de Données Relationnelle Objet.

PC : Ordinateur Portable.

PE : Pluie efficace.

SGBD : Système de Gestion de Base de Données.

SI : Système d’Information.

SIG : Système d’Information Géographique.

SQL : Structure Query Language.

TDR : Termes de références.

UML : Langage Unifié de Modélisation.




ix

LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Classification des critères. .................................................................................................... 18 Tableau 2: Attribution des poids par critères de chaque thème.................................................................... 20 Tableau 3: Caractéristiques des BV de Libreville centre. ........................................................................... 23

Tableau 4: Caractéristiques des échantillons de chaque Poste. .................................................................... 26 Tableau 5:Tableau quantile et intervalle de confiance pour chaque poste. .................................................... 30 Tableau 6: ETR selon L. TURC (1966-1996)........................................................................................... 32 Tableau 7: Pluie efficace de chaque poste. .............................................................................................. 33




x

LISTE DES FIGURES Figure 1: Carte du Gabon et ses 9 provinces. .............................................................................................3 Figure 2: Carte de localisation du site d’étude. ...........................................................................................4 Figure 3: Carte géologique bassin sédimentaire. .........................................................................................5 Figure 4: Hydrographie de la région de Libreville. .....................................................................................6 Figure 5:Organigramme élaboration carte thématique. .............................................................................. 19 Figure 6:Schéma conceptuel de données du domaine hydrologie. ............................................................... 21 Figure 7: Schéma conceptuel de données du domaine climatologie. ............................................................ 22 Figure 8: Schéma conceptuel de données du domaine hydrogéologie. ......................................................... 22 Figure 9 Graphique de la moyenne mobile du Poste 1 période 1966-1996. ................................................... 24 Figure 10 : Graphique de la moyenne mobile Poste 71 période 1966-1985. .................................................. 24 Figure 11 : Graphique de la moyenne mobile du Poste 72 période 1966-1985. ............................................. 25 Figure 12: Graphique des doubles cumuls des trois Postes période 1966-1985. ............................................. 25

Figure 13 : Histogramme classe 266 mm poste 1. ..................................................................................... 27 Figure 14 : Histogramme classe 265 mm poste 71. ................................................................................... 27 Figure 15 : Histogramme classe 248 mm poste 72. ................................................................................... 27 Figure 16: Courbe de Fréquence cumulée poste 1. .................................................................................... 28 Figure 17: Courbe de Fréquence cumulée poste 71. .................................................................................. 28 Figure 18: Courbe de Fréquence cumulée poste 72. .................................................................................. 28 Figure 19: graphique fréquences cumulées, droite de Henry et intervalle de confiance poste 1. ....................... 29 Figure 20: graphique fréquences cumulées, droite de Henry et intervalle de confiance poste 71. ..................... 29 Figure 21: graphique fréquences cumulées, droite de Henry et intervalle de confiance poste 72. ..................... 30 Figure 22: Carte de la pluviométrie moyenne annuelle 1966-1996 en courbes isohyètes de Libreville centre. ... 31 Figure 23: Carte de l'évapotranspiration réelle moyenne annuelle 1980-1990 en courbe de Libreville centre. .... 32 Figure 24: Carte des pluies efficaces moyennes annuelles (1966-1996) de Libreville centre. .......................... 34 Figure 25: Carte de ressource en eau renouvelable potentielle. ................................................................... 35 Figure 26: Carte de la ressource en eau souterraine renouvelable naturelle. .................................................. 36 Figure 27: Carte de disponibilité de la ressource en eau souterraine de Libreville centre. ............................... 37 Figure 28: Carte d'accessibilité de la ressource en eau souterraine de Libreville centre................................... 38 Figure 29: Carte d'exploitabilité de la ressource en eau souterraine de Libreville centre. ................................ 39




I. INTRODUCTION

Les besoins en eau (à usage domestique) des communautés rurales du Gabon, sont

traditionnellement satisfaits d'une manière naturelle par les eaux superficielles qui abondent

sur tout le territoire. Ce système d'alimentation présente un inconvénient sur le plan sanitaire,

car il occasionne des maladies infectieuses ou parasitaires, encourageant ainsi les

déplacements des populations vers les grands centres urbains.

Ces déplacements impropres engendrent le phénomène : d’exode rural, qui conduit à

l’augmentation exponentielle des populations urbaines, elle à son tour entraine un

accroissement brusque de la demande en eau de consommation. La sollicitation excessive

d’eau potable génère une diminution du débit, occasionnant une difficulté des unités de

production à desservir les consommateurs, et engendrant ainsi des coupures de plusieurs

heures voir plusieurs jours. Pour pallier à cette pénurie, certains consommateurs réalisent des

forages privés, s'approvisionnent dans les rivières, les ruisseaux, les marigots ou des simples

trous d'eau.

Cette utilisation abusive des ressources hydriques fragilise l’écosystème aquatique et pose

le problème de gestion de la ressource en eau (Bongo Ondimba, 2013). La Direction Générale

des Ecosystèmes Aquatiques chargé d’assurer la régularité et la durabilité de la production

aquatiques a été mandatée par le ministère des eaux et forets pour aider à résoudre le

problème de mauvaise gestion des ressources hydriques.

Pour se faire, il a été décidé par la Direction Générale d’évaluer la ressource en eau

souterraine, Cette évaluation passe tout d’abord par la ville de Libreville, pour ensuite

extrapoler le système à tout le Gabon. L’objectif général visé par l’étude est de contribuer à

une meilleure connaissance de la ressource en eau souterraine renouvelable totale.

Spécifiquement il s’agit :

L’étude technique pour l’élaboration de la base de données cartographique de la

ressource;

la production de cartes thématiques d’exploitabilité, d’accessibilité et de

disponibilité ; informant et aidant à une meilleure gestion des ressources

hydriques.

Le présent rapport comporte trois parties :




2

La première partie traite du cadre général, elle est consacrée à la présentation de la

zone d'étude, à la description du contexte géographique, géomorphologique,

hydrologique et hydrogéologique.

Méthodologie et matériel font l’objet de la deuxième partie, elle présente les

méthodes adoptées par objectifs spécifiques ainsi que le matériel utilisé.

La troisième partie se constitue des résultats et discussion, elle aborde les

principaux résultats suivie d’une phase d’interprétation et de discussion.

La conclusion et recommandation termineront ce travail.




3

II. PRESENTATION GENERALE

II.1 Généralités sur le Gabon.

Le Gabon est un pays d’Afrique équatoriale, situé dans le golf de Guinée et à cheval sur

l’équateur. Le territoire ainsi à une superficie de 267 667 Km², limité au nord-ouest par la

Guinée équatoriale, au nord par le Cameroun, à l’est et au sud par la République du Congo

(Figure 1). Le Gabon se situe entre la latitude 2°30’ Nord et 3°55’Sud, recouvert sur près de

85% (WALTER, 1983) de son territoire par la grande forêt équatoriale. Relativement plate et

ouverte sur l’océan Atlantique par un bassin sédimentaire côtier de 800 Km de long sur 20 à

30 Km de large, il a pour capitale politique Libreville qui est la zone d’étude.

Figure 1: Carte du Gabon et ses 9 provinces.

II.2 Situation géographique du site d’étude.

La zone de Libreville se situe dans la province de l’estuaire à l’ouest du Gabon, à une

latitude de 0°23’24’’Nord et une longitude de 9°27’7’’ Est. Cette région est limitée à l’ouest




4

par un estuaire (Figure 2), et couvre environ 6000 ha. Le relief est vallonné avec un réseau

hydrographique dense.

Figure 2: Carte de localisation du site d’étude.

II.3 Cadre climatique.

La position géographique du Gabon lui confère un climat équatorial. La région de

l’estuaire (première province du Gabon) où se situe Libreville a un climat équatorial de

transition. Il comprend deux grandes saisons, la saison de pluie (septembre-décembre), la

saison sèche (juin-septembre) ; et deux petites saisons (l’une de mi décembre à mi-février et

l’autre de mi-février à mai). Les températures y restent élevées toute l’année (2°4 d’amplitude

à Libreville), oscillant entre 21° et 28°C. Elle se distingue par une pluviométrie très

importante (2000 à 3800 mm) et par un grand nombre de jours de pluie allant de 170 à 200

(WALTER, 1983). L’ensoleillement est parmi les plus importants du pays plus de 1 500

heures à Libreville (WALTER, 1983), mais dans l’ensemble le pays bénéficie d’une

insolation médiocre due à une importante nébulosité qui augmente de la côte vers l’intérieur.




5

L’évaporation correspond sensiblement à la valeur de l’évapotranspiration des végétaux qui

croit avec la température, l’insolation et le vent.

II.4 Géologique de la région d’étude

La géologie de la région de l’estuaire (Figure 3) s’inscrit dans la lithologique du bassin

sédimentaire côtier Secondaire et Tertiaire (ensemble des formations de couverture). Il couvre

environ 50.000 km², présente des couches (Annexes I) avec pendage vers l’ouest. L’absence

de relief accentué n’exclut pas cependant l’existence de fortes pentes, les fonds de vallées sont

étroits et n’ont que de faibles bandes de sols hydromorphes. Il est divisé par le horst de

Lambaréné, en un bassin horst intérieur constitué de formations continentales fluviolacustres

ou lagunaires, et un bassin atlantique constitué de dépôts marins.

Figure 3: Carte géologique bassin sédimentaire d’après la notice explicative N°36 (DELHUMEAU, 1969)




6

Cette figure montre que la zone de Libreville repose en général dans le groupe Sibang (crétacé

supérieur), mais avec des affleurements brefs des séries de cirque, komandji Namino, Madiéla

et série rouge.

II.5 Cadre Hydrographique

Le Gabon est doté d’un réseau extrêmement dense qui alimente deux fleuves :

l’OGOOUE et la NYANGA, ainsi que les hauts bassins et de séries de petits fleuves côtiers

du nord. La région de Libreville est constituée en partie de cette série de petits fleuves côtiers

et par l’estuaire à sa zone littorale (Figure 4). De cette série, on distingue deux types : ceux

qui drainent des formations précambriennes et ceux qui coulent sur le sédimentaire côtier.

Dans la première série se trouve le KOMO dont l’estuaire est entièrement dans le sédiment

côtier. Dans la seconde série se rencontre, les rivières telles que la Lowe et Gué-Gué qui se

jettent dans l’estuaire, un système de l’estuaire du LIKUBUNOUE et du N’TSINI qui est

fortement ramifié.

Figure 4: Hydrographie de la région de Libreville.




7

Le régime hydrologique, fortement influencé par le climat est de type équatorial, a deux

maximas et deux minimas. Les périodes pluvieuses s’étendent d’octobre à novembre et d’avril

à mai, la première période étant la plus importante. Les deux minimas sont homogènes en

valeur et s’étend respectivement sur les mois de janvier et juillet. La zone de Libreville a été

découpée en 21 grands bassins versants, dont la surface totale de l’ensemble donne en

moyenne 6172,19 ha.

II.6 Cadre Hydrogéologique

Compte tenu de la grande disponibilité en eaux de surface pérennes, la recherche et

l'exploitation des eaux souterraines ont été jusqu'à maintenant quasiment négligées au Gabon.

Et la zone de Libreville est alimentée depuis l’année 1970 par des eaux de surface, et selon

l’entretien eu avec le Directeur de l’Hydraulique Urbaine (BOUYOU MAVOUNGOU, 2013)

du Ministère des Infrastructures Hydrauliques, les eaux souterraines agnat ont été

abandonnées à cause du mauvais système d’assainissement. Pour les rares informations

hydrogéologie concernant le bassin sédimentaire en référence aux travaux de Koungourou

Matsaya, Essouli et Faye (2011), il comporte une série d’aquifères multicouches constituée

par des sables argileux (série superficielle formant une nappe libre) et par des sables et grès

du crétacé qui forment une nappe captive. La série de Sibang est l’aquifère connu dans la

région de Libreville, les forages de profondeur variable produisent entre 2 et 50 m3/h. Elle a

pour caractéristiques hydrodynamiques, des transmissivités de l’ordre de 10-4m2/s et un

coefficient d’emmagasinement compris entre 3.10-4 et 10-3 (Mott, BCEOM, SOGREAH, &

ORSTOM, 1992).




8

III. MATERIEL ET METHODES

III.1. Les données

Les données collectées et utilisées pour l’exécution du travail sont de plusieurs types :

Image satellitaire : Une image brute géoréférencée ETM+ de Landsat 7. Cette donnée

issue d’un système informatisé, participe à l’analyse et à l’élaboration des différentes

cartes. Elle est issue du site internet: www.glcf.umd.edu/data/landsat/

climatique : les données climatiques sont la température et la pluviométrie. Elles

proviennent de l’Agence pour la Sécurité de la Navigation aérienne en Afrique

(A.S.E.C.N.A), de l’Agence Nationale des Grands Travaux (ANGT) et du site

internet : www.wofrance.fr/weather/maps/ , elles concernent les Stations de

l’aéroport de Libreville (poste 1) de la période 1966 à 1996, Libreville Ste Anne (poste

71) de la période 1966 à 1985 et la station Libreville Port (poste 72) de la période

1966 à 1985. Elles informent sur la pluie efficace, l’intensité, la quantité moyenne et

l’évapotranspiration. Il faut signaler que les données climatiques collectées ne sont pas

trait récentes, cela est dû à l’inactivité de certaines postes de nos jours. Ainsi pour un

souci d’harmonisation des données, il a été considéré les années ci-dessus ;

Cartographique : les données cartographiques concernent celles de la ville de

Libreville contenant des informations sur la topographie et l’hydrographie fournies par

l’Ecole Nationale des Eaux et Forêts (ENEF);

Géologique : la géologie de la zone d’étude est tirée de la cartographie de la feuille

géologique de reconnaissance de Libreville-Kango, celle-ci est donnée par la Direction

Générale des Mines du Gabon (D.G.M.G);

Hydrogéologique : ces données sont issues du Ministères du pétrole et des

infrastructures hydrauliques concernant les logs de forage, rapport projet Réseau SIG-

Afrique (Seguin, 2005) et rapport évaluatif hydrologique de l’Afrique Sub-saharienne

Pays de l’Afrique de l’Ouest : Gabon (ORSTOM, 1992).




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III.2. Matériels

La réalisation du projet a suscité selon les différentes exécutions d’activités, une série de

matériel qui sont les suivants :

Pour la conception de la Base de Données (BD), le logiciel Microsoft office (Word) a servi à

élaborer une fiche d’étude préliminaire pour pouvoir analyser, évaluer et comprendre

l’orientation à suivre pour la BD (Annexe II). Le logiciel PowerAMC6.1 données, qui est un

outil de conception de base de données et qui offre tous les avantages d’une approche de

conception à deux niveaux ; Et conserve les modèles tant au niveau conceptuel que physique a

permis de concevoir (renforcer) le MCD, de générer le MCP et le script pour incrémenter la

BD ;

L’évaluation financière est faite par Excel en estimant les coûts de chaque composante devant

être acquises pour l’application et le fonctionnement de la BD ;

Les données collectées sur le terrain et dans les structures adéquates sont traitées et analysées,

par le logiciel Arcview 3.2a en ce qui concerne la cartographie et la combinaison des cartes,

Excel pour les données collectées et informations. Et RSI Envi 4.1 pour les images

satellitaires et l’obtention de carte linéamentaire de la zone.

III.3. Méthodologie

La méthodologie adoptée se résume en deux phases :

L’étude ou conception de la base de données cartographique ;

Production de cartes thématiques géographiques de la ressource en eau souterraine,

d’exploitabilité, d’accessibilité et disponibilité.

III.3.1. Etude ou conception de la Base de Données

La démarche utilisée pour la conception de la BD s’est faite dans un premier temps par

une étude préliminaire. Cet examen permet d’avoir des indications sur les besoins immédiats,

le type de données, les acteurs du projet. Pour se faire il a été élaboré un guide d’entretien non

structuré (Annexes II), qui s’est réalisé sous forme d’entretien avec le chef de service assigné

à la gestion de la BD.




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Les réponses obtenues par le questionnaire (Annexes II) ont servi comme point de repère

dans la suite du travail.

Après l’étude préliminaire, il s’en suit la conception de la BD. Ici, il s’agit de mettre

en place le MCD ou encore de le renforcer et de proposer un modèle physique. Pour se faire,

la méthodologie utilisée pour modéliser la réalité sera relationnelle-objet. Ainsi, le formalisme

UML sera appliqué. C’est un langage visuel dédié à la spécification, la construction et la

documentation des artefacts.

Le choix se porte sur le formalisme UML, car il permet une approche objet qui correspond à

l’élaboration de la structure des données orienté objet-relationnelle. De plus, comme la base

est orientée cartographique, on doit gérer des règles topologiques (connexion, superposition,

intersection…) entre les points ainsi que des relevés ou des observations (discrets dans le

temps et dans l’espace).

Une fois le choix du formalisme fait, le niveau conceptuel peut commencer. A ce

stade, il s’agit d’identifier les domaines se rapportant à la problématique qui est l’évaluation

de la ressource en eau souterraine renouvelable. Ces domaines sont : l’hydrologique, la

climatologique et l’hydrogéologique. De décrire les dépendances fonctionnelles de chaque

domaine et d’élaborer un Modèle Entité-Association (MEA) appelée encore Model

Conceptuel de Données (MCD).

Dans le modèle conceptuel de données :

les entités (objets distincts) et leurs attributs (caractéristiques) sont identifiés,

les associations (les relations entre les différentes classes d’entité) sont définies,

les associations sont décrites par leur cardinalité minimale et maximale,

Des identifiants sont définis.

Les différents domaines sont constitués d’entités suivantes:

Données constitutives du domaine eaux souterraines




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Ouvrages hydrauliques réalisés

Géologie

Fracturation

Images satellitaires

Profondeur totale

Débit d’exploitation

Localisation (longitude et latitude)

Niveau statique

Profondeur d’altération

Débit après développement

Paramètres hydrodynamiques

Données constitutives du domaine eaux de surfaces

Ouvrages hydrauliques réalisés sur le bassin

versant

Description du bassin versant (caractéristiques

géomorphologiques)

Carte hydrographique

Données constitutives du domaine climatologie

Pluviométrie

Température

L’évapotranspiration

Le modèle conceptuel fait place au niveau logique. Le niveau logique transforme le

schéma conceptuel en schéma relationnel en abrégé M.L.D. Ainsi il s’agit de :

Transformer les classes d’entités en table et nommer les tables,

Transformer les identifiants en clés primaires et étrangères,

Préciser le type de données.

La conception de BD se termine par le niveau physique. A cette partie, on implémente la

structure de données sous un Système de Gestion de Base de Données (SGBD). Il peut se

faire de deux manières, la première par l’utilisation d’un script SQL et la seconde avec MS




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Access. Vue nos compétences limitées (ne connaissant que Access) nous optons pour la

seconde solution.

III.3.2. Processus de production de cartes thématiques

L’élaboration des cartes thématiques est conditionnée par la densité des données

disponibles et des possibilités graphiques. Les phases 1, 2 et 3 ci-dessous, qui concourent à

l’élaboration de la carte de ressource en eau souterraine, suivent un schéma élaboré dans les

termes de références (TDR). Pour ce qui est des cartes de disponibilité, accessibilité et

d’exploitabilité, la phase 4 permet leur réalisation en s’appuyant sur l’analyse multicritères.

III.3.2.1. Phase1-Identification des grands bassins hydrologiques

Cette phase a consisté à la délimitation et la détermination des caractéristiques physiques

de bassins versants à partir de la carte topographique de la zone de Libreville à l’échelle

1/500000.

i. Caractéristiques géomorphologiques

Les formules utilisées pour la caractérisation géomorphologique des BV sont choisies car

elles serviront dans la suite pour production de carte thématique :

Localisation des bassins versants ;

La surface (S) du BV est mesurée à l’aide de techniques de digitalisation. selon le

classement de BV les grands BV sont fonction de leur surface qui doit être supérieur

ou égale à 200km²;

Périmètre (P) est mesuré à l’aide de technique de digitalisation;

Indice de compacité de Gravelius (permet de comparer entre eux les BV de surface

identique) se calcule :

푘 =푃

2√휋 × 퐴= 0,28 ×

푃√퐴

Formule 1: Cours hydrologie (2ie) chapitre II: Bassin versant ; Harouna KARAMBIRI (2008).

Longueur (L) du rectangle équivalent (c’est le rectangle ayant la même surface et

le même périmètre que le bassin), se calcule :




13

2(퐿 + 푙) = 푃 푒푡 퐿 × 푙 = 푆

퐿 =푃 + √푃 − 16푆

4


Densité de drainage (elle est définie comme le rapport entre la longueur totale du

réseau hydrographique et la surface du bassin),

퐷 =∑퐿푆

Formule 3: Cours hydrologie (2ie) chapitre II: Bassin versant; Harouna KARAMBIRI (2008).

Profil en long se caractérise par une courbe dont la pente moyenne se détermine :

I(m/km)= ∆

′


Courbe hypsométrique, qui est la répartition de la superficie du bassin en fonction

de l’altitude permet de renseigner sur la variation d’altitude qui est une valeur

indispensable pour déterminer l’indice globale de pente;

Indice global de pente Ig qui se calcul avec la formule :

퐼 (푚푘푚) =

∆퐻 (푚)퐿(푘푚)

Formule 5:Cours hydrologie (2ie) chapitre II: Bassin versant ; Harouna KARAMBIRI (2008).

Indice global de pente corrigé (Igcorr) se calcul lorsque les pentes transversales sont

trop différentes (>à 20%) de la pente longitudinale (Ig). sa formule :

Formule 6:Cours hydrologie (2ie) chapitre II: Bassin versant ; Harouna KARAMBIRI (2008).

Avec It : pente transversale moyenne mesurée sur 4 ou 6

lignes de plus grande pente du bassin versant.

L : Longueur du rectangle équivalent.

n = 2 pour L < 5 km

n = 3 pour 5 < L < 25 km

n = 4 pour 25 < L < 50 km

n = 5 pour L > 50 km

퐼 =(푛 − 1)퐼 + 퐼

푛




14

III.3.2.2. Phase 2-Evaluation de la ressource en eau totale renouvelable potentielle

L’évaluation de la ressource en eau totale renouvelable potentielle se fait à l’aide de la

pluie annuelle efficace transformée en module spécifique d’alimentation. Ce module

spécifique d’alimentation est obtenu par le rapport de la pluie efficace sur le produit du temps

de pluie et la surface sur laquelle la pluie c’est écoulée.

i. Traitement des données de précipitation

Il s’agit de contrôler et d’analyser les données pluviométriques annuelles (1966-1985)

assemblées lors de la collecte. Le contrôle sert à vérifier l’homogénéité, la stationnarité et

l’indépendance de l’échantillon en utilisant les méthodes de la moyenne mobile et du double

cumul. L’analyse sert à déterminer l’apport moyen annuel d’eau dans la région, en appliquant

sur les séries d’échantillon des trois stations une analyse fréquentielle comme suit :

Description de l'échantillon (moyenne, écart-type, variance, maxi, mini, CV) ;

Classement de l'échantillon par valeurs croissantes ;

Choix d’une loi de probabilité adaptée à la variable et à l’étude, ici la loi de probabilité choisie est normale comme la variable est la pluie annuelle ;

Ajustement de la loi (méthode numérique) ;

Validation de l’aptitude de la loi à décrire l’échantillon;

Estimation de quantile.

Une fois les apports moyens annuels d’eau de la région estimés, les pluies moyennes

annuelles sont ensuite utilisées pour l’établissement de la carte des isohyètes à l’aide du

logiciel arcview 3.2a, avec la méthode géostatistique d’interpolation.

ii. Calcul de l’évapotranspiration réelle

L’évapotranspiration réelle, valeur effective de l’eau évapotranspirée dans les conditions

de l’humidité du sol, se calcule à partir de plusieurs formules et des données météorologiques.

Ici, l’évaluation de l’évapotranspiration réelle annuelle se fera par la méthode climatique de

TURC, applicable à tous les climats et qui tient compte de la pluviométrie et de la température

moyenne annuelle:




15

Estimation de l’ETR (mm/an) :

Avec P : précipitation moyenne annuelle (mm).

L=300+25θ+0.050θ3, θ température moyenne de l’air (°C).

ETR moyennes annuelles déterminées, il s’ensuit l’établissement de la carte en courbes

d’égale valeur de l’évapotranspiration réelle l’aide du logiciel arcview 3.2a, avec la méthode

géostatistique d’interpolation.

iii. Evaluation des précipitations efficaces

La pluie efficace est une notion permettant d’identifier la fraction des précipitations

météorologiques qui donne lieu à un apport d’eau à l’hydrosystème. Cette alimentation de

l’hydrosystème se traduit par un écoulement d’eau, décomposable d’une part en ruissellement

de surface ou en ruissellement hypodermique au niveau du sol, et pour l’autre part, en une

infiltration dans le sous-sol en direction des nappes d’eau souterraine. La recharge via les

précipitations se base sur un bilan hydrologique qui vise à établir la relation entre les entrées

et les sorties en eau d’une unité hydrologique définie pendant une période de temps donné. Ce

bilan est basé sur l’équation : Formule 7: Annexe I: Calcul/estimation de la recharge ; rapport BRGM (2014).

L’établissement de la carte en courbes d’égales valeurs des précipitations efficaces, par

interpolation des cartes pluies moyennes annuelles en courbes isohyètes et celle de

l’évapotranspiration réelle.

Les hauteurs annuelles moyennes de précipitations efficaces déduites, sont transformées

en modules spécifiques d’alimentation. Le module spécifique d’alimentation n’est rien

d’autre qu’une conversion des pluies interannuelles moyennes déterminées sur chaque

station en débit divisé par la surface sur laquelle la pluie est tombée. Le débit est déterminé

par le produit de la pluie annuelle avec la superficie concernée par la pluie. Tandis que la

surface est obtenue par le polygone de Thiessen. Ceux-ci sont cartographiés, en zones, sur la

carte des bassins hydrologiques (toujours à l’aide du logiciel arcview 3.2a), avec la méthode

퐸푇푅 =푃

0.9 + 푃²퐿²

푃 = 퐸푇푅 + (퐼 + 푅 + ∆푅푈) = 퐸푇푅 + 푃

푃 = 푃 − 퐸푇푅




16

géostatistique d’interpolation, et permet d’obtenir la carte présentant la ressource en eau

totale renouvelable potentielle.

III.3.2.3 Phase 3-Evaluation et Etablissement de la carte de la ressource en eau souterraine renouvelable naturelle potentielle.

La ressource en eau totale renouvelable potentielle évaluée et cartographiée selon les

méthodes exposées ci-dessus a été fractionnée en ressource en eau souterrain et en eau de

surface. Le principal facteur conditionnel du fractionnement est la lithologie, qui permet

d’établir une classification hydrogéologique, puis une carte spécifique de la zone. Il a été pris

en compte le pouvoir d’infiltration de la formation dominante dans la région, pour laquelle la

ressource en eau souterraine moyenne peut être déterminée par une fraction de la ressource en

eau totale. Et afin d’estimer la ressource souterraine, il a été considéré que pour une formation

hydrogéologique déterminée, l’index, base du fractionnement de l’écoulement totale en

écoulement souterrain et de surface, est constant, quelle que soit la hauteur des précipitations.

On sait que cette convention simplificatrice doit conduire à surestimer l’écoulement souterrain

dans les domaines à fortes précipitations car la relation entre les hauteurs de pluie et les lames

d’eau infiltrée n’est pas linéaire.

i. Détermination de l’index hydrogéologique.

La partition conventionnelle, en écoulement de surface et en module d'alimentation

spécifique est basée sur le pouvoir répartiteur du sol, numérisé par l'index hydrogéologique.

La détermination de cet index est basée sur une classification hydrogéologique des formations

lithologiques. Cet index est exprimé en pourcentage, par le rapport du module spécifique

d'alimentation (précipitations efficaces) au module spécifique d'infiltration ou de l'écoulement

souterrain.

푖푛푑푒푥 =é푐표푢푙푒푚푒푛푡 푠표푢푡푒푟푟푎푖푛

é푐표푢푙푒푚푒푛푡 푡표푡푎푙

Formule 8: rapport d'évaluation et cartographie des ressources en eau souterraine; BRGM (1973).

En pratique la région de Libreville repose sur la formation sédimentaire série de sibang

(Crétacé supérieur), ce qui entraine un unique index hydrogéologique pour toute la zone.

L’index déterminé est établi en carte de zonalité des index hydrogéologiques par interpolation

de la carte lithologique.




17

ii. Module spécifique d’infiltration

La ressource en eau souterraine renouvelable potentielle est égale au module spécifique

d’infiltration. Le calcul des modules spécifiques d'infiltration par zone, se fait en confrontant

la carte de la ressource en eau totale renouvelable potentielle et la carte des index

hydrogéologiques, mais comme l’index déterminé est de valeur unique. Il a été affecté

directement sur les valeurs de la ressource totale renouvelable, le résultat permet d’avoir le

module d’infiltration.

Le module d’infiltration est cartographié en carte de la ressource en eau souterraine

renouvelable potentielle par la méthode géostatistique d’interpolation. Cette carte permet

d’estimer par bassin versant ou par région la valeur moyenne de l’alimentation naturelle des

nappes d’eau souterraine.

III.3.2.4. Phase 4-Etablissement de la carte d’accessibilité, d’exploitabilité et

disponibilité de la ressource en eau souterraine.

La cartographie thématique obéit à un certain nombre de critères qu’il est important

d’intégrer pour sa réalisation. La démarche choisie pour l’établissement de carte affiliée aux

trois thématiques s’appuie sur le système SAVANE et les travaux de SALEY (2003).

i. Critères

Les informations qui permettent l’aboutissement des cartes sont des critères. Ces critères

sont fonction du thème de la carte (Savané, 1997) et sont les suivants :

la « probabilité de réussite » ou le « pourcentage de succès » des ouvrages de

captage;

la « pente» pour identifier les zones à bonnes conditions de réalisation d’ouvrages.

l’ « épaisseur d’altération » qui peut jouer un rôle sur le débit et le coût de

l’ouvrage ;

Infiltration efficace ;

Densité de drainage ;

Carte de la ressource en eau souterraine renouvelable naturelle.

Ce choix de critères est fonction des données collectées en d’autres termes disponibles.




18

ii. Classification des critères

Pour l’interprétation, il est appliqué la classification des critères (

Tableau 1) selon SALEY.M.B (2003) Tableau 1 : Classification des critères.

iii. Transformation des critères en cartographie

L’établissement des critères en cartes (Figure 5) se fait en générale avec le logiciel ArcView

en appliquant la méthode d’interpolations déterministes et précisément le Spline, le choix

c’est porté sur la méthode spline car les variations (pluviométrie) dans chaque station les

pluviométries moyenne annuelles (2672 mm, 2627 mm, 2651 mm) sur la zone d’étude ne

sont pas trop grandes. Sauf en ce qui concerne la transformation de la fracturation en carte,

elle se pratique en deux étapes.

Critères Classes Très faible Faible Moyenne Forte Très forte

Profondeur(m) <20 20-30 30-40 40-70 70<

Pente(%) <2 0-5 5-15 15-25 >25

Densité de drainage

(Km/km²)

<0.5 0,5-0,7 0,7-0,9 0,9-1 <1

Epaisseur d’altération (m) <10 10-15 15-20 20-25 25-30

Fracturation <2,5 2,5-3,5 3,5-5,5 5,5-7,5 >7,5

Débit d’exploitation (m3/h) <0,5 0,5-1 1-2,5 2,5-5 >5

Critères Classes Très faible Faible Moyenne Forte Très forte

Profondeur(m) <20 20-30 30-40 40-70 70<

Pente(%) <2 0-5 5-15 15-25 >25


(Km/km²)

<0.5 0,5-0,7 0,7-0,9 0,9-1 <1

Epaisseur d’altération (m) <10 10-15 15-20 20-25 25-30

Fracturation <2,5 2,5-3,5 3,5-5,5 5,5-7,5 >7,5

Débit d’exploitation (m3/h) <0,5 0,5-1 1-2,5 2,5-5 >5




19

La première étape consiste à l’élaboration d’une carte linéamentaire et la seconde à valider

cette carte. La résultante de ces étapes est une approche quantitative donnant une carte de

fracturation.

Figure 5:Organigramme élaboration carte thématique ; LE FLEM (2014).

iv. Evaluation et pondération des critères

La réalisation des cartes thématiques suit une méthodologie de pondération des critères.

Cette pondération consiste à affecter un poids à chaque critère dont la valeur dépend de

l’importance du critère dans l’évaluation du résultat final. La somme de ces poids doit être

égale à 1. Ce qui suppose que le poids affecté est un chiffre compris entre 0 et 1 (Saley,

2003). Ainsi la combinaison obtenue avec cette méthode est estimée de la façon suivante :

Avec S : le résultat de la combinaison,

Wi : le poids du facteur i et

Xi : la valeur du critère de facteur i.

Thématique

Carte Disponibilité

Carte Accessibilité

Carte exploitabilité

Critère/Carte

Ressource en eau souterraine renouvelable


Fracturation

Pente

Profondeur de forage

Epaisseur d'altération

Débit d'exploitation

Base de données

Hydrographie

Linéament, image

sattélitaire

Topographie

Ouvrage

푆 = 푊푋

Com

bina

ison

des c

arte

s

Mét

hode

splin

pou

r obt

enir

les c

arte

s




20

Ce principe de pondération a guidé l’élaboration des différentes cartes thématiques. En effet,

les différentes cartes décrivant les paramètres hydrogéologiques ont été combinées sous le

logiciel ArcView® 3.2a.

v. Analyses multicritères

L’analyse détaillée et ordonnée de ces cartes selon ces différents critères est une

démarche d’hiérarchisation des critères appelée analyse multicritère selon Graillot et al.

(2002), elle consiste à la sommation des valeurs standardisées et pondérées (Tableau 2) de

chaque critère intervenant dans l’élaboration d’un indicateur donné.

Tableau 2: Attribution des poids par critères de chaque thème.

Carte de Critères Poids Total Disponibilité Fracturation 0,5 1

Pente 0,3

Densité de drainage 0,2

Exploitabilité Epaisseur d’altération 0,2 1

Débit d’exploitation 0,8

Accessibilité Zone de succès 0,4 1

Profondeur de forage 0,6




21

IV. RESULTATS ET DISCUSSIONS

Cette partie présente les principaux résultats obtenus après application des différentes

méthodes exposées précédemment. Elle matérialise le schéma conceptuel de base de données

cartographique orienté ressource d’eau souterraine renouvelable, et surtout les diverses

cartographies réalisées.

IV.1. Conception de la Base de Données

La conception de la base de données résulte en deux modes de présentation qui sont : le

schéma conceptuel et la structure physique.

IV.1.1. Schéma conceptuel

Il présente l’étude ou la conception qui permet de construire la BD sous forme de

schéma. C’est le MCD expliqué (III.3.1). Ici la BD comprend trois schémas (Figure 6,

Figure 7 & Figure 8) issus des trois domaines.

Figure 6:Schéma conceptuel de données du domaine hydrologie.




22

Figure 7: Schéma conceptuel de données du domaine climatologie.

Figure 8: Schéma conceptuel de données du domaine hydrogéologie.

IV.1.2. Structure physique

Le schéma conceptuel s’illustre dans la réalisation physique de la base de données par

l’intégration structurelle (Annexes III) des différentes composantes du schéma conceptuel.

Cette intégration englobe le niveau logique et le niveau physique, elle est fonction du l’outil

(logiciel de gestion du système d’information) utilise pour réalisé la base de données.

Il faut souligner au passage qu’une fois la structure de la base de données conçue dans le

logiciel, l’agrémentation des données dans celle-ci commence.

VI.2. Elaboration de cartes thématiques




23

IV.2.1. Phase1- Identification des bassins versants hydrologiques

La zone de Libreville, pour l’établissement des ressources en eau a été découpée en 21

bassins versants (Tableau 3). Ces derniers sont définis selon un compromis entre : les axes

d’écoulement, le modèle numérique de terrain et les limites imposées par l’urbanisme qui

offrent des outils de délimitation.

Tableau 3: Caractéristiques des BV de Libreville centre.

Nombres Bassin Versant surface moyenne

(km²)

Périmètre (km)

Indice de

forme

Longueur du rectangle

équivalent (km)

Libreville centre 60,26 193,696 1 BV Tahiti 1,57 11,659 2,6 5,55 2 BV Gué-Gué 8,46 21,132 2,0 9,69 3 BV Ambassade de

France 0,28 2,528 1,3 0,98

4 BV Gros Bouquet 0,86 5,203 1,6 2,21 5 BV Quaben 0,41 3,521 1,6 1,48 6 BV Ste Marie-Awondo 3,27 10,061 1,6 4,3 7 BV Ste Anne-Arambo 2,12 7,819 1,5 3,3 8 BV Montagne

Ste_présidence 0,84 5,67 1,7 2,5

9 BV Batavéa 4,34 10,411 1,4 4,2 10 BV Glass 0,23 2,45 1,4 1,0 11 BV Plaine niger 0,77 5,081 1,6 2,2 12 BV Lowé-IAI 4,66 11,68 1,5 4,9 13 BV Ogombié 9,12 17,514 1,6 7,5 14 BV Mission Lalala 0,58 5,638 2,1 2,6 15 BV Nzneg Ayong 7,33 14,842 1,5 6,2 16 BV Terre Nouvelle 5,76 14,8 1,7 6,5 17 BV Cite du 12 Mars 2,52 8,286 1,5 3,4 18 BV Mbigou 0,73 5,822 1,9 2,6 19 BV Ambowé 3,07 12,689 2,0 5,8 20 BV Charbonnage 1,50 7,517 1,7 3,3 21 BV Alibandeng 1,83 9,373 2,0 4,3

Totale 21 60,26 193,696 36,1225 84,5

IV.2.2. Phase 2-Evaluation de la ressource en eau totale renouvelable potentielle




24

IV.2.2.1. Contrôle et analyse des données pluviométriques

La variable étudiée est la hauteur de pluie annuelle (mm), le climat de Libreville est de

type équatorial et se caractérise par d'importantes précipitations pouvant atteindre 3 000 mm

sur 200 jours. Les résultats (Figure 9, Figure 10 & Figure 11) de la méthode de la moyenne

mobile permettent de définir des tendances pluviométriques au sein des trois séries

hétérogènes. Et en observant les différents graphiques il se dégage une évolution des

précipitations quasi identique dans la région.

Figure 9 Graphique de la moyenne mobile du Poste 1 période 1966-1996.

Figure 10 : Graphique de la moyenne mobile Poste 71 période 1966-1985.

0500

10001500200025003000350040004500

Pluie (mm) Moy. Mob. 5 ans

Moy. Mob. 11 ans Moy de la serie

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1966

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

Pluie (mm) Moy. Mob. 5 ansMoy. Mob. 11 ans Moy de la serie




25

Figure 11 : Graphique de la moyenne mobile du Poste 72 période 1966-1985.

La méthode des doubles cumuls (Figure 12) Figure 12: Graphique des doubles cumuls des trois

Postes période 1966-1985.qui vérifie l’homogénéité des séries permet donc d’affirmer cette

tendance. Ainsi les séries des trois stations sont homogènes et exempté d’erreurs.

Figure 12: Graphique des doubles cumuls des trois Postes période 1966-1985.

a. Analyse fréquentielle pluviométrique

i. Paramètre de description de l’échantillon

La pluviométrie annuelle de ces trente et une dernières années (1966-1996) à Libreville

est précisée avec une moyenne interannuelle d’environ 2650 mm et une année 1988

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1966

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

Pluie (mm) Moy. Mob. 5 ansMoy. Mob. 11 ans Moy de la serie

0.0

10000.0

20000.0

30000.0

40000.0

50000.0

60000.0

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

ST_aeroport & St_Ste anne St_Aeroport & St_Port




26

exceptionnelle au cours de laquelle il est tombé près de 4 m d’eau (3 846 ,3 mm). Les

paramètres de description (Tableau 4) pour chaque poste obtenus sont quasi semblables.

Tableau 4: Caractéristiques des échantillons de chaque Poste.

Moyenne (m) 2672 Moyenne (m) 2627 Ecart type (σ) 693 Ecart type (σ) 675

Coef de variantion

26%

Coef de variation

26%

Pluie mini 1277,0 Pluie mini 1165,8

Pluie max 3939,6 Pluie max 3818,5 Caractéristique poste 1 Caractéristique poste 71

Moyenne (m) 2651 Ecart type (σ) 638

Coef de variantion

24%

Pluie mini 1305,5

Pluie max 3780,7 Caractéristique poste 72

ii. Histogramme des fréquences empiriques

Les fréquences empiriques pour chaque poste dont l’amplitude est respectivement de 266 mm

pour le poste 1, 265 mm pour le poste 71 et 248 mm pour le poste 72 ont permis de tracer les

histogrammes (Figure 13, Figure 14, Figure 15). Pour chaque histogramme constitué, la

valeur des modes est approximativement de 2474 mm, 2358,3 mm et 2421,5 mm.




27

Figure 13 : Histogramme classe 266 mm poste 1.



iii. Courbe de fréquence cumulée expérimentale

0

1

2

3

4

5

6

7

1410 1676 1942 2208 2474 2740 3006 3272 3538 3804 4070

Effe

ctifs

Classe

Histogramme classe 266 mm poste 1

0123456789

1298.3 1563.3 1828.3 2093.3 2358.3 2623.3 2888.3 3153.3 3418.3 3683.3 3948.3

Effe

ctifs

Classe


012345678

1429.5 1677.5 1925.5 2173.5 2421.5 2669.5 2917.5 3165.5 3413.5 3661.5 3909.5

Effe

ctifs

Classe





28

Les fréquences cumulées F(x) sont données par la loi de Hazen, dont les résultats (Figure 16,

Figure 17 & Figure 18) sont les courbes des fréquences cumulées. Ces courbes permettent de

déterminer les différentes médianes qui sont de 2631 mm pour le poste 1, 2668 mm pour le

poste 71 et 2618.7 mm pour le poste 72.

Figure 16: Courbe de Fréquence cumulée poste 1.



0.0000

0.2000

0.4000

0.6000

0.8000

1.0000

1250.0 2250.0 3250.0 4250.0

Fréq

uenc

es a

u no

n dé

pass

emen

t

Pluie en mmMédiane=2631,0

0.00000.10000.20000.30000.40000.50000.60000.70000.80000.90001.0000

1250.0 2250.0 3250.0 4250.0

Fréq

uenc

es a

u no

n dé

pass

emen

t

Pluie en mm

Médiane=2668,

0.00000.10000.20000.30000.40000.50000.60000.70000.80000.90001.0000

1250 2250 3250 4250

Fréq

uenc

es a

u no

n dé

pass

emen

t

Pluie en mmMédiane=2618,7




29

A partir des valeurs d’éléments précédemment déterminées, la loi statistique utilisée pour

l’ajustement des échantillons est la loi normale. Le choix se porte sur cette loi par rapport à la

variable qui est la pluie annuelle mais surtout aux valeurs des médianes, modes et moyennes

sensiblement proches.

iv. Ajustement (numérique) de la loi normale

L’ajustement de la loi de manière numérique sur l’échantillon de pluies annuelles a donné

des graphiques. Ces graphiques (Figure 19, Figure 20 & Figure 21) représentent les

fréquences cumulées expérimentales F(xi), la droite de henry et les intervalles de confiances à

80%. Dans ce cas, les points sont tous à l'intérieur de l'intervalle, donc la loi choisie est

acceptée.

Figure 19: fréquences cumulées, droite de Henry et intervalle de confiance poste 1.


0.00000.10000.20000.30000.40000.50000.60000.70000.80000.90001.0000

1250.0 1750.0 2250.0 2750.0 3250.0 3750.0 4250.0fréquences cumulées droite Henry intervalle

0.00000.10000.20000.30000.40000.50000.60000.70000.80000.90001.0000

1250.0 1750.0 2250.0 2750.0 3250.0 3750.0 4250.0fréquences cumulées Intervalle de confaince 80% Linéaire (Doite de Henry)




30


La loi validée, l’estimation de quantile peut donc être faite avec X(F) = m +σ uI à un

intervalle de confiance Ic[β] calculé par (+/-) k’ 흈√풏

*√ퟏ + 퐮ퟐ

/ퟐ. Le quantile estimé dans ce

cas est l’année normale, avec un intervalle de confiance de 95%, chaque poste donne des

valeurs (Tableau 5) autour de 2390-2916 mm.

Tableau 5:Tableau quantile et intervalle de confiance pour chaque poste.

intervalle de confiance 95% u F Ic Quantile Min Max Poste 72 0 0,5 225 2651 2426 2876 Poste 71 238 2627 2390 2865 Poste 1 244 2672 2428 2916

b. Exploitation des données pluviométriques en carte des courbes isohyètes

A partir des valeurs pluviométriques estimées, la carte des précipitations moyennes

annuelles (Figure 22) a été établie, pour la ville de Libreville concernant la période 1966-

1996.

0.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0.7000

0.8000

0.9000

1.0000

1250 1750 2250 2750 3250 3750 4250Courbe fréquences cumulées intervalle de confiance 80% Linéaire (Droite de Henry)




31

Figure 22: Carte de la pluviométrie moyenne annuelle 1966-1996 en courbes isohyètes de Libreville centre.

La carte illustre une pluviométrie moyenne annuelle augmentant du sud vers le nord

allant de 2604 mm à 2677 mm, soit une variation 73 mm. Une bande de 2645-2661 mm ou

est inclus la pluviométrie moyenne de la ville, qui est de 2650 mm. Le bassin de Gué-gué est

traversé par une pluviométrie compris entre 2637 mm et 2670 mm, celle de Terre nouvelle

par une pluviométrie compris entre 2608 mm et 2613 mm et Nzeng-ayong entre 2613 mm et

2629 mm.

IV.2.2.2. Evapotranspiration Réelle (ETR)

L’ETR déterminée par la méthode climatique de L. TURC donne une moyenne

d’environ 1575,07 mm/an, résumé (Tableau 6) ci-dessous :




32

Tableau 6: ETR selon L. TURC (1966-1996).

Composants de la formule L.TURC

Quantile (mm/an)

T (°C) L ETR (mm/an)

Poste 72 2651 26,61 1907,1 1575,26 Poste 71 2627 1907,1 1570,72 Poste 1 2672 1907,1 1579,24

Les résultats obtenus ont permis d’établir la carte (Figure 23) d’évapotranspiration réelle

moyenne annuelle pour la période de 1966-1996.

Figure 23: Carte de l'évapotranspiration réelle moyenne annuelle 1966-1996 en courbe de Libreville centre.

L’ETR annuelle dans l’ensemble de la région varie de 1566 mm à 1580 mm, soit une

variation de 14 mm ce qui permet d’énoncer que l’évapotranspiration de la région est

généralement assez homogène. Avec une évolution du sud vers le nord, la moyenne

d’évapotranspiration est comprise dans la bande de 1574-1577 mm. Le bassin de Tahiti ainsi




33

que celui d’Alibadeng sont les zones où l’évapotranspiration est la plus élevée, à l’inverse de

celle de Terre nouvelle où elle est la plus faible.

IV.2.2.3. Précipitation efficace

Le calcul des précipitations efficaces qui est la différence entre la pluviométrie et

l’évapotranspiration réelle a pour moyenne interannuelle 1075 mm, le Tableau 7 résume les

différentes valeurs obtenues à chaque poste.

Tableau 7: Pluie efficace de chaque poste.

Pluie brute

(mm/an)

ETR (mm/an)

Pluie eff (mm/an)

Poste 72 2651 1575,26 1076

Poste 71 2627 1570,72 1057

Poste 1 2672 1579,24 1093

Les résultats ainsi obtenus conduisent à l’établissement de la carte (Figure 24) en courbe

de précipitations efficaces annuelles (1966-1996). La précipitation efficace annuelle croit du

sud vers le nord de 1038 mm à 1097 mm, soit une variation 59 mm. La pluviométrie efficace

moyenne de la région est incluse dans la bande 1072-1090 mm. La pluviométrie efficace

traversant le bassin de Gué-gué est comprise entre 1062 et 1090 mm, celle de Terre Nouvelle

par une pluviométrie comprise entre 1038 et 1048 mm et Nzeng-ayong entre 1045 et 1062

mm. Il en ressort de la carte une conservation harmonieuse et uniforme de la précipitation

efficace par rapport à la pluviométrie moyenne annuelle, que la valeur maxi se trouve toujours

au même bassin versant idem pour la valeur minimale.




34

Figure 24: Carte des pluies efficaces moyennes annuelles (1966-1996) de Libreville centre.

i. carte de la ressource en eau totale renouvelable potentielle

Pour l’établissement de la carte en ressource d’eau totalement renouvelable potentielle, il

a été effectué une transformation des hauteurs annuelles moyennes de précipitations efficaces

en modules spécifiques d’alimentation. Le module spécifique cartographié (Figure 25) a une

direction évolutive de ses valeurs 32-34 l/s.km² identique à celle de la pluie efficace. Les

bassins versants de Terre Nouvelle, Ogombié et une partie de Nzeng ayong sont renouvelés en

générale par une alimentation de 32 l/s.km² ; par contre celui de Gué-gué est à cheval entre

une alimentation de 33 et 34 l/s.km².




35

Figure 25: Carte de ressource en eau renouvelable potentielle.

IV.2.3. Phase 3-Evaluation et établissement de la carte de ressource en eau souterraine renouvelable potentielle.

Le calcul de l’index hydrogéologique selon la classification des formations lithologiques

a donné une valeur de 50%. Cette valeur a servi au calcul des modules spécifiques

d’infiltration et d’obtenir la carte de ressource en eau souterraine renouvelable, permettant

d’estimer par bassin versant ou par région la valeur moyenne de l’alimentation naturelle des

nappes d’eau souterraine.

i. Carte de la ressource en eau souterraine renouvelable naturelle.

La carte (Figure 26) de la ressource en eau souterraine renouvelable potentielle permet

d’estimer par bassin versant la valeur moyenne de l’alimentation naturelle des nappes d’eau

souterraine qui fluctuent presque généralement autour de 16 à 17 l/s.km².




36

Figure 26: Carte de la ressource en eau souterraine renouvelable naturelle.

IV.2.4. Phase 4- Etablissement de la carte d’accessibilité, d’exploitabilité et disponibilité de la ressource en eau souterraine.

IV.2.4.1. Carte de disponibilité de la ressource.

La thématique disponibilité de la ressource en eau souterraine fait appelle aux critères de

pente, densité de drainage et de fracturation. Ces critères transformés en carte (Annexes V,

Annexes VI & Annexes VII) sont combinés entres elles et la carte de ressource en eau

souterraine renouvelable naturelle pour donner la carte de disponibilité (Figure 27) présentée

ci-dessous :




37

Figure 27: Carte de disponibilité de la ressource en eau souterraine de Libreville centre.

Comme observer dans la légende de la carte, la disponibilité est classée en 4 groupes

que sont :

Mauvaise disponibilité : qui est quasi absente de la zone d’étude ;

Médiocre disponibilité : qui est presque absence puisque n’occupe environ 10% de la

zone ;

Bonne disponibilité : qui commence du centre de la région à sa périphérie et s’étend

vers le sud-sud ouest, zone où les pentes sont les plus élevées mais avec des densités

de drainage légèrement faible.

Excellente disponibilité : zone de faible pente et de densité de drainage faible.

Ainsi Libreville centre dispose d’une importante zone de ressource d’eau souterraine. La suite

est de savoir celles qui sont accessibles, d’où la thématique suivante qui est l’accessibilité.

IV.2.4.2. Carte d’accessibilité de la ressource en eau souterraine

L’accessibilité est fonction des critères profondeur d’ouvrage et des zones de succès,

combinée avec la carte de disponibilité il en découle la carte (Figure 28) ci-dessous :




38

Figure 28: Carte d'accessibilité de la ressource en eau souterraine de Libreville centre.

En observant la carte, les quatre grands groupes sont représentés :

la mauvaise zone se trouve dans les collines et à proximité de ces derniers pour le

premier groupe ;

le second groupe qui représente la zone d’accessibilité médiocre qui se trouve quasi

autour des frontières de montagne, cela s’explique par la zone de succès de réalisation

d’ouvrage;

le troisième groupe représente la zone d’accessibilité bonne pour la ressource d’eau

souterraine qui est presque le centre de la région, se situant en aval des zones

élevées et avec des densités de drainage légèrement élevé;

le quatrième groupe représentant la meilleure zone pour accéder à la ressource

souterraine, qui se situe où les eaux de chaque bassin de la zone convergent.

Ainsi, la région d’étude étant une zone sédimentaire côtière, l’accessibilité de la ressource en

eau souterraine est meilleure en évitant les environs des collines.




39

IV.2.4.3. Carte d’exploitabilité de la ressource en eau souterraine

L’exploitabilité de la ressource correspond au débit d’exploitation qui peut extraire des

aquifères, la carte (Figure 29) ci-dessous présente la situation d’exploitabilité de la zone

d’étude :

Figure 29: Carte d'exploitabilité de la ressource en eau souterraine de Libreville centre.

Les différents groupes présents sont :

La mauvaise exploitabilité se présente dans les zones où se concentrent les collines;

l’exploitabilité médiocre qui se manifeste en majeur partie autour du littoral et dans

quelques zones où les eaux souterraines sont proches de celles saumâtres ;

la bonne exploitabilité occupe 50% du territoire. Elle est favorable aux activités qui ne

demandent pas de débit élevé (2.5 m3/s<Q<5 m3/s), et se sont des zones à pente plus

ou moins faibles avec une densité de drainage moyenne;

la zone d’excellente exploitabilité se concentre plus au centre de la région d’étude.

Ainsi, Libreville centre possède un potentiel hydraulique d’exploitabilité.




40

V. CONCLUSION ET RECOMMANDATION

V.1. Conclusion

L’étude a pour objectif majeur, l’évaluer la ressource en eau souterraine de Libreville

centre.

Pour se faire, il a été effectué la conception d’une base de données dans les domaines

climatique, eaux de surface et souterraine. Une quantité de données a été collectée sur la

région de Libreville centre dans ces différents domaines. L’analyse des données a permis de

remarquer qu’elles n’étaient plus récentes mais néanmoins cette base de données a servi à la

production de quatre principales cartes notamment :

La ressource en eau souterraine renouvelable naturelle;

La carte de disponibilité ;

La carte d’accessibilité ; et

La carte d’exploitabilité. La carte de la ressource en eau souterraine renouvelable potentielle est élaborée en quatre

phases que sont l’indentification des grands bassins versant ; l’évaluation de la ressource en

eau totale renouvelable potentielle avec l’estimation de la pluie efficace ; l’évaluation de la

ressource en eau souterraine renouvelable potentielle et la réalisation de la carte proprement

dite. A ces quatre phases, il est appliqué la méthode d’interpolation spline avec le logiciel

Arcview pour l’obtention de la carte.

Les trois autres cartes suivent la même méthodologie qui est l’analyse multicritère, de cette

analyse multicritère découle des cartes critères. Ces cartes critères sont combinées avec la

carte de ressource souterraine renouvelable naturelle pour donner les diverses thématiques.

L’interprétation des cartes thématiques permet de dire que Libreville centre à un potentiel

hydraulique substantiel. Mais ce potentiel hydraulique soulève le problème de son

comportement et surtout sa composition physique.




41

V.2. Recommandation

Au vu des investigations et des résultats obtenus, les recommandations suggérées à la

Direction sont les suivantes :

L’acquisition d’un logiciel SIG particulièrement ArcGIS9.10 ;

Une mise à jour de données par une observation sur le terrain doit être faite au

minimum trois fois par an du fait que le pays est en reconstruction. Mais après la

période de reconstruction (2025), deux fois par an suffira largement du fait des deux

grandes saisons majeurs qui dominent le pays ;

Une mise en place des stations météorologiques et de jaugeages dans les exutoires qui

seront approuvées à l’échelle nationale et un suivi régulier de ces installations ;

Une étude poussée en géophysique pour les cartes de fracturations ;

Une étude sur la qualité et surtout le comportement des aquifères.




42

VI. Bibliographie

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www.scholar.google.fr/

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44

www.postgresqlfr.org/.

www.presidentalibongo.com/.




45

VII. Glossaires

Ecosystème aquatique : ensemble des milieux aquatiques (lacs, étangs, cours d’eau, marais

et tourbières, nappes souterraines et les estuaires) ou y vivent faunes et flores dépendant de ce

milieu Les écosystèmes fragiles du Gabon, les zones humides, les bassins versants, le foncier

urbain.

Spline : Méthode d’interpolation de surface consistant à faire passer une ligne par les points

de voisinage tout en minimisant la courbure de la surface (fonction mathématique équation de

surface)

Climat équatorial de transition : Climat issue de la combinaison des différents facteurs

(cosmiques, géographiques, cycle des saisons), surtout de la distribution et le rythme des

précipitations. Il se distingue par la grande importance de la première saison des pluies et la

réduction à une simple récession des précipitations de la petite saison sèche, alors que la

grande saison sèche est bien marquée.

Hydromorphes : Sol montrant des marques physiques d’une saturation régulière en eau.

Horst : Compartiment soulevé de faille du socle Archéen.

Agnat : Eau où convergent les eaux douces et les eaux salées.

Géostatistique d’interpolation : méthode d’interpolation fondée sur l’idée que la variation

spatiale des phénomènes continus est stochastique, elle permet d’estimer et de modéliser les

tendances moyennes des composantes (erreur et tendance de variabilité régionale).




46

VIII. Annexes

Annexes I: Données stratigraphiques du bassin sédimentaire côtier. ..................................... 47

Annexes II : Guide d’entretient & réponse du guide d’entretient. .......................................... 48

Annexes III : Model conceptuel après intégration dans le logiciel Access. ............................ 49

Annexes IV: Liste de différentes entités et attributs de chaque domaine. ............................... 50

Annexes V: Pente. ................................................................................................................ 51

Annexes VI: Densité de drainage. ......................................................................................... 52

Annexes VII: Fracturation. ................................................................................................... 53




47

Annexes I: Données stratigraphiques du bassin sédimentaire côtier.




48

Annexes II : Guide d’entretient & réponse du guide d’entretient.

Guide d'entretien non structuré.pdf

Réponse Guide d'entretien non structuré.pdf




Annexes III : Model conceptuel après intégration dans le logiciel Access.

Model conceptuel après intégration dans le logiciel Access..pdf




Annexes IV: Liste de différentes entités et attributs de chaque domaine.

domaine tables attributs

Eau souterraine

Ouvrage

Type d’ouvrage

Identifiant de l’ouvrage

Etat de l’ouvrage

Structure de l’ouvrage

Localisation de l’ouvrage

Profondeur de l’ouvrage

Débit de production

Débit d’exploitation

Aquifère sollicité

Année de mise en service

aquifère

Nom de l’aquifère

Identifiant de l’aquifère

Type de nappe

Profondeur de la nappe

localisation

Géologie

Nom formation

Code formation

Epaisseur de la couche

Fracturation Nom de fracturation

Code de fracturation

Eau de surface

Bassin versant

Nom

Identifiant

Localisation

Surface

Périmètre

Indice de forme

Longueur du rectangle équivalent


Profil en long

hydrographie

Nom cour d’eau

Code

Débit liquide excutoire

ouvrage Type d’ouvrage

Identifiant de l’ouvrage




50

Etat de l’ouvrage

Structure de l’ouvrage

Localisation de l’ouvrage

Type d’usage

Débit exploité

Année de mise en service

Cour d’eau sollicitée

Climatologie

Pluviométrie

Nom station

Code

mois

Pluie

Pluie efficace

année

température

Région

Code

Température

Mois

année

évapotranspiration Région

Code

Mois

ETP (méthode L.TURC)

ETR (méthode L.TURC)

année




51

Annexes V: Pente.




52

Annexes VI: Densité de drainage.




53

Annexes VII: Fracturation.




54

Documents

CONCEPTION D UNE BASE DE DONNEES CARTOGRAPHIQUE DE …