THÈSE Pour obtenir le Grade de

DOCTEUR DE L'UNIVERSITÉ FELIX HOUPHOUET BOIGNY DE COCODY

Spécialüé: Géologie Marine Par

AMANI ETCHE MIREILLE ELISE

ESSAIS DE MODÉLISATION HYDRODYNAMIQUE DE LA CIRCULATION DES MASSES D'EAU ET DE LA DISPERSION

SALINE DANS UN ENVIRONNEMENT CÔTIER PEU PROFOND : LA LAGUNE DIGBOUE

(San-Pedro, CÔTE D'IVOIRE)

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(Docteurs, ,Wognin 'Valerie, )lgli.ui !Nguessan, 'l(puamelitn)f.Ulin, pour Ieurs encouraqements.

fl_ ceiui que fappeffe afjectueusem.ent mon papa (e Docteur P,ttien Jean...tBaptiste à qui

j'adresse mon infinie reconnaissance pour tout a qu Ï{ a fait pour moi. _1e remercie {é

Professeur Cou66aly)f.oua pour sa contribution. d [améûoralion de ce mémoire. j 'e.'{JJ1111u· ma

proforu{e 9ratitude au <Pnifesseut Couft.iafy rfacou6a qui a accepté de [aire ana.(vsr.r mes

écfiantiŒms dans son fa6aratoin: tf'accuei[ en France. Je_(aù 1m din âœi{ à toute CCquiJ,e du

quatrième étage du 6âtirnent dé recherclie.

.Je remercie spécialement Ce.>{cdirerteur au CÜ'R.,TZ; ïe_r,~D0ye11 de rot«, S-Jll(\ll,

aufourcf'frni l/1.'ce présiâent à (université :fë(ir._ Jfi.,upfwuët...:BoifJny, k Profe.m:ur ..ftfjian

'l(ptuUÎw. ]e remercie fê directeur du CL)9{,WT professeur 'l(puamé Cferna-rul et {es enseiqnants

âu CU•R}f·T, qui m'ont permis d'uiitiser leurs kxauxet m'ont fait 6énifuier de Ieurs précieux,

conseils. Je remercie fe <Prefesseur Jourtfa., les iJ'rofasseurs CBacliir, ([)jagoua, 'l(puami el 1DocteursJ(lliaf) 1 ©i6yainsi que tous tés étudîants du CV<R.}lrr.

)J l(WS mes amis qui attendent cette soutenance dé tfri:se.

fl mes parents qui m'ont soutenue et encouragée. Je remercie ;Mon -Père }lmani

Niangoran 'Féfvc; ma mère Jlmani Œlâ; mon frère Jln90 Jean-Noë{ et à mes sœurs: 'Y"'eyi

<Yvette, Neues,an Joë{[e, Jlm,,in J&ofe et Œotfwu Jtnarée Nidi,

-iii-

TABI.F. DES :VIATIERES

'11:f'..,'lf'F!l/ÇI'RM'EN'TS ••·•••••••••••••·•••••••••••·••••••••••••··•••••••••••·•••••••••••••••••••••••··••••••••••··•••••·•••··••·••••• li

INTRODUCTION GE:'IERALt: ........................................................•...........•........................ 3

PREMIERE PARTIE : 9

GDŒRALITES SUR LES CARACTERISTIQUF.S :VIORPHOLOGIQLE,

GEOLOGIQUE ET GEOGRAl'IIIQ!JE DU MILIEt: MARIN IVOIRIEN 9

CHAPITRE I. CARACTERISTIQt:ES ~'IORPHOLOGIQUE ET GF.01.0GIQUE

DU .~IILIEU MARIN IVOIRIF.N .............•........................................................................ 10

l. l Aperçu géologique de la Côte d'Ivoire ...

1.1.1 Socle précambrien ..

1.1.2 Bassin sédimentaire ..

1.2 Plateau continental ivoirien ..

.. 10

.Il

...... 12

1.2.1 Morphologie et bathymétrie du plateau continental

1.2.2 Sédiments el sédimentation du plateau continental..

l .2.3 Morphologie du littorale

1.3 Hydrologie de l'arrière pays continental et du plateau continental ..

1.3. J Température de surface de b mer ...

l .3.2 Pluviométrie et vent du littoral ivoirien ...

................... 14

............ 14

............... 15

....... 17

......... 18

... 18

...... !9

1.:L.1 Murée et houle .. .. 19

1.3.4 Circulation générale des masses d'eau ..

1.3.5 Réseau hydrographique du littoral Ivoirien ..

1.4 Lagune de Côte d'Ivoire ..

. 22

... ~5

....... 27

1 .4.1 Classification du milieu lagunaire.. . . 27

CHAPITRE 2. CADRE PHYSIQUE DE LA LAGl:NE DIGBOril 31

2.1 Localisation géographique de la lagune Digboué ..

2.2 Climat du Sud-Ouest de la Côte dl voire ..

2.2. l Saisons continentales .....

.. )!

2.2.2 Saisons lagunaires ..

....................... 32

.... 32

. 32

-îv-

2.2.3 Température ..

2.2.4 Type de sol ..

2.2.5 Végétation du littoral..

2.2.6 Géologie de la lagune Digbouè ..

..... 33

.. :n .. 33

.......... 34

2.2.7 i\forphobathymétric du plateau continental au large de la lagune Dighoué .... 36

2.2.8 Lagune Dighoué selon les différentes classifications .. .. 37

DEUXIEME PARTIE: MATERIELS ET :VIETIIOUES .••.....••...••................................... 39

CHAPITRE 3. MATERIELS D'ETUUE 40

3.1 Matériel d'acquisition des données morphologiques.. . 40

3.2 Matériel d'acquisition des données hydrologiques ,. 40

3.3 Mutèriel d'ucquixition de données sé<limcntologiqucs 40

3.4 Matériel d'acquisition de données de modélisation hydrodynamique .. 41

CHAPITRE 4. :VJETHODES MISES El\ ŒUVR[ 42

4.1 Acquisition des données bathymétriques

4.1. l Levé bathymétrique ...

4.1.2 Correction des sondes ...

4.1.3 Elaboration de la carte bathymétrique

4.2 Traitement de données hydrologiques

4.2.1

. ------~ -~ -~

- «

··-·····-···%

-··% Prélèvement et technique d'étude des matières en suspension .

4.2.2 Analyse en composante principale des paramètres hydrologiques .. .. 48

4.3 Etudes sédîmcntologiqucs 48

4.3. l Prélèvement de sédiments ...

4.3.2 Description lithologique des sédiments.

4.3.3 Analyse granulométriquc <les sédiments ..

4.3.4 Faciès granulométriques ..

4.3.5 Analyse morphoscopiquc des grains de quartz

4.3.6 Analyse morphométrique des grains de quartz

....... 48

........... 49

............ 49

. 55

.. , 57

. S8

4.3.7 Analyse minéralogique des sédiments ..... . 60

4A Essais de modélisation hydroùynamiquc de lu lagune Dighoué... . . .. 65

4.4.1 Classificatiun des modèles hydrodynamiques............... . 66

4.4.2 Modèles à une dimension ( 1 D) .

4.4.3 Modèles à deux dimensions (2D) .

4A.4 Modèles à trois dimensions (]D) ..

4.4.5 Choix du type de modèle ...

4.4.6 Equations de base des modèles il deux dimensions .

4.4.7 Outil de modélisurion numérique : S:HS ....

4.4.8 Construction du modèle hydrodynamique ..

4.4.9 Calage du modèle hydrodynamique

4.4.10 Simulations numériques ..

... 66

••p 66

........... 67

.......... 67

... 67

4.4. l l Simulation de l'hydrodynamique ..

4.4.12 Simulation de la dispersion du sel

69

....................... 71

................ 72

.......... 72

.... 73

.......... ï4

TROISIEME PARTIE : RESt:LTATS, INTERPRETATIONS ET orscrssroxs ..... 75 CHAPITRE 5. MORPHOLOGIE DE LA LAGt:Jl,E DIGBOt:É: ..............•...........•.....• 76

5.1 Morphologie de la lagune Digboué ... .. 76

5.2 Configuration des chenaux..... .. 78

CHAPITRE 6. HYDROLOGIE DE LA LAGU\E DIGBOUÉ ..............................•..... 83

6.1 Température des eaux superficielles de la lagune Dighoué

6.2 pH des eaux de la lagune Digboué

6.3 Conductivité des eaux superficielles de la lagune Digboué ..

6.4 Salinité des eaux superficielles dc la lagune DigbouC

...................... 83

..... 85

..... 87

.... 88

6.5 Oxygène dissous des eaux superficielles de la lagune Digboué 90

6.6 Matières en suspension .... .. 92

6.7 Analyse en Composantes Principales des paramètres hydrologiques .. .. ... 94

6.7.1 Matrice de corrélation .. .. 95

- vi -

6.7.2 Valeurs propres .

6.7.3 Plan factoriel Fact 1-Fact 2 .

6.7.4 Plan factoriel Fac t l-Fac t 3 .

D iscussion .

..... 95

.. 96

... 99

....... 100

CHAPITRE 7. SF.DIMENTOLOGIE ET DIFFRACTO:VŒTRIF. DF.S SEDIMENTS

DE LA LAGU:"l!F. DIGBOUÉ 104

7.1 Analyse granulcmétrique .

7.1.1 Description lithologique des sédiments superficiels ..

7.1.2 Répartition spatiale des sédiments .

7.1.3 Classes granulornétriqucs des sables .

7 .1.4 Détermination granulométrique des sables ..

7 .1.5 Faciès granulométriqucs .....

7.1.6 Analyse des paramètres granulornétriques

7.1. 7 Mode de transport des sables de la lagune Digboué .

.. 104

....... 104

......... 105

................... 107

........ 108

..... 108

... 109

..... 113

7.1.8 Environnement de dépôt des sédiments de la lagune Digboué ..... ...114

7.2 Morphoscopie des grains de quartz de la lagune Digboué 115

7.3 Morphomctric des grains de quartz de la lagune Digboué 117

7.4 Minéralogie des sables de la lagune Digboué........ 118

7.4, l Analyse diffractométrique de la fraction fine <les sédiments lagunaires .. 118

7.4.2 Analyse de la fraction grossière au binoculaire.

7.4.3 Origine des fractions sédimentaires de la lagune Digboué

.. ... 119

...... 120

7.4.4 Détermination de l'illite en lagune Digboué . .. 120

CHAPITRE 8. ESSAI DF. MODELISATION HYDROl>ThAMIQUE DE LA

LAGUNE DIGBOUÉ123

8.1 Variation des hauteurs d'eau mesurées de la lagune Digboué .............. 123

8.2 Calage du modèle par essai de simulation des hauteurs d'eau calculées 124

8.2.1 Test de sensibilité du modèle aux coefficients de Manning et de Dispersion 124

8.2.2 Détennination du coefficient de dispersion et du coefficient de Manning ... 126

- vii -

8,3 Variation de la hauteur d'eau calculée ..

8.3.1 Evolution diurne des hauteurs d'eau mesurées cr calculées

..... 128

. 12~

8.4 Simulations prédictives de la circulation des masses ,.r eau en lagune DighouC .. l 30

8.5 Typologie et durée des transferts lagune-mer...

8.6 Bilan de masses ..

8.6.1 Evolution des débits ..

.. 143

. 144

. 144

8.6.2 Evolution des volumes.. 145

8. 7 Temps de renouvellement des eaux.. . 146

8.8 Simulations prédictives de la dispersion saline en lagune Digboué 14 7

8.9 Qualité des eaux de h1 lagune Digboué.. .. .. 152

CO:'ICLLSION GEl\'ERALE 155

Rtt·tR1'NC1'S BIBLIOGRAPIIIQUES , 161

- viii -

LISTE DES ABREVIA TIO'<S

ACP : Analyse en Composante Principale

AFNOR : Association Française de Normalisation

BM : Basse Mer

BRGM : Bureau (Français) <le Recherches Géologiques et Minières

CCNE : Conte Courant Nord Equatorial

CRE : Centre de Recherche en Ecologie

DRX : Diffraction des Rayons X

EG: Ethanol Glycole

FACT : Factoriel

GFGEN : Gcomctry File GE~1;,,-ation

GPS : Global Positioning System

GSC : Grande Saison Chaude

GSF : Grande Saison Froide

ICOD : International Center of Diffraction Data

Md : Mode

MES : Matière En Suspension

Mz ; Moyenne

OSO-ENE : Ouest Sud Ouest -Est Nord Est

PDF : Pow<ler Diffraction File

PM : Pleine Mer

PSC : Petite Saison Chaude

PSF : Petite Saison Froide

R\1A2 : Ressource Management Associates

SASCA : Sassandra-Cavally

Sk : Sk\.VCOCSS

SMS : Surface- water Modcling System

So : Sorting

es : Unitc Statistique

- îx-

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Carte géologique de lu Côte d'Ivoire (Bagarre et Tagini, 1965 modifié in Wange,

2009) 10

Figure 2: Carte bathymétrique du plateau continental de Côte d'Ivoire (Monde, 1997)... . .. 15

Figure 3: Littoral ivoirien ; géologie et morphologie (Tastct, 1979 in Tastet cr al., 1993) ..... 16

Figure 4: Températures mensuelles des eaux. marines ivoiriennes (Djagouu, 2003).. 19

Figure 5: Présentation qualitative de la théorie du puint nul (Amini, 1979) .. . 2 l

Figure 6: Instabilité saisonnière du Contre Courant Nord-Equatorial et du Courant de Canari et

de la Variation du Courant de Guinée (Gyory et al., 2003) modifié

Figure 7; Circulation thermohaline {www.cducnct.cducation.fr) ...

......... 14

................. 25

Figure 8 : Types de lagunes côtières et leur processus de formation (Lankford. J 9ï7) 29

Figure 9: Classilication des lagunes (Nichols et Allen. 1981 ) ... . ... JO

Figure JO : Localisation de la lagune Dighoué . 31

Figure Il ; Carte géologique du domaine SASCA (Papou, 1973 modifiée in Fossou. 2005) . 35

Figure 12: Plateau continental au large de San-Pedro (Monde, 1997) ... . ... }7

Figure 13: Relations entre fichiers et commandes sur "Surfer'{N" guessan. 2008) 45

Figure 14: Localisation des points de prclèvcmcnt.. .

Figure 15: Diagramme du Test de Visher ( 1969) ..

Figure 16: Diagramme de dispersion Md-So ..

Figure 17: Diagramme de dispersion Sk-Md

Figure 18: Types fondamentaux de faciès granulométriques (Rivière, 1960) ..

. 47

······· 54 ........................... 55

................. 55

............. 56

Figure 19: Charte <l'estimation <le la sphéricité et de lèmoussè des sédiments (ClëO. 1989)58

Figure 20: Schéma théorique des indices d'uplutisscmcnt <lu quartz (Cailloux. J(J47) 59

Figure 21: Schéma de l'évolution de Iïndiee d'uplatissement en fonction de la tonne 59

Ftgure 22 : Schéma théorique des indices de dissymétrie (Caillcux, 1947) .. ······· 60 Flgurc 23: Principe <l'analyse par diffraction <les rayons (Rhoujjati. 2007 modifié) 62

Figure 24: Schéma de fonctionnement du logiciel SA1S (SMS. 2003. modifié) 70

Figure 25: Relation entre les heures de marée et l'évolution des champs de courants 73

Figure 26: Carte bathymétrique de la lagune Digboué 76

Figure 27 : Répartition des fonds en la lagune Digboué 77

Figure 28 : Représentation 3D de la morphologie de la lagune Digboué.. . 78

Figure 29 : Plan de position des radiales bathymétriques en lagune Digboué 79

Figure 30 : Profils morphologiques en « U )> de la lagune Digbouè ... . 80

Figure 31: Profils morphologiques en « V» de la lagune Digboué ........................... RI

- x-

Figure 32: Profil morphologique intermédiaire de la lagune Digbnuê... . 82

Figure 33: Répartition de la température superficielle de la lagune Digboué . 84

Figure 34: Répartition du pH sur la surface de la lagune Digboué 86

Figure 35: Carte de répartition de la conductivité en lagune Digboué ..... .. 88

figure 36: Carte de répartition de lu salinité <les eaux de la lagune DigbouC 90

Figun .. · 37: Carte de répartition de J'oxygène dissous en lagune Digbouè . 92

Figure 38: Carte de répartition d~ la matière en suspension en lagune Digbouè .... . ..... 94

Figure 39: Espace des variables du plan fnctnricl Fact. l X F:1ct.2

Espace des unités statistiques ..

Figure 40 : Espace des unités statistiques dans le plan Fact. 1-Fact. 2

Figure 41: Espace des variables du plan factoriel Fact.1 X Fuct.S ...

Figure 42; Espace des unités statistiques dans le plan Iact l-fact J

Figure 43 : Courbe de corrélation entre les paramètres hydrodynamiques

. 97

.. 98

........... 98

··················· 99

100

.... 102

Figure 45: Proportions des classes granulomètriques des sables de la lagune Digboué 107

Figure 46: Faciès granulométriqucs des sables de la lagune Digboué...... . 109

Figure 47: Oiagranunes de dispersion granulométrique de la lagune Digbouè ... .. 111

Figure 48: Diagrammes de dispersion granulométrique de lu lagune Dighoué... . 112

Figure 49: Test de Vishcr des sables de la lagune Digbuué.. . 113

Figure 50: Diagramme Md-So . 1 14

Figure 51: Diagramme Sk- Md . 115

Figure 52: Morphoscopie du sable superficiel de la lagune Oîgboué .. 116

Figure 53: Spectre de diffraction de la fraction fine des sédiments de la lagune Digboué l 19

Figure 54: Hauteur d'eau moyennl! mesurée au niveau à la passe de la lagune Digboué , 1 D

Figure 55: Courbes comparatives des hauteurs d'eaux de la lagune Digbouc mesurées et

calculées pour E= 10 m:!/s... .. 125

Figure 56: Courbes comparatives des hauteurs d'eaux de la lagune Digboué mesurées et

calculées pour l::=25 m.'.!·'S ... . 125

Figure 57: Courbes comparatives des hauteurs d'eaux de la la1:,TU11e Digboué mesurées et

calculées E-:-50 m]/s .... . 126

Figure 58 : Evolution de la hauteur d'eau prédite de la lagune Dighnué 128

Figure 59: Courbes comparatives des hauteurs d'eau calculées par SMS et mesurées par

SHOM .

Figure 60 : Champs de courants de la lagune Digboué il I heure ...

Figure 61: Champs de courants de la lagune Digboué à 2 heures (PM)

- xi -

...... 129

... 130

...................... 131

Figure 62 : Champs de courants de la lagune Digboué à 3 heures (PM+ l) ...

Figure 63: Champs de courants de la lagune Digboué à 4 heures (P:'vl+2) ..

Figure 64: Champs de courants de la lagune Digboué à 5 heures (PM+3)

Figure 65: Champs de courants de la lagune Dlgbouè à 6 heures (PM·4).

Figure 66: Champs de courants de la lagune Dighoué à 7 heures (PM+5} ..

Figure 67: Champs de courants de la lagune Digboué à 8 heures BM .....

Figure 68: Champs de courants de la lagune Digboué à 9 heures (BM+ 1).

....... 131

............... 132

. 132

......... 133

......... 134

............... 134

.. 135 Figure 69: Champs de courants de la lagune Digbuué ù 10 heures (13M+2) 135

Figure 70: Champs de courants de la lagune Digboué à 11 heures (13.\1+3).. . 136

Figure 71: Champs de courants de la lagune Digboué à 12 heures (B:'vt+4) 136

Figure 72: Champs de courants de la lagune Digboué à 13 heures (l3M+5) 137

Figure 73: Champs <le courants de la lagune Digboué à 14 heures (PM) 137

Figure 74: Champs de courants de la lagune Digboué à 15 heures (PM+ 1) 138

Figure 75: Champs de courants <le la lagune Digboué à 16 heures (PM+2) .. 138

Figure 76: Champs de courants <le la lagune Digboué à 17 heures (PM- 3) 139

Figure 77: Champs de courants de la lagune Digboué à 18 heures (PM+4) .. .. 139

Figure 78: Champs <le courants de la lagune Digboué à 19 heures (PM+5) 140

Figure 79: Champs de courants de la lagune lligboué à 20 heures (llYl).. . 140

Figure 80: Champs <le courants de la lagune Digboué à 21 heures (1.lM+ 1) 141

Figure 81: Champs de courants de la lagune Digboué à 22 heures (13M+2) 141

Figure 82: Champs de courants de la lagune Digboué à 23 heures (BM-3)

Figure 83: Champs de courants de la lagune Digboué à 24 heures (BM+4). ... 142

.. 142 Figure 84: Courbe d'évolution des vitesses de courants de la lagune Digboué 143

Figure 85 : Evolution temporelle <lu débit de la lagune Digboué................ 144

Figure 86: Evolution temporelle du volume d'eau en lagune Digboué .. 145

Figure 87: Courhe évolutive temporelle <lu volume d'eau en lagune Digboué 146

Figure 88: Evolution du panache salin en lagune Digboué (t= lh) ....

Figure 89: Panache salin à la PM ....

Figure 90: Evolution du panache salin en lagune Digboué (3h)

Figure 91 : Panache salin à la PM+ 2

........ 147

. 147

. 147

.......... 147 Figure 92 : Evolution du panache salin en lagune Digboué à t = 5h 148 Figure 93 : Panache salin à la PM-4 ....

Figure 94 : Evolution du panache salin en lagune Digboué (7h).

Figure 95 : Panache salin à la (lJM)

.. 148

......... 148

........... 148

- xii-

Figure 96 : Evo lu tion du panache salin en lagune D igbou é (9 11) .

Figure 97 : Panache salin ù la BM-t 2 ...

Figure 98: Evolution du panache salin en lagune Dighoué ( l lh) ..

Figure 99: Panache salin à la BM-4 .

Figure 100 : Evolution du panache salin en lagune Digboué ( 13h)

Figure IOJ: Panache salin à la PM ..

Figure IOl: Evolution du panache salin en lagune Digboué (15h)

Figure 103: Panache salin à la P\1+2 ...

Figure l 04: Evolution du panache salin en lagune Digbouè ( 17h) Figure 105: Panache salin à la PM..,.4

Figure 106: Evolution Ju panache salin en lagune DigbouC à 19 heures

Figure 107: Panache salin à la (BM)

Figure 108: Evolution du panache salin en lagune Dighoué à 21 heures ...

Figure 109: Panache salin à la BM+ 2 ..

149

.. 149

... 149

.. 149

.......... 150

. ------------ 150 .... 150

... 150

...... 151

151

...... 151

..... 151

······ 152 . 152

Figure 110: Evolution du panache salin en lagune Dîgbnué à 23 heures 152

Figure Ill: Panache salin à la IJM-4 ..... . .... 152

- xiii -

LISTE DES TABLEAllX

Tableau 1: Caractéristiques des eaux du littoral ivoirien (Lemasson et Rebert, 1973).. . .... 23

Tableau li : Caractéristiques des principaux fleuves et rivières de Côte d'Ivoire (Le Locuff er

al .. 1993) ...

Tableau III : Classification granulométrique des sédiments ..

Tableau IV: Extrait de la fiche de caructèrisation de la calcite (CaC03)

Tableau V: Pics et facteurs de correction des minéraux (Agui la, 2004) ...

Tableau VI: Température des eaux de la lagune Dighouè ...

Tableau VIII: Mesures de conductivité des eaux de la lagune Digbouè ....

Tableau XII: Paramètres statistiques de la lagune Digbouè ....

Tableau Xfll: Matrice de corrélation ...

··" 26 .. 51

.... 64

....... 65

.. 83

...... 87

. 95

...... 95

Tableau XIV: Valeurs propres et pourcentages des variances exprimées par les facteurs 96

Tableau XVI: Granulométrie des sables de la lagune Digboué ...

Tableau XVII: Granulométrie et description des sables de la lagune Digbouè ....

. 108

... 109

Tableau XVIII : Proportion de sédiment scion les différents modes de transport 113

Tableau XIX : \1orphoscopic des grains de quartz ... . 116

Tableau XX : Indice de Dissymétrie et dAplatisscmcnt des quartz arrondis., . 117

Tableau XXI: Indice de Dissymétrie et Indice d'Aplatisscmcnt des quartz allongés ..

Tableau XXIl: Variafüm des HE aux différents coefficients de dispersion ...

. ... 118

. 126

Tableau XXIll : Corrélation entre les valeurs des hauteurs d'eau pour n=0.02 m·1<1.s 127

Tableau XXIV: Corrélation entre les valeurs des hauteurs d'eau pour n=0,025 m-1'3.s.. . 127

Tableau XXV: Corrélation entre les valeurs des hauteurs d'eau pour n~0,03 m·1 ·'.s 127

Tableau XXVI: Paramètres statistiques des différentes hauteurs d'eau .. ... 129

Tableau XXVII: Paramètres statistiques des hauteurs d'eau (m) en PM et BM 120

Tableau XXVTIJ; Transfert des masses d'eau en lagune Digboué durant un cycle diurne 143

Tableau XXIX: Bilan de masse des débits de la lagune Digboué ..

Tableau XXX: Bilan de masse des volumes de la lagune Digbouè ...

.... 145

.. ..... 146

Tableau XXXI: Transfert des masses d'eau en lagune Dighoué durant un cycle diurne J 53

- xiv -

LISTE DES PHOTOS

Photo 1 : Lagune Digboué . . 5

Photo 2: Echosondeur "LOWRANCE, modèle LMS-160 et Global Map"' 1600 série

N'7627754" .

Photo 3: Banc de filtration .

Photo 4: Benne Van Veen

Photo 5: Colonne de tamis .

Photo 6: Loupe binoculaire associée à une camera et un écran.

Photo 7: Diffractomètre 120 de type siemens.

Photo 8: Mmphoscopie des grains de quartz .

.............. 43

............. 47

.... 49

.. 50

.. 61

... 63

.................... 115

- XV•

RÉSUIÉ

La lagune Digboué est située au Sud-ouest du littoral Ivoirien. Durant les fortes

précipitations (juin), e11e connait une crue débordante, occasionmmt des inondations gênantes.

A cet effet une passe est ouverte sur la mer pour le déversement du trop plein d'eau. En outre

d'autres pressions s'exercent sur la lagune Cighoué. Une modélisation hydrodynamique 20

de la lagune permettra de cerner la réponse de la lagune Digboué face aux forçages

anthropiques et naturels. Il est aussi nécessaire de connaitre l'hydrologie et la

morphosédimentologie du fond lagunaire durant ces forçages.

La lagune Digboué se caractérise, du point <le vue morphologique, par des dépressions

et des hauts-fonds. L'interaction des paramètres hydrologiques de la lagune montre que la

salinité, la conductivité et la température sont synchrones. L'oxygène dissous et la température

évoluent de façons contraires. Il semble qu'un seuil de floculation suit très vite atteint pour des

taux de salinité assez bas. La salinité. la conductivité et la température sont influencées par un

phénomène de minéralisation. L'influence du milieu extérieur sur Je chimisme de l'eau fait

varier le pH. Les MES agissent sous l'effet dynamique <le l'eau avec les apports continentaux

et en fonction de l'intensité des courants marins.

Les sédiments de la lagune Digboué sont constitués de sables fins, de vases et de

sccliments "mixtes". La répartition spatiale de ces faciès montre la prépondérance <les vases.

L'environnement de dépôt des sables de la lagune Digboué est de type plage et dunes

continentales. Ces sables sont bien triés et très bien classés. Leur mode de transport est la

saltation. Ce sont des grains de sahles lins. sub-arrondis qui traduisent un transport dans un

milieu aqueux sur une bonne distance avant leur dépôt. Le cortège minéralogique se compose

d'une variété de minéraux (quartz, feldspath, minéraux argileux. fcrromagnésiens, grenai,

undalousite et sîlimanite). Cc sont des altcritcs des roches du socle précambrien.

Les simulations prédictives spatio-temporelles de la circulation des masses d'eau r..11

lagune Digboué traduisent la réponse de cet environnement côtier peu profond aux forçages

naturels et anthropiques. Les déhits échangés entre la lagune Digboué et le milieu marin

présentent un bilan de masse négatif traduisant une perte de masse d'eau lagunaire par unité

de temps au profit <lu domaine marin. Par contre, le bilan de masse des volumes échangés est

positif avec un temps de renouvellement des eaux de lj 21h 3mn l2s. Les simulations de la

dispersion saline en lagune permettent d'apprécier la qualité des eaux Ion; d'un cycle diurne.

Mots clés : Lagune Digboué, hydrologie, granulométrie, hydrodynamisme, qualité des eaux

-1-

ABSTRACT

Digboue Lagoon is locate<l south-west coast of Côte d'Ivoire. During hcavy rains

(June), ît knows a flood overflowing. causing nuisance llooùîng. For this purposc a pass is

open te the sea for dumping of excess water. In addition. other pressures on the lagoon

Digbouc. A 20 hydrndynamic moùeling ofthe Jagoon will idcutify the rcsponsc oftbc lagoun

Digbouc face natural and anthropogcnîc forcings. (t is ulsn ncccssary to know the hydrology

and morphosedimentolugie bottorn \agoon during these forcings.

lt is charactcrizcd. in terrux or morphnlogy. for dépression and shoals. The interaction

ofhydrological paramctcrs of the lagoon shows that salinity, conductivity and tcrnpcraturc arc

synchronous. Dissulved oxygen and tempcraturc cvolvc in opposite ways. Il sccms thut a

threshold of tlocculation îs quickly reached for relatively lnw salinity. Salinity, ccnductiviry

and température are intluenced by a phcuomcnon of mincralization. The influence or cxrcrnal

environment on the chemistry of the water varicd pH. \IIES act undcr the dynamic cffect of

the water wirh the continental inputs and dcpcnding on the intcnsity of occan currcnts.

The scdimcnts of the Digboue lagoon consist of sands. muds and scdimcnts "mixcd". The

spatial distribution of facies shows a balance of vases. The depositional cnvironmcnt of sands

of the Digbouc lagoun type is beach and dunes inland. Thcsc sands arc wcll sortcd and well

classifled. Thcir mode of transport is hy saltation. These are fine-grained sub-rounded to

reflect a transport in an aqucous medium for some distance before filing. The minerulugical

consists of a variety of minerais (quartz. fcldspar, clay minerais, ferromagncsian gamet,

andalusite and silimanitc). Thcsc arc weathered Precambrian hasement rocks.

The prcdictîvc simulations of space-time movement of water masses in the Digboue lagoon

reflect the response of the coastal cnvironment te> shallow natural and anthropogenic forcings.

Flows cxchangcd bctween the lagoon and the marine environmenl Digbouc have a négative

mass balance resulting in a loss of lagoon water mass pcr unit time for the benefit of the marine reulm. For cons, the mass balance of the trading volume is positive with a turnover

time of water of lday 22h 3mn 12s. Simulation of dispersion in saline lagoon on asscssing the

water quality during a diurnal cycle.

Keywords: Lagoon Digbouc, hydrology, size, hydrodynamic. water quality

- 2 -

INTRODUCTION GENERALE

- 3 -

Les lagunes constituent des milieux sédimentaires naturels caractérisés par leur relatif

isolement du milieu marin. Elles se développent dans la zone de rencontre des systèmes

hydrologiques continentaux et océaniques. En Afrique tropicale humide, l'enscmhlt: le plus

important est probablement celui de la côte du golfe de guinée (<lu cap des Palmes au Libéria

jusqu'au cap Lopcz au Gabon) dans lequel il y a plusieurs cordons d'âge divers, plus ou

moins hien conservés, enserrant des lagunes. La dérive littorale tend à fermer ces lagunes

tropicales, mais les apports considérables d'eau douce permettent, par leur effet de chasse, le

maintien des passes au moins pendant les saisons de pluies. Les fleuves tributaires fournissent

de gros volumes de sédiments fins et de matières organiques. Des deltas (delta du Niger au

Nigeria) se construisent à leur embouchure et plus !oin sur les rives, la mangrove participe

efficacement au dépôt des particules en les piégeant et en les fixant.

En Côte d'Ivoire, les lagunes les plus importantes sont rassemblées le king de la

moitié orientale du littoral. Cc sont le système Ebrié. le système Aby (qui marque la frontière

du Ghana) et le système Grand-Lahou. Ces systèmes lagunaires communiqucnl entre eux par

des canaux artificiels qui permettent la navigation sur plus <le 300 km. ".\l'ot<ms que. hormis ces

trois (3) principaux systèmes lagunaires. la façade occidentale de lu Côte dIvoire présente des

lagunes de moindre importance de par leur faible extension et leur profondeur.

La lagune Dighoué située au Sud-ouest de l.1 Côte d'Ivoire appartient à ce dernier

système lagunaire. Elle est le siège d'ectivirès telles que la pêche, le tourisme, etc; d'où

ltntérêt qu'elles suscitent.

PROBLK\IATIQUES SCIENTIFIQn:s

Développé le long du littoral ivoirien (photo l), dans la région de San-Pedro. la lagune

Digboué a une superficie de 10 Kni2. Ce système lagunaire est séparé de la mer, par un banc

sableux d'environ 50 m de large. C'est l'une des principales lagunes qui se localisent

uniquement dans le socle précambrien de Côte d'Ivoire. Les apports fluviatiles sont rares, voir

inexistants, Elle n'est donc pas soumise aux débits fluviaux. Ainsi, seules les prècipiuuions et

les apports marins constituent les forçages naturels de la lagune Digbouc.

Durant les fortes précipitations ou les grandes saisons pluvieuses les hahitaticms des

populations riveraines ou les exploitations agricoles sont inondés par un débordement <l'eau

de la lagune Digboué. Une solution réside dans l'ouverture d'une passe artificielle entre la

lagune et l'océan arlantiquc. Le creusement saisonnier de ce grau modifie les transferts de

masses d'euu {lugune-mer). En outre, la qualité des eaux de la lagune est donc un problème

-4-

récurrent d'autant plus que la pèche constitue traditionnellement une importante source

nutritive pour les populations locales.

Tous ces forçages anthropiques et naturels font de la lagune Digboué. un écosystème à

problèmes qui méritent l'apport de solutions

- problèmes d'inondations des habitations (village Digboué, quartier Ralmer de San-Pedro,

etc.) et des exploitations agricoles des populations riveraines durant les grandes saisons

pluvieuses ,

- problèmes d'inondation des installations aéroportuaires (proximité de l'aéroport),

- problèmes de l'intrusion saline lors de l'ouverture de la passe artificielle (qualité des eaux),

- problèmes de désorganisation de l'écosystème (échanges de faunes et de flores) ;

- problèmes d'accumulation des polluants (pesticides) en lagune (ruissellement des eaux des

exploitations agricoles),

- problèmes de gestion d'entretien des chenaux lagunaires (envasement),

- Compréhension de la circulation des masses d'eau afin de permettre de nouveaux

aménagements (extension du port de San Pedro).

Photo l : Vue aérienne de la lagune Dîgboué

- 5 -

ETAT DES CONNAISSANCES

Ces travaux sinscrivent clans un pro1:,>rammc de recherche initié par le Départemen1 de

géoscicnccs marines de l'UFR-STR=vt de lUnivcrsitc de Cocody, Ce programme permet de

comprendre la réponse des environnements lagunaires de la Côte d'Ivoire face aux forçages

anthropiques i::t naturels par la modélisation hydrodynamique 2D. L'objectifprincipal de cette

étude est de cerner les simulations numériques prédictives de la circulation des masses d'eaux

et de la dispersion saline dans les environnements côtiers peu profonds de la Côte d'Ivoire.

Cette discipline encore récente, constitue r outil numérique destiné à simuler les évolutions futures des lagunes en zone tropicale humide. C'est un outil pour la gestion et l'aménagement

de l'écosystème aquatique. Trois approches sont abordées dans ce probrrmnme scientifique :

-Approche J : un système lagunaire + débits fluviaux+marée

Cette approche a été abordée duns les travaux de Monde (2004). Ce modèle hydrodynamique

du plus grand système lagunaire ivoirien, la lagune Ebrié, par le logiciel Tclcmac. traduit les

simulations prédictives de la circulation des masses d'eaux et <le la qualité des eaux (gestion

des risques de pollution). Les forçages sont relatifs aux débits fluviaux (Comoè, La Mé,

Agnéby) et la marée (canal de Vridi et grau de ilassam).

-Apprnchc II : un complexe lagunaire+ débits fluviaux+maréc

Les travaux de Wange (2009) abordent cette approche. Le complexe lagunaire qui

comprend trois systèmes lagunaires (Grand-Lahou, Ebrié et Aby) reliés entre eux par des

canaux artificiels (Assagny et Assini).Ce modèle hydrodynamique 2D, par le logiciel SMS,

intègre tout le complexe lagunaire ivoirien avec leurs canaux artificiels. Le logiciel SMS est

un modèle numérique a deux dimensions intégré sur la verticale. Il a été utilisé pour modéliser

pour la première fois la totalité <lu Complexe Lagunaire <le Côte d'Ivoire sous la combinaison

d'une marée moyenne et de débits fluviaux.

-Approche III : un système lagunaire+ marée C'est l'objet de la présente étude sur la lagune Oigboué. Dans ce modèle les forçages

fluviaux sont inexistants. C'est la particularité de cette lagune. En outre. en raison d'un

manque de données hydrodynamiques. très peu de recherches par modélisation ont ère conduites à notre connaissance sur lagune Digboué. Toutefois. les données disponibles pour la

quantification des paramètres hydrosédimcntaircs sont rares. Pour étudier ces processus dans

la lagune Digboué, il est nécessaire d'acquérir des données sur les paramètres

hydrodynamiques et de tester dans cet environnement côtier tropical la sensibilité de certains

paramètres comme le niveau des eaux et la salinité des eaux littorales, face au rèchuuffement

-6-

climatique global. Ces données seron t analysées pour permettre la compréhension des

processus, mais aussi pour valider et calibrer les modèles, d'où la nécessité de mesures durant

les fortes précipitations (juin) et les apports marins.

La rareté, voir l'inexistence d'études océanologiques de la lagune Dighoué rend

confus la compréhension des mécanismes qui s'y déroulent. Il est dune nécessaire de

connaître l'hydrologie et la morphosédimcntologie du fond lagunaire durant les forçages

naturels et anthropiques (précipitation, apports marins, pêche, extractions de subies, etc.).

OBJECTIFS DE L'ETUDE

De par sa faible profondeur, la lagune Digboué permet de tester le modèle

hydrodynamique SMS. L'objectif principal de cette étude est de cerner les simulations

numériques prédictives de la circulation des masses d'eaux et de la dispersion saline dans la

lagune Digboué. li s'agira de comprendre la réponse de la lagune Digboué face aux forçages

anthropiques et naturels par la modélisation hydrodynamique 20. Les objectifs spécifiques

sont de plusieurs ordres :

Simulations numérique prédictives. li s'agira de:

-Comprendre la distribution des masses d'eau et suivre l'évolution de l'intrusion saline. afin

de prévenir les problèmes liés à la qualité des eaux ;

-Connaltrc l'impact relatif des apports marins et des eaux météoritiques (précipitation), afin

de proposer des solutions pour éviter la forte dcssalurc des eaux :

-Contribucr à une meilleure connaissance de la propagation de la marée durant r ouverture de lapasse.

Approches morphologiques : Elles résultent de I "importance de la bathymétrie dans

létablissemenr du modèle hydrodynamique, li sugira de décrire la morphologie et de

cartographier le fond de la lagune Digbouè afin d'en dégager les principaux chenaux:

Approches hydrologiques: les forçages naturels concernent uniquement les précipitations

car la lagune Digbouè na pas dapports fluviaux. Ces approches permettront de caractériser

l'hydrologie de la lagune Digboué durant ses forçages naturels:

Approches sédimcntologiqucs: la calibration du moùëk hydrodynamique impose la

détermination du coefficient de dispersion et du coefficient de Manning. Ces paramètres sont

fonction des sédiments superficiels de la lagune Digbouè. Ainsi ces approches sont

déterminantes. En outre, Il s'agira d'analyser par diffractotnctric. la fraction sédimentaire fine

(<6Jµm), de comprendre la dynamique sédimentaire et de reconstituer l'environnement de

dépôt.

- 7 -

PLAN DU MEMOIRE

En harmonie avec les objectifs fixés, r organisation de ce mémoire, ayant pour thème : «Essais de modélisation hydrodynamique de la circulation des masses d'eau et de la

dispersion saline dans un environnement côtier peu profond ; la lagune Digboué (San­

Pédro, Côte d'Ivoire) », se présentera en trois parties:

-la première partie est consacrée aux généralités géologiques et géographiques du Sud­

Ouest de la Côte d'Ivoire:

-la deuxième partie présente le mutèriel et les méthodes utilisés pour l'acquisition et le

traitement des données bathymétriques. hydrologiques, sédimcntologiques et lu présentation

de la modélisation numérique SMS;

-la troisième partie, analyse et interprète la morphologie du fond lagunaire. l'hydrologie

lors des fortes précipitations et la sédimcntologic (granulométrie et diffractométric des

minéraux) <les faciès superficiels la lagune Digboué. Dnns cette partie, les résultats de la

modélisation pcnncttront de faire des simulations prédictives des transferts des masses a· eaux et de la dispersion saline dans le fonctiormcmcut de la lagune.

-et une conclusion générale qui dressera le bilan des connaissances acquises et les

perspectives de recherches qu'elles suscitent.

- 8 -

- --0 PREMIERE PARTIE : GENERALITES SUR LES CARACTERISTIQUES

MORPHOLOGIQUE, GEOLOGIQUE ET GEOGRAPHIQUE

DU MILIEU MARIN IVOIRIEN

-9 -

CHAPITRE 1. CARACTERISTIQUES MORPHOLOGIQUE ET

GEOLOGIQLE DU MILIEU MARIN IVOIRIEN

Ce chapitre expose les principales données de la géologie de la Côte d'Ivoire. [\ insiste

sur la description du plateau continental, de la sédimentation effectuée sur œ plateau ainsi que la morphologie du littoral ivoirien.

1.1 Aperçu géologique de la Côte d'Ivoire

La Côte d'Ivoire appartient à la vieille plate fonne de r Afiique de lOuest. Elle est

formée de deux unités géologiques de superficies inégales (figure 1). Il s'agit du socle

précambrien couvrant 97,5% du territoire et du bassin sédimentaire méso-cènozoiquc formant

une mince frange littorale de 2,5'1/'ô dans le Golfo de Guinée septentrional.

c::::J Qu.,,e,nene,':ct hn~··lel ·errr,10~ -C,11)n1.--,;:1.-,,-,,,1;.,,.1 QG,enite;cc,n:ciçenl-; (SJ:J,..,.,n,en•~c--,$,.,;·,

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CJ ~;:;:;: ;":' ', ., ~·::.~;'.'~',;,\, s /Fa:le

150 300 km

Figure 1 : Carte géologique de la Côte d'Ivoire (Bagarre et Tagini. 1965 modifié in Wango. 2009)

- ID-

1.1.1 Socle précambrien

Le socle précambrien fait partie du craton ouest-africain et plus particulièrement de la

dorsale de Man qui est subdivisée en deux domaines: le domaine Kénéma-Man et le domaine

Baoulé-Mossi qui sont séparés par la faille de Sassandra :

•!• le domaine Kénérna-Man occupe l'Ouest et le Sud-Ouest du socle précambrien. Les

formations sont d'âge archéen et mises en place par l'orogenèse libérienne. Des reliques de

formations léonicnncs sont aussi rencontrées dans ce domaine ;

•!• le domaine Baoulé-Mossi dont fuit partie le domaine SASCA, a été élaboré au cours de

l'orogenèse éburnéenne. Il est constitué de formations libériennes reprises par cette

orogenèse et de formations déposées postérieurement à l'orogenèse libérienne. Cc domaine

est constitué de granitoïdes, de micaschistes, de gneiss ou migmatites et par des filons de

dolérîte (Bessoles, 1977; Cami!, 1984 ; Lemoine, 1988).

Papon (1973) a officialisé la division orogénique de la Côte d'Ivoire en mégacycles

libérien (2750-2500 Ma) et éburnéen (2200-1500 Mu). Ses levés cartographiques soulignent

I'imponance des migmatites dans le Sud-Ouest où l'auteur distingue: le domaine de Man au

Nord à dominance eharnockitique et le domaine SASCA au Sud essentiellement

migmatitique. Ses descriptions s'appuient sur de nombreuses mesures d'âges radiométriques.

C'est dans ce domaine que s'exerce le plus l'influence de l'orogenèse éburnéenne (Papon,

1973). Les différentes étapes de la tectonique du domaine SASCA sont définies comme suit

(Papon 1973) :

./ le mégacycle libérien est caractérisé par trois phases tectoniques qui sont : (i) une phase de

cassures antérieures au plissement et au métamorphisme libérien, (ii) une phase de tectonique

souple sub-eontemporaine du métamorphisme et de la migrnatisation libérienne, caractérisée

par des plis de style isoclinal plus ou moins serrés et à axes subverticaux (cette phase serait

datée entre 2750 et 2500 Ma) et (iii) une phase probable de "style plus calme" caractérisée

soit par des fractures, soit par des ondulations transverses sur les directions générales

libériennes.

./ le mégacycle éburnéen est caractérisé par trois phases tectoniques qui sont : (i) une phase

également précoce de cassures qui annonce l'énorme plissement éburnéen, (ji) une phase

tectonique souple sub-sym-métamorphc •• responsable du deuxième plissement" observé dans

le "Iibérten". Il s'agirait selon l'auteur d'une phase isoclinale avec des plis N20-50 à axes

subhorizontaux admettant "une foliation parallèle aux anciennes stratifications". étant

entendu qu'une ou plusieurs schistosités accompagnent cc plissement et (iû) une phase tardi-

-11-

éburnéenne, mal définie, de plissement provoquant des "chenaux" d'écrasement et des

rétromorphcs probablement tarkwafcnncs ( l 800-l 550Ma).

L · âge des gneiss dans les formations birimicnncs de la zone SAS CA est par endroit

archéen (Kouamelan et al., 1996) d'où l'existence probable d'un noyau archéen. li existe une

coexistence de formations archéennes et de formations birimicnnes (Fossou, 2005), Il s'agit

de gneiss et de migmatites mésnzonaux c'est-à-dire gneiss et migmatites non chamockitiques

(gneiss et migmatites, leptynites et crtholeptynites. micaschistes, pyroxénites, aruphibolites,

amphibolo-pyroxénitcs, granites et quartzites). Il existe deux principaux types de

déformations dans la zone {Yacé. 20112): (i) le premier est une tectonique tangentielle

monotone et simple de style plicatif et une orientation constante des couches dètcrmince

essentiellement par des plis isoclinaux à plans axiaux subverticaux et (ji) le deuxième

représente une tectonique cassante. caractérisée par de nombreuses fractures.

1.1.2 Bassin sédimentaire

Bassin sé<limcntairc émergé

Le bassin sédimentaire de Côte d'Ivoire s'étend de Sassandra à Axim au Ghana (figure

1 ). Sa superficie est estimée à 30.000 krrr'. Il présente une partie émergée en forme de

croissant et une partie immergée: le bassin sédimentaire émerge est traversé <l'Ouest en Est

par «r accident majeur des lagunes» qui le sépare en deux zones distinctes ; (i) au Nord, les formations tertiaires du continental terminal (argiles, sables argileux et grès plus ou moins

fcrruginisés) recouvrent le socle précambrien sur une épaisseur de 170 m environ et (ji) au

Sud, le bassin est comblé par une épaisse série sédimentaire. Seuls affleurent des dépôts

quaternaires (sables argileux continentaux, cordons sableux d'origine marine et des

dépressions plus ou moins comblées de vases organiques ou de sables blancs lessivés

lagunaires).

Bassin sédimentaire immergé

Le bassin sédimentaire immergé est la partie la plus développée du bassin. JI présente

une superficie de 22.000 km-. Sa puissance est estimée à plus de 12.000 m, sous les

formations superficielles du plateau continental (Delor et al .. 1992).

Stratigraphie du bassin sédimentaire

L'histoire géologique du bassin est liée à louverrure de l'Atlantique. Dans le bassin

ivoirien, le riftîng aura duré de 145 à 112 Ma, du Jurassique terminal à lApticn supérieur, soit

- 12 -

environ 33 \1a (Tastct, 1993). Elle débute par le dépôt sur le socle précambrien d'une série

continentale formée de conglomérats, de grès, de sables et dargiles versicolores. Cette série

constitue le "continental de base" d'âge vraisemblablement Jurassique supérieur ou Crétacé

inférieur. Les sédiments sont des dépôts synrifts (Digbehi. 1987).

Les dépôts commencent par le Jurassique supérieur et finissent par le Continental terminal

qui porte une faible épaisseur des dépôts quaternaires (Tastet. 1985).

Toutes les séries sont pauvres en macrofaunes (Martin, 1977). Les limites des étages sont

essentiellement basées sur l'étude des foraminifères et des osnucodes ainsi que sur celle des

spores et des grains de pollen :

- l'Albo-Apticn, d'une épaisseur de 2600 m repose en discordance sur lu série continentale de

base. Il comprend des argiles d'origine marine qui se terminent par les faciès

conglomératiques ;

- le Cénomanien puissant de 600 à 700 m est constitué de faciès conglomératiques. gréseux,

sableux passant à des calcaires parfois dolomitiques au centre du bassin ~

- le Sénonicn est représenté à l'Ouest du bassin par des argiles. Il devient grossièrement

détritique au centre du bassin et de type calcaire biogènc à r Est; - le Paléocène est connu sous un faciès marin transgrcssif caractérisé par une microfaune

abondante. Les sédiments sont argileux et glauconicux, mais à l'Est d'Abidjan le Paléocène

est représenté par des sables, des argiles glauconicuscs ou des calcaires coquillcrs rencontrés à

r aftlcurcment a Eboco ; - J' Eocène, d'une épaisseur maximale de 490 repose sur la série marine du Paléocène. On

distingue un Eocène inférieur formé d'argiles sableuses à petits bancs calcaires cr un Eocène

moyen il supérieur constitué d'argiles glauconieuses plus ou moins sableuses (Tastet. 1979): - !'Oligocène est révélé dans certains secteurs du le bassin ivoirien (Tastet, 1979);

- le Miocène est observé aux environs cr Abidjan dans une dépression dont les dimensions

excèdent à peine 35 km. Il a été traversé sur 600 m par un forage réalisé à Port- Bouët, ainsi

quà Samo, Noé, etc. Des sables plus ou moins argileux sunnontés de marnes argilo-siltcuscs

ont été observés, A la base. le Miocène repose en discordance sur k Cénoruanicn, Cda

supposerait que la transgression Miocène a emprunte une zone érodée de lOligocène eu du

début du Miocène (Tastet, 1979);

- le Mio-Pliocène ("Continental Terminal") marque avec le Quaternaire Je dernier épisode de

sédimentation dans Je bassin ivoirien et :-." observe souvent à l'affleurement. Il est

essentiellement formé de dépôts détritiques sable-argileux. Ces formations sont sous forme

lenticulaire. Elles occupent la quasi totalité du domaine sédimentaire au Nord des lagunes.

- 13 -

Elles constituent un manteau plus ou moins épais et recouvrent les dépôts anciens ( Lcncuf,

t 968 cité par Monde, 1997). Les faciès les plus courants sont des congloménus ferrugineux.

grès ferrugineux, des sables, parfois argileux, des argiles et des formations ferrugineuses

(Martin, 1973 );

- le Quaternaire s'étend au sommet de la série stratigraphique et constitue les formations de la

plaine littorale. Il comprend des sables grossiers formant les cordons littoraux, épais d'environ

50 m. ainsi que les vases et les sables du fond des lagunes.

1.2 Plateau continental Ivolrfcn

La morphologie générale el la sédimentolngie du plateau continental ivoirien ont été

décrites par différents travaux, (Martin. 1973. l 97ï: /\ka. 1991 ; Monde. I CJ9ï et So111bo.

2002).

1.2.1 Morphologie et bathymétrie du plateau continental

La partie méridionale du plateau continental ivoirienne est située dans sa partie

occidentale, au Nord du prolongement de lu fracture Saint-Paul, sur la croûte continentale peu

profonde. tandis qu'à l'Est, clic est toute entière dans la zone à croûte amincie. Le plateau

continental est unifonnémcnt étroit. Son rebord se trouve aux isobathes -100 et 120 m. li

existe deux dépressions : une au large de Tabou profonde de 2 m et située à r isobathe - 70 m

(figure 2). La seconde dépression possède un creux de 6 met est situé à l'isobathc-100 m au

large d'Abidjan (Ouest du Trou-Sans-Fond). Ces dépressions qui ont une étendue de 20 km et

une direction structurale N70° se comblent difficilement à cause des courants sous-marins.

Une autre particularité du plateau continental ivoirien est la présence du Trou-Sans-Fond

qui est un important canyon sous marin dont l'isobathe -120 m n'est qu'à 2,5 km de la côte. 11

atteint 1, 1 à 24 km au large, au niveau du talus. Les chenaux profonds de la lagune Ebrié à Abidjan, convergent de façon remarquable vers la tête de ce canyon sous-marin. Le Trou­

Sans-Fund date du Miocène et serait dû à un surcreusement par <les agents subaquatiques,

guidés par la tectonique locale dans le prolongement d'une ancienne vallée fluviale (Sombo,

2002).

- 14-

Figure 2: Carte bathymétrique du plateau continental de Côte d'Ivoire (Momie, 1997)

1.2.2 Sédiments et sédimentation du plateau continental

Le plateau continental ivoirien présente des faciès sédimentaires différents observés et

cartographiés. Leur datation et leur agencement en séquences permettent d'en proposer une

stratigraphie (Martin, 1977; Tastet. 1979; Stril. 1987: Tastet l'i ut., 1987; Tastct, 1989 in

Tastet et al, 1993) et de reconstituer l'évolution paléogéographiquc et paléosédnncntologiquc

de la marge ivoirienne durant le Quaternaire récent (figure 3).

Les sédiments de la marge profonde ivoirienne sont essentiellement constitués de vases

argilo-siltcuses comportant en proportion variable des constituants détritiques plus grossiers :

galets mous argileux, débris coquilliers de diverses tailles. graviers, sables et pellets, silts et

mini pellets (25 à 125 µ). Les carbonates. dont les teneurs varient de O à 55%, sont liés à la

fraction biogène le plus souvent constituée de tests calcaires de micro-organismes

(foraminifères essentiellement).

Les cortèges argileux sont relativement homogènes : la kaolinite est toujours largement

dominante (53 à 86%), les smcctitcs sont bien représentées ( 11 à 35%), l'illite est accessoire

(2 à 17%). Cette composition est comparable à celle des vases actuelles du plateau. Au

microscope électronique et à l'analyseur d'énergie, deux types de minéraux de diagenèse

précoce ont été identifiés (Tastet el al, 1993). Il s'agit de la pyrite et de la vivianite.

- 15 -

:ONE DE SOCLE CCWERTURE ZONE DE BASSIN PROFOND PEU EPAISSE

~ <Icare; •~•·•-="el 01!1fl 11'1•..c,,,,.,.,. :~,~:;cc:

.,..,..,-r" ·, 'TTTTTc,:,,c·)

Figure 3: Littoral ivoirien; géologie et morphologie (Tastet, 1979 in Tastet et al .• 1993)

1.2.3 "\lorphologic du littorale

En Côte d'Ivoire le littoral peut se subdiviser en deux zones, rune où le socle

précambrien affleure en bordure de mer, l'autre appartenant au bassin sédimentaire. Un point

commun à ces deux zones est la présence de lagunes côtières. En cffcr, le bassin sédimentaire

est caractérisé par des systèmes lagunaires, dont le principal occupe le centre du bassin : il

s'agit de la lagune Ebrié, Le littoral. orienté WS\\-'-EJ\'E, est divisé en trois secteurs: (i) le

secteur Tabou - Sassandra- Fresco, (fi) le secteur Frcsco - Vridi - Port-Bouët et (iii) le secteur

Port-Bouër - Frontière du Ghana

Secteur Tabou-Sassandra - Fresco

C'est une côte mixte (230 km), rocheuse et sablonneuse, orientée à 70" en moyenne.

Elle est composée de granites et <le migmatites dans. les falaises qui aneigncnt directement

l'océan, en alternance avec des criques comme ù Grand-Hèréby. à \1onogaga, et à Sm, Pedro.

De Tabou il Sassandra. la ligne de côte est orientée en moyenne dans le 67~50 et

bordée par le socle, C'est une côte de plateaux limités au sud par une falaise morte. parfois

couverte de végétation et qui domine de 20 à 100 m une étroite plaine littorale ou la plage

actuelle. Elle est caractérisée par sa <i disposition en échelon » (Tricart, 1957) où des portions

de côtes rectilignes sont dècalèes les unes par rapport aux autres. Les observations de terrain

permettent <l'expliquer ces fonnes par la lithologie et la structure du socle (Tastct. 1972,

1985).

Fréquemment, les caps sunt « sous-tendus >> par des filons ou des inclusions de roches

plus résistantes à l'érosion que leurs voisines. C'est le cas des caps de tabou ou de la pointe

Omblokè qui sont liés à <les filons de dulérites perpendiculaires aux gneiss enceissarus ou

encore de la pointe de Taky dont les deux caps correspondent à des filons de •< gabbro

doléritique >> et de pcgmatitiqucs. De même, le cap de Monogaga correspond à des filons de doléritcs <i récentes» (700 à 1000 \1a) recoupant les migmatiques libériennes (Papon et

Marchaud. 1967). 11 arrive aussi que des caps correspondent à des passées plus homogènes

(granitoïdes) dans des roches métamorphiques orientées (migmatites) comme aux pointes

Oulidiè et Dahoua ou à des enclaves amphibolitiques concordantes dans ces mêmes roches.

Donc, dans la zone du socle, le trace en échelons de la côte est consécutif a une érosion différentielle. Les caps ou pointes, étant le plus souvent « sous-tendus » par des

roches plus résistantes que l'encaissant, se comportent comme un épi favorisant ainsi le dépôt

à l'ouest et l'érosion à l'est conformément à une dérive littorale générale d'ouest en est

- 17 -

(Martin, 1977). Les embouchures des rivières ou marigots situés à l'est de tels caps sont

permanentes (rivière de Tabou, ancien San-Pédro), car elles débouchent dans des anses

protégées des houles du sud-ouest, souvent utilisées pour le mouillage de navires de fort tonnage.

Secteur Fresco - Vridi - Port-Bouët

Il est long de 190 km avec une orientation moyenne de 81 °. La côte, sablonneuse et rectiligne depuis Fresco, est interrompue seulement par l'embouchure de Grand-Labou (fleuve

Bunduma) et par le canal artificiel de Vridi.

Secteur Port-Bouët • Frontière du Ghana

Ce secteur orienté 101°, s'étend sur 100 km et est situé après le point de changement

important de direction du littoral (survenant au niveau du "Trou sans fond" dans la baie de

Port-Bouët). Il est caractérisé par une côte presque rectiligne interrompue par l'intermittente

passe de Grand-Rassam (embouchure du Cornoé) et par la passe permanente d'Assinie.

1.3 Hydrologie de l'arrière pays continental et du plateau continental

1.3.1 Température de surface de la mer

Les variations de la température de surface sont mises en évidence par les données de

quelques stations localisées le long de la côte de l'Ouest à l'Est et des images satcllitaircs

(Djagoua, 2003). L'analyse de ces données révèle que la température de surface de la mer

(TSM) le long du littoral ivoirien est caractérisée par des variations saisonnières importantes.

Ces variations thermiques ont pennis de définir quatre saisons marines (figure 4):

-la petite saison froide (PSF), de janvier à février;

-la grande saison chaude (GSC), de mars il juin avec un maximum de température centré sur le mois de mai :

-la grande saison froide (GSF), de juillet à septembre avec un maximum de température centré sur le mois d'août ;

-la petite saison chaude (PSC}, de novembre à décembre

- 18-

29----------~-----~-~--~

E 2r

~ 25 i;;; 23 V i 21 -V 19

! 17 "~~~~j_J__J

PSC

Jen 1év mars avril mal j1,.1in juillet août sept oct nov déc

Figure 4: Températures mensuelles des eaux marines ivoiriennes (Djagoua, 2003)

L'analyse de ces données de températures montre l'existence d'un refroidissement

permanent (25,8°C) à l'Ouest. Ces observations pennettent de conclure que la région ouest du

littoral est caractérisée par de fortes intensités de refroidissement (anomalies thermiques

négatives), alors que le centre du littoral présente une anomalie presque nulle, tandis qu'à

l'Est l'on a des anomalies positives (Mobio, 2009). Ces tendances montrent une régression

des intensités de refroidissement de lOucst vers r Est (Arfi et al, 1993; Colin et al.. 1993).

1.3.2 Pluviométrie et vent du littoral ivoirien

Les hauteurs <les précipitations annuelles varient de 1 4()0 à 2 500 mm. Le nombre

moyen dt: jours de pluies est maximal sur la côte et compris entre 130 et 150. On note

d'importantes variations de la pluviométrie le long du littoral de 2 500 mm à Tabou (dans

l'Ouest) à 1 600 mm de Sassandra à Grand-Lahcu : 2 0()0 mm de Jacqueville jusqu'à la

frontière du Uhana. Au plan intcrannucl, la vririabilitC des pluies est plus grande sur la côte

qu'à l'intérieur du pays. Sur la partie occidentale de la côte, les alizés de Sud- Ouest dominent

fortement, ce qui, compte tenu de l'orientation de la ligne de rivage, crée des conditions

favorables à l'apparition du upwelling d'Ekrnnn (Le Loeuff et al, 1993).

1.3.3 J\foréc et houle

La marée est définie comme un mouvement montant (flux eu flot) puis descendant

(reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans causé par l'effet conjugué des forces de

gravitation de la lune et du soleil. Selon les endroits, Je cycle du flux et du reflux peut avoir

lieu une fois ou deux fois par jour. La murèc du littoral ivoirien esl de type semi-diurne à

inégalité diurne. On observe deux pleines mers et deux basses mers par jour: mais les

hauteurs présentent de fortes irrégularités ducs à la présence de l'onde diurne. Le marnage

- 19-

dépasse rarement 1,5 men vive eau et peut descendre jusqu'à 0.4 men morte eau (Martin,

1977).

La houle est un mouvement ondulatoire (oscillation sinusoîdale régulière) de la

surface de la mer. Elle se forme à partir de vagues créées par le vent. Elle est d'autant plus

forte que le vent est fon et souffle longtemps sur une surface importante. Contrairement aux

vagues (locales avec déferlement) qui la génèrent, la houle se déplace sur de grandes distances

(plusieurs milliers de kilomètres) et ne déferle pas. Par son action, elle est le principal agent

d'évolution dynamique de la bordure littorale, car elle dissipe 75% de son énergie en arrivant

à la côte (Fataï, 1979). La houle se caractérise en première approximation par une amplitude

(de quelques décimètres à quelques mètres) et une longueur d'onde ou une période

(généralement de l'ordre d'une dizaine de secondes). Sur la côte ivoirienne, les houles faibles

ont une amplitude comprise entre O et 1 m, les houles moyennes d'amplitude comprise entre 1

et 1,8 m et les houles fortes ont une amplilude supérieure à 1,8 m. Les courants induits par la

houle sont responsables de la dérîve littorale Ouest-Est sur l'ensemble de la côte ivoirienne.

La houle fait osciller les sédiments <lu fond au large de la zone de déferlement rendant

possible leur entraînement par le courant côtier (Tastet, 1979).

Influence de la houle sur les mouvements sédimentaires: Les modifications des

plages par un engraissement ou par une érosion le long d'un même profil sont ducs à la houle

et aux fluctuations du niveau marin. Pour une houle donnée, il existe une profondeur à partir

de laquelle les forces hydrodynamiques (variation oscillante du gradient de pression et de la

vitesse près du fond) sont suffisamment importantes. Ces forces hydrodynamiques sont a l'origine de l'instabilité des particules sédimentaires sur le fend (Aminî, 1979). Cette

condition est appelée le point de début de mouvement. En amont de ce point, pour une pente

régulière, l'action de la houle sur le fond sera suffisante pour maintenir les particules sédimentaires en mouvement oscillant.

Ainsi dans un cas théorique. il est possible de définir une profondeur où les forces de gravité

et les forces hydrodynamiques (Fg et Fe.sinu) s'équilibrent. C'est la théorie du point nul (figure 5).

-20 -

Fceces résultantes agissant sur la particule

Pas de mouv~ent i Mouvemmt nn le large

1

tQI rorc~ de gn.,-itê : Fg sin a Fr

1Fg,m, ~! ~ ' Fg .

0

"' • ! Figure 5: Présentation qualitative de la théorie du point nul (Amini, 1979)

En amont de ce point, les forces hydrodynamiques l'emportent sur les forces de

gravité et le transport a lieu vers la côte. En aval de cc point, les forces hydrodynamiques sont

justes suflisantcs pour causer l'instabilité du grain sur le fond, mais pas assez pour

contrebalancer les forces <le gravité. Le grain, une fois en mouvement roulera vers le large

(Pan et al .. 2001).

La houle dans beaucoup de cas se présente obliquement à la ligne de rivage, ce qui

entraîne la création d'un courant de dérive littorale. Du fait de la houle, i1 y a donc deux

processus de déplacement de sédiment: l'un perpendiculairement à la ligne de rivage; l'autre

parallèlement à la ligne de rivage (dérive littorale).

Dérive littorale: C'est un mouvement de sable, parallèlement à la côte générée par la

houle. le long du littoral. Sous l'action des houles obliques, un courant prend naissance et se

dirige parallèlement à la côte. Ce qui entraîne le mouvement <le sables. Elle est dirigée dans le

même sens que le courant de guinée sur les côtes ivoiriennes, c'est à dire de l'Ouest vers

l'Est. Son importance est fonction de la période de la houle et de la hauteur des rouleaux (Ottomunn, 1965).

La dérive littorale a une influence prépondérante sur les phénomènes de dépôt et d'érosion

et donc sur la morphologie d'une côte. La dérive littorale a été évaluée à environ 800.000

m3.an·1 à l'Ouest du canal de Vridi et 400 000 m'.an' à l'Est du canal (Varlet, 1958). Les

sables mis en mouvement par le fait de la houle sont d'origines diverses. On distingue:

- 21 -

-érosion des altérites: Les sols les plus représentés de l'urrière pays continental sont de type

ferralitique. A ceux-ci s'ujoutent les sols hydromorphes (Le Buanec, 1972). L'érosion de ces

eltérites issues du socle précambrien (Tagini, 1971), constitue une source considérable

<l'apport de matériaux détritiques dans le domaine marin par le bais des fleuves.

-érosion du Continental Terminal : Le Continental Terminal constitue du point de vue

géornorphologique les hauts plateaux; d'altitude comprise entre 50 et 110 m. Il est représenté

dans sa plus grande masse par des sables argileux ou sables tertiaires. Les eaux d'infiltration

et de lessivage des formations argile-sableuses de ces plateaux entrainent un départ des

matières organiques (I .eneuf 1968).

-éro s lo n des sables quaternaires : Ce sont des sables grossiers formant les cordons littoraux

fossiles ou actuels. L'obliquité de la houle sur le rivage met ces sables en mouvement.

-le processus de compensation tendant à rétablir l'équilibre du budget sédimentaire lors des

fluctuations du niveau de la mer. Le budget sédimentaire est positif lors d'une transgression et

négatif au cours d'une régression selon la règle de Brun (1962).

1.3 .4 C irculation générale des masses d'eau

Plusieurs travaux antérieurs (Varlet, 1958; Longhurst, l 962; l.emasson et Rebert. 1968

et 1973; Bukun 1978: Hi net, 1997) ont contribué à la connaissance de la circulation générale

des eaux du Golfe de Guinée. Un schéma de circulation générale des masses d'eau sur le

littoral marin ivoirien (figure 6) est caractérisé par un courant de surface dirigé vers l'Est,

appelé Courant de Guinée qui est le prolongement du Courant de Canari et du Contre-Courant

Nord Equatorial (CCNE) renforcé par les vents du Sud à Sud-Ouest.

L'instabilité de ces deux courants peut donc affecter la variabilité du courant de

Guinée. Sa vitesse atteint parfois 150 crn.s' (Plutschart. 1966 in Aka, 1991) sur une épaisseur

d'environ 30 m. Ce courant, en partie généré par le vent, s'accélère dans la zone ouest par

l'existence d'une différence de niveau de la mer de part et d'autre du Cap des Palmes.

Lemasson et Rebert (1968) mettent en évidence sur le plateau continental de la Côte

d'Ivoire un autre courant situé sous le courant de Guinée, entre 15 et 80 m de profondeur.

C est le sous courant ivoirien qui est dirigé dans le sens contraire de la circulation du courant

de Guinée, c'est-à-dire de l'est vers l'ouest. Sa vitesse saisonnière varie de 30 à 80 cm.s' (Tableau l).

• 22 •

Tableau 1: Caractéristiques des eaux du littoral ivoirien (Lemasson et Rchert, 1973).

Contre-courant de Guinée Courant de Guinée Epoque Vitesse Profondeur de la Vitesse Êpaisseur Saisons

moyenne veine de courant moyenne marine (cm.s") maximum (cm.s·1)

Janvier- 30,6 40 m (sur le talus 25,5 10 PSI' et Fevrier-Mars continental) période

d'upwelling faible

Avril-Mai- 20-4 60 m (au large) 51 30 GSC et début Juin d'u wellinu

Juin-Juillet 40.8 40m 7I.4 20 Transition .luîllet-Aoùt- 15,3 25 m 20-4 10 GSF, septembre upwelling

intense Octobre 40,8 JOm 0 0 Transition

Novembre 15.3 40m 25,S 15 PSC PSF- Petite Saison Froide. GSC-Cirande Saison chaude, GSF-Grandc Saison Froide, PSC=Petite Saison Chaude

Origine des courants de surface : Les courants océaniques de surface sont le résultat

d'une interaction entre l'océan et l'atmosphère. L'atmosphère, exerce par l'Interrnédiaire des

vents. une force d'entrainement mécanique (force de frottement) sur les eaux <le surface.

Celles-ci sont donc poussées par les vents, scion une trajectoire déviée sur sa droite dans

l'hémisphère Nord (ou sur sa gauche dans l'hémisphère Sud) en raison de la force de Coriolis

due à la rotation de la terre. Selon la théorie de la force de Coriolis, pour un vent ayant souillé

dans la même direction pendant plusieurs jours en tout point d'une étendue d'eau indéfinie et

par grand tond, le courant de dérive en surface est dirigé à 45° de la direction du vent (figure

7). La diminution de l'un de ces paramètres (durée. étendue, profondeurs) a pour effet de

diminuer la déviation. Ainsi, près des côtes et par vent variable, Je courant de dérive en

surface est sensiblement orienté dans le lit du vent. En zone côtière, la vitesse de dérive

superficielle représente en moyenne 3% de Ja vitesse du vent. Mais des écarts très importants

peuvent exister; notamment en présence de houle, clic peut atteindre 5%. L'effet Coriolis

dépendant de la latitude est faible, voire presque nul à l'équateur et très prononcé aux pôles.

Ces courants constituent h:: principal facteur du transport et de renouvellement des eaux sur les plateaux continentaux (Moblo, 2009).

- 23 -

GS: grande saison; PS · petite saison; DJF (Déc, Janv, Fév); MAMJ (Mar, Av, Mai, Juin);

JAS (Juil, Août, Sept); OND (Oct, Nov, Déc)

Figure 6: Instabilité saisonnière du Contre Courant Nord-Equatorial et du Courant de

Canari et de la Variation du Courant de Guinée (Gyory et al., 2003) modifié

-24-

- ri' ...• ,_. Figure 7: Circulation thermohaline (www.cducnet.education.fr)

1.3.S Réseau hydrographique du littoral Ivoirien

La Côte d'Ivoire possède un réseau hydrographique dense. Le régime des rivières est

irrégulier. On distingue, deux types de cours d'eau (tableau Il) : (,1 les grands fleuves

provenant des régions de savane et qui traversent le pays du Nord au Sud. Ce sont, d'Ouest en

Esl : le Cavally, le Sassandra, le Bandama et le Comoé et (i,) les petits fleuves côtiers ou

rivières de mi1ieu forestier à savoir, le Tabou, la Néro, le Sun Pedro, le Bolo, le Niouniowou,

le Boubo, l'Agnéhy, la Mé et la Bia.

Mais il faut indiquer que certaines rivières (Tabou, Néro) ont du mal à franchir les

cordons littoraux et n'arrivent qu'épisodiquement à se jeter en mer. Leurs eaux s'accumulent

alors dans les bas-fonds pour former des marécages. Le Cavally et le Sassandra sont les deux

fleuves suffisamment puissants pour maintenir une embouchure permanente. Au-delà de

Frcsco, vers l'Est, tous les cours d'eau débouchent dans des lagunes. Les ouvertures vers la

mer sont au nombre de trois. La passe de Grand-I.ahou, débouché de la lagune du même nom.

alimentée par le Boubo et le Bandama. Le canal de Vridi, construit pour permettre aux navires

d'accéder au port d'Abidjan en lagune Éhrié où se jettent l'Agnéby, la Mé et la Comoé. La

passe d'Assinie, exutoire de la lagune Aby et de la Bia, Le matériel particulaire et organique

-25 -

charrié directement en mer par les cours d'eaux n'est pas identique à celui qui arrive à l'océan

après avoir transité par les systèmes lagunaires (Le Loeuff et al., 1993).

Tous ces fleuves et rivières sont pour la p]upart exclusivement alimentés d'abord par le

ruissellement, ensuite par l'égouttage des sols et non par des sources liées à des nappes stables

(Le I.oeuff et al., 1993), D'où la remarquable irrégularité de leur régime dépendant des

variations de la pluviométrie (Le Loeuff et al., 1993 ).

Tableau II: Caractéristiques des principaux neuves et rivières de Côte d'Ivoire (Le Loeuff et

al., 1993)

Fleuves Longueur (km) Superficie bassin versant (km") Débit moyen (m'.s-') Cavaily 700 30000 600 Sassandra 650 75000 575 Bandama 1050 97000 400 Comoé 1160 78000 300 Agnéby 200 8900 50 Mé 140 4 300 50

La période de basses eaux s'étend, pour tous les cours d'eau, de décembre à a\.TÎI,

l'étiage étant particulièrement sévère en février-mars. Le régime des grands neuves, dans la

plus grande partie de leur cours en zone de savane. est sous l'influence du «climat tropical de

transition». Il ne présente qu'une période de hautes eaux, de juillet à novembre. avec des

débits de crue en septembre-octobre. Les rivières et les petits neuves forestiers soumis au i<

climat équatorial de transition » ont deux périodes de hautes eaux, la première. prédominante,

en juin-juillet, la seconde en octobre-novembre, l'allure de leurs hydrogrammes se calquant

exactement sur celle des courbes pluviométriques (Le l.oeuff et al., 1993).

La modicité des débits, des étiages rigoureux, de fortes crues sont donc les traits

principaux qui caractérisent le réseau hydrographique de Côte-d'Ivoire. Le volume charrié par

l'ensemble des cours d'eau est faible (12 à 18%) par rapport à celui des pluies. Les eaux

transportent des matières dissoutes et des suspensions fines (90% des éléments solides). Ce

rôle de charriage est encore affaibli dans le cas de la Ria et du Bandama, dont le cours est

régulé par des barrages (Ayamé, Kossou, Taabo).

-2G-

1.4 Lagune de Côte d'Ivoire

1.4 .1 Classification du milieu lagunaire

Les lagunes se rencontrent sur les côtes basses d'accumulation. Ce sont des plans d'eau,

allongés parallèlement au trac é du littoral, peu profonds, isolés de la mer par un cordon

meuble de sable ou de galets. La communication avec la mer se fait par des ouvertures plus ou

moins nombreuses dans le cordon. Cependant, cette communication directe n'est pas

indispensable car il existe aussi des lagunes fermées de façon permanente ou temporaire.

Certaines reçoivent des cours d'eau, d'autres non. Les lagunes constituent des milieux

margino-littoraux à salinité variable, aux eaux généralement calmes, dans lesquels se

déposent des sédiments fins d'origine aussi bien continentale que marine. Il existe de ce fait

de multiples méthodes <le classification des lagunes. Deux d'entre elles sont ici présentées.

Classification de Lankford (1977)

Lankford (1977) a établi une classification lagunaire à partir de l'observation d'une

centaine de cas dans un environnement littoral au Mexique. Elle est fondée principalement sur

les origines et les phénomènes ultérieurs, ayant présidé au développement de la dépression

lagunaire. ainsi que sur les procédés ayant contribué à l'élaboration du cordon littoral. Cette

approche essentiellement géologique le conduit à envisager 5 types principaux de lagunes (figure 8).

Type I : Les dépressions lagunaires sont formées par érosion continentale différentielle au

cours des dernières régressions marines et inondation de la dernière transgression (stabilité

depuis 5.000 ans). Ce lype présente plusieurs variantes: (i) les variantes J\. et B : ce sont des

vallées noyées ouverte sur la mer. avec ou sans écoulement continental. Les conditions

d'énergie sont soumises essentiellement aux effets des vagues et des courants de décharge

continentale, (ii) les variantes C et D : ce sont des vallées noyées isolées de la mer par une

barrière littorale, avec ou sans écoulement continental. Les conditions d'énergie sont soumises

aux effets de courants de décharge continentale et de marée, et aux effets du vent el (iii) les

variantes E et F: ce sont des canyons et dépression karstique inondés.

Type II : 11 présente une sédimentation terrigène différentielle. Les lagunes côtières sont

associées avec des systèmes fluviatiles ou deltaïques issus de processus sédimentaires

irréguliers ou de subsidence. Il existe une grande instabilité depuis 5.000 ans. Les formations

sédimentaires sont très récentes (souvent quelques centaines d'années seulement), isolant de

- 27 -

petites dépressions deltaïques peu profondes, sans barrières côtières. Les conditions d'énergie

généralement sont assez faibles. Elles sont soumises aux effets de courant saisonnier, de

décharge continentale et de marée. On note trois (3) variantes: (i) les variantes A et B sont

des dépressions intra-deltaïques typiques avec ou sans barrières côtières. Les conditions

d'énergie sont généralement assez faibles. Elles sont soumises aux effets de courant

saisonnier, de décharge continentale et de marée et (ii) la variante C est une succession de

lagunes deltaïques dans un système de barrières sableuses multiples. Les conditions d'énergie

sont très faibles.

Type Ill : Les dépressions côtières sont isolées par un cordon littoral sédimentaire élaboré et

entretenu sous l'effet des vagues et des courants au cours des derniers 5.000 ans. Elles sont

orientées Je plus souvent parallèle à la côte. Les milieux généralement sont peu profonds et

sont soumis aux conditions de transfonnation sédimentaire littorale sous les effets des

courants continentaux et de marée, des vagues et des tempêtes. Il s'agit de la plupart des

"lagunes côtières" typiquement décrites le long des côtes à bas relier avec trois variantes: (i}

les variantes A et R correspondent a des lagunes à barrières sableuses sont simples ou

multiples, pouvant être très allongées. présentant un nombre variable de "passes" en relation

permanente ou temporaire avec la mer et soumises essentiellement aux actions du vent et des

courants. Les conditions d'énergie sont très dépendantes du nombre et de la morphologie des

"passes', et (ii) la variante C présente des successions de barrières littorales allongées

parallèlement à la côte, isolant de nombreuses lagunes soumises à des effets de marée

variables d à de faibles conditions d'énergie.

Type IV: L'élaboration de barrières littorales par des processus (hiogéniques), au cours des

derniers 5.000 ans et de morphologie très variables. Une barrière corallienne (A) ou une constituée de mangroves (R).

Type V: L'élaboration de barrières liuorales récentes par des processus tectoniques (A) ou

volcaniques (8), indépendamment des variations du niveau de la mer.

-28 -

~• ~FF~• ~

~

1

~

II1-FOR1\L~TJ01'" D'UN CORDON LCrJiOR.A.L

IV-ORIGl1'-E BIOG"E!",,""1Ql..7E

V-ORTG~ TECTONIQl?E

Figure 8 : Types de lagunes côtières et leur processus de forrnatiun (Lankford, 1977)

Classification de l\ïchols et Allen (1981)

Nichets et Allen (1981) reprennent une systématique lagunaire fondée sur les critères

dynamiques et énergétiques qui conditionnent tous les régimes hydrologiques et

sédimcnrologiques en lagune. ainsi que l'évolution des différentes morphologies lagunaires.

On distinguera deux facteurs dynamiques principaux à valeur systématique. Il s'agit de l'effet

des courants de marée et de décharge continentale et de l'effet des vagues. La Figure 9

présente quatre types lagunaires qui ont été classés en fonction <le l'influence dominante

respective de chacun de ces deux facteurs.

Type A: Une lagune estuarienne avec une dominance des effets <le courants de marée el de

décharge fluviale par rapport aux effets des vagues. accompagnée <l'un transport sédimentaire important avec dépôt en amont préférentiel.

-29-

Type B : Une lagune ouverte avec une combinaison entre un écoulement fluviatile et un effet

de marée faible, avec des effets de vague plus actifs. Un entretien régulier des "passes" par les

courants. Une sédimentation différentielle des vases en amont et des sables en aval.

Type C : Une lagune partiellement fermée avec le développement d'une barrière littorale

isolant de la mer un plan d'eau lagunaire où domine une dynamique de vague, une dynamique

de courant restant limitée à proximité de l'exutoire (della de flot souvent développé). La

sédimentation est différentielle entre les zones exposées au vent et les zones abritées. Une

réduction des échanges avec la mer.

Type D : Une lagune fermée avec la conjonction de faibles courants de marée et de décharge

continentale avec de fortes énergies de vagues et de courants côtiers, conduit à l'entretien

quasi-permanent d'une barrière littorale fermée. Un plan d'eau lagunaire devient alors le siège

d'une sédimentation détritique, organique, ou géochimique intense, soumise aux rythmes

journaliers des vents, et saisonnier des crues.

Figure 9: Classification des lagunes (Nichols et Allen, 1981)

CONCLUSION PARTIELLE

Située à l'ouest du littorale ivoirien, la lagune Digboué, est un petit estuaire fermé de

10 km2• Elle est ouverte sur l'océan atlantique de façon occasionnelle afin d'éviter

l'inondation de la ville de San Pédro lors de la grande saison des pluies. La lagune Digboué

contrairement à toutes les lagunes étudiées est présente sur le socle précambrien dans le

domaine SASCA.

- 30 -

CHAPITRE 2. CADRE PIIYSIQlJF. DE LA LAGUNF. DIGBOUÉ

Les études sont axées sur la lagune Digboué. Il est important de connaître

l'environnement auquel elle appartient Le présent chapitre prCscnte le contexte géographique

et géologique de cette lagune.

2.1 Localisation géographique de la lagune Digboué

La lagune Digboué est située au Sud-Ouest de la Côte d'Ivoire à Balmer, dans la ville de

San-Pédro, entre les latitudes 6°42 et 6°39 Net les longitudes 4°42 et 4°4S W. La lagune fait

partie de la Région du Bas-Sassandra. Elle est limitée au Sud par l'océan Atlantique, sur le

golfe de Guinée (figure 10).

N

ll

-- Figure 10 Localisation de la lagune Dîgboué

- 31 -

2.2 Climat du Sud-Ouest de la Côte d'Ivctre

La région du Sud-Ouest de la Côte d'Ivoire à un climat équatorial de transition

(climat Attiéen) qui présente quatre saisons dans le cycle annuelle: (i) la grande saison sèche

de décembre à avril; (ii) la grande saison des pluies de mai à juillet; (iii) la petite saison

sèche de juillet à septembre et (iv) la petite saison des pluies d'octobre à novembre.

La température et le degré hygrométrique prennent des valeurs remarquablement

constantes au cours de l'année, soit environ 26 à 32°(', pour la température et environ 75 à

90%, pour l'hygrométrie. Les vents sont en général faibles, à dominance Sud (Papon, 1973).

Les écarts thermiques sont faibles avec 4 à T'C de variations moyennes journalières et

mensuelles. Le degré hygrométrique reste toujours élevé avec une moyenne supérieure à 80 %

(Le Loeuff et al, 1993). Le mois de juin est tout particulièrement pluvieux en bordure de mer

(Gallardo. 1978). La petite saison sèche apparaît plus marquée que sur le continent et se

décale légèrement vers août et septembre. La deuxième saison des pluies est généralement un

peu pJus tardive.

2.2.1 Saisons continentales

Le long des côtes, le climat est pareil à celui du littoral septentrional du golfe de

Guinée. C'est un climat équatorial de transition caractérisé par quatre saisons : (i) une grande

saison des pluies centrée sur juin; (ii) une petite saison des pluies, plus courte, centrée sur

octobre : (iii) une petite saison sèche centrée sur août et (iv) une grande saison sèche centrée

sur janvier (Eldin, 1971 ). Les hauteurs de précipitations moyennes annuelles dans la région

des lagunes sont proches de 2100 mm à Abidjan (Girard el al., 1971, in N'gucssan, 2008).

2.2.2 Saisons lagunaires

L'interaction entre l'hydroclimat continental et l'hydroclimat marin génère trois

saisons lagunaires (Durand et Guiral, 1994): (i) la saison sèche de janvier à avril, où

l'influence marine et l'Cvapmation sont maximales. La température et la salinité atteignent

leurs niveaux les plus élevés; (ii) la saison des pluies de mai à août, durant ce temps, les

fortes précipilations et les crues des rivières font baisser la température de la lagune et (iii) la

saison des crues (septembre à décembre) prend le relais avec l'arrivée des eaux des fleuves

(Comoé, Agnéby et la ~é) en lagune. Des valeurs de salinité avoisinant zéro s'observent dans

les régions éloignées du canal de Vridi. Pendant cette période, les gradients verticaux de salinité sont plus marqués.

- 32 -

2.2.3 Température

La température est élevée toute l'année. La quantité d'énergie reçue en moyenne dans

lu région du littoral ivoirien est de l'ordre de 1150 j.cm"J" (Budyko, 1958). La température

atmosphérique est de 26.2°C en moyenne avec une amplitude annuelle faible de 3,3°C entre

mars et août. Les températures sont respectivement de 27,7 et 24.4°C (Durand et Guiral,

1994). L'evapcration dont la moyenne est de 1 356 mm n'excède pas les précipitations qui

varie de 2 500 mm à 1 600 mm (Dufour et al., 1994 ).

2.2.4 Type de sol

Les sols présents le long du littoral sont formés sur des sables marins récents ou

actuels et ne couvrent que quelques centaines de mètres de large au Sud-Ouest. Ces sables très

pauvres en sels minéraux, sont peu évolués en surface avec un léger enrichissement en

matière organique (Pcrraud, 1971 ).

Sur ces sables, on rencontre surtout des sols Ierralitiques de type appauvri (en argile).

à texture sableuse. souvent graveleuse et parfois indurés en cuirasse. Des sols ferralitiques

typiques ou remaniés existent à l'Est de Sa.ssandra et dans la région de San Pedro.

Dans la région Ouest, dominent les pseudopodzols de nappe, milieux très perméables,

sur les sables grossiers du cordon liuoral, avec présence permanente d'une nappe phréatique à

faible profondeur. Seul l'horizon humifère possède quelques éléments minéraux. Dans la

région de Presco. des sols hydrornorphes plus ou moins humides occupent les zones

déprimées localisées en bandes étroites et allongées dans les vallées et les bas-fonds. Par

contre, sur les rives des estuaires, les sédiments meubles d'origine fluviale donnent des sols

hydromorphes à gley, salés, soumis au régime des marées.

2.2.5 Végétation du littoral

Tout le secteur littoral est très habité, de cc fait, les formations végétales primitives,

notamment la forêt, ont laissé la place à des cultures et ne couvrent plus qu'une faible surface.

Les groupements végétaux rencontrés Je long de la côte sont, la forêt littorale, Je fourré

littoral, les groupements herbacés littoraux, les savanes littorales et Mangroves (Guillaumet et

Adjanohoun, 1971; in Le Loeuffet al., 1993).

- 33 -

2.2.6 Géologie de la lagune Digboué

La lagune Digboué est située au sud ouest de la Côte d'ivoire dans la région de San­

Pédro à Balmer, dans le domaine SASCA sur le socle précambrien (figure 11 ). Il forme, le

long de la côte, une série de bas plateaux dont l'altitude s'élève légèrement d'ouest en est (20 à

50 m jusqu'à San Pedro, 50 à 100 m de San Pedro à Sassandra). Ces plateaux sont séparés la

plupart du temps de la mer par une étroite plaine côtière (en général quelques centaines de

mètres) formée à partir d'anciens cordons littoraux. Dans cette région, les lits des rivières,

creusés légèrement au-dessous du niveau actuel du fait de la dernière régression, sont cnnoyés

et forment des élargissements dans les plaines côtières en arrière des sables littoraux. Les

sables barrent l'embouchure et les cours d'eau n'arrivent pas, en général, à rompre le cordon;

c'est typiquement une côte à c< limans ». Ailleurs, la côte est rocheuse à l'Ouest de Sassandrn,

plus variée à l'Est où alternent des zones rocheuses et sablo-argilcuses. Dans l'ensemble, le

littoral présente un dessin en dents de scie avec une succession de sept grands tronçons

rectilignes orientés WSW-ENE. Ceux-ci sont séparés par des décrochements, chacun

déterminant une anse relativement protégée des houles du sud-ouest mais ouverte au large du

côté sud et surtout à l'est et au sud-est. Ces décrochements formant un cap sont le plus souvent

abrupts et dominent le rivage d'une cinquantaine de mètres (Tastet et al., 1993).

La lagune Digboué est située entre les unités volcano-sédimentaires de Louga­

Kounoukou et les migmatites. les granites liés et les formations de Kabiadioké-Balmer

(Papon, 1973). Les unités volcano-sédimentaircs sont composées de micaschistes constitués de quartz, tetdspath, biotite, muscovite et d'amphiboles.

Les migmatites sont constituées de quartz très abondant, de feldspath potassique, de biotite,

Je cordéritc. de sillimanite, et de grenat (Papou, 1973).

Selon Papon (1973), les fonnations Kabiadioké-Ralmer sont composées de quartzite (quartz,

magnétite, hyperthène, grenat) et d'amphiboJite (biotite, muscovite, quartz, grenat, sphènc),

-34-

25 50Km

]' 6'

LEGENDE

c=)Tertiairc DOMAINE SASCA

c=J 1!:itu-;-~;:~=~ntaires C==1 i.:!~o~:o-:;n:;s liés K.11.bia.dioké-Balmer

- Gunite subp.e~atitique gnc1sstfie

(type Niég:a-Pauli-plage)

•'igure 11 · Carte géologique du domaine SASCA (Papon, 1973 modifiée in Fossou, 2005)

-35 -

2.2.7 :\1orphobathymétric du plateau continental au large de la lagune Digboué

La morphobathymétrie couvre le secteur du plateau continental compris entre Fresco et San-Pedro. Les fonds marins sont compris entre 20 et 30 m (figure 12).

Types morphologiques

La région comprise entre Fresco et San-Pedro a été sondée selon 50 radiales NS à la maille de 1 mille nautique et 3 transversales parallèles à la côte (Monde, 1997). li existe un type convexe et intermédiaire. Le type convexe correspond à un domaine vaseux avec une importante sédimentation actuelle et se localise à l'embouchure du fleuve Sassandra. Sur ces deux types, on rencontre d'importantes barres de grès(~fonde. 1997).

Profil général

Selon Monde (1997) au large de Sassandra, la pente d'abord faible (0,28 %) devient très forte après les 80 m:

- 0,26 % entre 20 et 50 m ;

- 0,3 % dans les 30 m qui suivent ~

-1,14 %entre 80et 120 m.

Au large de San-Pedro, les 50 premiers mètres ont une pente relativement forte. qui s'accroît après 80 m.

- de 20 à 50 m, la pente est de 0.4%;

- de 50 à 80 m, elle est de 0,31 % ;

-puis de 0,76 % entre 80 - 120 m.

Subdivisions du plateau ct>ntinental scion la profondeur

L'analyse des pentes du plateau continental de Côte d'Ivoire (de Frcsco à San-Pedro),

montre que : (i) le plateau continental interne est très large (plus de 11 km) avec une pente

moyenne de 0.26 % à Sassandra. Cependant au large de San-Pedro, non seulement il se

rétrécit (75 km) mais il présente une forte pente. (iî) le plateau continental intermédiaire

conserve une largeur moyenne de 10 km environ de Sassandra à San-Pedro avec une pente de

0,3% et (iii} Je plateau continental externe est étroit à Sassandra (3,5 km) mais s'élargit a San­ Pedro (5 km). La pente évolue dans le sens contraire: 1,14 % à Sassandra et 0,76 % à San­ Pedro (Monde, 1997).

- 36 -

;(2.2n i;I

-,,art,,olte j isobathe(m) asre œ oës ~

~ · --·~· •. · 4°28.54' :\J .,..

Jt'igure 12: Plateau continental au large de San-Pedro (Monde, 1997)

2.2.8 Lagune Digboué selon les différentes classifications

La lagune Digboué selon la classification de Lankford { 1977) est une lagune côtière

qui appartient au type l variante C et D. Elle se présente comme une dépression lagunaire

fonnée par érosion continentale différentielle. C'est une vallée noyée isolée de la mer par une

barrière littorale, avec ou sans écoulement continental. Les conditions d'énergie sont soumises

aux effets de courants de décharge continentale et de marée, et aux effets du vent.

En référence à la classification de Ni chois et Allen ( 1981 ), la lagune Digboué

appartenait au type D avant l'ouverture d'une passe. C'était une lagune fermée avec la

conjonction de faibles courants de marée et de décharge continentale présentant de fortes

énergies de vagues et de courants côtiers qui conduisent à l'entretien quasi-permanent d'une

barrière littorale fermée. Le plan d'eau lagunaire devient alors le siège d'une sédimentation

détritique, organique, ou géochimique intense, soumise aux rythmes journaliers des vents, et saisonniers des crues.

- 37 -

CONCLUSION PARTIELLE

La lagune Digboué à l'instar du littoral ivoirien. a un climat équatorial de transition ou

climat Attiéen. La végétation constituée de fourré littoral présent sur toute la zone est

composée de sols hy<lromorphes plus ou moins humides.

La lagune Digboué comporte une strate arborée lâche et une strate arbustive dense.

Elle a une température atmosphérique moyenne de 26,2°C. L'évaporation dont la moyenne est

de 1356 nun n · excède pas les précipitations.

Dans cette zone du plateau continental qui s'étend de Fresco à San-Pedro, des profils

de types convexe el intermédiaire ont été identifiés. D'importantes pentes se rencontrent sur

les fonds de 80 à 120 m. Les différentes parties du plateau continental présentent une largeur

variable avec des élargissements et des rétrécissements dans certaines zones.

- 38 -

1 DEUXIEME PARTIE: MATERIELS ET

METHODES 1

- 39 -

CHAPITRE 3. MATERIELS D'ETUDE

Dans ce chapitre, sont énumérés le matériel et les méthodes utilisés pour la réalisation

de cette étude sur le terrain el uu laboratoire. Nous parlerons des outils manuels et

informatiques exploités dans le cadre de la bathymétrie, de l'analyse hydrologique, de la

sédimentologie et de la modélisation hydrodynamique.

3.1 Matériel d'acquisition des données morphologiques

Le moyen de transport utilisé sur la lagune Digboué est une pirogue. Les données

bathymétriques ont été obtenues à l'aide d'un échosondeur "LOWRAl\'CE, modèle LMS-160

et Global MapT\i 1600 série N'7627754" pour le sondage. Il est constitué de trois (3) parties:

un transducteur, un récepteur GPS et une unité centrale. Avant son utilisation la sonde est calibrée.

Au laboratoire, les programmes suivants sont utilisés; google earth, Envi 4.3, Surfer 8

pour la réalisation de la carte bathymétrique.

3.2 Matériel d'acquisition des données hydrologiques

Sur le terrain, une valise hydrologique est utilisée, Elle est composée d'un pH-mètre

portatifWT\V 82362. série ~0 01400024 constituée d'une sonde multipararnètre qui dispose

des capteurs optionnels et de deux (2) électrodes. Les valeurs des paramètres hydrologiques

sont affichées directement et simultanément à l'écran (la salinité, la conductivité électrique, la

température, l'oxygène dissous. le pl l). Des échantillons d'eaux ont été prélevés de la lagune

Digboué pour la recherche d'éléments en suspension.

Au laboratoire, les programmes suivants ont été utilisés Surfer 8, Arc-vicw 3.2, Map­

infu7.5et Statistica 6.0. Pour les matières en suspension nous avons utilisés un banc de filtration.

3.3 Matériel d'acquisition de données sédimcntologiques

Une benne Van Veen a servi au prélèvement des sédiments de la lagune Digboué. Les

sédiments ont été traités et analysées au laboratoire de Géologie Marine et de Biodynamiquc

des sols au Centre de Recherche en Ecologie (CRE). Les appareils utilisés du laboratoire utilisé sont:

-40-

./ une tamiseuse vibrante de modèle D4ü7-020 composée d'une colonne de 16 tamis

AFNOR. Les mailles des tamis varient de 0,04 mm à 5 mm (de bas en haut);

./ une balance électronique Sarto rius 21 ID de précision 0,1 mg ù lecture directe.

./ une loupe binoculaire couplée d'une caméra et d'une lampe pour la détermination des

minéraux;

./ une étuve Ecocell pour sécher les échantillons;

./ des sacs en plastique pour la conservation des échantillons;

./ un diffractomètre 120 de type siemens pour l'analyse minéralogique de sédiments

(université d'Henri point Carré de Nancy);

3.4 :vlatéric l d'acquisition de données de modélisation hydrodynam ique

Le logiciel SMS (Surface-water Modclîng System) utilisé est un modèle bidimensionnel

(20), C'est un modèle adapté aux milieux peu profond et non stratifié comme la lagune

D igboué . Les modules de ce logiciel utilisés, sont :

./ le module GFGEJ\ (Gcometry File GENeration) qui est le module de maillage du

domaine.

./ le module RMA2 (Ressource Management A.ssociates) qui est le module de

simulation de l'hydrodynamique à deux (2) dimensions et qui permet Je résoudre les équations de l'écoulement.

./ le module 1Uv1A4 qui est le module de simulation de la dispersion d'un polluant quelconque dans le milieu.

Conclusion partielle

L'expédition sur la lagune Digboué a permis de collecter des données et des échantillons.

Les sédiments sont prélevés avec une benne Van Veen. Les données bathymétriques sont

obtenues à J'aide d'un échosondeur. Et le données hydrologiques sont relevées sur l'écran

d'une sonde multiparamètrc. Au laboratoire les éléments rapportés sont traités et manipulés

au moyen de matériels et de programmes appropriés conformément à l'approche méthodologique adoptée.

-41 -

CHAPITRE 4. METHODES MISES EN ŒUVRE

Après la collecte des données. celles-ci vont subir divers traitements en vue d'obtenir des

résultats portant notamment sur la bathymétrie, la physico-chirnic, la sédimentologie et la

l'hydrodynamisme,

4.1 Acquisition des données bathymétriques

4.1.1 Levé bathymétrique

La carte bathymétrique a toujours eu une importance directe dans le domaine des

sciences de la mer. L'acquisition d'une carte précise a un grand avantage et sa mise à jour

régulière reste indispensable. La bathymétrie a pour objectif de produire dans un temps assez

court des représentations de relief du fond lagunaire dont l'interprétation pourra aider à la

localisation ou à la compréhension des sites immergés.

En vue d'étudier la murphologie des fonds de la lagune Digboué, des levés

bathymétriques ont été effectués. Ceux-ci consistent à mesurer la profondeur, par la

détennination de la distance entre la surface et le fond de la couche d'eau. Cette opération a

été réalisée au moyen d'un échosondeur (photo 2) composé de quatre parties :

~ le transducteur qui est l'élément principal de l'équipement de détection acoustique. Il

convertit l'énergie électrique en énergie acoustique pendant l'émission et inversement.

Lorsqu'il reçoit un écho. il le convertit en signaux électriques;

- l'antenne de réception GPS donne de façon continue les coordonnées géographiques du point de sonde ~

- une alimentation de I'échosondeur est sous une tension de 12 volts:

- l'unité centrale reliée aux autres composants et à la batterie reçoit et convertit les signaux analogiques en données numériques,

Le transducteur est relié à l'unité centrale et monté sur un support où il est fixé à la

pirogue à une profondeur de 30 à 50 cm pour éviter son contact avec les éléments llottants

(végétaux flottants, débris de bois en suspension. etc.). Ainsi, le faisceau acoustique est

orienté vers le bas et explore le fond. Le récepteur GPS, également relié il l'unité centrale, est

monté sur un support et fixé il la pirogue comme une antenne. L'unité centrale est mise sous tension à l'aide d'une batterie d'accumulation de 12 volts.

Dans l'eau. au cours de l'opération une impulsion électrique produite par l'émetteur de

l'unité centrale, est amplifiée et convertie en impulsion acoustique par le transducteur. Cc

- 42 -

dernier, en mode émission, propage dans le milieu aquatique le signal acoustique durant la

période correspondant à la durée de l'impulsion. Toute cible se trouvant sur le trajet du signal

acoustique renverra un écho au transducteur. Celui-ci, en mode de réception, transfonne

l'impulsion acoustique en impulsion électrique, puis la transmet à l'unité centrale). Le signal

parvient au récepteur où il est traité et amplifié à nouveau (à cause des pertes de propagation)

Une base de temps convertit le décalage de réception de l'écho en distance {donnée

numérique). Connaissant le temps nécessaire effectué par les échos pour revenir, l'émetteur

génère une autre impulsion et le processus se répète (Diner et Marchand, 1995)

Le capteur de satellites indique des coordonnées géographiques (longitude, latitude,

altitude) du point de mesure. Ainsi, à chaque station, l'échosondeur affiche concomitamment

la profondeur, les coordonnées géographiques et l'altitude

Photo 2: Echosondeur "LOWRANCE, modèle LMS-160 et Global Mapni 1600 série

N"7627754"

4.1.2 Corredion des sondes

Les sondes ont été mesurées et la lecture est faite directement sur l'écran de l'unité centrale.

Les corrections sont effectuées afin de déterminer la profondeur réelle à chaque point. Ces

corrections concernent la profondeur d'immersion du transducteur et la marée dynamique. A

chaque point, la sonde réelle est obtenue après avoir ajouté, à la profondeur lue sur

1'échosondeur, la profondeur d'immersion du transducteur, plus ou moins le marnage. La

sonde réelle a pour expression Sr= P, + Pit± M

Avec Sr Sonde réelle, Pl. Profondeur sur !'échosondeur, Pit Profondeur d'immersion

du transducteur et M Marnage

- 43 -

Après correction, les données de sonde sont traitées et analysées à l'aide des logiciels de

cartographie (Surfer 8, Envi 4.3 et Mapinfo7.5). Ils permettent de tracer des contours de

cartes, des courbes d'Isovalcurs dans un plan et des cartes 3D de la lagune Digboué.

L'introduction de la géométrie à l'échelle réelle et de la topographie du milieu s'est

faite en important un fichier texte de bathymétrie sous format (x, y, z) de la lagune. Le

logiciel i-fïnDIG a été utilisé pour digitaliser les minutes de sondes préalablement scannées

scus format bitmap, Ce fichier bitmap est importé dans WinDJG où il sera géorétérencé : puis

manuellement les données seront numérisées, Pour chaque point de sonde, le logiciel donne

les coordonnées x et y auxquelles l'on ajoute la profondeur z. Au terme des travaux, on

obtient un fichier texte de bathymétrie sous format xyz représentent les cartes de distribution

des profondeurs de la lagune.

4.1.3 Rlaboration de la carte bathymétrique

Le logiciel Envi 4.3 a permis de digitaliser le contour de la lagune Digboué, et de

connaître son périmètre; à partir d'une image satcllitairc obtenue au moyen d'un programme

de recherche appelé : Google Earth, Ce logiciel permet de consulter des images aériennes et

satcllitaires, en haute résolution, et d'atlicher l'élévation du relief: les noms des routes et des

rues, des commerces et des services de proximité, et bien plus encore.

1.es cartes bathymétriques ont été élaborées au moyen du logiciel de cartographie

"Surfer". La version 8.02 est utilisée pour le traitement des données de la lagune Digboué. Ce

logiciel permet de tracer des contours de cartes, des courbes d'isovaleurs dans un plan et de

dessiner des cartes en trois dimensions (30 ou blocs diagrammes). "Surfer" procède par

interpolation pour la construction des documents à partir des fichiers de données. rangées en

colonne, à l'aide d'un tableur. Pour cc travail, 3184 valeurs bathymétriques sont contenues

dans trois colonnes : X représente la longitude du point de sonde ; Y la latitude du point de

sonde et Z la valeur de la profondeur corrigée de la sonde.

"Surfer" dispose de quatre types de fichiers :

~ les fichiers de "données" (dalajiles), contiennent les données X. Y et Z rangées en colonnes.

Leur extension est [.DAT]. lis ont été créés à l'aide du tableur "Exccl.4". Ces fichiers servent

à produire les fichiers "graphiques" et à positionner les points de mesures sur les cartes et les blocs diagrammes ;

-44-

- les fichiers "graphiques" (grid files), d'extension [.GRID]. permettent <le décider de

l'algorithme mathématique à utiliser pour l'interpolation (interpolation linéaire,

triangulation ... ). Ils décident du pas d'Cchantillonnage et construit la grille;

- les fichiers de "contours" (boundary file), créent les contours à partir des fichiers GRID et

permettent l'amélioration de ces contours par lissage ou non;

- les fichiers de type "Surfer" d'extension l,SRFJ, permettent de sauvegarder tous les éléments

et tous les travaux effectués (cartes et blocs diagrammes) sur "Surfer". La figure 13 présente

les relations entre les fichiers et les commandes sur "Surfer".

Fichiers données {XYZ)

Commande de surface J Fichiers graphiques L Commandes de contours

Dessin de surfaces (dimension troîs)

Dessin de contours de cartes et de courbes

Figure 13: Relations entre fichiers et commandes sur "Surlèr"()\'guessan, 2008)

L'établissement des cartes bathymétriques de la lagune Digboué au moyen de "Surfer 811

consiste à créer des fichiers graphiques à partir des fichiers de données (longitude, latitude,

profondeur). "Surfer 8" offre plusieurs méthodes d'interpolation à partir des fichiers de

données (XYZ), Les différences entre ces méthodes d'interpolation sont liées à l'algorithme

mathématique utilisé. Ainsi, chaque méthode donne une représentation différente des autres à

partir d'un même fichier de données.

Le choix de la méthode est fonction du type de données et de la morphologie de la zone.

Dans notre étude, nous avons testé toutes les méthodes. Les données de ce travail étant très

nombreuses, la méthode de krigeage apparaît la mieux indiquée pour leur interpolation.

Sur le tableur "Exccl 4" les fichiers de "données" sont créés, afin de les exporter sur

"Surfer" lors de l'élaboration proprement dite des cartes bathymétriques. "Surfer" dispose

d'une grille de points régulièrement répartis, A chaque point de cette grille, est affectée une

valeur de la variable calculée à partir des valeurs originelles du fichier de données. T .e logiciel

construit ainsi les cartes par interpolation à partir des valeurs mesurées sur le terrain. Par exemple, entre deux sondes mesurées, il calcule des sondes par interpolation.

- 45 -

A l'aide de certaines commandes proposées par "Surfer" comme "Recherche",

"anisotropie" et autres, les extrapolations énormes ont été corrigées. Ainsi. des cartes bathymétriques correspondant à une zone donnée sont réalisées.

4.2 Traitement de données hydrologiques

Les mesures de la température, de la salinité, de la conductivité. de J'oxygène dissous et

du pH ont été faites "in situ" dans chacune des 46 stations de prélèvement de l'eau (figure 14).

Pour chaque mesure. l'eau de surface est prélevée dans des récipients. Ensuite les électrodes

du sondeur multiparamètre sont introduites dans les récipients. Les valeurs des paramètres

physico-chimiques précités sont directement affichées à l'écran et sont notées à chaque

station, ainsi que la position géographique à laquelle s'effectue le prélèvement. Au laboratoire

nous avons utilisé le programme "Surfer", afin de réaliser des cartes de répartition des

différents paramètres physico-chimiques sur l'étendue de la surface de la lagune Digboué. Les

courbes et graphes ont été faits au moyen d'Excel.

4.2.l Prêlêvement et technique d'étude des matières en suspension

Il convient de noter que le prélèvement en profondeur a été difficile en certains

endroits à cause de l'action du courant qui tend à entraîner la bouteille.

Au laboratoire, 46 échantillons d'eau de 500 ml chacun (figure 14) ont été filtrés sur

une rampe de filtration millipore (composé de six compartiments) à J'aide de papier-filtres

WHATMAN GFiF circulaires de 47 mm de diamètre et de porosité 0,45 µm préalablement

pesés (photo 3). Après séchage à l'étuve à 105°C pendant deux heures, les filtres sont

soigneusement récupérés et reposés alin de déterminer les concentrations totales de matières

en suspension exprimées en mg.L" (AFNOR, 1996). Enfin, chaque liltrat a été observé à la

loupe binoculaire pour déterminer la nature des éléments déposés sur les filtres.

-46-

Photo 3: Banc de filtration

525000

SAN PEDRO

523000

522000 Village Oigbol.Jé

OCEAN A TtANTIOUE

Balmer ,

_j 754000 755000 756000

T

757000 758000 759000 760000

.~-- 2Km

Figure 14: Localisation des points de prélèvement

-47-

4.2.2 Analyse en composante principale des paramètres hydrologiques

Le nombre des variables étudiées et l'effectif des échantillons imposent un recours aux

analyses multidimensionnelles. L'analyse en Composantes Principales (ACP) permet de

mettre en évidence les similitudes chimiques et la position graphique que représenteraient

deux ou plusieurs variables chimiques au cours de leur évolution. Ainsi deux variables

voisines sur le cercle de communauté ont une affinité. Elle permet, en outre. de montrer la

différence de comportement de groupes de stations vis-à-vis d'un ou plusieurs individus ou

échantillons testés. définissant ainsi une zonation de la lagune en indiquant les individus

responsables de cc découpage (Soro. 2003).

Une analyse en composante principale normée (ACP) est effectuée avec le logiciel

STATISTICA sur l'ensemble des individus ou unités statistiques qui sont au nombre de

quarante six. 11 s'agit des lieux d'échantillonnage. Les descripteurs ou variables retenus sont

au nombre de six paramètres hydrologiques (salinité, température, pH, conductivité, oxygène

dissous) et un paramètre représentant les éléments en suspension, Ce logiciel génère plusieurs

tableaux dont :

./ Les paramètres statistiques :

./ La matrice de corrélation entre les variables :

./ La matrice de covariance entre les variables ;

./ les valeurs propres, pourcentages et cumul ;

./ les vecteurs propres et coordonnées des descripteurs ou variables ;

./ les coordonnées des échantillons ou unités statistiques .

Les différents résultats obtenus ù la suite de la mise en œuvre des deux méthodes sont

interprétés dans la troisième partie .

4.3 Etudes sédimcntologiques

4.3.l Prétëvemcnt de sédiments

Le prélèvement de sédiment en lagune Digboué (figure 14) a été réalisé au moyen <l'une

benne Van Veen (photo 4). Lors de son utilisation, les mâchoires sont bloquées en position

ouverte par une tige de blocage horizontale fixée sur la partie supérieure des mâchoires.

Lorsque la benne touche le fond de l'eau, la tige est libérée, car la traction sur les bras de

levier devient nulle. Puis, la traction exercée sur Je câble agit sur les bras de levier et reforme

les mâchoires de la benne en emprisonnant le sédiment. La benne fermée est alors retirée de

- 48 -

l'eau avec l'avantage de la remonter à la surface des sédiments très peu perturbés et lessivés.

En outre, la position géographique du prélèvement se détermine aisément. Toutefois, les

courants rendent cette opération difficile. Les 46 échantillons de sédiments sont

soigneusement conservés à température ambiante.

Photo 4: Benne Van Veen

4.3.2 Description lithologique des sédiments

Cette opération consiste à faire une description visuelle et tactile du sédiment Elle

précise pour chaque échantillon la nature lithologique, 1a couleur, la présence ou non de

débris végétaux et animaux. L'estimation tactile de l'abondance et du type de grain de sable

présent dans le sédiment.

La détermination de la couleur est une donnée importante dans la description des

données sédimentaires. Elle s'est faite grâce à l'échelle standard de coloration publiée par "the

Geologica/ Society of America" (McManus, 1988). Ces couleurs sont répertoriées dans un

carnet "Rock-co/or chart (USA). Une comparaison visuelle est effectuée avec les sédiments.

Les intermédiaires ont été estimés.

4.3.3 Analyse granulométrique des sédiments

Au laboratoire, les échantillons sont lavés à l'eau de robinet. A l'aide d'un tamis

(maille de 0,63 mm) on sépare la fraction fine (<0,63 mm) de la fraction grossière(> 0,63

mm). Elles serviront respectivement à la diffractométrie au rayon X et à l'analyse

granulométrique.

.49.

L'analyse granulométrique est une technique qui permet la séparation d'un ensemble

de panicules et leur fréquence statistique en fonction de leur taille. Les ensembles de

particules obtenus sont appelés fractions granulométriques. Ces fractions sont constituées de

particules dont la dimension couvre un intervalle relativement restreint et diminue d'une

fraction à l'autre (Rhoujjati, 2007). L'application de cette analyse permettra de connaitre les

substances associées aux fractions granulométriques contenues dans les sédiments. Elle sert à

déterminer si les fractions sont situées dans les fractions fines, moyennes ou grossières,

L'analyse granulométrique est donc réalisée à partir de 100 g de sédiment sec. Chaque

échantillon subit un tamisage sur une colonne de seize ( 16) tamis vibrants de la série AFNOR,

de mailles comprises entre une valeur inférieure à 0,63 mm et 5 mm (photo 5). Des 46

échantillons, 9 sont retenus parce qu'ils font partie de l'intervalle de fraction utilisée.

La masse de chaque refus de tamis est mesurées. La fraction inférieure à 0,63 mm (soit 39

échantillons de vases) servira à la diffraction des rayons X pour la détermination des

minéraux. Ces différentes séparations granulométriques effectuées conduisent à détenniner

l'abondance des fractions, selon la classification de Wentworth (1972).

Photo 5: Colonne de tamis

Seule la fraction granulométrique supérieure à 0,63 mm a été étudiée, car nous ne

disposons pas de matériel adapté à l'étude des sédiments fins (Tableau JU). Les résultats

granulométriques permettent dans un premier temps de faire une analyse des pourcentages de

chacune des fractions. Ce sont :

- SO-

-la fraction A. regroupant les sab les très grossiers (0>J,25mm) à grossiers (0.63mm<0<1,25mm)

-la fraction B. les sables moyens (0,315 mm<0<0,63 mm) à tins (0,125 mm<0<0,315 mm);

-la fraction C, les sables très fins (0,063 mm<0<0.125 mm);

-la fractiun D. les silts et argiles (t{1 ~ 0,063 mm).

Tableau Ill : Classification granulométrique des sédiments

MOYEN AFNOR .e!:œes.

11

UNITÉS CLASSIFICATION ct, Wentworth(197Z} Cailloux(t9.t')

. BLOCS ,-~~ ~c: • i::,,râ ~ ,. f/)

GRANULES

TRES GROSSIER

1· --f~· MOYEN ~â

FIN

· ·--0.12!> -f- 3 -~ TRtSFlN

,,52f>-11Hil- 4 -+----,,----<

81.0CS

GALETS

GRAVILLONS

Les données granulométriques (% de refus de chaque tamis) sont traitées selon un

programme d'analyses granulométriques en FORTRAN IV (Allen. 1970 in N'guessen, 2008).

La méthode de détermination des différents paramètres utilise les "fractilcs'', qui sont les

dimensions de particules correspondant à des pourcentages cumulatifs déterminés (Rivière, 1977). Il s'agit des:

- "quartiles" CD 25. cf> so et <1> 75 correspondent respectivement à 25 % ; 50 % et 75 % ;

- "déciles" <D 10 el c:!>90 correspondent respectivement à 10 % et 90 % ;

- 51 -

- "pentilcs" et>; et <l> 95 correspondent respectivement à 5 % et 95 % ;

- "fraetiles" dits "écarts types" <l> 16 et <l> g4 correspondent respectivement à 16 % et 84 % .

Les "fractiles'' seront exprimés en unité Phi (<I> = - log2 d (mm)).

Nous avons ainsi obtenus les divers paramètres granulornétriques que sont la Médiane,

le Mode, la Moyenne, lïndice de Tri, le Sorting index ou classement. le Skewness ou dissymétrie.

./ la Médiane (Md), avec Md= <I> se- Elle donne la taille des particules pour une masse

cumulée de 50 % de sédiment :

./ le Mode (~o) est la fraction granulométrique la plus importante de l'histogramme .

C'est la classe granulornétriquc la plus dominante;

./ la Moyenne (Mz) détermine le grain moyen d'un échantillon de sédiment. File permet

d'identifier les principaux stocks sédimentaires. Le grain moyen donne une idée de

l'éventail granulométriquc propre à l'échantillon. La moyenne est définie par la

relation suivante (Folk et Ward, 1957 in Rivière, 1977):

Mz= (1)1"+<1>M+<!>t14(en unitécft) 3

Les sables peuvent être regroupés en plusieurs classes selon les variations de la Mz. Ce sont : -lcs sables grossiers Mz > 500 (Mz <1(]));

-Ics sables moyens 500 > Mz > 250 (1 <D > Mz > 2 <!>);

-lcs sables fins 250 > Mz > 125 (2 <I> > Mz > 3 <!>):

-les subies très fins l 25>Mz > 63 (3 <D > Mz > 4 <!>);

./ l'indice de Triage (IT) avec IT = ~.2~ : Plus ce coefficient est voisin de 1 mieux les cft,:'i

particules du sédiment sont bien triées (Aubouin et al., 1979).

./ déviation standard (Sorting index, So): La dispersion des valeurs de la distribution autour

de la tendance centrale traduit le bon ou le mauvais classement du sédiment : elle exprime

la constance ou l'irrégularité du niveau énergétique de l'agent de transport. Cet indice de

classement est déterminé par la formule suivante:

So = l(IJJ 84 • <I> 16) / 4J + l(<I> 95 - <I> 5)/ 6,6J

L "indice de classement permet d'apprécier le degré de classement d'un sédiment Il est

d'autant plus élevé que le classement est mauvais. La classification des faciès sédimentaires

en fonction du Sorting index se fait selon la méthode Ward et Folk ( 1957): So < 0,35 très bien classé

0,35 < So < 0,5 bien classé

- 52 •

0.5 < So < 0,7 moyennement bien classé

0, 7 < So < l Modérément classé

1 < So < 2 mal classé

2 < So < 4 très mal classé

4 < So extrêmement mal classé

./ le Skcwness (Sk) ou dissymétrie ou asymétrie: il traduit Je degré d'asymétrie de la courbe

de distribution par rapport à la médiane. Il détermine la prépondérance ou non d'éléments

grossiers ou fins dans le sédiment. Sa valeur positive traduit une prépondérance d'éléments

fins, inversement, un Skewness négatif traduit la prépondérance d'éléments grossiers. Dans

Je cas d'un échantillon sableux, l'asymétrie sera positive lorsqu'il y a un enrichissement en

particules fines mal triées. Il y a symétrie lorsque le Skewness est compris entre -0, 10 et 0,10.

Sk= {f)l6+(J)s,.-2(1_>~ cf>16+4>34-2(J)so 2(Cil114 -Cil,.) 2(<1>,, -<I>,)

Folk et Ward ( 1957) proposent les interprétations suivantes en fonction des valeurs de Sk :

Sk > 0 courbes vers les éléments fins ~

+ 1,00 > Sk > +0.3() : très positif: forte asymétrie vers les petites tailles ;

l-0,30 > Sk > +O, 10 : positif: asymétrie vers les petites tailles ;

+0.10 > Sk > -0, 10 : symétrie granulomélrique de l'échantillon ;

Sk < U courbes vers les éléments grossiers ;

-0, 10 > Sk > -0,30 : négatif: asymétrie vers les grandes tailles ;

-0,30 > Sk > -1,00 très positif: forte asymétrie vers les grandes tailles.

./ le test de Visher (1969): Ce diagramme met en relation la granulométrie et le mode de

transport. Dans ce graphe, les pourcentages cumulés sont portés en ordonnée et en abscisses,

la taille (en unité phi (<l>)) des classes gnmulornétriques correspondantes. Cette méthode

permet de définir trois modes de transport qui sont (figure 15) : ./ la suspension (D) ;

v' la saltation (A et A');

./ Je roulement, la reptation, ou charriage ou encore " surface crccp" (C).

- 53 -

99

l 180 "$.

1 50 j

0.081un

Figure 15: Diagramme du Test de Visher (1969)

./ Détermination des milieux de dépôt

Les combinaisons Md-So et Md-Sk utilisées sont celles qui permettent une

discrimination entre les sables de plage, de rivières, de dune côtière et de dune continentale

(Boumir, 1985). Dans le diagramme de dispersion de Moiola et Wciscr ( 1968) les paramètres

sont calculés à partir d'une progression géométrique des tamis de 1 /4 cJ>. Les paramètres

calculés d'après les formules de Folk et Ward (1957), permettent de distinguer

respectivement, les sables de plage et rivière, les sables de dune continentale et dune côtière.

Le tout est d'observer de quel côté se trouve le nuage de points obtenus, afin de déduire son lieu de provenance (figures 16 et 17).

- 54 -

M O IO LA e l !!0 9e 8 f

~

''"'""'""" '

• X • • MOIOLA el al<'.!ll63•

Uu,, -

Figure 16: Diagramme de dispersion Md-So Figure 17 : Diagramme de dispersion Sk-Md

4.3.4 Faciès granulométriqucs

La détermination des faciès granulométriques permet de caractériser les courbes en se

référant aux faciès granulométriqucs. Rivière (1960) ü mis en évidence trois types <le courbes semi-logarithmiques (figure 18):

- La courbe 1 correspond au faciès parabolique, Cc sont des dépôts peu évolués ou non

évolués. lis sont caractérisés par une absence d'évolution granulométrique pendant le transport.

- La courbe 2 ou faciès logarithmique est fréquent dans les dépôts fins. Les courbes s'écartent

peu d'une droite et correspondent aux sédiments déposés par excès de charge après une

longue évolution de transport.

- La courbe 3, le faciès hyperbolique caractérise les sédiments lins déposés par décantation

loin des bords des grands bassins sédimentaires.

- 55 -

%

100

75

50

25

0 0,1 0,5

Courbe 1: faciès parabolique

Courbe 2: faciès logarithmique

Courbe 3: faciès sigmoïde=hyperbohque

10 35 0(µm)

Figure 18: Types fondamentaux de faciès granulométriqucs (Rivière, 1960).

Le faciès hyperbolique ou faciès sigmo'l'dc ("S") représenté par une courbe sigmoïde

résulte d'une sélection limitée d'une seule tranche de matériel. Cette dernière est d'autant plus

étroite que la section centrale droite de la courbe est plus redressée. Les deux extrémités

montrent une rapide décroissance, qui se traduit par une courbure de raccordement à l'axe des

abscisses et ù l'ordonnée 100 %. Les courbes en "S" impliquent une accumulation sélective,

d'autant plus accusée que la section droite de la courbe est plus développée au détriment des

courbes distales et qu'elle est plus redressée. La sédimentation s'est faite par accumulation

libre. Le dépôt s'est réalisé du fait d'une variation banale et modérée dans la compétence du

courant de transport. Le faciès hyperbolique peut correspondre à des sédiments où les

particules transportées en suspension uniforme ont des tailles granulométriques qui vont des

silts (30-20 um) jusqu'aux argiles. De tels faciès sont le plus souvent rencontrés dans des

sédiments mis en place à partir de courants de surface ou de masses d'eaux.

Le faciès parabolique est un fmgment de parabole qui part soit de l'origine, soit d'un

point quelconque de l'axe des abscisses. Ce type indique une répartition telle que la

proportion des éléments augmente exponentiellement en fonction de leur taille. La courbe

parabolique implique donc un effet dynamique particulier. Une partie du matériel, la plus fine,

celle qui est absente(< 63 µm), continue son chemin plus Join. Mais. au-dessus d'une certaine

taille (variable selon le sédiment) une réaction en chaîne se produit, amenant une

- 56 -

immobilisation croissante du matériel meuble . Plus la courbe est redressée, plus cette réaction

en chaîne a été violente. Cc faciès indique un arrêt brutal lors du transport de ces sédiments. Il

y a donc eu dépôt forcé, Ce faciès est le plus souvent associé à des sédiments où le transport

des particules a pu s'effectuer en suspension graduée pour les particules grossières et en

suspension uniforme pour les particules fines.

Le faciès logarithmique est représenté par une courbe plus ou moins assimilable à

une droite. L'inclinaison de cette droite varie en grande partie en fonction de la proportion en

éléments fins. Ce faciès indique un dépôt par excès de charge à la suite d'une diminution de la

compétence de l'agent de transport. Ce faciès traduit des sédiments où les particules sont

également véhiculées en suspension uni forme soit près du fond, soit en surface ou dans une

masse d'eau. Lorsque les tailles granulométriques les mieux représentées sont celles des silts

(> 30 µm). de telles courbes correspondent à des dépôts effectués à partir des courants de

turbidité <le vitesse faible à moyenne,

4.3.5 Analyse morphoscopique des grains de quartz

Le quartz est un minéral de la silice. Appartemmt au système hexagonal, il se présente

en cristal xénomorphc limpide ou troublé par des inclusions à cassure conchoïdale un peu

grasse. ou en cristaux automorphes, prismatiques et souvent bipyramidés, â éclat vitreux, sans

clivage visible ; mais à faces parfois finement situées transversalement. Sa dureté (il raie

l'acier et Je verre) et son insolubilité en font un Clément très résistant. li est fréquent dans les

roches sêdimentaires détritiques (sables, grès ... ). Il est très utilisé lors des études

rnorphoscopiques et morphomCtriqucs du fait de cette résistance élevée.

La morphoscopie est une étude qualitative. Elle renseigne sur la nature de l'agent <le

transport, l'origine et les axes préférentiels de cheminement des sédiments. Nos travaux se

référent à ceux de Petit-John ( 1957) et Egbérongbé ( 1979). Les grains ont une taille variant

entre de 250 à 500 urn de diamètres, représentatifs sur l'ensemble de la zone d'étude .lls ont

été observés sous une loupe binoculaire munie d'une camera. A l'aide de la charte visuelle

(figure 19). nous avons distingué des grains anguleux. sub-anguleux, sub-arrondis et arrondis.

L'aspect de ces principaux types de grains de quartz peut être :

- émoussé luisant, dont le contour général est à angles émousses ~ le grain upparaît brillant et

transparent avec un aspect luisant, ce grain luisant indique que l'usure est effectuée par un mode de transport aqueux (marin ou Fluviatile}:

- 57 -

· rond mat. dont Je contour général est émoussé en rond. b surface est dépolie par une

constellation de marques de choc ; les grains ne sont pas transparents ou pratiquement pas. li

caractérise un mode de transport éolien (par le vent):

<non-usé : dont le contour i.::st anguleux. les faces sont planes. lisses et elles font entre elles un

angle obtus: normalement pas de trace d'usun .. ·:

- les variantes sont des grains sub-angulcux. irréguliers à peine picotés ou émoussés mats. Les

sub-anguleux ont le même aspect que les non-usés: mais ils ont subi un début d'usure, les

angles commencent à sarrondir. T .ex grains irréguliers. à peine picotés. ont leurs surfaces

couvertes de picotés fins qui leur donnent un aspect noir non-hrillanl. Les émoussés- mats ont

une surface dèpclic et un contour général ù angles émoussés (Egbérougbé. 1979: Saaidi.

1991 i.

Figure 19 Charte d'estimation de la sphéricité et de lcruoussé des sédiments (CIEO, 1989)

4.3.6 Analyse morphomêtrique des grains de quartz

L<1 morphométrie est la mesure des dimensions des galds et des grains de sable. la méthode

Je Cailloux ( 1947) permet le calcul dt' deux indices dont la connaissance informe sur k

milieu el les conditions de formation et en particulier sur lusurc du quartv. Cc sont lindicc dnplatisxcmem et lindicc ,k dissymétrie.

Cette méthode consiste ù mesurer la longueur. la largeur et l'épaisseur des grains de sable sur

des lob de 50 ù 100 éléments a tin de calculer les indices d'aplatissement et de dissymétrie.

- 58 -

- Indice d'aplatissement

La détermination de l'indice d'aplatissement d'un galet ou d'un quartz. revient ù

mesurer sa longueur (L), sa largeur (1) et son épaisseur (E) (figure 20).

AC

CJID-JI 1

1 _j_

Figure 20: Schéma théorique des indices d'aplatissement du quartz (Cailleux, 1947)

Les trois dimensions mesurées doivent répondre aux inégalités suivantes : L?. 1 ?. E.

L'indice d'aplatissement (I.A. ou 111) est donné par la relation:

I = L+l " 2E

Lorsque L >! alors le galet ou le quartz a une forme quelconque. Cependant, si la= 1, alors le

galet ou le quartz à la forme d'une sphère. Plus l'indice d'aplatissement est élevé plus on

s'écartera de la forme sphérique. Généralement, cet indice est compris entre l et 4. Cette

évolution de l'indice d'aplatissement en relation avec la forme est résumée par la figure 21.

Indice! 0 1~

Indice4

Sphère

Ellipse (aplatissement moyen)

Ellipse (aplatissement grand)

Ellipse (aplatissement très grand)

Figure 21 : Schéma de révolution de J'indice d'aplatissement en fonction de la forme

- Indice de dissymétrie

L'indice de dissymétrie (I.D. ou Id) d'un galet ou d'un quartz est obtenu en mesurant dans un

plan perpendiculaire à L, la distance A.C comprise entre le point le plus saillant du galet et son extrémité (figure 22).

- 59 -

Figure 22 : Schéma théorique des indices de dissymétrie (Cailleux, 1947)

Cette mesure doit s'effectuer du point le plus saillant vers l'extrémité la plus éloignée. Afin

d'obtenir AC > L/2. Dans le cas de la sphère, AC = L/2, c'est-à-dire ACIL = 0,5 ou ACxlOO/L~ 500. Lorsque le galet a une forme quelconque alors AC/L > 0,5. L'indice de

AC dissymétrie est donné par la relation suivante : / d = L li sera d'autant plus élevé que Je galet sera plus dissymétrique. Les valeurs de la dissymétrie

sont moins fortes dans les formations marines que dans les formations fluviatiles.

4.3.7 Analyse minéralogique des sédiments

Nous avons étudié le cortège de minéraux lourds sur 46 échantillons recueillis sur

l'ensemble de la lagune Digboué. L'analyse minéralogique est faite à la loupe pour les

échantillons ayant une fraction supérieur à 63µm. les échantillons de fraction inférlcurc à

63µm sont analysés par diffraction des rayons X.

Analyse des minéraux lourds à la loupe binoculaire

Dans cette étude, nous avons examiné à la loupe binoculaire munie d'une camera ei

d'un écran la composition minéralogique des échantillons grâce aux minéraux tests

disponibles au laboratoire (photo 6). Ce sont: l'amphibole. l'anatase. la biotite, la chloritc

l'épidote, la colombo-rarualite, les débris ferreux, le leucoxène. la monazite, le pyroxène, le

quartz, la glauconitc, les grenats, l'fhnénite, la limonite, le zircon, le rutile, le scheelite, la

tourmaline et le xénotime. Les proportions suivantes détcnninenl l'abondance des minéraux

dans le sédiment :

v" le minéral représente plus de 30 % de l'échantillon : très abondant;

v" le minéral représente 15 à 30 % de l'échantillon: abondant;

,/ le minéral représente 5 à 15 % de l'échantillon: présent;

v" Je minéral représente moins de 5 % de l'échantillon: trace.

-60-

Photo 6: Loupe binoculaire associée à une camera et un écran

Détermination de la minéralogie par la diffraction des rayons X

~ Principe de DRX

Avec la diffraction des rayons X. il est possible de déterminer l'arrangement atomique

d'une structure cristallisée, l'identification et la quantification des phases présentes dans le

sédiment. Cette technique consiste à éclairer une surface d'analyse par un faisceau

monochromatique de rayons X, et récupérer le signal diffracté par les structures de chacune

des phases cristallines du matériau à analyser (figure 23). La technique s'appuie sur le fait

qu'un réseau cristallin est constitué d'un empilement de familles de plans réticulaires

parallèles et équidistants. Le faisceau de rayons X incident est réfléchi partiellement par le

premier plan. Le faisceau non réfléchi "tombe" sur le deuxième plan pour être à nouveau partiellement réfléchi. Et ainsi de suite.

La diffraction des rayons X consiste à appliquer un rayonnement de la longueur d'onde des

rayons X (0, 1 < 1 < 10nm) sur un échantillon de roche totale ou argile(< 0,063 mm) orienté

ou non. Le rayonnement pénètre le cristal. il y a absorption d'une partie de l'énergie et

excitation des atomes avec émissions de radiations dans toutes les directions. Les radiations

émises par des plans atomiques qui sont en phases vont engendrer un faisceau cohérent qui

pourra être détecté. La condition pour que les radiations soit en phase s'exprime par la loi de Bragg nÀ = 2d sin0; Où:

n: nombre entier correspondant à l'ordre de la diffraction

À.: longueur d'onde du rayonnement utilisé

d: espace basal, en angstrôms (A)

0: angle de diffraction

Chaque famille argileuse sera caractérisée par sa valeur de « d »

-61-

Cette relation, connue sous le nom de "loi de Bragg", montre qu'il suffit de mesurer les

angles de Bragg (0) pour déterm iner les dimensions et la forme de la maille élémentaire du

cristal, Les amplitudes des ondes réfl éch ie s permettent de déterminer la structure atomique du

motif. La diffraction par rayons X permet ainsi de fournir l'identité et la proportion des

composants cristallisés d'un échantillon donné.

FaisceaudeRX mclc!ent(A) FalsceaudeRX

dilhactt(II)

Ptans réftculaires

Lol de Bragg 2dsin0:n.\

Figure 23 : Principe d'analyse par diffraction des rayons (Rhoujjati, 2007 modifié)

Les déterminations minéralogiques s'opèrent sur les roches totales et les argiles.

L'appareillage utilisé est un diffractomètre 120 de type siemens utilisant la radiation Ko: du

cobalt(). Ka, Co= l,788970 A) généré à 35 kV, 45 mA (photo 6).

./ Minéralogie de la roche totale

La minéralogie de la roche totale s'effectue sur des poudres non orientées. Tout

d'abord les échantillons séchés sont finement broyés et déposés sur des plaquettes en

aluminium qui sont placées sur un chargeur automatique. Un faisceau monochromatique ( anticathode Co Ku ;

), ~ 1,788970 A; filtre "Ji) est envoyé sur les plaques avec un balayage de 3 à 65', par pas de

0,02° d'une durée de 2s. Les raies diffractées correspondent aux distances inter-réticulaires

caractéristiques des différerus minéraux présents (photo 7) .

- 62 -

Photo 7 : Diffractomètre 120 de type siemens

./ Minéralogie de la rraction argileuse

La minéralogie des argiles a été déterminée par ORX à partir de pâtes orientées.

Quatre traitements appliqués aux lames permettent la détennination des minéraux argileux ·

- pas de traitement (état dit normal ou naturel = N) : la lame est séchée à l'air, c'est le

diagramme de référence auquel on compare les spectres obtenus après traitements;

- traitement à l'éthylène glycol (composé organique ...a. EG) : les lames sont placées pendant

une nuit dans un dessiccateur à atmosphère d'éthylène glycol. Ce traitement permet

l'identification des minéraux argileux gonflants comme les smectites avec un déplacement des pics jusqu'à 18 Â (Bloundi, 2005);

- traitement à l'hydrazine (composé organique= H) les lames sont placées pendant une nuit

dans un dessiccateur à atmosphère d'hydrazine. Ce traitement a pour effet de différencier les

chlorites des kaolinites qui présentent un pic à 7 A sur le spectre sans traitement. Après

passage à l'hydrazine, les pics de la kaolinite passent de 7 à 10,4 A.

- chauffage à 490"C (CH). le chauffage (4h) détruit les kaolinites et permet ainsi d'identifier

les chlotites qui conservent un pic à 7 A.

-63 -

La lecture de ces quatre (4) enregistrements permet une déte rm ina tion qualitative des

minéraux argileux (Wébcr et l.arqué, 1973; Caillere et al., 1982). Une approche semi

quantitative des minéraux argileux peut être faite en comparant la hauteur des pics. Les

calculs sont basés sur l'enregistrement du spectre F.G. Les intensités des pics sont multipliées

par des facteurs de correction (Aguila, 2004) .

./ Traitement et interprétation des données

Line base de données contenant tous les diagrammes de diffraction X des composés

connus ou référencés à cc jour a été réalisée. A partir d'un produit inconnu, on retrouve, par

comparaison, les composés issus de cette base qui pourraient identifier l'ensemble de ses pics.

Cette base a donc été crée, c'est le "Powdcr Diffraction File" (PDF). Elle est mise à jour

annuellement et distribuée par l'11Intemational Centre for Diffraction Data" (ICDD). Chacune

des plus de 170000 fiches actuellement enregistrées contient au moins l'ensemble des couples

(d, I) pour chaque pic connu. En outre, elles précisent la structure du matériau, les conditions

opératoires, les publications, les plans HKL, etc. (Tableau IV).

Tableau IV: Extrait de la fiche de caractérisation de la calcite (CaC03)

Volitr.eJCOt 367.78 DM: 2711 Dm: 2710 SG Rlc[1671 CeiPaarneten a ,(989 t, C 17.(6 . SS/FDM: FJl•57(0159,33] 1/1:or: 2.00 RadCut:a1 Larbda 1.5405 Fi~ef 'li ~,, M~ralName Calcite,syn

d int 1 k 1 dA irl h k 111dA int h < 1

3.8600 12 0 1 2 1.5100 3 1 1 9 1.1425 1 ' ' 6 3.0350 100 1 0 4 1.4730 ' 1 2 5 '.124.ll <:1 1 211

2.6450 3 0 0 6 1.<!1400 5 3 0 0 ~ .0613 1 2 014 2.4950 14 1 1 0 1 . .<!1220 3 0 0 12 1.0473 3 4 0 4 2.2850 18 1 1 3 1.3560 1 2 1 7 1.0447 4 3 1 8 2.0950 18

' 0 ' 1,3390 2 0 210 1.0352 2 1 0 16

1.9270 5 0 2 4 1.2970 2 1 ''

1.D234 <::1 2 1 13 1.9130 17 0 1 8 1,2840 3 0 6 1 0118 2 3 0 12 1.8750 17 1 1 6 1.2470 1 2 2 0 98950 <1 3 2 1 1.6260 4 2 1 1 1.2350 ' 1 1 12 98460 1 2 3 2 1.6040 ' 1 ' '

1,1869 <1 3 1 2 .97820 1 [ 1 310] 1.5870 ' 1 0 10 1.1795 3 2 1 10 97670 3 1 214 1.5250 5 2 1 4 1.1728 <1 0 1 14 96550 ' 3 2 4 1,5180 4 2 0 8 11538 3 1 3 < 96360 ' 0 ' '

- 64-

Dépouillement de diagrammes de diffraction X

J ,e tableur Excel a permis de faire la représentation graphique des diffracta grammes.

Chaque diffractogramme est composé par une série de pics. I, 'identification des phases

minérales est lim itée par les interférences entre les raies caractéristiques. Avec une sorte

d'abaque contenant des proportions de minéraux standards, les minéraux observés ont pu être

comparés et identifiés .

Après identification finale des minéraux, on peut estimer leurs proportions à partir

d'une analyse semi-quantitative. Les surfaces des intensités maximales de chaque minéral

identifié sont multipliées par des facteurs de correction (Aguila, 2004) (Tableau V). Ces

facteurs ont été établis par comparaison entre différents laboratoires à l'aide de minéraux

standards. Les proportions de chaque minéral sont déduites de la somme des intensités

corrigées. Ces estimations semi-quantitatives doivent être en concordance avec les analyses

chimiques (Bloundi, 2005).

Tableau V: Pics et facteurs de correction des minéraux (Aguila, 2004)

Minéraux Pics(A) Facteurs de correction ~~Gypse 7.61 1 Argiles 4.48 0.1 Gocthite 4,19 2.34 Aragonite 3,39 I Quartz 3.34 1.38 Sanidine 3.26 0,98

Anorthoclasc 3,21 0,98 Plagioclases 3,19 0.98

Calcite 3,03 I Augite 2,99 0.98

Dolomite 2,88 1,03 llalitc 2,82 1,49 Ilménitc 2,75 2,34 Hématite 2,7 2.34 Smectite 17 1,83 Illitc 5 5,06

Chloritc 4.82 3,29 Kaolinite 3,58 2.02

4.4 Essais de modélisation hydrodynamique de la lagune Digboué

L'approche par modélisation de systèmes aquatiques implique d'une part, le choix des

variables d'état et des échelles d'espace et de temps de la modélisation et d'autre part le choix

d'une méthode de résolution numérique pour la mise au point de l'outil de simulation.

• 65 •

4.4.1 Classification des modèles hydrodynamiques

Un modèle mathématique est un ensemble d'équations qui décrivent l'évolution spatio-temporelle de quelques paramètres (hydrodynamiques ou autres) caractérisant le

fonctionnement interne des milieux aquatiques. Il s'agit donc d'une représentation virtuelle de

la zone modélisée. L'ensemble du domaine géographique étudié est défini par un grand

nombre de points (plusieurs centaines. voire plusieurs rnillicrsj.A chacun de ces points est

associé un ensemble d'équations caractérisant les différents paramètres (vitesses, pression,

hauteur d'eau, frottement sur le fond, frottement dû au vent, concentration, etc.) dans l'espace

et dans le temps. Ces équations complexes n'ayant pas de solutions analytiques, sont résolues

par des méthodes dites numériques, telles que la méthode des différences finies ou la méthode

des éléments finis (Moussa, 2002 in Wango, 2009). Scion le degré de complexité du milieu à

étudier, on distingue trois types de modèles: les modèles unidimensionnels (1 D), les modèles

bidimensionnels (2D) et enfin les modèles tridimensionnels ou 30 (Moussa, 2002 in Wango.

2009).

4.4.2 Modèles à une dimension (1 D)

Les modèles unidimensionnels sont des modèles intégrés sur la section transversale du

milieu. Ils utilisent les équations à une dimension dans l'espace (l'axe x, qui coïncide avec

l'axe principal de l'écoulement). En général, ces modèles sont adaptés aux écoulements en

rivières, aux lagunes allongées et peu profondes et dans lesquelles la direction de

l'écoulement est unidirectionnelle. Ils sont fonctionnels pour de nombreux secteurs industriels

ou environnementaux où l'on rencontre des problèmes d'écoulements parallèles ou quasi·

parallèles, le plus souvent en régime permanent. Les avantages de ce type de modèles sout la

simplicité de mise en œuvrc et la rapidité de calcul. Ces modèles peuvent être couplés avec les

modèles écologiques pour des simulations à grandes échelles de temps (quelques mois, un cycle annuel, voir quelques années).

4.4.3 Modèles à deux dimensions (2D)

Les modèles bidimensionnels sont des modèles basés sur la résolution d'équations à

deux dimensions (dans le plan horizontal (x, y)) intégrées sur la hauteur d'eau. lis permettent

de simuler l'hétérogénéité horizontale des variables hydrodynamiques. Ces modèles sont

largement utilisés pour la modélisation hydrodynamique des milieux peu profonds et des

zones côtières non stratifiées. Le milieu est discrétisé sous forme de très petites zones (mailles ou éléments) supposées homogènes.

-66-

4.4.4 Modèles à trois dimensions {30)

Les modèles tridimensionnels sont des modèles non intégrés dans l'espace et sont

surtout adaptés aux milieux hydriques stratifiés (lacs ou lagunes de grandes dimensions et

profondes, zones marines profondes). En outre, on les utilise pour le suivi de l'évolution des

phénomènes tels que la stratification en densité, la stabilité du système considéré et sa

variation saisonnière. Cependant. ces modèles nécessitent un temps de calcul très long et une

capacité de calcul très importante pour la simulation des milieux naturels. Le milieu est

discrétisé sous forme de grosses boîtes (ou zones supposées homogènes) empilées. Ils

permettent la connaissance des champs de courant dans l'ensemble du milieu, suivant les 3

directions de l'espace.

4.4.5 Choix du type de modèle

Chaque modèle (ID, 20 ou 3D) est adapté pour simuler le fonctionnement

hydrodynamique de systèmes aquatiques particuliers. En effet, pour chaque milieu étudié, il

faudrait choisir, et justifier, le modèle adapté. Le choix du type de modèle à utiliser repose

non seulement sur les différentes caractéristiques du milieu aquatique (dimensions.

profondeur, stratification, ctc.) mais aussi sur les moyens disponibles (logiciel disponible,

capacité des ordinateurs, temps nécessaire, ctc.), Un modèle bidimensionnel, est étudié dans

le cas de la lagune Digboué du fait de sa faible profondeur ( 1,5 m) et de sa non-stratification.

En outre, ce genre de modèle permet de déterminer la répartition spatiale de la vitesse suivant

les deux directions du plan horizontal et de calculer la variation du niveau de la surface d'eau.

4.4.6 Equations de base des modèles à deux dimensions

Les équations des modèles hydrodynamiques à deux dimensions dans le plan

horizontal découlent de la moyenne sur la verticale des équations locales de bilan de masses

et de quantité de mouvement de Navier-Stokes. Dans ces équations, l'hypothèse d'une

répartition hydrostatique de la pression est adoptée. Dans un repère orthogonal (0, x, y), les

équations de base des modèles 21). intégrées sur la hauteur h, sont les suivantes (SMS, 2003) :

Ces équations. dont les inconnues sont h, u, v et C, n'admettent pas de solutions

analytiques. Elles sont donc résolues numériquement pour aboutir à un modèle numérique.

Les coefficients n, Ç, D et E1J (ou E) sont déterminées pur calage du modèle en s'appuyant sur

des mesures de terrain.

-67-

- l'équation de continuité: (2 .1)

élh iJ(hu ) iJ(hv ) at + ax + iJy = mo

- l'équation de bilan de quantité de mouvement suivant Ox:

au au élu [ o2u a'u] [az, oh] gun2 p . h-+hu-+hv--h E -+E - +gh -+- +--(u2+v2)112-1;--'V'cos<p-2hrovsin- =O at i!x ay ~ ox2 xy oy2 ax é)x h 1/3 p a

- l'équation de bilan de quantité de mouvement suivant Oy:

av av ÔV [ a2v a2vl [âZr àh] gvn2 2 2 112 •. Pa 2 , .· _ h-a + hu-a + hv,,- h Eyx;-,+ Eyy::;, + gh -a +-a +-,-(u + v) -c-V,sm<p+ 2hrousm0 - 0 t X uy uX uy Y Y h /:, · P

- l'équation de conservation et de transport du traceur:

ahc ahcu ahcv a [ ac] a [ ac] -+--+--=- hD- +- hD- -KhC i!t êx oy ax ax ay é)y

Où h: hautcurd'cau (m), u et v: composantes horizontales de la vitesse moyenne sur la hauteur d'eau (mis), t: le temps (s), p: masse volumique

de l'eau (kg/m\ Pa :masse volumique de l'air (kg!m\ 1110: flux massique (mis) à l'interface (évaporation, pluviométrie), g: accélération de la

pesanteur (m/s2), Zrtcôte au fond (m), n: coefficient de rugosité du fond de Manning (m.113.s), f;: coefficient de cisaillement du vent; V 11: vitesse

(2.2)

(2.3)

(2.4)

du vent (mis), q,: direction du vent par rapport à l'axe OX, o>: vitesse de rotation angulaire (rd), qJ : latitude du milieu, C : concentration en polluant moyennée sur la hauteur d'eau {kg/m"), D: coefficient de dispersion du polluant (m2/s), K: taux de disparition du polluant dans le milieu ts").

- 68-

4.4.7 Outil de modélisation numérique: SMS

Le logiciel SMS est un modèle numérique qui utilise la méthode des éléments finis

pour la résolution des équations (3.1) à (3.4). li est adapté uux milieux peu profonds et non

stratifiés. Il intègre des modules préprocesseurs pour le maillage et des modules post­

proccsseurs pour l'analyse des résultats. La structure générale du logiciel SMS est schématisée

sur la figure 24. Les modules utilisés dans cette étude sont encadrés par des traits épais

(GFCiF.lV, RA!A2 et RA1A4). Des exemples de fichiers des paramètres de simulation des

modules GFGEN. RJ,JA2 et RMA4 sont présentés en annexe A.

Module GFGEN

Le module GFGEN (ou Geometry File CiE~eration) a pour rôle de générer le maillage

(en éléments finis) du domaine en définissant les nœuds (numéros et coordonnées} et les

éléments (numéros et les nœuds correspondants). Il crée un fichier de données binaires, qui

contient toutes les informations qui concement le maillage et la géométrie, dans un Iormar

convenable pour permettre son utilisation par les autres modules de simulation (R,\1A2 ou

R.,\4A4). En outre, il identifie les erreurs potentielles dans le maillage définit et renumërore le

maillage, en omettant les nœuds eVou les éléments non utilisés.

ModulcRMA2

Le module RAIA2 (ou Resource Management Associates) est un modèle

hydrodynamique numérique bidimensionnel (sur le plan horizontal définit par 0, x, y). Il

résout numériquement les équations de bilan de masses et de quantité de mouvement intégrées

sur la hauteur d'eau (figure 22). Il s'agit des équations (2.1). (2.2) et (2.3). Ces équations. où

les inconnues sont u, v et h, sont résolues numériquement par la méthode des éléments finis.

Ce module est conçu pour traiter les problèmes d'écoulements où les accélérations verticales

sont négligeables (milieux peu profonds) et où les vecteurs vitesses sont unidirectionnels sur

toute la hauteur de la colonne d'eau à tout instant (pas de stratification dynamique).

- 69-

Points digitalisés

Commandes DeRMA2

Fichier Hotstart de sortie ( optionnel)

Résultats

Traçage

Résultats

Résumé Des

résultats

Figure 24: Schéma de fonctionnement du logiciel !)MS (SAJS, 2003, modifié)

ModuleRMA4

Le module RMA4 est le module de simulation de la dispersion de polluants. Il résout

l'équation de transport (2.4) d'un constituant quelconque couplée au modèle

hydrodynamique. Pour le calcul des valeurs numériques des concentrations (moyennées sur la

hauteur d'eau) en chaque nœud du maillage, le module RMA4 utilise les résultats du modèle

- 70-

hydrodynamique (résultats de RMA2); car, il se sert des vitesses calculées par ce dernier m1

niveau des nœuds et des éléments du maillage pour simuler la dispersion du polluant dans le

milieu considéré. li faut préciser que le module RA1A4 ne simule pas le taux de disparition du

traceur dans le temps (Moussa, 2002 ;n Wango, 2009). De plus, les gradients verticaux ne

sont pas pris en compte, les vitesses étant intégrées sur la verticale dans un modèle 2DH. Le

modèle peut nous renseigner sur les zones d'accumulation éventuelle de polluants, les zones

<le turbidité maximale comme les zones frontales enlre les eaux relativement douces et salées.

le rôle des forçages hydrodynamiques sur le transport des particules dissoutes, etc.

4.4.8 Construction du modèle hydrodynamique

La construction du modèle hydrodynamique consiste a introduire la géométrie du

milieu (ou le relevé topographique des fonds), à discrétiser l'espace (maillage des lagunes), à

définir les conditions initiales et les conditions aux limites (les frontières fermées. les

différents rejets, les lieux d'échange, les communications avec la mer, etc).

Discrétisation de l'espace: maillage de la lagune

La construction du modèle débute par l'introduction de la géométrie des plans d'eau.

Les points bathymétriques (x, y, z) obtenus après digitalisations de cartes bathymétriques sont

fournis au module GFGEN du logiciel SMS pour le maillage. Le plan d'eau lagunaire a été

discrétisé en éléments triangulaires à trois nœuds. La taille des mailles a été choisie en

fonction des critères morphologiques (bathymétrie et largeur du chenal) et hydrologiques

(passes et débouchés des fleuves en lagune). On obtient le maillage de la lagune Digboué

discrétisé en 19552 éléments et 43271 nœuds.

Conditions initiales du modèle

Les conditions initiales définissent l'état du modèle au début de la simulation. L'état

inilial du modèle est tel que toutes les variables hydrodynamiques (hauteurs d'eau, courants

horizontaux) sont mises à zéro partout dans le domaine. Ainsi à l'état initial. le système est

supposé uniformément immobile (sans mouvement) et au niveau zéro.

Conditions aux limites du modèle

li existe dans le logiciel SMS trois types de conditions aux limites du modèle :

- une condition à la limite amont: les débits des fleuves;

- une condition à la limite aval : la marée ;

- une condition à la limite supérieure : le vent.

-71 -

4.4.9 Calage du modèle hydrodynamique

Le calibrage d'un modèle est typiquement accompli par comparaison qualitative de

courtes séries chronologiques de niveau d'eau ou de vitesses produites par le modèle

numérique avec des données de terrain pour le m êm e endroit et la m êm e période (Cheng et

al., 1991 in Fernandes el al .• 1998). Dans Je logiciel SJJS, le calage consiste à la

détermination du coefficient de rugosité du fond de Manning (n) et du coefficient de

dispersion (E). La détermination de ces paramètres se fait par ajustement (ou test de

sensibilité) jusqu'à l'obtention avec le modèle des données expérimentales de terrain

(Fernandes el al., 2001).

Test de sensibilité du modèle au coefficient de Manning (n)

Le frottement au fond est un paramètre important pour la propagation de la marée dans

les lagunes. Le coefficient de rugosité du fond de Manning, (ou coefficient de Chézy, Cse l/n,

ou encore li! coefficient de Strickler. Kel/n) décrit l'état du fond. Plus il est grand plus le

milieu est rugueux et s'oppose ainsi plus à l'écoulement. Le test de sensibilité des résultats du

modèle par rapport à la rugosité, exprimée par ce coefficient, a pour objectif de choisir et fixer

la valeur du coefficient de Manning qui convient pour les simulations. Les valeurs de ce

coefficient varient entre 0,02 el 0,1 m-1.1.l_s pour les milieux naturels (SJ\.1S, 2003). Dans le test.

létat de rugosité du fond est supposé unifonne dans Je système. Plusieurs valeurs den ont été

testées, mais seules sont retenues les valeurs de n pour lesquelles le modèle a convergé.

Test de sensibilité du modèle au coefficient de dispersion (E)

1.-1! coefficient de dispersion (E) permet de contrôler la stabilité du schéma numérique

de résolution mais surtout de décrire la perte d'énergie associé à la turbulence. Pour un milieu

lagunaire à faibli! profondeur. le coefficient de dispersion E, varie de 1 à 50 m2/s. Plusieurs

cas de dispersion ont été simulés et seules les valeurs de E pour lesquelles le modèle a

convergé ont été retenues. Dans tout le système, la dispersion est supposée isotrope selon les

deux directions de l'écoulement (soit F. = E~- E~·y= Exy= Ey~).

4.4.10 Simulations numériques

Après le choix des valeurs des paramètres de calage (net L) du modèle, notre travail s'est orienté vers deux types de simulations:

- une simulation du fonctionnement hydrodynamique ;

- une simulation de lu dispersion du sel.

-n-

4.4.11 Simulation de l'hydrodynamique

Les paramètres de simulation utilisés pour le calage des modèles ainsi que pour le fonctionnement hydrodynamique sont :

- le temps ( ou durée) de la simulation : t =72 heures ,

- le pas de temps : .dt=900 secondes ,

- la précision des calculs itératifs· E=0,001 m;

- le nombre maximum d'itérations à chaque pas de temps· N~1Ax-20.

La simulation a duré 72 heures compte tenue de la taille de la lagune Digboué. Les

résultats des simulations utilisés sont ceux obtenus entre 48 heures et 72 heures. Ils se résument en termes de

- champs de courants. Ils sont obtenus à partir de la somme vectorielle des vitesses U et V,

elles mêmes conséquences de 1 'effet conjugué des débits fluviaux, mais surtout de la marée.

L'analyse des champs de courants au niveau de la passe reliant la lagune Dighoué à l'océan

atlantique, se fera un cycle de marée PM/BM/PM (Figure 25) ; - variations du niveau de la surface d'eau. Des points seront choisis en fonction de la

morphologie de chaque système lagunaire pour l'étude du retard et du déphasage de l'onde de

marée lors de sa propagation en lagune. Une représentation en plan à PM et à BM permettra

de visualiser la distribution spatiale du niveau de la surface d'eau;

1,4

_ 1,2 E i 1 i

= 0,3 .,, ~ 0,6 • ! 0.<1

0,2

10 15 20 25

Temps(heurel

Figure 25: Relation entre les heures de marée et l'évolution des champs de courants

- le bilan de masses est la variation des débits et des volumes échangés entre le milieu

lagunaire et le milieu marin à l'échel1e de la journée. Le logiciel SMS calcule le débit et le volume d'eau en faisant la différence entre ce qui entre et ce qui sort. Par convention, les

débits entrants sont comptés positifs(+) et les débits sortants négatîfs (-);

- 73 -

- le temps de renouvellement des eaux est le rapport <lu volume d'eau moyen de la lagune par

le volume total sortant par jour du système (Joui ni, 2003 ). Il est aussi défini comme le temps

nécessaire au remplacement des eaux de la lagune par <les eaux en provenance de l'extérieur,

dans ce cas précis. il s'agit du golfe de Guinée.

4.4.12 Simulation de la dispersion du sel

L a propagation des eaux salées m arine s dans la lagune D igbouè peut être suivie en

examinant l'évolution temporelle des concentrations. Le traceur utilisé est la salinité qui

constitue un excellent marqueur des masses d'eau douce. li représente une grandeur physique

passive ou inerte qui ne modifie pas l'écoulement et qui sert ainsi à des études de transport de

contaminant: c'est W 1e variable con se rva tive .

Le traceur débité par les fleuves a une concentration en sel <le 2%u. Il s'agit d'eau

douce. En principe, au niveau des frontières ouvertes océaniques, le traceur a une

concentration en sel de 35%0, il s'agit d'eau salée. La concentration initiale (20%0) est une

salinité homogène sur tout le domaine. Le rejet des traceurs .se fait en continu. Une hausse de

la concentration en sel indiquera une augmentation de la proportion des eaux du golfe de

Guinée dans la lagune Digboué tandis. qu'une diminution montrera une augmentation des

apports fluviaux. Les paramètres de simulation du transport du sel:

- la durée de la simulation: 72 heures (ou 3 jours) ;

- pas de temps: t.t=3600 s;

- le coefficient de dispersion. D du traceur qui varie dans le logiciel SM.\' entre O et 10 m2/s. Il

a été fixé à 1 m2/s car il n'a pas d'influence notable sur le transport des traceurs.

Les résultats des simulations sont des représentations spatio-temporelles (diurne ou

mensuelle) en plan de la concentration du traceur.

COI\CIXSION PARTIELLE

Les activités sur le terrain ont permis au moyen du matériel utilisé d'acquérir

différentes données. La bathymétrie permet de décrire la morphologie du fond lagunaire et la

construction du modèle hydrodynamique 20. Des 46 échantillons de sédiments rapportés au

laboratoire. après une série de manipulation (lavage, séchage, pesée, tamisage ... ) ont produits

9 échantillons de sables avec lesquels est faite l'analyse granulométrique et minéralogique.

Les données hydrologiques servent à une meilleure connaissance de l'évolution spatiale

hydrologique et l'interaction qui existe entre les différents paramètres hydrologiques.

- 74 -

TROISIEME PARTIE: RESULTATS,

INTERPRETATIONS ET DISCUSSIONS

- 75 -

CHAPITRE 5. MORPHOLOGIE DE LA LAGt.::\'E DIGBOUt

Dans ce chapitre sont notés les résultats et les interprétations des données bathymétriques

de la lagune Digboué. Ceux-ci ont permis d'élaborer une carte bathymétrique et de connaître

la morphologie du fond lagunaire. En outre. l'étude des profils topographiques met en

évidence les différents types de chenaux.

5.1 :\forphologie de la lagune Digboué

La cane bathymétrique présente des fonds variant entre 0, I et 1,5 m sur une surface de 10

Km2• La profondeur moyenne est de I m. Le relief du fond est régulier avec des bras

lagunaires ayant des profondeurs de 0,1 à 0,3 m (ligure 26). Toutefois, l'ouverture de lu passe,

durant les inondations. a fait perdre à la lagune environ 1 111 d'eau soit un volume de 10, 10-'

m:1 qui s'est déversée dans l'océan Atlantique. Le fond topographique de la lagune Dighoué

fait apparaître deux aspects géomorphologiques caractéristiques. 11 s · agit de hauts-fonds et de dépressions.

N

A is25000

524000

'523000.

1

522000 1 Village DIGBDI

---------"---=-,--------- 000 755000 756000 757000 758000 759000 760000 -- 0 1 2 Km

Figure 26: Carte bathymétrique de la lagune Digboué

- 76 -

Heute-fonds

Les hauts-fonds lagunaires sont à leur stade d'évolution terminale. En effet, ils se

présentent par endroits conune des îlots. 11s sont colonisés par la végétation. On en dénombre

cinq (5) îlot 1, îlot 2, îlot 3, îlot 4 et flot 5. L'îlot I est en position centrale et les quatre autres

sont situés aux différentes entrées des bras lagunaires (figure 27).

-·--1 ~ 1 Bathymetrie(m) l,

"'""

522000

------, 75<1000 7~000 ' 75'000 ' 757000 7'800<)

Figure 27 Répartition des fonds en la lagune Digboué

Dépressions lagunaires

La figure 28 met en évidence trois (3) principales dépressions dont la profondeur moyenne

est d'environ 1,5 m. Elles se localisent, pour deux d'entre elles, au Sud-Ouest de l'îlot 1. La

troisième dépression est située au Nord-Est de la lagune, précisément entre l'îlot 2 et la berge Est de la lagune Digbouè.

-77-

04 0.3 0.2 0.1

'" -01 -0.2 -03 -0.4 -0.0 -06 -0.7 -08 -0.9

-1.1 -1.2 ·13 -1_4

'"" Figure 28 : Représentation 3D de la morphologie de la lagune Digboué

5.2 Configuration des chenaux

La caractérisation des chenaux de la lagune Digboué a été étudiée à partir de dix (10)

radiales rayonnant autour de l'îlot 1 (figure 29). Elles peuvent être regroupées en trois (3) directions préférentielles :

Direction Sf."-NW: C'est l'orientation des radiales Ri, R2 et ~- Elles ont une longueur

moyenne de 1 Km avec des pentes respectives de 23,75; 35 et 35,37"c.

Direction E-W: Elles ont une longueur moyenne de 0,5 Km (R,) et de 1,2 Km (R,). Les

pentes de radiales sont respectivement de 42 et 12,41°c.

Direction NE-SW: Il s'agit des radiales R. (1 Km de longueur), de R,, (0,25 Km) et des

radiales Rs et R., d'une longueur moyenne de 0,7 Km Les pentes de radiales sont

respectivement de 49,23; 35,37; 40,36 et 42,92°c.

-78 -

526000

525000-

5240001

1

523000

522000-

754000 755000

R'\J:~~~~~R_ ~ -- ------ - ------ OCEAN A nANTIQUE T ------,=-- ,-----,-- -,--------'

756000 757000 758000 759000 760000

1 2Km

Figure 29 : Plan de position des radiales bathymétriques en lagune Digboué

A l'analyse des différents profils, issus des dix radiales, on distingue trois (3) types

morphologiques de chenaux il s'agit du type en « U », du type en «V» et du type intermédiaire.

Chenaux en U

ils sont représentés par les profils 2, 5, 6, 8 et 10. De la rive Est à la rive Ouest, les

chenaux présentent un fond à morphologie monotone voir plane. La pente est moyenne

(23, 75) de la berge à l'îlot 1 (figure 30).Ce type morphologique est concave ou en "U'

Le profil en "U" est un profil d'équilibre d'action entre les agents d'accumulation et

les agents d'érosion (Derreau, 1962 in Adopo, 2009). Mais une nouvelle action érosive peut

reprendre et recommencer le travail de creusement. On dit que cette action est cyclique. Aussi

parle-t-on parfois de forme cyclique, ce qui signifie « attribuable à l'action de cycles d'érosion» (Derreau, 1962 in Adopo, 2009).

-79-

Profil 2

7S8400 /58800 759200 759600

o_i\J·' -••(ml - -0,J .

H:l: 1 -0,5 -0,6 ·0,1

Pn>fil5 7583SO 758400 758450 758500 75U~

Profil6

157200 757600 758000 758400 01v-·-'"(mJ Ê -0,1 I ~:: 1 0,4 - -0,5- -0,6"

Profil8

-~~ 0 1 î --0,2

.j -0,4 1 -0,6

-0,8

-1

PrvfillO

Ë :58~-500 7S85SO 1S8~__"8650 "'=....,(ml

1;:~ ~ l! -0~

-0,4 j -0~ -0,6 -0,7 0,8

Figure 30 : Profils morphologiques en « U » de la lagune Digboué

Chena111.en V

Les profils 1, 3 et 9, ont une concavité à rond obtus (figure 31 ). Le chenal présente une

morphologique de type en "V" avec une profondeur maximale de 0,8 m. Ce profil résulte d'un

processus d'érosion (Aka, 1991).

-80-

1 Profll 1

1 758400 758800 if ;: 1 -v- 7s,,oo """:m)

1 j ~:: L:_ 1 Profll3

158400 758600 758800 7'>9000 759200

_J

Figure 31: Profils morphologiques en « V» de la lagune Digboué

Chenaux intermédiaires

Les profils 4 el 7 ont une morphologie intermédiaire entre le type en "V" et le type en

"U •• (figure 32). Ces chenaux n'ont pas encore atteint leur forme d'équilibre qui est la morphologie en "U"

L'action des agents d'accumulation et celle des agents d'érosion ne s'équilibrent pas.

Les agents d'érosion ont une action plus intense que celle des agents d'accumulation. Us

permettent de suivre et de comprendre le processus d'évolution d'un profit d'érosion qui se

caractérise par le passage du profil "V11 au profù "U" (Adopo, 2009). La variation du relief du

fond lagunaire peut être due a plusieurs phénomènes, mécanique, chimique, physique (De Moor, 2002). Dans ce cas il pourrait s'agir essentiellement de phénomène mécanique.

-81 -

Profil4 1 S880() 7S9000 1

;"-v'"""' ~ - ude(mJI Ë-0,1

;1{11 / I l'' __ __J

Figure 32 : Profil morphologique intermédiaire de la lagune Digboué

CONCLUSION PARTIELLE

La lagune Digboué a une profondeur moyenne de I m pour une surface de 10 km2

Elle se caractérise, du point de vue morphologique, par des dépressions et des hauts-fonds.

Ces derniers ont atteint leur maturité car ils constituent de véritables îlots colonisés par la

végétation. L'analyse des chenaux révèle différents types morphologiques. Ainsi, les chenaux

en « U », les plus fréquents dans la lagune, traduisent un équilibre entre les agents

d'accumulation et d'érosion. On note toutefois, la présence de chenaux résultant de processus

d'érosion (fonne en «V») et de chenaux à profil intermédiaire indiquant une évolution du type« V» en« U ».

- 82 -

CHAPITRE 6. HYDROLOGIE DE LA LAGUNE DTGBOUÉ

Ce chapitre présente l'hydrologie de la lagune Digboué, Il s'agir <le caractériser les

paramètres physiques et chimiques de ce milieu paraliquc. En outre, il évalue le degré de

corrélation de ses paramètres physico-chimiques (salinité, conductivité, oxygène dissous,

température. pH) par une analyse en composante principale (J\CP).

6.1 ·rempérature des eaux superficielles de la lagune Digboué

Le tableau VI présente les températures des eaux lagunaires de Digboué. Les températures

varient de 27,5°C (température minimale) à 33,4°C (température maximale) avec une

température moyenne de 30,05°C. L'écart thermique est de l'ordre de 1,5°C.

Tableuu VI: Température des eaux de la lagune Digboué

N° Ecb Long (W) Lat (1") SP 1 759106 ~ SP 2 758756 523230

758557 523343 Sl'3 Sl'4 SP5

•• - - SP9 SPJO

SP 11 .Q SP 13 Sl'14 SP 15 ·~ SP 17 •IB ·~ •w SP21 wn •n

758660 523393 758925 523377 759041 523350 759084 523425 751Ht90 523553 758829 523656 758922 523737 758880 523795

758701 523834 7586<)2 523928 758692 523928 758860 524064

7587Hi 523467 758619 523281

758547 523173 758485 523202

758403 523402 75811,19 523574 758312 5236%

Temp Cs

28.3 28,1 28

17.5

27.8 28,9 29.3 27,9 29.4 28,2 29 28,3

28,2

28,9

" 29.1 29.8

29,8 30,2 31,1 30,2

30,2

30.3

30.5 30.3 30.3 31.6 31.3 30.4 30.6

JU.9

30.9 ]0,1)

31.2 31,4 33,4

32.'1 31.9

H

Température maximale Température minimale Moyenne Ecart-type ----~

33,4

27,5

30,05

1,50

N° Bch l.ong (W) Lat (N) Tcmp C:0

~8149 523677 29,9 SP25 75793•1 523913 30.5 SP26 757703 524002 29,8 SP 27 757593 524104 30,3 SP 28 757668 524186 31,3 Sl'29 757734 52,12,15 30,2 SP JO n7?27 524516 30.2 SP JI 757718 524140 SP 32 757591 523711 s1•33 151453 523430

SP 34 757H6 523259 SI' 35 757010 523509 Sl' 36 757084 523678 SP 37 757412 523257 SP38 757613 523076 SP9 757807 52JOl5 S1'40 758284 522899 SP 41 758391 522783 SP 42 758426 522592 SJ'43 758620 522249 SP•H 758799 522343 Sl'45 759066 S22356 SP,16 759285 522292

- 83 -

La répartition spatiale des températures superficielles n'est pas homogène (figure 33). Elle

est irrégulière d'un endroit à l'autre de la lagune. Toutefois, on note que :

- les températures les plus élevées (33,4"C) se situent préférentiellement à proximité de la

passe (wne de contact lagune-océan),

- quand on s'éloigne de ce grau, les températures ont une tendance à la baisse. Les valeurs

moyennes (30,05°C) se rencontrent dans la zone centrale de la lagune. Les températures

minimales (27,5°C) s'observent dans les bras ou les extrémités Nord et Est de la lagune Digboué.

L'hétérogénéité de la température des eaux superficielles de la lagune s'expliquerait

par la présence de la passe. En effet, les actions mécaniques des vagues et des courants

induisent de fortes variations de températures (Millet, 1986). Par contre, les effets combinés

de l'ensoleillement et de l'inertie thermique des couches profondes de ce milieu oligomictique

(faible profondeur), déterminent la température moyenne de la lagune Digboué.

1 ~000 Température

!12&-28.00"'C ;----i 28,S0-29"C ~29-29,50-C

la,,,oao•c 30-30,50'C 30,50-31"C

•• 31-31,so•c

•

31,50-32-C

~-:J:J"C

L Figure 33: Répartition de la température superficielle de la lagune Digboué

-84-

6.2 pH des eaux de la lagune Digboué

Les valeurs de pH des eaux superficielles de la lagune sont présentées dans le tableau VII.

Le pH de la lagune varie de 1,1 (pH minimal) à 8,59 (pH maximal) avec un écart type de 1,67.

Les eaux superficielles de la lagune ont un potentiel hydrogène (pII) moyen de 5,4, ce qui leur

confère une acidité. Toutefois, dans des secteurs circonscrits par des végétaux, les eaux

la guna ire s son t bas iq ues (fig u re 34 ) .

Tableau VII : pH des eaux de la lagune Digboué

--- -- ···-- S0Ech l,ongi111de(W) Lntitude(,"i) pli K0[.ch Longitude (W) Latitude(l'") pH -,,-,---75()j06 523113 8,56 S1'24 758149 523677 5,J SP2 758756 523230 '·' SP25 757934 521913 5.16 SP 3 758557 523343 8.51 SP26 757703 524002 4,77

Sl'4 758660 523393 8,53 SP27 757593 524104 5.3 SP 5 758925 523377 8.59 SP28 7S76(,8 524186 5,53 SP6 759041 523350 8,56 SP29 757734 524245 5,41 SP7 759084 523125 8,59 sr 30 757727 524516 5,75 SP8 758890 513553 '·' SP 31 757718 524140 5.5 Sl'9 7511829 523656 4.47 SP 32 7.H591 523711 5,6 SP IO 7511922 523737 4,27 SPJJ 757453 523430 5,44 SP Il n8880 523795 4.11 SP34 757336 523259 S.6 SP 12 758796 523852 4,1 SP35 757010 523509 5.33 Sl'l3 758701 523834 3,97 SP 36 757084 52367/1 '·' Sl'l4 75R692 523928 3,98 SP 37 757472 523257 5,44 Sl'l5 7511692 523928 4 SP38 75761) 523076 5.32

SP l<i 75/1/160 52,IQ64 4,36 Sl'IJ 7578{17 5230[5 5,45 SI' 17 7511716 5234{,7 '·' SP,tO 75828·1 5221199 5,17 SP 18 758(il9 523281 5,14 SJ'41 7511391 522783 5,19 SP 19 758547 523173 4,66 SP42 758426 522592 5,05 SP 20 758485 523202 4,7 SP-13 7511620 522249 5,22 SP 21 758-"I03 523402 4.04 SP44 758799 5223-13 5.12 SP22 758449 523574 4,52 SP45 759066 522356 5,25 SP23 758312 5236'::16 ,1,95 SP46 7S9285 522292 4,37

pH maximal 8,59

pH minimal l,l Moyenne 5,40

Ecarl-lypc 1,67

-85 -

La répartition spatiale du pH est hétérogène sur tout le plan d'eau lagunaire. Il s • en dégage

trois (3) zonations

au Nord-Est (îlot 2) et dans les chenaux extrêmes, les eaux sont très acides avec un pH

pouvant atteindre l, 1. Ce secteur lagunaire présente une forte concentration végétale et

ruraJe . Tl s'en suit une dystrophie provoquée par un enrichissement organique ponctuel

(rejets, enclos, cité lacustre, ... ). Cette forte acidification s'expliquerait par

l'enrichissement organique et un mauvais brassage des eaux (M illet, 1986)

dans l'axe principal de la lagune, les eaux présentent une faib le acidité dont l'orig ine se

trouverait dans les influences marines (présence de la passe) et dans une bonne circulation

des eaux

la troisième zone se locaJise au Sud-Est de la lagune D igboué. Les eaux lagunaires y sont

basiques (8,59). Cette basicité serait liée à la contam ination du m ilieu par les bactéries ou

pigments chlorophyl1îens très sensibles à la lumière et au potentiel d'hydrogène (Houma,

2004). Ce phénomène s'expliquerait aussi par l'influence des eaux marines plus alcalines

que les eaux continentales. Les eaux marines ont pu être piégées après l'ouverture de la passe.

""""' N

A pH .,., .,., ., .. ... , .,., ... , ., .. -···

0~ 1Km

Figure 34: Répartition du pH sur la surface de la lagune Digboué

-86 ·

6.3 Conductivité des eaux superficielles de la lagune Oigboué

Le tableau VIII indique les valeurs de conductivité des eaux de la lagune Digboué. Les

eaux de la lagune présentent une conductivité moyenne de 3,59 us/Cm. Les conductivités

maximale et minimale sont respectivement de 10,93 et de 1,5 µs/Cm. L'écart-type est de 2,07.

Tableau VIII : Mesures de conductivité des eaux de la lagune Digboué ~o

E,h

Sl'l

s1•2 SP3

SP4 ~5 &6

~ ~ Sl'9

•m SPJI SP 12 &U

•M SP 15 ·~ •n SP 18 S1'19

•m Sl'21

•n &D

Longitude(W)

759106

758756 758557 758660

758925 759041 759084 758890 75M829 75R922 75RRRO 758796 758701 758692 758692

758860 75ln16

758619 758547

758-185 7584{)]

758.J.19 758312

l,atilude('.'") Condud (j1s/Cm)

523113 523230 523343 523393

523377 523350

523425 523553 523656 523737 523795 523852 523M34 523928 523928 524064 523467 523281 523173 52J2U2 523402 52J574

523696

4,3 4,08 2.74 2.36

2.29 3.62 3.54 1,88

J,08 1.79

2.06 1.66 1.67

1.75 1.5 1,66 2.45

:"{0 Longitude Laliludi;: Conduct

Eth (W) (N) (µ.s/Cm)

758149 52J67i 3.54 757934 523913 3,75 757703 524002 757593 524104 757fl611 52-1186

5242,15 524516 524140 52371 l 523430 523259 523509

•M •n •• •n ~­ •n •• SP 31

•n •n •n ~~ •• &n

•• &9

•w Sl'41 §0 ·~ §M

&e &¾

757734 757727 757718 757591 757453 757336

7570!0 757084

2,5')

757472 757613 757807 758284

75839) 758'126 758620 7587W 759066

759285

52]67M

523257

523076

523015 522899

2,9

2,9

2.44 1,63

3,17

3,34 3.68 4.54 3.97 3.11

3.62 ·1,04) 3,82

522783

4.25 4.04 4,79 3.86 3,65

522592 5222•19 522343 5223%

522292

3,37 3.94 .\,J.1 10.93 6,43 K.07 8.12

Conductivité maximale 10,93

Conductivité minimale J,5

Moyenne J,70 Ecart-rype 2,07 -----

La répartition spatiale de la conductivité des eaux de la lagune Digboué (figure 35) révèle

une inégale distribution des mesures sur toute la surface lagunaire. Les basses valeurs

s'observent dans la partie centrale et dans les bras distaux de la lagune. Par contre. la

conductivité la plus élevée a été mesurée aux environs de la passe. Cela indique une

- 87 -

minéralisation des eaux (Som , 2003), En effet, à proxim ité de la passe, le secteur est sous

influence marine (l'eau de mer à une forte conductivité). Les échanges ou le contact entre les

eaux lagunaires et celles la mer, accroissent la conductivité . Les eaux deviennent fortement

m inéralisées. Au fur et à mesure que l'on s'élo igne du grau la conductiv ité baisse.

' 7f,600D

conductivité ~7-lµs.,:rn"

1

03-4µ~,:rn:: r.,1 •••• =

i 1111 s..6µ1.crn ,

1111 fi. Tµscm ·1

11117- 8µ1.cm ~;

1111 S. 9µ•.cm

11119- 10i,scm -l

llll 10- 11 ~s.an -l

' ,~

Figure 35 Carte de répartition de la conductivité en lagune Digboué

6.4 Salinité- des eaux superficielles de la lagune Digboué

Les valeurs de la salinité sont représentées dans Je tableau IX. D'une façon générale la

salinité de la lagune Digboué est faible. Néanmoins, on observe des variations sur toute

l'étendu de sa surface. La salinité varie de O%o (salinité nulle) à 6,3%o (salinité maximale). La

salinité moyenne est de l,88%o avec un écart type de 1,37. La carte de répartition de la salinité

[figure 36) montre que les fortes salinités s'observent dans les eaux proches de la passe. Par

contre, les eaux présentent une faible salinité dans les 2/3 de la lagune, après l'îlot 1.

La teneur en sel de la lagune décroit du Sud vers le Nord. Cette évolution

s'expliquerait par l'éloignement du contact de la lagune avec la mer. Outre les apports de la

marée, l'apport naturel direct des précipitations et l'ensoleillement estival conduisant à

l'évaporation des eaux. augmentent la salinité des eaux lagunaires (Chaouti el al, 2005). Ces

variations de salinité montrent que les eaux lagunaires sont renouvelées. En effet, dans les

- 88-

plans d'eau de petite taille (comme la lagune D igbou é) , la sa lin it é apparaîtrait comme un bon

indicateur du degré d'échange avec la mer et de la dynamique de circulation des eaux (Phleger

et al., 1962). Ainsi. la salinité des eaux évolue proportionnellement à la prédominance des

eaux marines dans Je domaine lagunaire, Cette évolution est déterminante pour la qualité des

eaux.

Tableau IX : Salinité des eaux superficielles de la lagune Digboué

,o Longitude (W) L11titude(N)

S111initi NO Ltl'R!lifude Latitude Solinité E,h 1 •• ) E,h (W) (N) ('<,) SI' 1 759\06 :523113 2,1 SI' 24 758149 523677 1.8

SP2 7:58756 523230 2,1 SP25 757934 52391] 1.,

SP 3 758557 523343 1.3 SP26 757703 524002 1,2

S1'4 758660 523393 1,1 SP27 757593 524104 1,4

S1'5 7511925 523377 SP2S 757668 524186 1.4

Sl'6 759041 523350 1,8 Sl'29 757734 524245 1.1

SP7 759084 523425 1.8 SP30 757727 524516 0,6

SP8 758890 523553 0,3 SP31 757718 524140 1.6

SP9 758829 523656 1.l SP 32 757591 523711 1,7

SP 10 758922 52.HJ7 0,7 SP 33 757453 521430 1,9

SI' 11 758880 523795 0,9 SP 34 757136 523259 2.4

SP 12 7587% 523852 0,7 SP35 757010 52]509

SP 13 758701 523834 0.7 SP3<, 757084 523678 L5

SP 14 758692 52]928 0.7 SP 37 757'172 523257 1.8 Sl'J5 758692 523928 0,6 SP 3S 757613 523076 2,1

Sl' 16 75886(1 52·1064 0,6 SP9 757807 523015 1,9

SJ>l7 758716 523467 4,94 SP·IO 1ss2s,1 522K99 1,8

SP 18 758619 523281 0 Sl'41 758391 522783

SP 19 758547 523173 2,2 SP42 758,126 522592 2,2

SP20 758485 523202 2.1 S1'43 758620 522249 6,3

S1'21 7:i8-IUJ 523402 2.1 SP44 758799 522343 3.5

s1•22 758449 523574 2 sp,1s 75'){)66 522356 4.5

SP 23 758312 523696 1.8 Sl'46 759285 522292 4.5 ------ 6,3 Salinité muximalc

Salinité minimale Moyenne 1,88

Ecart-type 1,37

- 89-

-0-0.156'Jbo

. 0,861,33%,,

.1,33·2%. -2-2,66'11.o =1,86·3.33'lbo

J,33·4%-

•

4-4,66""" 4.68-5.33'4.

.5.33-6%.

lïgure 36: Carte de répartition de la salinité des eaux de la lagune Digboué

6.5 Oxygène dissous des eaux superficidles de la lagune Digboué

Le tableau X présente les valeurs de l'oxygène dissous. Les teneurs minimale et

maximale en oxygène sont respectivement de O et de 62,4 mg/L La valeur moyenne est de

13,79 mg/1. L'écart-type est de 19,84. La répartition des teneurs en oxygène dans les eaux lagunaires n'est pas homogène. Il

s'en dégage deux zonations (figure 37):

-les faibles teneurs en oxygène dissous se localisent dans la moitié Ouest et dans les bras de la

lagune. Ces teneurs s'expliqueraient par une baisse de l'activité photosynthétique du fait de la

faible concentration végétale ,

-à l'Est de la lagune Digboué, l'oxygène dissous présente des valeurs élevées. Elles se

localisent à proximité des zones à forte couverture végétale. Ces milieux sont peu profonds

avec une activité in situ photosynthétique des végétaux aquatiques. La forte concentration en

oxygène dissous, montre que cette zone présente peu de po11ution organique. C'est donc un

milieu à bonne aération favorisant un bon développement biologique. En outre, cela s'oppose

à tout processus d'eutrophisation (Millet, 1986)

-90-

Tableau X : Oxygène dissous des eaux de la lagune Digboué

NO Longitude(W) 01(mgll)

~o Longitude Lt1.titude Oz(mg/1) E<h Latilutle(N) •:ch (W) (N)

SP 1 759106 523113 13,8 SP24 758149 523677

SP2 758756 523230 62,4 SP25 757934 523913

SP 3 758557 523343 56,2 SP26 757703 524002 0,7

SP4 758660 523393 13,9 SP27 757593 524104 0,72

SP 5 758925 523)77 45.9 SP28 7576(,8 524186 0,72

SP6 759041 523350 12,7 SP29 757734 524245 "·' SI'? 759084 523425 30,4 SP 30 757727 524516 0.7

S1'8 758890 52355:l 12,8 SI' JI 757718 524140 0,8

SP9 758829 523656 43 SPJ2 757591 523711 2.5

SI' 10 758922 523737 47.J SP33 757453 523430 3,7

SI' 11 758880 523795 47,6 SPJ4 757336 523259

SI' 12 758796 523852 49.6 SP35 7570!0 5235()9 0.7

SI' 13 758701 523834 45.2 SP36 757084 52367& 0,6

SP 14 758692 523928 2.5 SI' J7 757472 523257 0.5

SP 15 758692 523928 35,8 SP 38 7576[3 523076 0.5

SP 16 758860 52,1064 32,[ SP9 757807 5230(5 0.4

Sl'l7 758716 523467 4 SP40 758284 522899 0.5

S1'18 758619 523281 3,2 SP4l 758391 522783 0,6

SJ> 19 758547 523173 6.7 SP42 758426 522592 0.4 SP20 758485 523202 2.2 SP4J 758620 522249 0.5

SP21 758403 523402 2,1 Sl'44 758799 522343 0.6

SP22 758449 523574 3,2 Sl'45 759066 522356 0,4

SP2J 758312 S23696 0.1 SP46 759285 522292 0,5

02 maximal 62,4

02minimal 0

Moyenne 13,79

Ecart-type 19,84

-91 -

I

'"""'

""""

"'""

Oxygène dissous _,

-

0-7mg.l _,

•

7-14mgl_, H-20mgl _

1

-

20-27rnu,I _, ••• 27-34mg.1_, 1111134-40,,...l -1

lllllll 40-47mg.l 111141-Mmgl·l 111154-61mgl _,

"""

Figure 37: Carte de répartition de l'oxygène dissous en lagune Digboué

6.6 Matières en suspension

Les valeurs des MES sont présentées dans le tableau XI. En surface, les charges des

eaux en matières solides en suspension., varient de 8,52 cg/1 (valeur maximale) à 0,24 cg/1

(vaJeur minimale) avec une moyenne de 3,4 cg/1. L'écart-type des MES est 0,017.

La cane de distribution des matières en suspension (figure 38) indique que les eaux à

forte charge sédimentaire occupent une partie de la surface lagunaire. Ils se localisent dans le

secteur du grau, dans des zones circonscrites autour de l'îlot J et au Sud des quatre autres

îlots. Cette forte charge sédimenta.ire est due, d'une part à la taille des particules et d'autre

part. à la vitesse du courant. Les forts courants peuvent mettre en suspension des particules

lourdes (MiJlet, 1986). Ces éléments viendraient de ce fait accroitre la charge sédimentaire.

Les faibles teneurs en matière en suspension mesurées dans les bras lagunaires seraient

occasionnées par l'absence ou la rareté de cours d'eau susceptible d'accroitre la charge

sédimentaire des eaux ou la teneur de matière en suspension (Aka, 1991).

- 92 -

Tableau XI : Charges sédimentaires des eaux de la lagune Digboué

so Lonxitude Latitude MES No Longitude L~fitudf' MES Ecb (W) (N) (,g/1) E,h (W) (N) (cgll)

SP 1 759106 523113 4,56 S1'24 758149 523677 2,56

SP2 7:i8756 5232].0 1,4 SP25 757934 523913 3,48

SP3 758557 52334]. 1.42 SP26 757703 524002 4,16

sp,1 758660 523393 ' SP27 757593 524104 3,16

SPS 758925 523377 6,9 SP28 757668 52·1186 4,6-1

SP6 759041 523350 4,82 SP29 757734 524245 3,92

SP7 759084 523425 2,08 SPJO 757727 524516 4,48

SPS 758890 523553 2,52 SP31 757718 524140 4,84

SP9 758829 523656 3.16 S1'32 757591 5237(1 3,28

S1'10 758922 523737 2,36 SP33 757453 523430 2.32

SP 11 758880 523795 8,S2 SP34 757336 523259 4,2R

SP 12 758796 523852 3.8 SP35 7S70IO :U3509 2,48

SP 13 7511701 5238H 2,56 SP36 757084 523(,78 '·' SP 14 75R692 523928 1,06 SPJ7 757472 523257 5,92

S1'15 758692 52392R 2,46 SP 38 757613 S23076 3.28

SP 16 758860 524064 0,24 SP9 757807 523015 4,4

SP 17 758716 523-167 6,04 SP40 75&284 522899 2,96

SP 18 758619 523281 3.28 ss-u 75R391 522783 4,24

SP 19 758547 523173 ),8 Sl-'42 758426 S22S92 2.44

SP20 758485 523202 3.48 Sl'43 758620 S22249 3.84

S1•21 758403 523402 3,08 SP44 758799 5223·13 3.72

Sl'22 7584·19 523574 3.8 SP45 759066 5223:'i6 3.16

SP23 758312 5236% 2.32 SP46 759285 522292 3,72

MES maximale 8

\'IES minimale 0,24

Moyenne 3,4

Ecart-type 1,7

-93 -

1

526000

525000

524000

.,,.,.

' """' ' 759000

N

A Matiore en suspension '

-0-1cg -1-2cg - 2-3cg -3-4cg -4-Scg -5-6cg

•6-7cg 7-8 cg -8-9cg

Figure 38: Carte de répartition de la matière en suspension en lagune Digboué

6. 7 Analyse en Composantes Principales des paramètres hydrologiques

Les données statistiques des différentes variables physico-chimiques sont présentées

dans le tableau XTI. A l'analyse, il ressort que:

- la température de la lagune Digboué varie de 27,50 à 33,40"C avec une moyenne de so.os-c , - les eaux de la lagune sont très acides par endroits avec un pH de 1, 10;

- la conductivité de la lagune oscille entre des extrêmes de 1,64 à 10,93 µS,

- la salinité des eaux lagunaires varie de 0,3 à 6,3 %o avec des teneurs par endroit

- l'oxygène dissous présente des valeurs maximales de 62 mg/1;

- la charge sédimentaire (ou matière en suspension) des eaux lagunaires varie entre une masse inférieure de 0,24 cg/1 et supérieure de 8 cg/1.

L' Analyse en Composantes Principales de ces variables mesurées (température. pH,

conductivité, salinité, oxygène dissous et MES) en lagune Digboué s'avère indispensable pour

apprécier leur degré de corrélation et cerner leurs interactions au cours de leur évolution. Une

telle approche nécessite, outre l'établissement d'une matrice de corrélation, l'estimation des

valeurs propres pour la détermination des plans factoriels.

-94-

Tableau X TI : Paramètres statistiques de la lagune Digboué

Variables Moyenne Ecart Type

Jcmpérature (°C) 30,05 1,5 pH 5,40 1,67 Conductivité (µS) 3,70 2,07 Salinité (%,) 1.88 1,37 Oxygène dissous (rng/l) 13,79 19,84 Matière en suspension (cg/l) 3,4 1,7

6.7.1 Matrice de corrélation

Le tableau XIII représente la matrice de corrélation montrant les relations entre les

variables hydrologiques prises deux à deux. A J'analyse de ce tableau, il ressort que:

- il existe une bonne corrélation (r=0,85) entre la conductivité et la salinité;

- la corrélation entre la température et la salinité est moyenne car le coefficient est de 0,69 ;

- entre la température et la conductivité, la corrélation est aussi bonne (r=0,76);

- l'oxygène dissous et la température présentent un degré de corrélation négatif de -0,69.

Ces différentes corrélations révèlent les interactions entre la salinité. la conductivité et

la température. Cette interdépendance s'expliquerait soit par une origine commune (ou même

plan factoriel) soit par un processus identique régulant leur évolution dans l'environnement.

La valeur négative du coefficient de corrélation entre 02 et T (r-0,69), traduit des

interactions inverses. Ces paramètres hydrologiques n · ont ni le même plan factoriel ni le

même mécanisme déterminant leur évolution dans le milieu.

Tableau XIII: Matrice de corrélation

MATRICE Température pH Conductivité Salinité Oxygène Di MES Température 1,00

Ph -0.33 1,00

Conductivité 0,76 0,03 1,00

Salinité 0,69 -0,16 0,85 1,00

Oxygène Di -0,69 0,25 -0,39 ,0.36 1,00

MES 0,12 -0.119 0,05 0,17 -0,07 1,00

6. 7 .2 Valeurs propres

Les valeurs propres, présentées dans le tableau XJV, permettent une estimation

quantitative des facteurs efficients rendant compte au mieux du maximum de l'information

statistique. Ce tableau montre le pourcentage de variance exprimé par chaque facteur.

- 95 -

Tableau XIV: Valeurs propres et pourcentages des variances exprimées par les facteurs -- - FI F2 F3 F4 FS F6 ----

V a leurs propres 2,98 1,12 0,97 0,66 0,19 0,08 % Variance exprimée 49.70 18,60 16,18 11,04 3,15 1,32 % Variance cumulée 49,70 68,31 84,49 95,53 98,68 100.00

A l'analyse de cc tableau, on remarque que les trois premiers axes factoriels expriment

respectivement 49,70%. 18,60% et 16,18% de la variance exprimée. Ces facteurs expriment

84,49% de la variance cumulée. Au vu de ces pourcentages. ces facteurs (Fact.l , Pact.2 et

fact.3) fournissent à eux seuls 84.49% de l'infonnation statistique. C'est donc ajuste titre que

notre ACP ne prendra en compte que trois facteurs pour l'analyse des plans factoriels. Cette

approche permettra d'apprécier la répartition spatiale des différents paramètres hydrologiques

en fonction des axes factoriels Fact.I, Fact. 2 et Fact. 3 (espace des variables). En outre,

l'évolution spatiale des unités statistiques (u.s) en fonction des axes factoriels sera abordée

(espace des unités statistiques).

6.7.3 Plan factoriel Fact 1-Fact 2

Espace des variables

v' Le facteur fact I est bipolaire et extrait plus de 49,70% de l'inertie totale. Ainsi. sur cet

axe se projette un maximum de variables. Il est déterminé par la conductivité, la salinité et la

température. Son pôle positif est défini par les teneurs en conductivité, en salinité et en

température. Par contre, l'oxygène dissous se dé.fini sur la partie négative de cet axe. Ils sont

soumis à un même phénomène et ont une origine commune (figure 39).

La corrélation entre la salinité et la conductivité est bonne (r=ü,84), ces deux

paramètres sont d'origine marine. En effet, après l'ouverture du grau, le contact des deux

milieux (lagune et mer) a occasionné la propagation des eaux marines dans la lagune. Les

eaux. continentales ont une salinité et une conductivité plus faible que celles de la mer. Les

fortes salinités et conductivités (des eaux lagunaires) sont dues à une prédominance des eaux

marines à ces différents endroits du plan d'eau lagunaire.

La corrélation entre l'oxygène dissous et la température, est négative (r= -0,69). Ces

deux paramètres évoluent donc de façon contraire. En effet, la concentration de r oxygène diminue lorsque la température augmente. La saturation en oxygène dépend de la salinité, de

la pression partielle d'oxygène dans l'atmosphère et de la température (lois de Henry). li y a

-96-

une inversion de teneur entre les variations de sel et d'oxygène: au maximum de sels mesuré •

correspond le minimum d'oxygène.

La salinité et la conductivité rendent compte de la minéralisation de l'eau. Par contre.

l'oxygène dissous, qui évolue inversement avec la température, traduirait l'aération du milieu.

Ainsi, le facteur 1 (Fact.1) explique de cc fait le phénomène de minéralisation des eaux

lagunaires dû â une intrusion des eaux marines en lagune Digboué.

./ Le facteur Fact 2 qui extrait environ 18,60% de la variance totale est unipolaire. JI est

défini du côté positif par le pH dont les variations sont d'origines diverses. Citons entre autre

l'enrichissement organique et le mauvais brassage des eaux. Rappelons que, l'effet de

l'alternance des processus de photosynthèse et de respiration des plantes est lié à la

contamination des milieux par les bactéries ou les pigments chlorophylliens très sensibles à la

lumière et au potentiel d'hydrogène (Millet, 1986; Houma, 2004).

En outre, cette variation du pli s'expliquerait par l'influence des eaux marines plus

alcalines que les eaux continentales. La présence du grau, faciliterait cette intrusion saline.

Ainsi le facteur 2 (Fact. 2) traduirait l'influence d'un milieu extérieur (domaine marin) sur le

chimisme des eaux de la lagune Dighoué.

1,0

0,5

,0,5

·1.0

OD . ~H

C~d

.1.0 0,5 0,0

Fact. 1 : 49.70%

05 1,0

Figure 39: Espace des variables du plan factoriel Fact I X Fact.2

-97 •

Espace des unités statistiques

Dans cc plan, trois familles d'unités statistiques se distinguent (figure 40):

./ La première famille (Facl. 1) d'unités statistiques, regroupe Jes stations de prélèvement l.

2, 3, 4, 5, 6 et 7. Elle se localise dans la partie Est de la lagune Digboué qui est

caractérisée par une forte teneur en oxygène dissous (62,4mg/1). La salinité, la

conductivité et la température sont faibles. Mais, ces dernières évoluent inversement

aux variations de l'oxygène dissous. Ces paramètres sont influencés par le facteur 1

(Fact.1) et le facteur 2 (Fact.2). ils traduisent respectivement, la minéralisation et

l'influence du milieu extérieur sur le chimisme de l'eau (avec un pH basique) .

./ La deuxième famille (F2), regroupe les unités statistiques des stations 43, 44, 45 et 46.

Ces prélèvements ont été effectués au Sud de la lagune à proximité de la passe. Ce

secteur est sous l'influence du facteur 1 (Factl) traduisant la minéralisation. En outre

la température, la salinité et la conductivité sont élevées contrairement à l'oxygène

dissous qui est faible .

./ La troisième famille (F3) englobe le reste des unités statistiques (35 prélèvements). Ces

unités sont caractérisées par un pH acide. Elles sont influencées par les deux facteurs :

la minéralisation et le phénomène d'oxydo-réduction

-2

-3

11 F3

17

-4'--------'-------------__J ... -2

Fact. 1 : 49.70%

)ligure 40: Espace des unités statistiques dans le plan Fact. 1-Fact. 2

-98-

6.7.4 Plan factoriel Fact 1-Fact 3

Espace des variables

L "axe factoriel Fact.3 est unipolaire. 11 n'est défini que négativement par la charge

sédimentaire (MF.S). La concentration des :MES varie avec les apports continentaux et en

fonction de l'intensité des courants marins. Le Fact.3 est caractérisé par l'hydrodynamisme

des eaux continentales et marines (figure 41 ).

1,0

0,5

~ .,; - 0,0

-0.~

-1,0

T'

00

-1,0 ~.5 0,0

Fact.1 :49,70%

0.5 1,0

Figure 41: Espace des variables du plan factoriel Fact.1 X fact.3

Espace des unités statistiques

Le plan factoriel Fact 1-Fact 3 de la figure 42 présente trois familles:

- La première famille (F 1) représentée par les unités statistiques des points de prélèvement 1,

2. 3, 4, 5, 6 et 7. Elle est située dans la partie Est de la lagune Digboué et est caractérisée par

les valeurs de MES élevées. Cette famille est sous l'influence du Fact.3 traduit par

l'hydrodynamisme des eaux continentales et marines.

• La deuxième famille (F2), regroupe les unités statistiques <les stations 43, 44, 45 et 46, A

proximité de la passe, les teneurs en MES sont moyennes. En outre, les valeurs de la salinité

et de la conductivité sont élevées avec un faible taux d'oxygène dissous, Cette famille F2 est

influencée par le facteur 1 (Fact.1) qui est Je phénomène de minéralisation et le facteur 3

(Fact.3) traduisant I'hydrodynamisme des eaux continentales et marines.

-99-

- Les unités statistiques de la troisième famille (F3) sont au nombre de 35. F3 regroupe donc

la plus grande population d'unités statistiques. Ce grand nombre d'unités statistiques rend

difficile la déterm ination des facteurs influençant les paramètres hydrologiques.

U -1 /!

-2

-3 5 11 + +

-4~-------L----------------' -4 -2

Far::t. 1 49.70'6

Figure 42 : Espace des unités statistiques dans le plan fact 1-fact 3

Ainsi, la lagune peut être structurée en trois parties · (i) une zone à l'Est où le pH est élevé

cc qui confère aux eaux leur basicité ; (ii) une zone à proximité du grau où les valeurs de la

salinité et de la conductivité sont élevées, par contre celles de l'oxygène dissous restent

faibles , (iii) le dernier secteur, prenant en compte le reste des variables, ne peut ètre déterminé de façon précise.

Discussion

Les différents paramètres étudiés (salinité, conductivité, température, pH, oxygène

dissous et les MES) varient selon un rythme journalier, saisonnier et climatique. Il existe entre

certains de ces paramètres une corrélation {figure 43).

./ Corrélation entre la salinité, conductivité et la tempénture

Exprimée globalement, la salinité est certainement le paramètre dont la variabilité en

lagune, reflète au mieux les influences externes. Cette variabilité sera fonction du milieu de la

provenance de l'intrusion saline, de la périodicité et du volume des apports en eau

continentale et marine, de la morpho-bathymétrie lagunaire ( dépression, haut fond, chenaux.,

- 100-

cloisonnement, ... ) et des conditions climatiques régissant les précipitations et l'évaporation

locales (Millet, 1986). Rappelons que, c'est le régime d'évaporation intense qui peut

conditionner ù la fois la dynamique et la qualité des eaux lagunaires (et plus particulièrement

sous climat aride ou semi-aride).

La salinité et la conductivité évoluent de manière synchrone et sont fortement

corrélées. Les nombreuses études lagunaires effectuées dans diffcrcnrcs régions du globe

soulignent les influences des conditions dynamiques locales et surtout des conditions

climatiques régionales sur la gamme des valeurs et l'amplitude des variations de la salinité et

de la conductivité des eaux (Millet, 1986),

Pendant lu saison sèche, la température de la lagune est élevée. L'important

ensoleillement et la faible profondeur de la lagune, favoriseraient dans une grande mesure un

fort réchauffement des eaux lagunaires. Cela occasionne l'évaporation des eaux donc une

augmentation de la salinité et une forte minéralisation. Cette dernière induit une hausse de la

conductivité.

,/ Corrélation inverse entre l'oxygène dissous et ln température

L'oxygène est un élément indispensable à la respiration de la faune et de la flore. Un

milieu équilibré présente des valeurs de saturation en 02 proche de 100%. La saturation prend

en considération les fluctuations de température et de salinité. Ces dernières provoquent des

variations dans la capacité de l'eau à capter de l'oxygène (Chaouti et al, 2005). Par exemple

entre 2004 et 2006, les teneurs en oxygène dissous de la lagune Smir Otaient de 100% (Chaouti

et al, 2005) mais, en juillet 2006, la saturation en 02 est fortement réduit à pour atteindre

50,9%. Cette haîsse en 02 s'explique par une augmentation de la température des eaux

atteignant son maximum (29,5cc) en juillet 2006 et une salinité élevée (25 g/1).

./ Krnlution spatiale du pH

Un pH élevé indique une alcalinité assez prononcée des eaux de la lagune. Cette

alcalinité est due aux apports marins (Chaouti et al., 2005). C'est un facteur limitant dans les

écosystèmes aquatiques. En effet, lorsque le pl-1 est inférieur à 4,5 ou supérieur à 10, il devient

toxique pour la faune (Bloundi, 2005). Outre les eaux marines qui sont saturées (à l'exception

des eaux profondes qui peuvent remonter en lagune temporairement sous l'effet des

upwcllings) les eaux de précipitation le sont également. Citons pareillement. les eaux de

ruissellement et d'écoulement des tributaires qui sont aussi saturées, si elles ne sont pas très

- 101 -

enrichies en matières organiques. En général le pH pour une lagu ne << équilibrée » se situe

autour de 8,2 (Millet, 1986)

70

60-'-A---

-T"

-pH

-Conductivité ms/Cm

-Salinité%o

-02mg/l

sédiment ( cg/1)

10 20 30 40 50

Points de pélévements

Figure 43 : Courbe de corrélation entre les paramètres hydrodynamiques

./' Mise en solution et transport de la Matière en suspension

Le comportement des particules en suspension à leur entrée en lagune dépend du contact

eau douce- eau salée caractéristique de ce type de milieu. Le type de transport est déterminé

d'une part par la taille de panicules (plus elles sont petites et plus elles sont à même d'être

transportées par suspension) et d'autre part par la vitesse du courant. Plus le courant sera fort

et plus il sera capable de mettre en suspension des particules lourdes (Millet, 1986).

En amont. les eaux continentales présentent un milieu plus acide, où les particules et

les ions sont dans un état dispersé et dans lequel les processus d'absorption particulaire et

d'interaction eau- sédiment sont dominants. En lagune, le milieu se stabilisera sous l'effet de

l'influence marine. En effet, les particules en suspension subissent généralement un

phénomène de floculation dès leur entrée en lagune. La floculation apparaît à une salinité

voisine de l,S %o, indifféremment pour tous les types d'argiles couramment rencontrés en aval

des cours d'eau (Lafond, 1967).

- 102-

CONCLUSION PARTIELLt:

L'ouverture artificielle et temporaire du cordon lagunaire sur la mer, vient modifier

périodiquement le régime hydrologique de la lagune. soumis à des influences diverses.

L'interaction entre les paramètres hydrodynamiques de la lagune Digboué montre qu'jl existe

une corrélation entre certains des paramètres étudiés. Lu salinité et la conductivité évoluent de

façon synchrone. La température dépend sensiblement de la salinité et de la conductivité. Les

paramètres (oxygène et température) évoluent de façon contraire. Une augmentation du

niveau de l'eau occasionne une baisse de la salinité, de la conductivité et de Ja température. Il

semble qu'un seuil de floculation soit très vite atteint pour des taux de salinité assez bas.

L'analyse en composante principale a permis de confirmer l'existence effective des

corrélations entre la salinité, lu conductivité et la température. Aussi, une corrélation inverse

existe entre la température et l'oxygène dissous. Ces différents éléments (la salinité, la

conductivité et la température) sont influencés par le phénomène de minéralisation.

L'influence du milieu extérieur sur le chimisme de l'eau fait varier le pH Les matières en

suspension agissent sous l'effet de la dynamique de l'eau avec les apports continentaux, et en

fonction de l'intensité des courants marins.

- 103 -

CHAPITRE 7. SEDIMENTOLOGTE ET DIFFRACTOMETRTE DES

SEDIMENTS DE LA LAGUNE DIGBOUÉ

Dans ce chapitre seront développées les caractéristiques sédimcntologiquc (fraction

grossière ou> 0,63 mm) et diffractométriquc (fraction fine ou <0,63 mm) des sédiments de la

lagune Digboué, L · analyse granulométrique permettra de déterminer h1 dynamique

sédimentaire et reconstituer de l'environnement de dépôt. En outre, la diffractométrie

permettra de d'établir le cortège minéralogique afin, de connaître leur phylogénie (origine).

7.1 Analyse granulométriquc

7.1.1 Description lithologique des sédiments superficiels

La description macroscopique des sédiments superficiels de la lagune Dighoué met en

évidence trois faciès lithologiques (Tableau XV). Il s'agit de sables, Je vases et de sédiments

"mixtes" (figure 44) :

(i) Les vases constituent l'essentiel des sédiments superficiels des fonds lagunaires. Elles ont

un aspect crémeux ou "crème" de vase. Ce sont des vases organiques (Testct. 1979). Elles

sont de couleur variable. En effeL, elles passent du noir olive (5Y2il) au gris olive (5Y3/2).

Notons que les vases sont plus abondantes que les sables.

(ii) Les sables sont très fins à grossiers, lis se localisent préférentiellement ù l'Est de la lagune

Digboué. ris sont de couleur brun- jaunâtre à degré variable (lOyR 2/1) et contiennent

quelques débris (végétaux el coquilliers). On note, quelques zonations de sables lins dans

d'autres secteurs lagunaires (au Sud des îlots 1, 3, 4, 5).

(iii) Les sédiments "mixtes" sont constitués de sables vaseux et de vases sableuses. Leur

coloration varie du noir olive (5Y2/l) au gris olive (5Y3/2). Ils contiennent des débris

végétaux et coquilliers.

- 104 -

SANPf'DRO

"""llJ nat2

~~.!. ~ -~ -saoaegroesw -Mblalin -~ •::moy,111

-.sabkl~~n • ..• • B•lmur

v,r,ag,:,Di!Jl)ou8

OŒANATLAN11Qul:.

7S7000 '"""" '""" '56()00

0.......,.000 2000m }'igure 44: Répartition des sédiments superficiels de la lagune Digboué

7.1.2 Répartition spatiale des sédiments

Aux abords des îlots de la lagune Digboué, sont localisés, les vases et les sables fins.

Cela s'expliquerait par la décomposition suivie de la sédimentation des végétaux aquatiques

et de la végétation en bordure des environnements lagunaires (Adopo, 2009). Par ailleurs, les

vitesses de courants sont relativement faibles sur les berges, ce qui favorise la décantation des

matières organiques et le dépôt des particules fines dans les zones plus calmes, situées en aval (Villaret, 2003).

- !05-

Tableau XV : Lithologie des sédiments de la lagune Digboué

Jliî0[Ch Long(W) Lat(N) Sonde(m) Lithologie et couleur* SP 1 759106 523113 0,3 sable, olive noir 5y 2/1 sr 2 758756 523230 0,6 vase, noir olive 5y 2/1 SP 3 758557 523343 0,3 vase. noir olive 5y 2/1. avec débris coquillera SP4 758660 523393 0,3 \'RSC, noir olive 5y 2/1 SP 5 758925 523377 0,7 vase, noir olive 5y 2/1 SP 6 759041 523350 0,5 Sable vaseux, brun jaunâtre sombre I OyR 2/2 SP7 759084 523425 0,3 sable, olive gris 5y 4ll SP8 758890 523553 0.7 vase, gris ulive Sy 3l2 SP 9 758829 523656 0.2 vase, noir olive 5y 2/1. débris coquillers SP 10 758912 523737 0,2 vase, gris olive Sy 3l2 SP 11 758880 523795 0.2 Sable vaseux, brun jaunâtre sombre !OyR 2/2 SP 12 758796 523852 0,3 vase, noir olive 5y2/1 SP Il 758701 523834 0,3 vase. gris olive 5y J.12 SP 14 758692 523928 0,4 vase, noir olive 5y 2/1 SP 15 758692 523928 0,5 vase, noir grisâtre SP 16 758860 524064 0,7 vase, noir grisâtre SP 17 758716 523467 0,3 vase, gris olive 5y J.11 SP 18 758619 523281 0,7 vase, gris olive 5y 3/2 SP 19 758547 523173 0,5 vase, gris olive 5y 3l2, avec débris coquillera SP20 758485 523202 0,4 sable, brun jaunâtre sombre lOyR 2.12 SP21 758403 523402 0,5 vase, gris olive 5y 3/2 SP22 758449 513574 0,3 vase, noir olive 5y 2/1. avec débris coqulllers sr 23 758312 523696 0,2 sable. bnm jaunâtre sombre I OyR 2!2 sr 24 758149 523677 0,6 vase. gris olive 5y 3/2 SP 25 757934 523913 0,3 vase. gris olive 5y 3/2 sr 26 757703 524002 0,5 vase. gris olive 5y 3/2 SP 27 757593 524104 0,3 sable. olive noir 5y 211 SP28 757668 524186 0,4 vase, brun olive jaunâtre sombre JOyR 2/2 SP 29 757734 524245 0,2 vase, noir olive 5y 211 SP 30 757727 524516 0,3 vase,gris olive 5y3/2 SP 31 757718 524140 0,5 'vase, noir olive 5y 2il, avec débris coquillers SP 32 757591 523711 0,5 vase, gris olive 5y 3/2 sr 33 757453 523430 0,7 vase, gris olive 5y 3/2 SP 34 757336 523259 0,2 vese, gris olive 5y 3i2 SP 35 757010 523509 0,3 vase, gris olive 5y 3/2 SP 36 757084 523678 0,6 vase, gris olive 5y 3/2 sr 31 757472 523257 0,4 vase, gris olive 5y 3/2 SP 38 757613 523076 0,3 vase, gris olive 5y 3i2 SP 9 757807 523015 0.5 vase, gris olive Sy 3.'2 SP40 758284 522899 0,5 vase, gris olive 5y 3i2 SP41 758391 522783 0,4 vase, gris olive 5y 3i2 SP42 758426 522592 1,5 vase, gris olive 5y 3/2 SP43 758620 522249 0.6 vase. gris olive 5y 3:'2 SP44 758799 522343 1 vase, gris olive 5y Ji2 SP45 759066 522356 1 sable, brun jaunâtre sombre \OyR 2/1 SP46 759285 522292 0,8 sable, brun jaunâtre sombre l OyR 2/1 • 5Y3i2: gris olivc : 10YRi2 bruns jnuuâtre : 5Y4ll : gris olive 5Y2:'I : noire olive; 2'.\I : noir grisâtre. SP: S11n Pëdro

• 106-

7.1.3 C.1asses granulométriques des sables

L'étude granulométrique des sables de la lagune Digboué, à permis de déterminer cinq

classes granulométriques. Il s'agit des sables très fins, des sables fins, des sables moyens, des sables grossiers et des sables très grossiers (figure 45 et tableau XVI).

(i) Les sables très fins sont peu abondants. Ils ont une proportion de 15,69 % et se situent à de faibles profondeurs (0,3 m);

(u) sables fins : ils sont situés à des profondeurs variables et sont très abondants. Tis

représentent la proportion la plus élevée soit 39,23 %;

(iii) sables moyens : ils sont abondants par rapport aux sables fins dont la proportion

est non négligeable (28,74 %). Ils sont situés à des profondeurs relativement grandes (1 m);

(iv) sables grossiers: ils sont peu abondants et ont une proportion de 15,94 %. Ils se

localisent à des profondeurs moyennes de l'ordre de 0.6 m;

(v) les sables très grossiers sont pratiquement inexistants avec de faibles proportions

de 0,2 %. Cc faciès se situe dans les fonds lagunaires de moyenne profondeur.

120

100

i 80 .§ t: 60 8. [ 40

20

0

1- - - - ~

- - - - - ~ ~ ~ - - - ~ - ~ ,_ - -

~ ~ ~ - - - -

~ -

spl sp6 sp7 sp11 sp20 sp23 sp27 sp45 sp46

N•d'échantillon

•stf .,, e sm

••• •"8

Stg : sable très grossier; Sg : sable grossier; Sm : sable moyen ; Sf: sable fin ; Stf: sable très fin

Figure 45: Proportions des classes granulométriques des sables de la lagune Digboué

- 107-

Tableau XVI : Granulométrie des sables de la lagune Digboué N°Ech Long (w) Lat(N) Sonde Stge sg sm sf Stf -sp·-1 . 758756 523230 0,6m 0,9 50,3 31,2 16,2 1,3

SP 6 759041 523350 0.5m 0.1 14,3 32,9 50,6 1.9

SP 7 759084 523425 0.3m 0 0,5 15,1 32.9 51.4

sr 11 758880 523795 0.2m 0 24 34,1 36.3 5,4

SP20 758485 523202 0.4m 0,2 IOJ 35,6 48,9 5,1

SP23 758312 523696 0.2m () 4 32 48,7 15

SP 27 757593 524104 0,3m 0,1 3,4 15,4 50,9 30

SP45 759066 522356 lm 0,1 6,1 19 52,9 21,7

SP46 759285 522292 0.8m 0,5 30.8 43,4 15.7 9,4

'Classes granutométriques (%): stg {sables très grossiers). sg \sabh:s grossiers). sm (st1blc~ moyens). ,f {sables lins), stf (snbles très flns)

7.1.4 Détermination granulométrique des sables

Les sables de la lagune Digboué présentent plusieurs classes granulométriques. Ces dernières

varient du grain très grossier au grain très fin. La détermination granulométrique de ces

sédiments s'expliquerait par l'hypothèse de Villaret (2003). En effet, la réponse dynamique

d'un grain de sable. soumis à une action hydrodynamique donnée, dépend essentiellement de

sa taille. de sa forme et de sa densité. JI s'ensuit une ségrégation granulométrique des

particules dans les directions horizontales.

7.1.S Faciès granulométriques

Les courbes cumulatives semi-logarithmiques des sables de la lagune Digboué

présentent deux faciès différents (figure 46). li s'agit du faciès sigmoïde et du faciès

parabolique.

(i) Le faciès sigmoïde est caractéristique des sables (type moyen. type grossier et type très

grossier) de la lagune Digboué, li traduit une sélection granulométrique et une accumulation

sélective. La sédimentation s'est faite par accumulation libre (Tricart, 1965). Le dépôt

sédimentaire s'est accompli grâce à une variation ordinaire et modérée du courant de

transport. Les particules transportées en suspension homogène sont des sables fins. De tels

faciès sont le plus souvent rencontrés dans des sédiments mis en place à partir de courants de

surface ou de masses d'eaux.

(ii) Le faciès parabolique implique une dynamique sédimentaire. Il caractérise les sables très

fins et les sables fins de la lagune Digboué. La partie la plus fine du matériel (< 0,63 mm), est

transportée plus Join. Mais, au-dessus d'une certaine taille (variable selon le sédiment) une

-108 -

réaction en chaîne se produit. C e lle-ci, provoque une immobilisation croissante du matériel

meuble. Cette réaction en chaîne est violente. Le faciès parabolique indique un arrêt brutal

lors du transport des sédiments. Il y a donc eu un dépôt force des sédiments. Ce facies est le

plus souvent associé à des sédiments dont le transport a pu s'effectuer en suspension graduée

pour les particules grossières et en suspension uniforme pour les particules fines (Tricart, 1965).

- 1: - 80

' 0 10000 1000 100

Lo1

10

-SPl

-SP6 .•. -SP7 1 -SPll a "' -SP20

-SP23

SP27

- SP45

SP46

Figure 46: Faciès granulométriques des sables de la lagune Digboué

7.1.6 Analyse des paramètres granulométriques

Le tableau XVII présente des paramètres granulométriques qui ont été calculés. li s'agit de la

moyenne, la médiane, le mode, l'indice de triage, le skewncss (dissymétrie ou asymétrie) et le

sorting index (indice de classement). Ces paramètres sont exprimés en unité <I>.

Tableau XVll : Granulométrie et description des sables de la lagune Digboué N° Ech Long (w) Lat (N) Sonde--~ Lithologie ~ Mo M:1. IT ~

0,6m Sable grossier,

0,5m Sable fin. avec débris végétaux

0,1m sable très fin, avec débris végétaux

0.2m sable fin, avec débris végétaux

0.4m sable fin

0,2m sable fin

0,3m sable fm.. avec débris végétaux

lm sable fin, avec débris végétaux

0,8m sable II!O),'en. avec débris végétaux

Paramètres gnmuJomêtriqU1..-s (ID): Md (Mwîanc), Mo (Mode), M7 (M.oyc!lmc), IT (Indice: <le Triage)., Sk (Sl.cv.nc!6), So (sortingindex)

~· 758756 523230

SP6 759041 523350 SP 7 759084 523425 SP li 758880 523795

SP 20 758485 523202

SP 23 758312 5236'>6 SP27 757593 524104 SP45 759066 522356 SP46 759285 522292

2.5 0,25 1,3 0,84 0,94 0,19 2,5 0.1 2,.12 1.05 2.46 0,23 2,5 05 l,OJ l.09 0,57 0,21 05 0,25 1,32 1,06 0,66 0.21 0.2 0.25 1,47 0,86 0.15 0.14 0 o, n 1,s1 1.01 2,82 0.04 0 0.1 l,5 1,04 l 0,21

0,5 0,59 0,85 0,58 0,13

- 109-

./ La Moyenne présente des valeurs comprises entre 0,38 et 2,32 (unité <D). Toutefois, le

grain moyen reste constant et relativement faible (<I.50) dans les sables lagunaires. Ces

faibles valeurs du grain moyen s'expliqueraient par la prépondérance de la fraction fine

dans les sédiments superficiels de la lagune Digboué. Mais, à l'est et au nord de la lagune.

les sédiments présentent une moyenne élevée(> l ,50).

./ L'indice de Triage varie de 0.84 à 1,15. Ce coefficient est voisin de 1 dans l'ensemble

des sédiments. Ainsi. les sédiments de la lagune Digboué sont bien triés .

./ l ,e Skewness présente des valeurs comprises entre ~o, 15 et + 2.46. Ces dernières sont

supérieures à +0,30. L'asymétrie est très positive. Les sédiments lagunaires présentent une

forte asymétrie vers les grains de petite taille.

./ Le Sorting varie de 0,01 à 0,23. Cet indice de classement est bas (So<0,35). Ainsi, les

sédiments lagunaires sont très bien classés. En outre. le niveau énergétique de l'agent de

transport est régulier ou constant.

Analyse corrélative des paramètres granulométriques

1 .es ligures 4 7 et 48 présentent les diagrammes de dispersion granulométrique de la

lagune Digboué. On note:

- une bonne corrélation, d'une part enlre Je Mode (Ylo) et la Moyenne (Mz) et d'autre part

entre le Skewncss (Sk) et la Moyenne. Les coefficients de corrélations sont respectivement de

0,89 et de 0,76. lis sont donc voisins de 1. Ce qui indique une forte proportionnalité entre ces

paramètres granulométriqucs. Ainsi, le grain moyen des sables superficiels de la lagune

lJigboué appartient à la classe granulométriquc la plus importante et présente une forte

asymétrie vers les petites tailles (figure 47).

- 110 -

2,5

~ 1,5

0,5

lk•l,l'IOSMl·O,So~ ,-o,,,

o~~---r--- ~9 ~ 1 U 2,5

M,

2,51

0 ::E 1,S

0,5

Mo=-2,2729Mz+2,035 r=0,89

0,2 0,4 0,6 0,8

Figure 47: Diagrammes de dispersion granulométrique de la lagune Digboué

- La corrélation est insignifiante entre la Moyenne, la Médiane et le Sorting. Leurs degrés de

corrélations sont respectivement de 0,33 [Mz-Md), 0,41 (Mz-So) et 0,22 (Md-So). Par

ailleurs, le Sorting (So) et le Skewness (Sk) ont une corrélation nulle (0,03). Ainsi, le

classement ne détermine pas l'évolution de l'asymétrie, du grain moyen et de la taille des

sédiments ayant une masse cumulée de 50% des sables de la lagune Digboué (ligure 48).

-Ill-

0 ,25

0 ,2

~ 0,15

0 ,1

0 ,0 5

0

0 ,5

0 ,25

0 ,2

0 ,15

$l 0,1

0,05

So=-0,00325k•0,1556 _=O.Q!

1,5 2 2,5

Sk

So=-0,0102Md~0,1612

~

Md

2,5 l

j 1,5

0,5

Md

0,25

0,2

0,15 Sl

0,1

0,05

0

• ;~•0,0803 ~• 5o•O,o::~~l

0,5 1,5 2,5

M,

Figure 48: Diagrammes de dispersion granulométrique de la lagune Digbouê

• 112 ·

7 .1. 7 Mode de transport des sables de la lagune Digboué

L'application du test de Visher (1969) aux:. sables de la lagune Digboué est illustrée par

la figure 49. On distingue trois (3) populations de sables. li s'agit de:

- la population A marquée par le transport par charriage ,

- la population 8 dont les grains sont transportés par saltation ,

- la population C qui se caractérise par les grains se déplaçant par suspension ;

100

, SPl

, SP6 10 , SP7 .•. :i , SPll E a , SP20 "#.

• SP23

SP27

0,1

SP45

SP46

10000 Sf 100 Diamètre en µm

10

Figure 49; Test de Visher des sables de la lagune Digboué

L'analyse du tableau XVlll, montre que la population B est forte. Elle présente un

effectif de 60 sur un totaJ de 121. Cc qui représente une proportion de 49%. Les deux autres

cas restant se repartissent entre la population C (25%) et la population A (27%). Cette analyse

quantitative montre que la majorité des sédiments se déplace par saltation. Toutefois, les

transports par charriage et par suspension sont existants.

Tableau XVlll : Proportion de sédiment selon les différents modes de transport

Effectif par population %~ulation

Population A (0-10%)

· Population B (10-90%)

33 27

60 48

Population C (90-100%)

31 25

-113 -

Par ailleurs, la caractérisation du type de transport dans les différentes classes

granulométriques montre que (voir figure 47):

- le mode de transport des sables très fins (0 < 0,125 mm) est le transport par suspension

(59% du matériel fin au sens strict);

- les sables fins (0,125 mm< 0<0,315 mm) représentant 41% du matériel fin ss se déplacent

par saltation ;

- les sables moyens sont compris entre 0,315 mm < 0 <0,63 mm. Ils se déplacent

essentiellement par saltation (85%);

- la saltation est le mode de transport des sables grossiers (U.63 mm < 0 <l,25 mm). Ils

représentent 35% du matériel grossier ss ;

- Le transport par charriage(ou roulement) est le mode de transport dominant des sables très

grossiers (0 > 1,25 mm) avec une proportion de 65% du matériel grossier ss.

7.1.8 Envirunnement de dépôt des sédiments de la lagune Digboué

Les diagrammes Md-So et Sk-Md de l'évolution des paramètres granulométriques des

sédiments de la lagune Digboué permet de déterminer le milieu de dépôt des sédiments:

(i) Diagramme Md-So (figure 50): la dispersion des points se fait entre le domaine de plage et

Je domaine de rivière (Moiola et al., 1968). En effet, l'on note que 90% des grains de sable de

la lagune Digboué sont issus du milieu de plage et 10% proviennent des rivières. Cc qui

signifie que nos sédiments sont des sables d'un environnement de type plage.

Rivière

2'

1'

Plage

0 -•--•-, 0,05

----·-- ---·--~ 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

So

Figure 50: Diagramme Md-So

- 114 -

(ii) La figure 51 présente le diagramme de dispersion Sk-Md. La répartition des points

se fait dans le milieu de dune continentale (56¾) et dans le milieu de dune côtière (44%). Ces

proportions ne permettent pas de caractériser l'origine de ces sables. Toutefois, le domaine

des dunes continentales seraient l'environnement de dépôt des sables de la lagune Digboué

(Moiola et al., 1968).

al: 1

·1

Dune contînentale

MOIOlAet al. (1968)

·2 +-------------~-----~

Md

Figure 51 : Diagramme Sk- Md

7.2 Morpboscopie des grains de quartz de la lagune Digboué

L'étude morphoscopique permet de distinguer plusieurs formes de graios de sables daos

la lagune Digboué. li s'agit des sables à graios anguleux, des sables à grains sub-anguleux,

des sables à grains sub-arrondis et des sables à grains arrondis (photo 8).

Qtz :quanz ; s-ar : sub-arrondi ; ar : arrondi ; s-an : sub-angulcux ; an : anguleux.

Photo 8 : Morphoseopie des grains de quartz

-115 -

L'analyse du tableau XIX et des histogrammes des proportions des différentes formes

de sables de la lagune Digboué (figure 52) montre que :

(i) quartz anguleux : les grains anguleux ont une proportion maximale de 10 % avec une

moyenne de S %. ils sont très peu abondants ;

(ii) quartz sub-anguleux: la proportion des grains sub-anguleux varie de 16,66 à 61,54 %

soit une moyenne de 35 %. I1s sont abondants;

Tableau XIX : Morphoscopie des grains de quartz

N°Ech Long(W) Lat(N) Sonde (m) S-an Ss-an Ss-ar S-ar SP 1 758756 523230 0,6 7,77 61,54 23,07- -1.'li SP6 759041 523350 0,5 0 22,22 55,55 22,22

SP 7 759084 523425 0,3 0 U,.M, 50 :n,:n SP Il 758880 523795 0,2 6,66 40 40 13,33

SP20 758485 523202 0,4 0 33,33 33,33 33,33

SP23 758312 523696 0,2 Il) 35 45 Il)

SP27 757593 524104 0,3 6,25 37,5 50 6,25

SP45 759066 522356 1 6,66 33,33 53,:U 6,66

SP46 759285 522292 0,8 7,77 38,41 46,15 7,77

Fonnes des quartz : Qtzl:.SO : quartz très anguleux, Qtz -an: quartz anguleux, Qtz S"'311: quartz sub-angulcux

Qtz s-ar : quartz sub-arrondis, Qtz -ar: quartz arroodis, Qtz t-ar : quartz très arrondis

(iii) quartz sub-arrondis . les grains sub-arrondis ont une proportion de 23 à 55,55% avec

une moyenne de 44%. Tis sont très abondants;

(iv) quartz arrondis: la proportion des graîns arrondis varie de 7,77 à 33% soit une

moyenne de 15,61%. Ils sont peu abondants;

100% - 80%

70% ,,, C 60% .l! t: 50% 8. 40% - e .. 30%

20% 10%

"" ~l ~6 ~7~ll~ID~B~U~~~~

N• échantillon

a Qtz-ar

• Qtz s-ar

• Qtzs-an

•Qtz-an

Figure 52: Morphoseopie du sable superficiel de la lagune Digboué

-116-

Ainsi. les grains de quartz sub-arrondis sont les plus abondants dans les sables de la

lagune Digboué. Ces formes s'expliqueraient par le trunsport des sédiments dans un m ilieu

aqueux sur une grande distance (Petit John, 1957). Selon Cailleux (1959), les « Emoussés­

Luisants >> dont font partie les sub-arrondis sont caractéristiques de longs transports en

milieux aquatiques continentaux (rivières, fleuves), ou d'évolutions en milieux marins

(plateau continental. plages, ctc.). Leurs aspects luisants montrent qu'ils ont subi un transport

en milieu aqueux. Ces sédiments sont transportes et déposés en lagune par les rivières.

7.3 Morphométrie des grains de quartz de la lagune Digboué

Les tableaux XX et XXI présentent les Indices de Dissymétrie et les Indices

d' Aplatissement des grains de quartz arrondis et allongés de la lagune Digboué. Les sables de

la lagune Digboué montrent un indice d'aplatissement compris entre I,13 et 2,81. Son indice

de dissymétrie est compris entre 0,54 et 0,91.

Les grains arrondis présentent un indice d'aplatissement variant entre 1, 13 et 1,83.

L'indice moyen est de l,36. Les grains de quartz dont l'indice d'aplatissement est voisin de

celui de la sphère c'est-à-dire de 1 sont les plus abondants (80% des grains). L'indice moyen

de dissymétrie des grains est de 0,72. Toutefois. ces indices varient de 0,54 à 0,91. Nous

notons aussi que les grains de quartz dont l'indice de dissymétrie est proche de 0,50 (la

sphère) sont peu abondants avec une proportion de 20% des grains.

Tableau XX: Indice de Dissymétrie et d' Aplatissement des quartz arrondis 1'i0 Ech. L--·- 1 E AC 1.D. sr 1 2,2 2.1 1,8 1,5 0,68

SP6 1,2 1 0,6 ],] 0,91

sr 7 1,3 0,9 0,7 0,76

SP 11 1,7 1.3 1,2 1,3 0.76

SP20 l.3 1.2 1,1 1,1 0,84

SP23 1,3 1.2 0,9 0,9 0,69

SP27 2,2 1,8 1,5 1,2 0,54

SP45 1.9 1,5 1,2 1,1 0,57

SP46 2,4 2 1,8 1,8 0,75

2E L+J I.A. 3,6

1.2

1,4

2.4

2.2

1,8

4,3

2,2

2.2

2,5

2,5

2,4

3,6

3,4

4,4

1,19

1,83

Uï

l.25

1,13

1,38

l,33

1.41

1.22

L : longueur du quartz, 1 : largeur, E : épaisseur, AC: distance comprise entre le point le plus saillant du grain et

son extrémité la plus éloignée I.D. (ACi !.) : Indice de Dissymétrie ; LA.(L + ()i2t:): Indice d'Aplatissement.

- 117 -

Les grains allongés ont un indice d'aplatissement variant entre 1,28 et 2,81. L "indice

moyen d'aplatissement est <le 1,98. Les grains de quartz dont l'indice d'aplatissement est

voisin de 1 (la sphère) sont les moins abondants. Ils ont une proportion de 20%. L "indice

moyen de dissymétrie est de 0,69. Il varie de 0,55 à 0.83. La proportion des grains de quarlz

dont J'indice de dissymétrie est proche de la sphère (0.50) est faible (10%).

Tableau XXI: Indice de Dissymétrie et Indice d' Aplatissement des quartz allongés N° Ech. L 1 E AC 1.1). 2E L+I I.A.

SP 1 3 2,1 1,8 2 0,66 3,6 5,1 l,41 SP 6 3,4 3 2,5 1.9 U,55 5 6,4 1,28 SP 7 1,8 1,1 0,7 1,5 0,83 1.4 2,9 2,07 SP 11 2,9 l,2 0,8 2 0,68 1.6 4.5 2.81 SP20 1,8 1,3 2 0,66 2,6 4,8 1,84 SP23 1,8 O,ï 0,5 LI 0,61 1 2,5 2,5 SP 27 3 1,7 1,1 2 0,66 2,2 4,7 2.13 SP45 2,7 1,6 1 2,1 0,77 2 4,3 2,15 SP 46 4,3 2.3 2 3,1 0,72 4 6,6 l.65

L'analyse des indices d'aplatissement et de dissymétrie montre que les grains de

quartz ont subi un polissage. Cette usure traduirait un transport en milieu aqueux prolongé sur

une distance avant le dépôt dans les fonds lagunaires (Villaret, 2003). Les grains de quartz de

la lagune Digboué ont dune une origine lointaine.

7.4 Minéralogie des sables de la lagune Digboué

La détermination du cortège minéralogique des sédiments superficiels de la lagune

Digboué s'est faite par l'analyse diffractométriquc au rayon X pour la fraction fine et par

analyse à la loupe binoculaire pour la fraction grossière.

7.4.l Analyse diffractométriquc de la fraction fine des sédiments lagunaires

La Figure 53 présente un diffractogramme dont les pics correspondent aux différents

minéraux présents. L'inventaire minéralogique est fourni par ordre de prépondérance. Les

minéraux ainsi identifiés sont : le quartz. le feldspath, la calcite, le mieroclinc, l'illitc. la

gibbsitc, la kaolinite, la pyrite et la sidérite.

Ces minéraux pourraient être classés en deux groupes selon leur appartenance aux

silicates et scion leur système cristallin.

(i) minéraux silicates : le cortège minéralogique des sédiments de la lagune Digboué permet

d'identifier trois (3) familles de silicate. Citons les phyllosilicatcs représentés par l'îllire

- 118 -

provenant de l'altération de la muscovite . Les inosilicates sont représentés par l'hedènbergite

et le diopside. Les tectosilicates représentés par le quartz, l'anorthite, le microcline et la

kaolinite

(ü) systèmes cristallins . trois (3) des sept systèmes sont mis en évidence dans les minéraux

du fond lagunaire. La sidérite et la calcite appartiennent au système rhomboédrique. Par

contre la gibbsite et l'orthose sont du système monoclinique. La pyrite est du système

cubique.

Parmi ces phases minéralogiques identifiées, les minéraux les plus abondants sont le

quartz, les feldspaths potassiques (microcline, orthose). Les minéraux argileux sont

moyennement représentés (illite, kaolinitc, pyrite, gibbsite). Les carbonates sont faiblement

représentés par la calcite et la sidérite.

100000 90000 80000 70000

1 60000 50000

C 40000 ::, 30000 20000 - 10000

0 0

quartz+illite

e 1 C i d a d p s I é y p c r r a i i i

~..__@ e I ê/~tt

1 ;

10 20 30 40 50

Figure 53: Spectre de diffraction de la fraction fine des sédiments de la lagune Digboué

7 .4.2 Analyse de la fraction grossière au binoculaire

Les sédiments sableux de la lagune Digboué présentent un cortège minéralogique qui

se compose de quartz. de mica, d'amphiboles, de pyroxène, de grenat, d'andalousite, et de

sillimanite.

(i) le quartz. minéral très abondant, a une proportion de 80 % ,

(ii) la biotite et la muscovite sont estimées à 1 J %. Tis sont relativement faibles ,

(iii) les amphiboles ont une proportion très faible de 3 % ~

(iv) les pyroxènes (2 % ) et les grenats (2 % ) sont rares ,

(v) l'andalousite (1 %) et la sillimanite (1 %) sont presqu'inexistantes

- 119-

7.4.3 Origine des fractions sédimentaires de la lagune Digboué

Le cortège minéralogique des sédiments de la lagune Digboué se compose de : quartz,

feldspath, calcite, illite, gibbsite, kaolinite, pyrite, sidérite, biotite, amphiboles. pyroxène,

grenat, andalousite et sillimanite.

Détermination des minéraux essentiels

La biotite, la muscovite, les amphiboles, les pyroxènes, les grenats, l'andalousitc et la

sillimanite représentent 20% de la fraction sédimentaire de la lagune Digboué. Ils proviennent

de l'altération et de l'érosion des roches magmatiques et métamorphiques car ce sont des

minéraux essentiels de ces dernières. En effet, la lagune Digboué se situe dans le domaine

SASCA constitué de granitoïdes, de micaschistes, de gneiss ou migmatites et de filons de

dolérite (Bessoles, 1977; Carnil, 1984 ; Lernoine, 1988). Elle se situe entre les unités volcano­

sédimentaires de Louga-Kounoukou. les migmatites, les granites liés et les formations de

Kabiadioké-Balmer (Papon, 1973). Les unités volcano-sédimcntaircs sont composés de

micaschistes constitués de quartz, feldspath. biotite. muscovite et de minéraux accessoires qui

sont les amphiboles.

Forme et état de la surface des quartz

Le quartz représente 80% des minéraux des sédiments de la lagune Digboué. Ils sont

donc très abondants. L'analyse morphoscopique montre qu'ils sont sub-angu\eux {35%) à

suh-arnmdis (44%). Cette majorité que présentent les grains de sables de la lagune Digboué

prouve que les éléments n'ont pas été transportés sur une grande distance.

7.4.4 Détermination de l'illitc en lagune Digboué

Les minéraux argileux de la lagune Digboué présentent une forte proportion d'{llite

(6.25%) par rapport à la kaolinite (3,75%). Une analyse comparative avec les sédiments fins

du domaine marin montre une abondance inverse. En effet, selon Tustet et al (1993), les

minéraux argileux de la fraction fine du plateau continental présentent une proportion en

kaolinitc (50%) plus importante que celle de l'illite (10 à 30%).

L · origine de cette disproportion dans ces deux environnements côtiers (lagune Digboué el

mer) se trouverait dans la nature pétrographique ou géologique de l'encaissant de ces

environnements. li s'agit d'une part du bassin sédimentaire et d'autre part du socle précambrien.

- 120-

Rappelons que la lagu ne D igbou é est située sur le socle précambrien dans le domaine

SASCA. Selon Papen (1973). cette unité est constituée par les formations Kabiadioké-Balmer

sont composées de migmatites riches en feldspath potassique (orthose et microcline).

En outre, l'illite de formule chim ique (K ,II,O )(A l,Mg,Fe),(Si,A l)40 10[(0il),,(II,O )]

est un minéral argileux issu de la bisiallitisation de orthose et ou de la microcline. Ces

réactions chimiques s'expriment les équations ci-dessous:

orthose (k[Si,A IO,]) 1 Il20-> illite +silice+ ion potassium

microcline (k[Si3Al0111)+ 1-hO _. illite +silice--.- ion potassium

C'est donc un produit des attaques chimiques ou d'altération de feldspaths potassique. Ces

minéraux sont caractéristiques des roches (magmatique et métamorphique) du socle

précambrien. Par conséquent, leur abondance par rapport à la kaolinite s'expliquerait par

l'altération des roches du socle. Ainsi, le matériel de remplissage sédimentaire de la lagune

Digboué est alimenté par les altéritcs du socle.

COI\CLLSIO"I PARTIELLE

L'étude des sédiments superficiels de la lagune Digboué met en évidence trois faciès

lithologiques. Il s'agit de sables, de vases et de sédiments "mixtes". La répartition spatiale de

ces faciès montre la prépondérance des vases. Cela s'expliquerait par les vitesses de courants

relativement faibles sur les berges, qui favorisent la décantation des matières organiques et le

dépôt des particules fines dans les zones plus calmes.

Les sables de la lagune Digboué présentent plusieurs classes granulométriques. La

détermination granulométrique de ces sédiments serait la réponse dynamique d'un grain de

sable, soumis à une action hydrodynamique. li s'ensuivrait une ségrégation granulométrique

des particules dans les directions horizontales.

Le quartz représente 80% des minéraux des sédiments de la lagune Dighoué. Ils sont

donc très abondants. L'analyse morphoscopique montre qu'ils sont sub-anguleux (35%) a sub-arrondis (44%). Cette majorité que présentent les grains de sables de la lagune Digboué

prouve que les éléments n'ont pas été transportés sur une très grande distance.

Les grains de sables de la lagune Digboué sont bien triés et très bien classés. Ils sont

transportés par saltation sur une bonne distance avant de se déposer en lagune. l.eur

environnement de dépôt est de type plage et de domaine des dunes continentales.

- 121 •

Le cortège minéralogique des sédiments de la lagune Digboué se compose d'une variété

de m inéraux (quartz, feldspath, carbonates, m inéraux argileux, ferromagnésicns, grenat,

andalousite et sillimanite). Il s'agirait d'altérités des roches du socle précambrien.

- 122-

CHAPITRE 8. ESSAI DE MODELISATION HYDRODYNAMIQUE DE

LA LAGUNE DIGBOUÉ

Un modèle hydrodynamique doit être calibré afin de réduire les incertitudes des

prédictions. L'étalonnage du modèle hydrodynamique a été réalisé par la comparaison des

hauteurs d'eau mesurées et des hauteurs d'eau calculées. Le présent chapitre fait une analyse

des différents essais réalisés pour valider le modèle hydrodynamique de la lagune Digboué.

8.1 Variation des hauteurs d'eau mesurées de la lagune Digboué

Les hauteurs d'eau mesurées sont issues des données du SHOM (2008). La figure 54

présente les variations de la hauteur d'eau mesurée à San-Pedro en juin 2008. La pleine mer

(PM) et la basse mer (BM) ont une amplitude respective de 1,27 met de 0,63 m. Le marnage

est de 0,64 m.

1,3 ------- _

f :: V /\ (\ A A 1.:; ~ 'V 1 ·~·· ~ ::: V~ \' \ I \ V V , 1

0,6

1.

0 W203040SO

Tempslheure)

60 70 80

Figure 54 · Hauteur d'eau moyenne mesurée au niveau à la passe de la lagune Digboué

Les paramètres statistiques d'estimation du niveau moyen des eaux de la lagune Oigboué sont

présentés ci-dessous

- Hauteur d'eau minimale 0,63 m

- Hauteur d'eau maximale. 1,27 m

- Hauteur d'eau moyenne 0,97 m

- Hauteur d'eau médiane· 0,97 m

- Ecart type : 0,23 m

- Variance de la mesure de la hauteur d'eau : 0,05 m

- Déviation standard de la mesure de la hauteur d'eau ± 0,2040 m

- 123 -

8.2 Calage du modèle par essai de simulation des hauteurs d'eau calculées

Le logiciel SMS (surface rnodelling system) a permis d'obtenir les hauteurs d'eau (IIE)

calculées ou prédites de la lagune D igbou é après ajustement du coefficient de Manning (n) et

du coefficient de dispersion (E). A cet effet des tests de sensibilité de ces coefficients ont été

réalisés.

8.2.1 Test de sensibllitè du modèle aux coefficients de Manning et de Dispersion

1 .es valeurs du coeilicient de dispersion pour un milieu lagunaire à faible profondeur

comme la lagune Digboué, varient entre 10 et 50 m2/s (SMS, 2003). En outre, le coefficient

de Manning oscille entre 0,018 et 0,025 m-lt.!.s (matériaux fins) et est de 0,03 m"113.s pour un

fond sableux fin (web3 ). Ces valeurs sont adéquates pour les sédiments superficiels de la

lagune Digboué. En effet c'est un fond constitué en grande partie de vase et de sable lin. Vue

la grande variabilité des valeurs de ces coefficients. plusieurs essais s'imposent pour leur

caractérisation. li s'agira de déterminer un couple (E,n), car le choix des coefficients de

Manning et de dispersion se fait simultanément pour que le modèle converge. A cet e1frt, trois

(3) valeurs distinctes pour chaque coefficient ont été fixées. Ce sont:

Coeflicient de dispersion: E = 10 m2/s, E = 25 n,2/s et E = 50 m2/s - Coellicient de Manning: n= 0,02 m·l:'3.s. n= 0,025 m·111.s, n= 0,03 m·ll3,s.

La comparaison des hauteurs d'eau mesurées (SIIOM) et des hauteurs d'eau calculées (S\1S)

se fait sur un cycle de marée, Notons que (tableau XXII):

(i) E=IO m2/s: la hauteur d'eau maximale calculée (P:\11) est 1,40 m pour toutes les

valeurs de n et celle mesurée est de 1,27 m. La hauteur d'eau minimale calculée

(BM) est de 0,87 m pour n=0,02 et ll'-0,02 m ·li3 .s. Par contre, elle est de 0,89 m

pour n=0,03 m·1,..3.s et de 0,63 m pour la hauteur d'eau mesurée (Jigure 55);

- 124-

E=10m2/s 1,5 1,4 I 1,3

_i !:! ~ 1 1 0,9

3! ~:~ 0,6

0

-HE:n=0,02

-HE:n=0,025

-HE:n=0,03

-HE:SHOM

10 20 30

Temps(heure)

Figure 55: Courbes comparatives des hauteurs d'eaux de la lagune Digboué mesurées et

calculées pourE=IO m2/s

(ii) La PM pour E=25 m2/s est de 1,40 m (hauteur d'eau calculée) pour tout n. La

hauteur d'eau mesurée en PM est de 1,27 m, En BM, les eaux lagunaires ont une

hauteur de 0,88; de 0,89 et de 0,90 m respectivement pour n- 0,02, n= 0,025 et n=

0,03 m-113.s. Par contre la hauteur d'eau minimale mesurée est de 0,63 m (figure

56).

E=25 m2/s

-HE:n=0,02

-HE:n=0,025

-HE:n=0,03

-HE:SHOM

30

Figure 56: Courbes comparatives des hauteurs d'eaux de la lagune Digboué mesurées et

calculées pour E=25 m'is

-125 -

(iii) Pour E~so m2/s, la hauteur d'eau calculée en PM e,1 de 1,39 m et celle mesurée

est de 1,27 m. En 8~ les hauteurs d'eau calculées pour n= 0,02, n-,- 0,025 et n-

0,03 m·113.s sont respectivement de 0,91; 0,90 et 0,93 m avec une hauteur d'eau

mesurée de 0,63 m (figure 57). 1 -~-------------

E=SO m2/s 1,50 1,40 I 1,30

Î 1,20 - ~ 1,10 i 1,00 ; 0,90 ~ 0,80

0,70 0,60

-HE:n=0,02S

-HE:n=0,02

HE:n=0,03

-HE:SHOM

10 20 30

Temps(heure)

Jtïgure 57: Courbes comparatives des hauteurs d'eaux de la lagune Digboué mesurées et

calculées E=SO m2/s

Tableau XXll : Variation des HE aux différents coefficients de dispersion

E= 10m·t1s E = 25 m2/s E=50m2/s SIIOM

HE (m) n-cQ,02 m·,,,..s ~-~um

1.40 0,87 1.40 0,88 1.39 0,91 1.27 0,63

HE (m) n=0,025 m·1·11.s Maximum Minimum Maximum M1mmum

HE (m) n~,03 m···.s

l,40 0,87 1,40 0,89 l,40 0,89 1,40 0,90 1,39 0,90 1,39 0,93 1.27 0,63 1,27 0,63

Les variations des hauteurs d'eau calculées et mesurées ont une allure sinusoïdale (figure 55,

56, 57). Les courbes des hauteurs d'eau calculées se superposent entre elles et non avec les

hauteurs d'eau mesurées. Une analyse corrélative s'impose pour déterminer le couple (E,n)

efficient permettant de minimiser les écarts entre les valeurs calculées et mesurées

8.2.2 Détermination du coefficient de dispersion et du coefficient de Manning

L'analyse corrélative des hauteurs d'eau mesurées et calculées intègre les variations des

paramètres n et E. Les tableaux XXIII, XXIV, XXV présentent les corrélations entre les

hauteurs d'eau calculées et celles mesurées. L'examen de ces tableaux montre que les

hauteurs d'eau calculées et les hauteurs d'eaux mesurées présentent une forte corrélation

(0,969) pour le couple (E ~ 10 m2/s, n~ 0,02 m·W.s). En effet :

-126-

(i) pour n= 0,02 m·113.s et E-= 10 m2/s, les hauteurs d'eau calculées et les hauteurs

d'eau mesurées présentent une force corrélation. Elle est de 0.969 (tableau

XXIII);

Tableau XXIII: Corrélation entre les valeurs des hauteurs d'eau pour n=0.02 m·1lJ.s

HE E-10 m"/s E-25 mt/s F.=50 m.t/s SIIOM

s-ro m /s 1,000

E=25 m2/s 0,997 1,000

E=50 m2/s 0,984 0,994 1,000

SHOM 0,969 0,952 0,920 1,000

(ii) pour le couple (F.=10 nlis, n = 0,025 m·1n.s). le coefficient de corrélation entre

les hauteurs d'eau mesurées et les hauteurs d'eau calculées est de 0,949 (tableau

XXIII).

Tableau XXIV: Corrélation entre les valeurs des hauteurs d'eau pour n=0,025 m·li\s

IIE E---;c1om"'/s R=25mL/s E=SO m.t/s SHOM

E=IOm'l/s 1,000

E=25 m2/s 0,998 1,000

E=50m2/s 0,995 0,999 1,000

SIIOM 0,949 0,930 0,920 1.000

(iii) La corrélation entre les hauteurs d'eau calculées avec n= 0.03 m·1-'3.s et E-"10

m2/s et les hauteurs d'eau mesurées est de 0,925 (tableau XXIV).

Tableau XXV: Corrélation entre les valeurs des hauteurs d'eau pour n=0.03 m-1.13.s IIE E· JO E=25 E•50 SHOM E-10 1.000 1:::-25 0,998 1.000 r-so 0.990 0,997 1,000 SHOM 0,925 0,904 0,871 1.000 -----

La comparaison de ces différents coefficients de corrélation révèle que la corrélation

la plus forte, 0,969, s'obtient pour E=JO m2/s et n=0,02 m·J.13/s. Ce couple permet d'obtenir

une hauteur d'eau calculée dont les variations sont proches des hauteurs d'eau mesurées.

- 127 -

8.3 Variation de la hauteur d'eau calculée

Après tous les tests effectués, la hauteur d'eau prédite, la plus proche des mesures de

terrain est celle donnée pour E= 10 m2/s et n=0,02 m·1·13/s. Les paramètres statistiques

d'estimation du niveau moyen des hauteurs d'eau calculées de la lagune Digboué sont

présentés ci-dessous (figure 58) :

-Hauteur d'eau maximale 1,40 m

- Hauteur d'eau minimale: 0,87 m

- Hauteur d'eau moyenne: 1,15 m

- Hauteur d'eau mêdiane 1,16

- Ecart type. 0, 19 m

- Variance de la mesure de la hauteur d'eau: 0,04 m

- Déviation standard de la mesure de la hauteur d'eau:± 0,04m

1,5

1,4

! 1,3 , ~ 1,2

; :c

0,9

0,8 0 5 w 15 20 25 30

Temps(heure}

Figure S8 . Evolution de la hauteur d'eau prédite de la lagune Digboué

8.3.1 Evolution diurne des hauteurs d'eau mesurées et calculées

L'analyse des paramètres statistiques de l'évolution des PM et des BM montre que

l'écart entre les observations et les prédictions est faible pour un niveau moyen de 0,18 m

(figure 59). Les hauteurs d'eau moyennes calculées et celles mesurées sont respectivement de

1, 15 et de 0,97 m. l.a hauteur d'eau maximale observée est de 1,27 met celle calculée est de

1,40 m soit un écart de 0, 13 m (tableau XXVI).

- 128-

Tableau XXVI: Paramètres statistiques des différentes hauteurs d'eau

Maximum HE calculée (m)

HE~.Cm)

Moyenne Médiane Minimum 1.15 0,97

1,16 0,97

0,87 0,63

1,40 1,27

Varianœ EcarHypc 0,(}4 0,19 0,05 0,23

Erreur 0,04 0,05

1,5 1,4

Ê 1,3 j 1,2 ~ 1,1

~ 1 IJj \ \ If \\ -mesu,ée

i o.s j" -~ -calculée ::c 0,8

0,7 0,6

0 5 ID ~ W ~ ~

Temps(heure)

Figure 59: Courbes comparatives des hauteurs d'eau calculées par SMS et mesurées par

SHOM

Durant les BM, la hauteur d'eau moyenne calculée est de 1,14 met de 0,91 m pour

celle mesurée. La hauteur d'eau maximale observée est de 1,37 met celle prédite est de 1,22 m

(tableau XXVTT). Ainsi les écarts sont respectivement de 0,23 m pour les hauteurs d'eau

moyenne et de 0, 15 pour les hauteurs d'eau maximales.

La hauteur d'eau moyenne en PM est de 1,17 m pour les valeurs calculées et de 0,99 m

pour les valeurs mesurées, soit un écart de 0,18 m. La hauteur d'eau maximale calculée est de

1,4 m et celle mesurée est de 1,26 m. Elles ont un écart de 0, 14 m.

Tableau XXVII: Paramètres statistiques des hauteurs d'eau (m) en PM et BM

PM BM Moyenne Mêdiane Ecart-l)pe Moyenne Médiane Ecart-type

HE mesurée 0,99 1,04 0,25 0,91 0,90 0,23 HE calculée 1,17 1,16 0,22 1,14 1,14 0,18

Pour un cycle de marée, les écarts entre les hauteurs d'eau mesurée et les hauteurs d'eau

calculée varient de 0,0 I à 0,2 m. Ces analyses comparatives étant satisfaisantes, elles valident

le modèle hydrodynamique SMS de la lagune Digboué.

-129-

8.4 Simulations prédictives de la circulation des masses d'eau en lagune Digboué

La distribution des champs de courants de la lagune Dîgboué pendant une marée

diurne est représentée sur différentes cartes. Précisons que, les parties blanches des cartes

correspondent aux zones ayant des vitesses de courants nulles. Le suivi de la circulatîon des

masses d'eau en fonction des heures de marée s'étend sur un cycle tidal c'est-à-dire de la

PM/BM/PM. Les simulations débutent à l'instant t = 1 heure. C'est la BM+5. Les masses d'eau sont

pratiquement à l'étale. L'intensité des courants est de l'ordre de 0,05 mis. Le flux est très faible. Ainsi, aucune circulation d'eau marine ou lagunaire ne s'observe dans la lagune

Digboué (figure 60).

)ligure 60 : Champs de courants de la lagune Digboué à l heure

A la PM ou 1-2 heures, les masses d'eau marine commencent à se propager dans la lagune

Digboué. La vitesse des courants est d'environ O.S mis. Le flux est moyen. La circulation des

masses d'eau se fait du plateau continental vers la lagune (figure 61).

-130-

î

0 1Km ~ - - - - - - - Figure 61: Champs de courants de la lagune Digboué à 2 heures (PM)

A 3 heures ou PM+!, le flot atteint son niveau extrême (figure 62). Cet important flux a une

intensité de 0,65 mis. Les eaux marines se propagent intensément et atteignent les extrémités

lagunaires.

Figure 62 : Champs de courants de la lagune Digboué à 3 heures (PM+ 1)

-131-

A la PM+2 (4 heures), les eaux marines continuent leur propagation dans la lagune

Digboué. Toutefois le flux baisse d'intensité. En effet les vitesses de courant passent de 0,65 à 0,5 mis. Ce flot bien qu'important, correspond à un dénivelé de 0, 15 mis (figure 63).

Figure 63: Champs de courants de la lagune Digboué à 4 heures (PM+2}

A t=S heures ou PM+J. le flux baisse de régime. Il décroit progressivement. La vitesse des courants de flot est estimée à 0,25 mis (figure 64).

D~l(m - - ,_ - ,...,. """"

Figure 64: Champs de courants de la lagune Digboué à 5 heures (PM+3}

• 132-

La propagation des eaux marines dans la lagune Digboué baisse considérablement et

tend même à s'annuler. A cette période (PM+4 ou t=6 heures), les courants de flot présentent

une vitesse de 0, 1 mis. Le flux devient très faible (figure 65).

O~ Km

•••••• - - - - - - Figure 65: Champs de courants de la lagune Digboué à 6 heures (PM+4)

A la PM 1 5 ou t=7 heures, les masses d'eau lagunaire commencent à se propager en mer. Les

courants de flot s'inversent avec une vitesse d'environ 0,25 mis. C'est le début du reflux ou

du jusant. Toutefois il est faible. Les circulations des masses d'eau se font de la lagune

Digboué vers le domaine marin (figure 66).

- 133 -

Figure 66: Champs de courants de la lagune Digboué à 7 heures (PM< S)

Le reflux s'intensifie à la BM ou t=8 heures. La vitesse des courants de jusant est de 0,4 mis.

Les masses d'eau lagunaire continuent de se propager dans le plateau continental (figure 67).

Figure 67: Champs de courants de la lagune Digboué à 8 heures BM

-134-

A 9 heures ou BM+l, les masses d'eau continentale poursuivent leur migration dans le

domaine marin. Le reflux s'intensifie. Le courant de jusant présente une vitesse de 0,5 mis

(figure 68).

Figure 68: Champs de courants de la lagune Digboué à 9 heures (BM+ 1)

A la BM+2 ou 1-10 heures, le jusant atteint son niveau extrême (ligure 69). Cet important

reflux a une intensité de 0,65 mis. Les eaux continentales se propagent intensément en mer.

fl~Km - - - •••••• Figure 69: Champs de courants de la lagune Digboué à 10 heures (BM+2)

.135 •

A t=ll heures ou BM+3, les eaux lagunaires ou continentales continuent leur

propagation dans le plateau continental mais avec une faible intensité. En effet, les vitesses

des courants de jusant décroissent. Us passent de 0,65 à 0,5 mis. Ce reflux bien qu'important,

correspond à une baisse de 0,15 mis (figure 70).

Figure 70: Champs de courants de la lagune Digboué à 11 heures (BM+3)

A la BM+4 (t=l2 heures), le jusant baisse de régime. Il décroit progressivement. La

vitesse des courants de flot est de 0,40 mis (ûgure 71).

N

t

0 l+<m ~ ,.,.. ,.,.. mooo - ,_ - Figure 71: Champs de courants de la lagune Digboué à 12 heures (BM+4)

-136-

La vitesse de propagation des eaux lagunaires dans le domaine marin décroit et tend même à

s'annuler. A cette période (BM+5 ou t=JJ heures), les courants de jusant ont une intensité de

0,25 mis. Le reflux est très faible (figure 72).

- - - •••••• - - ....... Figure 72: Champs de courants de la lagune Digboué à 13 heures (BM+5)

A la PM ou t=14 heures. débute la propagation des masses d'eau marine dans la lagune

Digboué. La vitesse des courants de flot est d'environ 0,5 mis. Le flux est moyen (figure 73).

Figure 73: Champs de courants de la lagune Digboué à 14 heures (PM)

-137-

A 15 heures ou PM+l, le flot s'intensifie (figure 74). Ce flux présente d'importantes vitesses

de courants estimées à 0,6S mis. Les eaux marines se propagent intensément et atteignent les

extrémités de la lagune Digboué.

- - ,_ . - - - Figure 74: Champs de courants de la lagune Digboué à 15 heures (PM+J)

A la PM+2 (16 heures), les eaux marines continuent leur propagation en lagune

Digboué. Toutefois, le flux a une faible intensité. En effet, les vitesses de courant décroissent

de 0,65 à 0,5 mis. Ce flot bien qu'important, correspond à une baisse de 0,15 mis (figure 75).

- ,_ - Figure 75: Champs de courants de la lagune Digboué à 16 heures (PM+2)

- 138-

A t=l7 heures ou PM+J, le flux baisse de régime. li décroit progressivement. La

vitesse de courant de flot est estimée à 0,25 mis (figure 76).

O~Km - ...... - - Figure 76: Champs de courants de la lagune Digboué à 17 heures (PM+ 3)

La propagation des eaux marines dans la lagune Digboué baisse considérablement et

tend à s'annuler. A cette période (PM+4 ou t=l8 heures), le courant de flot présente une

vitesse de 0, 1 mis. Le flux décroit et devient faible (figure 77).

Figure 77: Champs de courants de la lagune Digboué à 18 heures (PM+4)

-139-

A la PM+5 ou t= 19 heures, les masses d'eau lagunaire commencent à se propager en mer. Les

courants de flot s'inversent. C'est le début du reflux dont la vitesse du courant est d'environ

0,25 mis. Le jusant est donc faible. La circulation des masses d'eau se fait de la lagune

Digboué vers le plateau continental (figure 78).

' ll<m ~ - - Figure 78: Champs de courants de la lagune Digboué à 19 heures (PM+S)

Le reflux s'intensifie à la BM ou t=20 heures. La vitesse des courants de jusant est de 0,4 mis.

Les masses d'eau lagunaire continuent à diffuser dans le domaine marin (figure 79).

Figure 79: Champs de courants de la lagune Digboué à 20 heures (BM)

-140-

A 21 heures ou DM , l, les masses d'eau continentale poursuivent leur sortie vers la mer. Le

reflux s'intensifie. La vitesse du courant de jusant atteint une valeur de 0.5 mis (figure 80).

,_ ,..... Figure 80: Champs de courants de la lagune Digboué à 21 heures (BM t 1)

A la BM+2 (22 heures), le jusant est maximal avec une intensité de 0,65 mis (figure 81).

Durant cc reflux, les eaux de la lagune Digboué se propagent intensément dans le domaine

marin

Figure 81: Champs de courants de la lagune Digbcuè à 22 heures (BM+2)

-141-

A l"23 heures {BM+3), les eaux de la lagune D igboué continuent leur propagation

dans le domaine marin avec un jusant de faible intensité . En effet, les vitesses de courant de

reflux décroissent de 0,65 à 0,5 mis. Ce jusant traduit une baisse de 0, 15 mis {figure 82).

Figure 82: Champs de courants de la lagune Digboué à 23 heures (BM+ 3)

A la BM-r4 ou r-24 heures, le reflux baisse de régime. JI décroit progressivement. La

vitesse des courants de reflux est de l'ordre de 0,50 mis (figure 83).

O~Km

Figure 83: Champs de courants de la lagune Digboué à 24 heures (BM+4)

-142 -

8.5 Typologie et durée des transferts lagune-mer

L'évolution des courants dans la lagune Digboué présente les caractéristiques suivantes:

De PM, PM+I, PM+2, PM+3, PM+4 à PM+5, c'est la période du flot. Les masses

d'eau marine entrent dans le domaine lagunaire,

De BM, BM+l, BM+2, BM+3, BM+4 à BM+5, correspond au jusant. Les eaux

lagunaires sortent de la lagune Digboué et se propagent en mer.

La durée des transferts de masses d'eau mer-lagune (t) ou lagune-mer f è) est de 12 heures. Le

flot et le jusant durent respectivement 6 heures. Toutefois, le flot présente une période de

renversement d'une (1) heure (tableau XXVIII). Cela crée un désêquilibre entre le flot et le

jusant. Ainsi. l'intervalle temporel de la période du flot est moins long (5 heures) que celui du

jusant (6 heures). En d'autres termes, les masses d'eaux marines mettent moins de temps pour

entrer dans le domaine lagunaire que pour en sortir

Tableau XXVIII: Transfert des masses d'eau en lagune Digboué durant un cycle diurne

~~ PM 'PM+! l'M+l PM+J +PM-14 PM+5 I BM i AM•! ~H,1+2 . UM+J BM+4 BM+5

Traru;li,n t t , t t , t +. + + 1 + + ' + 1 + +

La figure 84 présente l'évolution diurne des vitesses de courant entre la lagune Digbouè et le

plateau continental. A l'analyse de la courbe d'évolution, il ressort que. les vitesses de courant

sont en dent de scie. Cette évolution n'établit pas le lien entre la force des courants et les types

de transferts de masses d'eau.

Î 0,6 j 0,5 ~ 8 0,4

i 0,3

à 0,2

~ 0,1

Temps (heure)

Figure 84 Courbe d'évolution des vitesses de courants de la lagune Digboué

-143 -

Le flot et le jusant ont la même amplitude, Elle est de l'ordre de 0,65 m/s, Par contre, la

période du jusant est plus longue (4 heures) que celle du flol (3 heures). Les couranls de

reflux accusent un retard d'une ( 1) heure dans le transfert des masses d'eau lagunaire vers Je

domaine marin (figure 84).

8.6 Bilan de masses

Les variations des débits et des volumes échangés entre la lagune Digboué et Je milieu

marin sont analysées à l'échelle d'une journée.

8.6.1 E,·olution des débits

L'histogramme présentant l'évolution des débits des masses d'eau se subdivise en deux

(2) phases (ligure 85):

(i) La première phase représente les débits entrants. Elle a une allure en cloche, avec

une partie ascendante dont les débits varient de -168,9 à -1471 m3/s. Dans la

seconde partie les débits entrants baissent en intensité (de +471 à+ 1,87 nr1/s).

(ii) La deuxième phase correspond aux débits sortants dont l'évolution a une allure en forme de cloche « renversée >>. La première partie de cette cloche présente des

débits sortants décroissants allant de -140 m3/s à -309,6 m3/s. Par contre, la

seconde partie est croissante avec des débits sortant variant de -309,6 à -228,5 m'és.

6,00E+02

5,00E+02

4,00E+02

3,00E+02

i 2,00E+02

1,00E+02

j O,OOE+OO

- -3,00H02 _._.._~---

·4,00E+02 Temps (heure)

Figure 85 : Evolution temporelle du débit de la lagune Digbuué

A l'analyse du tableau XXIX, les débits échangés entre la lagune Digboué et le milieu marin

présentent un bilan de masse négatif. En effet, les débits entrants sont de +I450 mJ/s et les

- 144-

débits sortants sont-1530 m3/s soit un bilan de masse de -80 m3/s. Ce bilan négatif(total des

débits sortants est supérieur au total des débits entrants) traduit une perte de masse d'eau

(volume) lagunaire par unité de temps (seconde) au profit du domaine marin.

Tableau XXIX: Bilan de masse des débits de la lagune Digboué

Débit entrant (m"/s) Débit sortant (m'/s)

Maximum Minimum Total Bilan de masse

+471 +l,87 11450

-250 -289 -1530

-80

8.6.2 Evolutiun des volumes

Les variations des volumes d'eau échangés entre la lagune Digboué et le plateau continental

sont présentées dans les histogrammes de la figure 86. Ces histogrammes traduisent une

évolution croissante et décroissante des volumes d'eau:

(i) La phase croissante correspond aux volumes d'eau entrant. Le volume minimum

d'eau échangée est de -t 8,67 106 nr' et le maximum est de 1-1,40 107 m3• Cette

évolution croissante des volumes d'eau entrants s'effectue de 1 heure à 6 heures soit

une durée de six (6) heures.

(ii) Dans la deuxième phase. les volumes d'eau sortants de la lagune Digboué présentent

une évolution croissante. Ainsi de 7 ù 12 heures, les volumes d'eau sortants passent

d'un minimum de-1,37 107 à un maximum de-8,98 l06m3.

[:Ë: i[---:_=- -=- --_--1-1-•---11----a-

l l :::,HUI 1 1 ~ -5,00E•06 ~½ ~~-~ q>r ~ q~çn:r;·~·~' 1

-1,00E•07 : - - ~r~Fl -1,SOE+07 1---- - ! -2,00E+07 l .___ - - - -- -

temps (heure)

Figure 86: Evolution temporelle du volume d'eau en lagune Digboué

Le tableau XXX indique que le bilan de masse, des volumes échangés entre la lagune

Digboué et le milieu marin, est positif. En effet, le total des volumes d'eau entrants est de

- 145 -

t-7,09 107m3 et celui des volumes sortants est -6,84 107m3 soit un bilan de masse de +1,25

107mJ Ce bilan positif traduit un apport de masse d'eau marine dans la lagune Digboué.

Tableau XXX: Bilan de masse des volumes de la lagune Digboué

Maximum Minimum Total Bilan de masse i!!D_

Volume entrant (m') +1,40 10 +8,67 106

+7,09 107

Volume sortant (m') ----Ï~

-8 98 10'' -Ù4107

+l,25 107

8. 7 Temps de renouvellement des eaux

Rappelons que le temps de renouvellement des eaux est le rapport du volume d'eau

moyen de la lagune par le volume total sortant par jour. En lagune Digboué, le volume moyen

des eaux est de l, 16. 107 m:1 Durant le maximum de flot et le maximum de jusant, il est

respectivement de 1,40 l07m3 et de 1,37 107 m3. Cc qui représente un écart de 0,30 107 m' sur

un cycle de marée (12h) ou un volume de 0,60 107 m3 en 24 heures (Figure 87). Le temps de

renouvellement moyen des eaux est de 46h 3mn J 2s

1,S0E+07 ----------

10 15

Temps(heures)

20 25 30

Figure 87: Courbe évolutive temporelle du volume d'eau en lagune Digboué

Le temps de renouvellement peut être exploité dans le cadre de recherches visant à

estimer la capacité de support d'une lagune (Koutitonsky et al, 2006). Le lac Nord de Tunis,

dont la superficie est d'environ 24 krn2 et la profondeur moyenne de 1,5 m, a un temps de

renouvellement de 19.2 jours (Rezgui et al, 2008). Par contre, celui de la lagune Digboué est

relativement court (lj 22h Jmn 12s). Cela s'expliquerait par la taille de la lagune Digboué qui

couvre une surface de 10 km2

-146-

8.8 Simulations prédictives de la dispersion saline en Iaguue Digbo11é

La simulation de la dispersion de sel dans la lagune Digboué s'est faite sous une marée

moyenne. La zone d'injection des traceurs est la limite océanique Elle se situe au niveau de la

passe et constituerait I'« accès » par lequel se ferait l'intrnsion saline en lagune

T'=I heure correspond au début de la « mise en route » de la simulation. Aucune

réaction ne s'observe (figure 88). En effet, la teneur en sel dans la lagune est faible. La

salinité est d'environ 2%o puis elle passe à 14%o à la PM. Ainsi à t=2h, un panache salin

s'observe dans la lagune Digboué (figure 89).

, ... ,-1;,; 1

"'

"' -- Figure 88: Evolution du panache salin en

lagune Digbouè (t- 1 h)

A t=3 heures (PM+I). la concentration en sel (17%0) de la lagune Digboué croit

Figure 89 : Panache salin à la PM

progressivement. Cela se matérialise par le panache salin qui se propage vers le Nord de la

lagune (figure 90). Notons que le panache s'étend dans le domaine lagunaire. 11 atteint l'ilot 1

à la P~1-1-2 (4h} avec une salinité de 32%o (figure 91)

Figure 90 : Evolution du panache salin en lagune

Digboué (3h) Figure 91 : Panache salin à la PM+2

- 147 -

Le panache salin continue de s'étendre dans la lagune avec de fortes concentrations en sels à

t=5 heures ou PM+3 (figure 92). Puis, il atteint sa teneur la plus élevée à t=6 h (PM+4) depuis

son entrée en lagune Digbouè. En effet, le panache salin est à son extension maximale avec

une forte teneur de 32%o. On note une évolution croissante de la salinité de la passe (proximité

du domaine marin) aux extrémités Nord de la lagune Digboué (figure 93).

i li:: '"

Figure 92 : Evolution du panache salin en

lagune Digboué à l - Sh

A t=7 heures (PM+5) Je panache salin commence à rétrécir son extension. Cela correspond à

.11'igure 93: Panache salin à la PM---4

un arrêt de l'intrusion saline (figure 94). En effet, à la BM (Sb), les zones lagunaires à forte

salinité (32%o) présentent un rétrécissement spatial progressif(figure 95)

Figure 94: Evolution du panache salin en

lagune Digboué (7h)

A 1~,9 heures (B.M+l), l'intrusion saline continue à baisser d'intensité avec un panache en

Figure 95: Panache salin à la (BM)

reflux vers le domaine marin (figure 96). Les saJinités continuent à décroitre dans la lagune

Digboué. De 26%o â la BM+ 1, les concentrations en sel atteignent 23%o à la BM+2 ou r-Sb

(figure 97)

- 148 -

Figure 96: Evolution du panache salin en Figure 97: Panache salin à la BM+2

lagune Digboué (9h)

La baisse de la salinité s'accentue (figure 98). La concentration en sel décroit de 17 %o {t=l lh

ou BM+3) à 14%o (t=12h ou BM+4). En outre le panache salin se réduit davantage (figure 99).

1 Figure 98 : Evolution du panache salin en

lagune Digbouè ( 11 h)

Le rétrécissement du panache salin est à son minimum à t= 13 heures (BM+5). La

Figure 99 : Panache salin à la BM+4

concentration moyenne est de l 1%o (figure 100)_ C'est la fin du processus du reflux salin.

Puis, à t=14h (ou PM), débute le processus inverse. C'est le flux salin en domaine lagunaire

Le panache salin commence à se propager en lagune Digboué. La concentration moyenne est

de 23%o. Toutefois, on note des teneurs de 26%o au niveau de la passe (figure 1 o 1 ).

- 149 -

-1 ~- - - - - - """'"'"'

Figure 100: Evolution du panache salin

en lagune Digbouè (13h)

Figure 101: Panache salin à la P~i

De la PM+I â la PM..;...4, soit 3 heures après le début du flux. salin, la concentration en sel

continue de croître. Les teneurs évoluent de 29 à 32%o_ En outre, le panache salin poursuit son

extension spatiale vers le nord de la lagune Digboué (figures 102, 103 et 104). li atteint son

extension maximale à la PM+4 ou t=lS heures {figure 105). Toutefois, l'intrusion saline ou

flux salin arrive à son terme dans le domaine lagunaire.

Figure 102 : Evolution du panache salin

en lagune Digboué (15h)

Salnltè('!btJ

11

Figure I03: Panache salin à la PM+2

-150-

Figure 104: Evolution du panache salin en

lagune Digboué ( 1 7h)

Figure 105: Panache salin à la PM+4

A la PM+S (19 heures) débute le reflux salin. Le panache salin commence â diminuer

d'extension spatiale. Les teneurs en sel sont décroissantes. Elles évoluent progressivement â

la baisse (32%. à la PM+S ou 1~ 19h, 26%. à la llM ou 1~2oh, 23%. à la llM+ 1 ou 1~21 h, 20 %o

à la BM+2 t=22h, 16%.o â la BM+3 ou t-23h). Puis elles atteignent leur minimum à la BM+4

(t~24h)avecuneconœntrationde 14%.(fib'llfes 106,107,108,109, !!Oct III)

Figure 106: Evolution du panache salin en

lagune Digboué à 19 heures Figure I07: Panache salin à la (BM)

- 151 -

Figure 108: Evolution du panache salin en

lagune Digbouè à 21 heures

.Pigure 110: Evolution du panache salin en

lagune Digboué à 23 heures

r Figure 109: Panache salin à la RM+2

Figure 111: Panache salin à la BM+4

8.9 Qualité des eaux de la lagune Digboué

A l'analyse des simulations prédictives de la dispersion saline en lagune Digboué, on

note que la qualité des eaux de ce domaine lagunaire est considérablement modifiée. En effet,

au cours d'une évolution diurne, la durée de la dispersion saline mer-lagune est de 12 heures

(tableau XXXI). L'intrusion saline dure 5 heures (PM. PM+!, PM+2, PM+3 à PM+4) dans le

domaine lagunaire avec un reflux salin de 7 heures (PMiS, BM, BM+I, BM+2, RM+J.

BM+4 à BM+S). Ainsi, il existe un déséquilibre temporel entre le flux et le reflux salin. En

d'autres termes, les apports salins en lagune Digboué ne retourne pas totalement dans le

domaine marin. Ce phénomène est constant durant un cycle diurne.

- 152 -

Tableau XXXI: Transfert des masses d'eau en lagune Digboué dwant un cycle diurne j PM I P!vl+I I P.\.1-2 ] P.\.1-3 1 PM+4 1 PM+5 1 HM j UM+l I llM-12 1 8.\.,1-3 1 Brv1+4 j BM+5

Dispersion 1 + + + IT~I + + + + + + + +

Une autre approche des simulations prédictives concerne la gestion des rejets accidentels dans

les environnements marins ou lagunaires. Ainsi par exemple, sous l'effet d'un courant, un

polluant provenant de la mer et entrant dans la lagune peut commencer à se diluer

progressivement dans les eaux de celle-ci. Les volumes entrants sont supérieurs (7,09 107 m1)

aux volumes sortants (6,84 107 m\ Dans un tel cas, une pollution affectant la lagune risque

d'y persister pendant une longue période (Harzallah, 2003). Le polluant sera ensuite véhiculé

vers la mer par les mouvements de la marée. A chaque sortie d'eau une partie du polluant sera

transmise à la mer, jusqu'à ce qu'il soit entièrement évacué. Normalement au bout de J,93

jour, l'eau de la lagune Digboué est renouvelée.

CONCLUSION PARTIELLE Le modèle hydrodynamique a été calibré afin de réduire les incertitudes des

prédictions. Son étalonnage a été réalisé par la comparaison des hauteurs d'eau mesurées et

des hauteurs d'eau calculées. La caractérisation des coefficients de Manning (n) et de

dispersion (E) qui ont permis la détermination des hauteurs d'eau calculées de la lagune

Digboué sont n=0,02 m-J.13;s et E=lO m2/s. Dans un cycle de marée, les écarts entre les

hauteurs d'eau mesurée et calculée varient de 0,01 à 0,2 m. Ces analyses comparatives sont

satisfaisantes. Elles valident ainsi le modèle hydrodynamique et le rendent fonctionnel pour

des simulations prédictives de la circulation des masses d'eau et de la dispersion saline en

lagune DigbouC.

Les simulations prédictives spatio-temporelles de la circulation des masses d'eau en

lagune Digboué permettent apprécier lu réponse de cet environnement côtier peu profond aux

forçages naturels et anthropiques.

La durée des transferts de masses d'eau est de 12 heures. Le flot et le jusant durent

respectivement 6 heures avec une période de renversement du flot (lh). En outre, l'amplitude

des variations des vitesses de courants montre que la période du jusant est plus longue (4h)

que celle du flot (3h). les courants de reflux accusent un retard d'une (1) heure dans le

transfert des masses d'eau lagunaire vers le domaine marin.

Les débits échangés entre la lagune Digboué et le milieu marin présente un bilan de

masse négatif de -80 m3/s. Ce bilan négatif traduit une perte de masse d'eau lagunaire par

- 153 -

unité de temps au profit du domaine marin . Par contre, le bilan de masse des volumes

échangés est positif: Cela traduit un apport de masse d'eau marine dans la lagune Digboué

avec un temps de renouvellement moyen des eaux de l,93 jour (lj 22h Jmn 12s).

Les simulations numériques de la dispersion du sel dans la lagune Digboué permet

d'obtenir des résultats sur les échanges liquides avec l'océan Atlantîque. La distribution

spatiale de la salinité reflète l'intensité et la direction des courants de marée dans la lagune. Le

panache salin met moins de temps pour entrer dans le domaine lagunaire que pour en sortir.

A insi, au cours d'une évolution diurne, l'intrusion saline se fait en 5 heures dans le

domaine lagunaire tandis que le reflux salin dure 7 heures. Il existe un déséquilibre temporel

entre le flux et le reflux salin . E n d'autres termes, le s apports salins en lagune Digboué ne

retourne pas totalement dans le domaine marin . L'extension géographique du panache salin

dans le milieu lagunaire nous permet d'évaluer le temps et la distance parcourue par les sels

ou les polluants.

-154-

CONCLUSION GENERALE

- 155 -

La lagune Digboué connait durant les périodes de fortes précipitations (grande saison

pluvieuse), un surplus d'eaux occasionnant l'inondation de ses zones environnantes

(habitations, exploitation agricole, infra.structures, etc.). Une solution réside dans le

creusement d'un grau. Cette passe artificielle et temporaire du cordon lagunaire sur l'océan,

modifie périodiquement le régime hydrologique de la lagune, soumise à des influences

diverses. Cette étude a permis de cerner les simulations numériques prédictives de la

circulation des masses d'eaux et de la dispersion saline dans la lagune Digboué. Il s'agissait

de comprendre la réponse de la lagune Digboué face aux forçages anthropiques et naturels par

la modélisation hydrodynamique 2D, En outre, la connaissance de l'hydrologie et de la

morphosédimentologie du fond lagunaire durant les forçages naturels et anthropiques

(précipitation, apports marins, pêche, extractions de sables, etc.) contribue à la compréhension

de la dynamique sédimentaire et à la reconstitution de l'environnement de dépôt. Ain.si d'un point de vue de :

La morphologie du fond de la lagune Digboué

La lagune Digboué a une profondeur moyenne de 1 m pour une surface de 1 O km2• Elle se

caractérise. du point de vue morphologique, par des dépressions et des hauts-fonds. Ces

derniers ont atteint leur maturité car ils constituent de véritables îlots colonisés par la

végétation.L'analyse des chenaux révèle différents types morphologiques. Ainsi, les chenaux

en << U », les plus abondants dans la lagune, traduisent un équilibre entre les agents

d'accumulation et d'érosion. On note toutefois, la présence de chenaux résultant de processus

d'érosion (forme en «V>)) et de chenaux à prolil intermédiaire indiquant une évolution du type « V » à << C ».

L' hydrologie de la lagune Dighoué

Les valeurs hydrologiques moyennes de la lagune Digboué sont données pour la

période d'échantillonnage qui a eu lieu en pleine saison des pluies. La température est de

30,05°C. Ses eaux superficielles ont un potentiel hydrogène (pH) de 5,4. Elle présente une

conductivité de 3,59 us/Cm et une salinité très faible (1,88%0). L'oxygène dissous de la

lagune à une valeur de 13,79 mg/l. En surface, les charges des eaux en matières solides en

suspension, varient de 8,52 cg/1 (valeur maximale) à 0,24 cg/l (valeur minimale) avec une moyenne de 3.4 cg/1.

L'interaction entre les paramètres hydrologiques de la lagune Digboué montre qu'il existe une

corrélation entre certains des paramètres étudiés. L'analyse en composante principale a

permis de confinner l'existence effective des corrélations entre la salinité, lu conductivité et la

- 156-

température. Aussi. une corrélation inverse existe entre la tem péra ture et l'oxygène dissous.

Ces différents paramètres (salinité, conductivité et température) sont influencés par le

phénomène de minéralisation. L'influence du milieu extérieur sur le chimisme de l'eau fait

varier le pH. Les matières en suspension agissent sous l'effet de la dynamique de l'eau avec

les apports continentaux. et en fonction de l'intensité des courants marins.

La sédimeotologie de la lagune Digboué

L'étude des sédiments superficiels de la lagune Digboué met en évidence trois faciès

lithologiques. Il s'agit de sables, de vases et de sédiments "mixtes". La répartition spatiale de

ces faciès montre la prépondérance des vases. Cela s'expliquerait par les vitesses de courants

relativement faibles sur les berges, qui favorisent la décantation des matières organiques et le

dépôt des particules fmes dans les zones plus calmes.

Les sables de la lagune Digbcué présentent plusieurs classes granulométriques. La

détermination granulométrique de ces sédiments serait la réponse dynamique d'un grain de

sable, soumis à une action hydrodynamique. Il s'ensuivrait une ségrégation granulométriquc des particules dans les directions horizontales.

Les grains de sables de la lagune Digboué sont bien triés et très bien classés. Ils sont

transportés par saltation sur une bonne distance avant de se déposer en lagune. Leur

environnement de dépôt est de type plage et du domaine des dunes continentales.

L'origine des fractions sédimentaires de la lagune Digboué

Les approches morphcmétriques des quartz et diffractométrique de la fraction fine

expliqueraient l'origine des fractions sédimentaires de la lagune Digboué. En effet :

-Ie quartz représente 80% des minéraux des sédiments de la lugune Digboué. Ils sont dune très

abondants. L'analyse morphoscopique montre qu'ils sont sub-anguleux (35%) à sub-arrondis

(44%). Ces grains n'auraient donc pas été transportés sur une très grande distance.

-le cortège minéralogique des sédiments de la lagune Digboué se compose d'une variété de

minéraux (quartz, feldspath. carbonates, minéraux argileux, ferromagnésiens, grenat.

andalousite et sillimanite). Il s'agirait d'altérites des roches du socle précambrien du domaine SASCA.

Présence de l'illite de la lagune Dighoué

Les minéraux argileux de la lagune Digboué présentent une forte proportion d'illite

(6,25%) par rapport à la kaolinite (3,75%). Ce résultat est contraire à celui rencontré dans les

autres lagunes du bassin sédimentaire où la proportion en kaolinite {50%) est plus importante

que celle de l'illite (10 à 30%). L'origine de cette disproportion dans ces deux

- 157 ·

environnements côtiers (lagune D igbou é et mer) se trouverait dans la nature pétrographique

ou géologique de l'encaissant de ces environnements. Il s'agît d'une part du bassin

sédimentaire et <l'autre part du socle précambrien .

La lagune D igboué est située sur le socle précambrien dans le domaine SASCA

constitué par les formations Kabiadioké-Balmer sont composées de m igmatites riches en

feldspath potassique (orthose et m icroclinc). L 'illitc est un m inéral argileux issu <le la

bisiallitisation de orthose et ou du m icroclîne. C 'est donc un produit des attaques chim ique ou

d'altération de feldspaths potassique. Ces m inéraux sont caractéristiques des roches

(magmatique et métamorphique) du socle précambrien . Par conséquent, leur abondance par

rapport à la kaolinite s'expliquerait par l'altération des roches du socle . A insi, le matériel de

remplissage sédimentaire de la lagune D ighoué est alim enté par les altérites du socle.

La simulation prédictive par modélisation hydrodynamique 20

La Validation du modèle hydrodynamique

Le modèle hydrodynamique a été calibré afin de réduire les incertitudes des

prédictions. Son étalonnage a été réalisé par la comparaison des hauteurs d'eau mesurées et

des hauteurs d'eau calculées. La caractérisation des coefficients de Manning (n) et de

dispersion (E) qui ont permis la détermination des hauteurs d'eau calculées de la lagune

Digboué sont n-0,02 rn.1.:3/s et E=IO m2/s. En etlè::t, les hauteurs d'eau calculées et les

hauteurs d'eau mesurées présentent une bonne corrélation. Elle est voisine de 1 (0,96). En

outre, dans un cycle de marée, les écarts entre les hauteurs d'eau mesurée et calculée varient

de 0,01 à 0,2 m. Ces analyses comparatives sont satisfaisantes. Elles valident le modèle

hydrodynamique et le rendent fonctionnelle pour des simulations prédictives de la circulation

des masses d'eau et de la dispersion saline en lagune Digboué.

La simulation prédictive de la circulation des masses d'eaux en lagune Digboué

Les simulations prédictives spatio-temporelles de la circulation des masses d'eau en

lagune Digboué permettent d'apprécier la réponse de cet environnement côtier peu profond aux forçages naturels d anthropiques.

La durée des transferts de masses d'eau est de 12 heures. Le Ilot et le jusant durent

respectivement 6 heures avec une période de renversement du flot (l h). En outre, l'amplitude

des variations des vitesses de courants montre que la période du jusant est plus longue (4 h)

que celle du flot (J h). Les courants de reflux accusent un retard d'une ( 1) heure dans le transfert des masses d'eau lagunaire vers le domaine marin.

- 158-

Les débits échangés entre la lagune Digboué et le milieu marin présente un bilan de

m asse négatif de -80 m:./s. Ce bilan négatif traduit une perte de masse d'eau lagunaire par

unité de temps au profit du domaine marin. Par contre, le bilan de masse des volumes

échangés est positif Cela traduit un apport de masse d'eau marine dans la lagune Digboué

avec un temps de renouvellement moyen des eaux de lj 22h 3mn 12s.

La simulation prédictive de la dispersion saline d'eaux en lagune Digboué

Les simulations numériques prédictives de la dispersion du sel dans la lagune Digboué

permet d'obtenir des résultats sur les échanges liquides avec l'océan Atlantique. La

distribution spatiale de la salinité reflète l'intensité et la direction des courants de marée dans

la lagune. Le panache salin met moins de temps pour entrer dans le domaine lagunaire que

pour en sortir.

Ainsi. au cours d'une évolution diurne, l'intrusion saline se fait en 5 heures dans le

domaine lagunaire tandis que le reflux salin dure 7 heures. Il existe un déséquilibre temporel

entre le flux et le reflux salin. En d'autres termes, les apports salins en lagune Digboué ne

retourne pas totalement dam; le domaine marin. L'extension géographique du panache salin

dans le milieu lagunaire permet d'évaluer le temps mis et la distance parcourue par les sels ou

les polluants une fois pénétrés dans la lagune.

L'exploitation des données

Les informations issues du modèle répondent à des besoins relatifs à

l'hydrodynamisme. Mais le plus élémentaire d'entre eux est de calculer le courant à l'endroit el

au moment voulus. D'autres applications sont les suivantes : Tout d'abord. la connaissance

des courants dans des zones de taille relativement réduite favorise le développement de

logiciels optimisant les trajets en terme de temps de parcours ou d'économie de carburant.

Ensuite, les autorités portuaires ont besoin de données sur les courants pour tous les

problèmes relatifs au dragage des chenaux de navigation, la pêche, et en particulier le

chalutage. est très tributaire des courants. De plus, la plongée sous-marine ne peut être

pratiquée au-delà d'une certaine force de courant et les collectivités locales ont besoin d'études

relatives aux conditions de courants à proximité des côtes pour les projets de rejets en mer

d'eaux usées. Enfin, les sociétés de sauvetage sont demandeuses de données précises sur les

courants pour optimiser les opérations de recherche. Ces travaux suscitent également des

perspectives.

-159-

PERSPECTIVES

Des travaux doivent être entrepris sur Je phénomène d'engraissement qui occasionne la

re-fermcturc de la passe après chaque ouverture pendant la saison <les pluies.

li serait intéressant d'acquérir des données multi-paramètres afin d'étudier les

processus hydrosédimentaires dans la lagune Digboué. Ces nouvelles données seront obtenues

au moyen d'un sondeur ODS.

Faire une modélisation bidimensionnelle horizontale des processus sédimentaires. Au

modèle hydrodynamique sera couplé un module de transport des particules sédimentaires. JI

permettra d'étudier le comportement des sédiments fins dans la lagune (une carte de

distribution des matières en suspension pourra être établie pour chaque type de forçage

hydrodynamique, une quantification des zones de dépôt et d'érosion sera proposée. pour une

meilleure utilisation environnementale et économique de la lagune).

- 160 -

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Analyse Sédimentologique et Diffractométrique des Sédiments Superficiels de la Lagune Digboué de San Pedro (Côte d'Ivoire)

Etche Mireille Elise Amuni Labumtuire de Géologie Marine el Sédimentulugie; UFR-Sciences de Ja Terre et des Ressources

Minières, Université de Cocodv. 22 BP 582 Abidjan 22. (Côte d'Ivoire) E-mail: etche28@.Jyahoo.fr

Sylvain Monde Laboratoire de Géologie Marine et Sédùnentologie : UFR-Scùmces de la Terre et des Ressources

Minières, Université de Cocody, 12 BP 582 Ahidjmt 12. (Côte d'Ivoire) E-mail: smonde@hotmail.fr

Yao Alexis Nguessan Laboratoire de Géologie Marine et Sëdimentologie: (/FR-Sciences de la J'erre et des Ressources

Minières, Université de Cocody, 12 BP 582 Abidjan 22. (Côte d'lvotre) E-mail: alcstouxis({(yahoo.fr

KouaméAku l.aboratoire de Géologie Marine et Stidimentologie; UFR-Sciences de la Terre et des Ressources

Minières, Université de Cocody, 22 BP 581 Abidjan 22, (Côte d 'Ivoire) E-mail: akaraphaeléàyahoo.fr

Ahstrad

l'hc scdimentological analysis and XRD of scdiments from the lagoon Digboue (Côte d'Ivoire) is a contribution to a bctter know[cdgc of the Ivorian shallow lagoon. XRD and partie le size approaches have bccn implemented. The sédiments of the Iagoon Digboue arc mostly composed of fine fraction from the bcachcs, dunes inland. These sands arc wcll sorted and wcll sorted. Their mode of transport is saltation. They underwent an average transport distance in aqueous before settling in a lagoon. The procession of minerai sédiments in the lagoon Digboue consista of a variety of minerais (quartz, feldspar. carbonates. clay minerais. ferromagncsian gamet, andalusite and sillimanitc). lt would be wcathered Precambrian bascmcnt rocks of Côte d'Ivoire.

Keywords: Detrital scdimcnts, size distribution, mode of transport. depositional environment, origîn, mincralogy, X-rny diffraction, Digboue lagoon, Côte d'Ivoire

1. Introduction La lagune Digboué est située entre les latitudes Nord 4°42 cl 4,:.45 1.:i 11:s longitudes Ouest 6°39 et 6°42 au Sud-ouest du littoral ivoirien dans la région lie San Pédro sur le socle précambrien (figure l ). Elle a une superficie de 10 Km1 et est séparée de l'océan Atlantique par un banc de sable d'environ 50 m, donc n'a aucun contact officiel avec la mer. Vue la rareté des approches sédimentaires et

Analyse Sédimentologique et Diffractométrique des Sédiments Superficiels de la Lagune Digboué de San Pedro (Côte dl voire) 528

minéralogiques de cet environnement, la présente étude est une contribution essentielle. Elle résulte de récents travaux réalisés en lagune Digboué, environnement lagunaire peu profond. Des résultats de ces investigations, la présente note propose une analyse sédimentologique et diffractométtique des sédiments superficiels du fond de la lagune Digboué. Elle interprète le mode de transport des sédiments sableux. En outre. cette note fait une approche morphoscopique des quartz et en propose une interprétation paléoenvirormementale.

Figure 1: Présentation de la Lagune Digboué

2. Matériels et Méthode Une cinquantaine de sédiments superficiels a été prélevé dans le fond lagunaire à I'aide d'une benne Van Veen. L'analyse des sédiments au laboratoire a porté sur la fraction supérieure à 63µm. Le traitement des prélèvements s'est effectué en deux phases:

(i) la description de la coloration des sédiments se base sur l'échelle standard de coloration du Munse/1 color system (McManus, 1988) de the Geo/ogical Society of America,

(ii) l'analyse granulométrique porte sur les fractions (meubles) sableuses. Celles-ci après conditionnement (lavage et séparation de la fraction sableuse, attaques chimiques au HCl et H202, séchage à J'étuve) sont tamisées dans une colonne de douze tamis vibrants (AFNOR) de mailles comprises entre 0,04 et 5 mm. Ces différentes séparations granulométriques effectuées conduisent à déterminer l'abondance des fractions, selon la classification de Wcntworth (1972).

529 Elche Mireille Elise Amani. Sylvain Monde, et al.

La nature lithologique des sédiments a été déterminée grâce au diagramme de dénomination granulométrique de Chamley (1990). En outre, des approches morphoscopiques (Pent-Jobn, 1957: Egbérongbé, 1979) et morphométriques (Cailleux, 1947) ont été mise en œuvre, Ces diverses approches permettronl de préciser le mode de transport (Visher, 1%9), l'environnement de dépôt (Moiola et Weiser, 1968) et les conditions de formation des sédiments meubles en \/UC de reconstituer leur histoire géologique.

L'analyse minéralogique des sédiments meubles s'est réalisée par diffractométrie (diffractomètre 120, type siemens). La diffraction des rayons X (ORX) consiste à appliquer un rayonnement de la longueur d'onde des rayons X (O,l < 1 < 10nm) sur un échantillon de roche totale ou argile(< 0,063 mm) orienté ou non. Le rayonnement pénètre le cristal, il y a absorption d'une partie de l'énergie et excitation des atomes avec émissions de radiations dans toutes les directions. Les railiations émises par des plans atomiques qui sont en phases vont engendrer un faisceau cohérent qui pourra être détecté. La condition pour que les radiations soit en phase s'exprime par la loi de Bragg: \IÀ=Uiawe;

Avec: n (ordre de la diffraction), ?,.longueur d'onde), d (espace basal en A caractéristique de chaque famille d'argile), ~angle de diffraction).

Cette relation montre qu'il suffit de mesurer les angles de Bragg (9) pour détenniner les dimensions et la forme de la maille élémentaire du cristal. Les amplitudes des ondes réfléchies permettent de détenniner la structure atomique du motif et donc de connaitre I'identité et la proportion des composants cristallisés d'un échantillon donné.

3. Résultats 3.1. Analyse Sédimentologique des Fa<ies Sédimentaires de la Lagune Digboué 3.1.1. Description Lithologique des Sédiments Superficiels La description macroscopique des sédiments superficiels de la lagune Dîgboué met en évidence trois faciès lithologiques. Il s'agit de sables, de vases et de secliments "mixtes" (figure 2):

(i) Les vases constituent ressentie! des sédiments superficiels des fonds lagunaires. Elles ont un aspect crémeux ou "crème" de vase. Ce sont des vases organiques (Tastet, 1979). Elles sont de couleur variable. En effet, elles passent du noir olive (5Y2/I) au gris olive (5Y3/2). Notons que les vases sont plus abondantes que les sables.

Figure 2: Répartition des sédiments superficiels de la lagune Digboué

•, •• D,o, •

. - .. -· -::- ___ ,_,

Analyse Sédimentologîque el Diffractométrique des Sédiments Superficiels de la Lagune Digboué de San Pedro (Côte d'Ivoire) 530

{ii) Les sables sont très fins à grossiers. Ils se localisent préférentiellement à l'Est de la lagune Digboué. Ils sont de couleur brun- jaunâtre à degré variable (IOyR 2/1) et conliennent quelques débris (végétaux et coquilliers). On noie, quelques zonanons de sables fins dans d'autres secteurs lagunaires (au Sud des ilots I, 3, 4, 5).

(iii) Les sédiments "mixtes" sont constitués de sables vaseux et de vases sableuses. Leur coloration varie du noir olive (5Y2/1) au gris olive (5Y3/2). Ils contiennent des débris végétaux et coquilliers. Aux abords des îlots de la lagune Digboué. sont localisés, les vases et les sables fins. Cela

s'expliquerait par la décomposition suivie de la sédimentation des végétaux aquatiques et de la végétation en bordure des environnements lagunaires (Adopo, 2009). Par ailleurs, les vitesses de courants sont relativement faibles sur les berges. ce qui favorise la décantation des matières organiques et le dépôt des particules fines dans les zones plus calmes, situées en aval (Villaret, 2003)

3.1.2. Ouses Granulomtriques des Sables L'étude gramùométrique des sables de la lagune Digboué, à permis de déterminer cinq classes granulométriques. li s'agit des sables très fins, des sables fins, des sables moyens, des sables grossiers et des sables très grossiers (figure 3 et tableau I).

(i) Les sables très fins sont peu abondants. lis ont 1B1e proportion de 15,69 % et se situent à de faibles profondeurs (0,3 m);

(ü) sables fins: ils sont situés à des profondeurs variables et sont très abondants. Ils présentent la proportion la plus élevée, soit 39,23 %;

(iii) sables moyens: ils sont abondanls par rapport aux sables fins dont la proportion est non négligeable (2K,74 %). Ils sont situés à des profondeurs relativement grandes (1 m):

(iv) sables grossiers: ils sont peu abondants et ont une proportion de 15,94 %, Ils se localisent à des profondeurs moyennes de l'ordre de 0,6 m;

(\') les sables très grossiers sont pratiquemenl inexistants avec de faibles proportions de 0,2 %. Ce faciès se situe dans les fonds lagunaires de moyenne profondeur.

Figure J: Proportions des classes granolomêtriqucs des sables de la lagune Digboué

120

100

[ 80 C .2

i EO

a 40

20

1 stf

"'' Olg

s:,1 ~p6 !.Ç7 sp l I sp2:0 sp23 so z z sp cS sp46

Wd'échantillon

Stg: sable très grossier ; Sg: sable grossier ; Sm: sable moyen ; Sf: sable fin ; Stf: sable très fin

531 Etche Mireille Elise Amani, Sylvain Monde, el al.

Tableau I: Granulométrie des sables de la lagune Digboué

Ech Lon~ (w) 1 Lat (N) Scnde Stg' i;g sm sf Str 1 758756 523230 0,6m 0.9 50,3 31,2 16.2 1,3

759041 523350 0.5m 0.1 14.3 32,9 50,6 1,9 759084 523425 0.3m O 0,5 15,J 32,9 51.4

J 1 758880 523795 0.2m O 24 34, 1 36,3 5.4 20 758485 523202 0,4m 0,2 10,I 35,6 48,9 5,1 1 2J 7583!2 523696 0,2m O 4 32 48,7 15 27 757593 524104 0,3m 0,1 3.4 15,4 50,9 30 45 759066 522356 lm 0.J (i,J 19 52,9 21,7 46 759285 52229? 0,8m 0,5 .l0.8 43.4 15,7 9,4 _ Classes granulométriques (%): stg (sables três grossiers), sg (sables grossiers), sm (sables moyens), ;f (sables fins), stf (sablcs frès flns].

Les sables de la lagune Digboué présentent plusieurs classes granulométriques. Ces dernières varient du grain très grossier au grain très fin. Le déterminisme granulométriquc de ces sédiments s'expliquerait par l'hypothèse de Villaret (2003). En effet, la réponse dynamique d'un grain de sable, soumis â une action hydrodynamique donnée, dépend essentiellement de sa taille, de sa forme et dt' sa densité. Il s'ensuit une ségrégation gnmulométrique des particules dans les directions horizontales.

3.1.3. Faciès Granulomé1riques L'analyse des courbes cumulatives semi-logarithmiques des sables de la lagune Digboué présentent deux faciès différents (figure 4). Il s'agit du faciès sigmoïde et du faciès parabolique.

(i} Le faciès sigmoïde est caractéristique des sables (type moyen, type grossier el type très grossier) de la lagune Digboué. li traduit une sélection granulomètrique cl une accumulation sélective. La sédimentation s'est faite par accumulation libre (Tricart, 1965). Le dépôt sédimentaire s'est accompli grâce à une variation ordinaire et modérée du courant de transport. Les particules transportées en suspension homogène sont des sables fins. De tels faciès sont le plus souvent rencontrés dans des sédiments mis en place à partir de courants de surface ou de masses d'eaux.

(iî) Le faciès parabolique implique une dynamique sédimentaire. Il caractérise les sables très tins et les sables fins de lu lagune Digboué. La partie la plus fine du matériel (< 0,63 mm), continue son chemin plus loin. Mais, au-dessus d'une certaine taille (variable selon le sédiment) une réaction en chaîne se produit. Celle-ci, provoque une immobilisation croissante du matériel meuble. Cette réaction en chaîne est violente. Le faciès parabolique indique un arrêt brutal lors du transport des sédiments. Il y a donc cu un dépôt forcé des sédiments. Cc faciès est k plus souvent associé à des sédiments dont Je transport a pu s'effectuer en suspension graduée pour les particules grossières et en suspension uniforme pour les particules lines (Tricart, 1965).

Analyse Sédimentologique et DifTractométrique des Sédiments Superficiels de la Lagune Digboué de San Pedro (Côte d'Ivoire)

Figure 4: Faciès granulométriqucs des sables de la lagune Oigboué

532

JI 'l'.J ., ,, F,('l ~

~o ~ ~~ 6' -SP20 ,0

" 0 - <,p4~ lfl(I '°

SP46 "'• Sp: San Pedro (nvd'èchnuullcn)

3.lA. Analyse des paramètres granulométriques Le tableau Il présente des paramètres granulométriques de la lagune Digboué qui ont été calculés. 11 s'agit de la moyenne. la médiane, le mode, l'indice de triage, le skcwness (dissymétrie ou asymétrie) et le sorting index (indice de classement). Ces paramètres sont exprimés en unité$.

Tableau D:Granulométrie et description des sables de la lagune Digboué

Ed, . l..at(N\ ....,, UO. ., ... "· ... rr Sk So 1 758756 S2J2]0 0.6m Sablegrossîe.., ' o., Or1R us 0.33 0.01 6 759041 521350 0.Sm Sablofln.uvccdébri!lvégélaux 2.5 0.25 1.3 0,8,l 0.94 0.19 7 7S9084 523425 0,3m !<abletrè~ fin, avocdêbrisvégétaux ,, 0,1 2.32 l.05 2.46 0,2.1 Il ""'° 523795 0,2m !<able lin, avec débris végétaux 2.5 o., 1.03 1.09 057 0.21 20 1SIW85 52..1202 0.4m sahlefin o., 0,25 l,J2 1.06 0,6/, 0,21 2.1 758312 5236% 0,2m sable.fin •. , 0.25 1.47 0,86 0,1:'i 0,14 27 757593 524104 0,3m !illhlc fin, avec débris végétaux 0 0,13 1.87 1.07 2.82 O,OI 45 759066 522356 lm sable fin, KYocdéhri!>v6gétaux 0 0,1 1,5 1,04 1 0,21

" 759285 522292 0,8m sable mnvcn, avec débris \•fuétaux 0 0.5 U,59 0,85 0,58 0,13 Paramètres gnmulométriques (<Il): Md (Médiane), Mo (Mode), M7. (Moyenne), 1T (lndiet: de Triage), Sk (Skewness), So(sortingindex).

• La Moyenne présente des valeurs comprises entre 0,38 et 2,32 (unité (()). Toutefois, le grain moyen reste constant el relativement faible (<1,50) dans les sables lagunaires. Ces faibles valeurs du grain moyen s'expliqueraient par la prépondérance de la fraction fine dans les sediments superficiels de la lagune Digboué. Mais, à l'est et au nord de la lagune, les sédiments présentent une moyenne élevée I> 1,50).

• L'indice de Triage varie de 0,84 à 1,15. Ce coefficient est voisin de I dans l'essentiel des sédiments. Ainsi, les sédimenls de la lagune Digboué sont bien triés.

• Le Skewness présente des valeurs comprises entre +0,15 et +2,46. Ces dernières sont pratiquement supérieures à +0,30. L'asymétrie est très positive. Les sediments lagunaires présentent une forte asymétrie vers les grains de petites tailles.

• Le Sorting varie de 0,01 à 0,23. Cet indice de classement est bas (So<0,35). Ainsi, les sédiments lagunaires sont très bien classes. En outre, le niveau énergétique de l'agent de transport est régulier ou constant

Analyse corrélative des paramètres granulométriques Les figures Set 6 présentent les diagrammes de dispersion granulométrique de la lagune Dîgboué. On note·

• une bonne corrclation, d'une part entre le Mode (Mo) et la Moyenne (Mz) et d'autre part entre le Skewness (Sk) et la Moyenne. Les coefficients de corrélations sont respectivement de 0,89 et

533 Elche Mireille Elise Amani, Sylvain Monde, et al.

de 0,76. Ils sont donc voisins di.'! 1. Ce qui indique une forte proportionnalité entre ces paramètres granulométriques. Ainsi, le grain moyen des sables superficiels de la lagune Digboué appartient à la classe granulométrique la plus importante et présente une forte asymétrie vers les petites tailles (figure S).

Figure 5: Diagrammes de dispersion granulométrlquc de la lagune Digboué

2 Sl.•11~~50~;~7

~· l Q l

Mz

2.5 :J 0 1.; Mo= 2,2729Mz •. l.035

:E • r=089 1 •

o.s • • 0

0 os 1

L______ Mz

• La corrélation est insignifiante entre la Moyenne, la Médiane et le Sorting. Leurs degrés de corrélations sont respectivement de 0,33 {Mz-Md), 0,41 (Mz-So) el 0,22 (Md-So). Par ailleurs, le Sorting (So) et le Skcwncss (Sk) ont une corrélation nulle (0,03}. Ainsi, le classement ne détermine pas l'évolution de l'asymétrie, du grain moyen et de la taille des sédiments ayant une masse cumulée de 50% des sables de la lagune Digbcué (figure 6).

Figure 6: Diagrammes de dispersion granulométriquc de la lagune Digboué

0.25 - 0.1

,St 0.15 0.1 0.05

ni

l t M•=·D,1134Md-,.JA7S.! N 1.5 ~~ ::E 1- •

o.s,

o~~! -~ . Ji

0.15~ •.{l.010lt,1d•O.JG11

0.1 ' ---au__ o.os

0

'1 _ .. , Md

0.)5 l " .~/ i ·:: t _.,,,:,,,- S-o•O.O!.SM:-0,0!IO{

!

0.0!. r•0,41

0 -

0 1 l l

Md 1 1 M,

J.J.S. Mode de Transport des Sédiments L'application du test de Vishcr (1969) aux sables de la lagune Dighoué est illustrée à la figure 7. On distingue trois (3) populations de sables. Il s'agit de:

Analyse Sédimentologique et Diffractomélrique des Sédiments Superficiels de la Lagune Digboué de San Pedro (Côte d'Ivoire)

• la population A marquée par le transport par charriage; • la population B dont les grains sont transportés par sallation; • la population C qui se caractérise par les grains se déplaçant par suspension;

534

Figure 7: Test de Visher des sables de la lagune Dîgbouê

i' • . < -.-:~-~

l•)O+JO ·~ h"><.'0"111 ~f 1tH> Obm•t,oo"pm

L'analyse du tableau III, montre que la population B est forte, Elle présente lD1 effectif de 60 sur W1 total de 121. Ce qui représente une proportion de 48%. Les deux: autres cas restant se repartissent entre la population C (25%) et la population A (27%). Cette anatyse quantitative montre que la majorité des sédiments se déplace par sallation. Toutefois, les transports par charriage et par suspension sont existants.

Tableau Ill: Proportion de sédiment selon les différents modes de transport

Populalion B 10-91)•/o'

Effcclîf par population _% par population

Population C 90-100•1.:

JJ 27

60 48

31 25

Par ailleurs. la caractérisation du type de transport dans les différentes classes granulomélriques montre que (voir figure 10):

le mode de transport des sables très fins (0 < O, 125 mm) est le transport par suspension (59% du matériel fin au sens stricl); les sables fins (0,125 mm< 0 <0,315 mm) représentant 41% du matériel fin ss se déplacent par saltation; les sables moyens sont compris entre 0,315 mm< 0 <0,63 mm. Ils se déplacent essentiellement par saltation (85%) : la saltation est le mode de transport des sables grossiers (0,63 mm < 0 <l,25 mm). Ils représentent 35% du matériel grossier ss ; Le transport par charriage(ou roulement) est le mode de transport dominant des sables très grossiers (0 >1,25 mm) avec une proportion de 65% du matériel grossier ss.

535 Elche Mireille Elise Amani, Sylvain Monde, et al.

3.J.6. Environnement de Dépôt des Sédiments de ln Lagune Digboué Les diagrammes Md-So et Sk-Md de l'évolution des paramètres granulomCtriqucs des sédiments de la lagune Digboué permet de déterminer le milieu de dépôt des sédiments:

(i) Diagramme Md-So (figure 8): la dispersion des points se fait entre le domaine de plage et le domaine de rivière. A l'analyse, on note que 90% des grains sont issus du milieu de plage. Ce qui signifie que nos sédiments sont des sables de plage (Moiola et al., 1968). Toutefois, une quantité négligeable (10%) des sables provient des rivières. Ainsi, l'essentiel des sables de la lagune Digboué provient d'un environnement de type plage.

J<ïi,:ure 8: Diagramme Md-So

5 •• Riviere

4 l--._______ /MOIOLAetal.11968)

! 3 ' ~- 2 Plage

,• 0.05 0.1 0-15

Sc 0.2 0.2S 0.3 0,35

(ii) La figure 9 présente k diagramme de dispersion Sk-Md. La répartition des points se fait dans le milieu de dune continentale (56%) et dans le milieu de dune côtière (44%). Ces proportions ne permcttent pas de caractériser l'origine de ces sables. Toutefois, le domaine des dunes continentales seraient l'environnement de dépôt des sables de la lagune Digboué (Moiola et al., 1968).

Figure 9: Diagramme Sk- Md

1:. Dune continentale

~ 1 .----~----

---- ---------- Dune côtière --------~MOIOLAel ni. (1968)

_, Md

Analyse Sédîmentologique et Diffractométrique des Sédiments Superficiels de la Lagune Digboué de San Pedro (Côte d'Ivoire) 536

3.1.7. Morphoscopie des Grains de Quanz de la Lagune Digboué L'étude morphoscopique permet de distinguer plusieurs fonnes de grains de quartz dans la lagune Digboué. li s'agit des quart, anguleux, des quartz sub-anguleux, des quartz sul>-arrondis et des quartz arrondis (photo).

Photo: Fonnes des grains de quartz de

L'analyse du tableau IV et des histogrammes des proportions des différentes formes de grains de quartz de la lagune Digboué (ligure 10) montre que:

(i) quartz anguleux: les grains anguleux ont une proportion maximale de 10 % avec une moyenne de 5 %. Ils sont très peu abondants ;

(ii) quartz sub-anguleux: la proportion des grains sub-anguleux varie de 16,66 à61,54 % soit une moyenne de 35 %. Ils sont abondants ~

Tableau IV: Morpboscopie des grains de quartz

N• Lo-•w• LatOO Sonde(ml ..•.... Ott •.•• utz1-ar Utl:-ar Sp 1 75H756 523230 0,6 7,77 61,54 23.07 7,77 Sp6 759041 523350 0,5 0 22,22 55,55 22,22 Sp7 759084 523425 0,3 0 16,66 50 :n .. n Sp Il 758880 523795 0.2 6,66 40 40 B,33 Sp20 758485 523202 0,4 0 33,33 33,3_1 33,33 Sp23 7SK312 523696 0,2 10 35 45 10 Sp27 757593 524104 0,3 (,,25 37,5 50 6.25 Sp45 759()66 522356 1 6,66 33,.33 53,:H 6,66 Sn46 759285 522292 0,8 7,77 38,41 46,15 777

Fonnes des sables: Qtz t-an: quartz très anguleux, Q(z -an: quartz anguleux, Qtz s-un: quarl:i: sub-angulcux Qtz s-ar: quart:7. sub-armndi. Qtz -ar: quartz arrondi, Qt;,: t-ar: quartz très l:IITmdi

(iii) quartz sub-arrondis: les grains sub-arrondîs ont une proportion de 23 à 55,55 % avec une moyenne de 44%. lis sont très abondanls;

(iv) quartz arrondis: la proportion des grains arrondis varie de 7,77 à33 % soit une moyenne de 15,61 %. Ils sont peu abondanls ;

537 Elche Mireille Elise Amani, Sylvain Monde, et al

Figure 10: Proportions des fonnes de quartz dans les sables de la lagune Digboué

100".{,

80%

~ 60':'-1, .0

I 40%

30%

20%

sp L so e sp/ ~pll !»p.!0 :.pl.:! so cr sP4:I :,1)4b N"èchantîllon

• Otz-ar

• Qll ~-df

•Otlh)l1

•Utz.:'ln

Ainsi, les grajns de quartz sub-arrondis sont les plus abondants dans les sables de la lagune Digboué. Ces formes s'expliqueraient par le transport des sédiments dans un milieu aqueux sur une distance moyenne (Pent-John, 1957). Selon Cailleux (1959), les «Emoussés-Luisants» dont font partie les sub-arrondis sont caractéristiques de longs transports en milieux aquatiques continentaux (rivières, fleuves], ou d'évolutions en milieux marins (plateau continental, plages, etc.). Leurs aspects luisants montrent qu'ils ont subi un transport en milieu aqueux. Ces sédiments sont transportés et déposés en lagune par les rivières.

3.1.8. Morphométrie des Grains de Quartz de la Lagune Digboué Les tableaux V et VI présentent les Indices de Dissymétrie et les Indices d' Aplatissement des grains de quartz arrondies et a11ongés de la lagune Digboué. Les sables de la lagune Digboué montrent un indice d'aplatissement compris entre 1,13 et 2,81. Son indice de dissymétrie est compris entre 0,54 et 0.91.

Les grains arrondis présentent un indice d'aplatissement variant entre 1,13 et 1,83. L'indice moyen est de 1,36, Les grains de quartz dont l'indice d'aplatissement est voisin de celui de la sphère c'est-à-dire de 1 sont les plus abondants (80% des grains). L'indice moyen de dissymétrie des grains est de 0,72. Toutefois, ces indices varient de 0,54 à 0,91. Nous notons aussi que les grains de quartz dont l'indice de dissymétrie est proche de O.SO (la sphère) sont peu abondants avec une proportion de 20% des grains.

Tableau V: Indice de Dissymétrie et d' Aplatissement des grains de quartz arrondi

NDEcht1. L 1 E AC LO. 2E L+I I.A. spi 2.2 2.1 1,H 1,5 0,68 3,6 4.J 1,19 ,)16 1,2 1 0.6 1,1 0,91 1.2 2.2 1,83 sp7 l,J 0.9 0,7 1 0,76 1,4 2.1 1,57 spll 1,7 1,J 1,2 1,3 0,76 2.4 J 1,25 sp20 1,3 u 1,1 1,1 0,"4 2,2 2.5 1,13 sp23 1,3 1,2 0,9 0,9 0,69 1,8 2,5 1,.18 sp27 2.2 l.S 1,5 1.2 0.54 3 4 1,33 ,p45 1,9 1.5 1,2 1,1 0,57 2,4 3,4 1,41 sn46 24 2 1,H 18 0,75 l,6 44 1,22

L· longueur du quartz, 1: largeur, E: épaisseur, AC: distance comprise entre le point le phL~ saillant du groin et son extrémité la plus éloignée 1.U. ( AC: I /,):Indice de Dissyméerie ; l.A. (L +l)rlJ,; ): Indice d'Aplatissement.

Analyse Sédimentologique et Diffraetométrique des Sédiments Superficiels de la Lagune Digboué de San Pedro (Côte d'Ivoire) 538

Les grains allongés ont un indice d'aplatissement variant entre 1,28 et 2,81. L'indice moyen d'aplatissement est de 1,36. Les grains de quartz dont l'indice d'aplatissement est voisin <le 1 (la sphère) sont les moins abondants. lb ont une proportion de 20%. L'indice moyen de dissymétrie est de 0,69, Il varie de 0,55 à 0,83. La proportion des grains de quartz dont J'indice de dissymétrie est proche de la sphère (0,50) est faible (10%).

Tableau VI: Indice de Dissymétrie et Indice d' Aplatissement des grains de quartz allongés

N°Echts, L 1 E AC U}, ~- ,. L+I I.A. spt 3 2,1 1,8

1

2 0,66 l,6 5,1 ; 1,41 spê 3,4 1 2,5 1.9 0,55 5 6,4 1,28 ~p7 1,8 1,1 0,7 1.5 0,83 1.4 2,9 2.07 spll 2,9 1,2 0,8 2 0,68

1

1.6 4,5 2.81 sp20 J 1,R 1,3 2 0,66 2,6 4,S 1,8..J. sp23 1,8 0,7 U,5 1,1 0,6( 1 : 2,5 2.5 sp27 J 1,7 1,1 2 0.66 2,2 4,7 i 2.13 sr45 2,7 1,6 1 2,1 0,77 2 1 4,3 ' 2.15 sn46 4,3 2,3 2 3,1 O.i2 4 6,6 : 1.65

L'analyse des indices d'aplatissement et de dissymétrie montrent que les grains de quartz ont subi un polissage. Cette usure traduirait un transport en milieu aqueux prolongé sur une distance avant le dépôt dans les fonds lagunaires (Villaret, 2003). Les grains de quartz de la lagune Digboué ont dom: une origine lointaine.

3.1.9. Minéralogie des Sédiments Sableux de la Lagune Digboué La détermination <lu cortège minéralogique des sédiments superficiels de la lagune Digboué s'est faite par diffractométric pour la fraction fine el par analyse à la loupe binoculaire pour la fraction grossière.

Amtlyse Diffractométrique de la Fraction Fine des Sédiments Lagunaires La Figure 11 présente un diffractogrammc dont les pics correspondent aux différents minéraux présents. L'inventaire minéralogique est fourni par ordre de prépondérance. Les minéraux ainsi identifiés sent: le quartz, le feldspath, la calcite, le mieroclinc. l'illitc, fat gibbsite, la kaolinite, la pyrite et la sidérite.

Ces minéraux pourraient être classés en deux groupes selon leur appartenance aux silicules et scion leur système cristallin.

(i) minéraux silicatés: le cortège minéralogique des sédiments de la lagune Digboué permet d'identifier trois (3) familles de silicate. Citons les phyllosilicates représentés par l'illitc provenant de l'altération de la muscovite. Les inosilicatcs sont représentés par l'hedenbergite et le diopsîde. Les rectosilicatcs représentés par le quartz, l'anorthite, le mierocline et la kaolînite provenant de l'altération du feldspath.

(ii) systèmes cristallins: trois (3) des sept systèmes sont mis en évidence dans les minéraux du fond lagunaire. La sidérite et la calcite appartiennent au système rhomboédrique. Par contre la gibbsite et l'orthose sont du système monoclinique. La pyrite est du système cubique, Parmi ces phases minéralogiques identifiées, les minéraux les plus abondants sont le quartz, les

feldspaths alcalins (microcline, orthose). Les minéraux argileux sont moyennement représentés (illîte, kaolinite, pyrite. gibbsîtc). Les carbonates sont faiblement représentes par la calcite et la sidérite.

539 Etchc Mireille Elise Amani. Sylvain Monde, et aJ.

Figure 11: Spccuc de diffraction de la fraction fine des sédiments de la lagune Digboué

1::1 quartilll;t~

80000 70000

I 60,:)0() "

:;oaoo' ' , I'. ~

"= 1 1 ' '1

30000 20000

~ 1000~ . ,a '" 50

2-Thet,-SC.le

Analyse de la Fraction Grossière au Binotulaire Les sédiments sableux de la lagune Digboué présentent un cortège minéralogique qui se compose de quartz, de mica, de plagioclase, de pyroxène, de grenat, d'andalcusite, et de sillimanite.

(i) le quartz, minéral très abondant, a une proportion de 80 % ; (ii) la biotite et la muscovite sont estimées à 8 %. IJs sont relativement abondants : (iii) les plagioclases sont peu abondants avec une proportion de 3 % ; [iv] les pyroxènes (2 %) et les grenais (2 %) sont très peu abondants; ( ,,) 1 • andalousite ( l %) et la sillimanite (1 %) sont prcsqu' inexistantes

Origine des Frartions Sédimentaires de la Lagune Digboué La lagune se situe dans le domaine SASCA. Ce domaine esl constitué de granitoïdes, de micaschistes, de gneiss ou migmatites et de filons de dolérite (Bcssoles, 1977; Camil, 1984; Lemoine, 1988). Les minéraux détenninés dans les sédiments de la lagune Digboué sont composés de quartz, feldspath, calcite, microcline, illilc, gibbsite, kaolinite, pyrite, sidérite, biotite, plagioclase, pyroxène, grenat, andalousile et sillimanite. Ces minéraux sont caractéristiques des roches (magmatique et métamorphique) du socle précambrien. Par conséquent, ils proviendraient de la dégradation ou de l'altération des roches du socle. Ainsi, le matériel de remplissage sédimentaire de la lagune Digboué est alimenté par les altérites du socle.

4. Conclusion L'étude des sédiments superficiels de la lagune Digboué met en évidence trois faciès lithologiques. s'agît de sables, de vases et de sédiments "mixtes". L'analyse de la fraction supérieure a 63 µm montre que les sables ont un environnement de dépôt de type plage et du domaine des dunes continentales. Ces sables, sont bien triés et très bien classés. Leur mode de transport est la saltation. Leurs grains de quartz sont grains sub-arrondis. Ce qui traduirait un transport dans un milieu aqueux sur une distance moyenne avant de se déposer en lagune.

La minéralogie par diffractometric, révèle la présence de quartz, de calcite, de microcline, d'illite, de gibbsite, de kaolinite, de pyrite, de sidérite, de biotite, de plagioclase, de pyroxène, de grenat, d'andalousite et de sillimanite pouvant provenir des altérites des roches du socle précambrien

Analyse Sédimentologiquc et Diffructométrique des Sédiments Superficiels de la Lagune Digboué de San Pedro (Côte d'Ivoire) 540

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RtSUM F. La lagune Digboué est située au Sud-ouest du littoral lvoirîcn. Durant les fortes préctphauons Ouin).

cUc connait une crue débordante, occasionnant des inondations gênantes. A cet effet une passe est ouverte sur la mer pour le déversement du trop plein d'eau. En outre d'autres pressions s'exercent sur la lagune Digboué. Une modélisation hydrodynamique 20 de la lagune pennettra de cerner la réponse de la lagune Digboué face aux forçages anthropiques et naturels. Il est aussi nécessaire de connaitre l'hydrologie et la morphosédimentologie du fond lagunaire durant ces forçages.

La lagune Digboué se caractérise, du point de vue morphologique, par des. dépressions et des hauts­ fonds. L'interaction des paramètres hydrologiques de la lagune montre que la salinité, la conductivité et la température sont synchrones. L'oxygène dissous et la température évoluent de façons contraires. Il semble qu'un seuil de floculation soit très vite atteint pour des taux de salinité assez bas. La salinité, la conductivité et la température sont influencées par un phénomène de minéralisation. L'influence du milieu extérieur sur Je chimisme de l'eau fait varier le pH. Les MES eglsseu sous l'effet dynamique de l'eau avec les apports continentaux et en fonction de l'intensité des courants marins.

Les sédiments de la lagune Digboué sont constitués de sables fins, de vases et de sédiments "mixtes". La répartition spatiale de ces faciès montre la prépondérance des vases. !,'environnement de dépôt des sables de la lagune Digboué est de type plage et dunes continentales. Ces sables sont bien triés et très bien classés. Leur mode de transport est la saltation. Ce sont des grains de sables fins, sub-errondts qui traduisent UII transport dans un milieu aqueux sur une bonne distance avant leur dépôt. Le cortège minéralogique se compose d'une variété de minéraux (quartz, feldspath, minéraux argileux, ferromagnésfens. grenat, andalousite et silimanite). Ce som des altérités des roches du socle précambrien.

Les simulations prédictives spatio-tempcretles de la circulation des masses d'eau en lagune Digbouè traduisent la réponse de cet environnement côtier peu profond aux forçages naturels et anthropiques. Les débits échangés entre la lagune Digboué et le milieu marin présentent un bilan de masse négatif traduisant une perte de masse d'eau lagunaire par unité de temps au protit du domaine marin. Par contre, Je bilan de masse des volumes échangés est positif avec un temps de renouvellement des eaux de lj 22h Jmn 12s. Les simulations de la dispersion saline en lagune permettenl d'apprécier la qualité des eaux lors d'un cycle diurne.

'.\-tots clés: Lagune Digboué. hydrologie. granulométrie, hydrodynamisme. qualité des eaux

ABSTRACT Oigbuue Lagoon is located south-west coast of Côle d'Ivoire. Ouring heavy rains (June), lt knows a

flood overtlowîng, causing nuisance flooding. For this purpose a pass is open to the sea for dumping of excess water. ln addition. other pressures on the legoon Digboue. A 211 hydrodynamic modeling of the lagoon wilt idcntify the response of the lagoon Digboue face natural and emhrcpogenic forcings. lt is also necessary to know thc hydmlugy and morphosedimento\ogie bottom lagoon during rhese forcings.

lt is charactenzed, in tenns of morphology, for dépression and shoals. The interaction of hydrological perameters of the lagoon shows that salinhy, conductivily and lemperature are synchronous. Dissolvcd oxygen and temperature evolve in opposite ways. lt secms that a threshold of flocculation Is quickly reached for rehuively low salinity. Salinity, conductivicy and tcmpcrature are influenced by a phenomenon of minerali.zation. The influence of external enviroument on the chemistry of the water varied pH. MES act under the dynamic cffecr of the water with the continental inputs and depending on the intensity of ocean currents. The scdimcnt.s of the Digboue lagcon consist ofsands, muds and sedtments "mixed". The spatial distribmion of facies shows a balance of vases. The depositional envirunmcnt of sands of the Digboue lagoon type is beach and dunes inland. These sands are well sorted and well classificd. Their mode of transport is by saltation. These are flne-graincd sub-rounded to reflect a transport in an aqucous medium for some distance before filing. The mineralogical consisu of a variety of minerais (quartz, feldspar, clay minerais, ferromagnesian garnet, andatusite and silimanite ). The se arc weathered Precambrian base ment rocks. The predictive simulations of space-time movement of water masses in the Oighoue lagoon reflect the response of the coastal environmem to shallow natural and anthropogenic forcings. flows exchanged between the lagoon and lhe marine envîronmcnt Digboue have a négative mass balance rcsutting in a Joss of Jagooo water mass per unit time for the beneflt of the marine rcalm. For cons. the mass balance ufthe trading volume is positive with a turnover time of water of lday 22h Jmn 12s. Simulation of dispersion in saline lagoon on assessing the water quality during a diurnal cycle.

Keywords: Lagoon Dlgboue. hydrology, size, hydrodynemlc. water quality