Développement d'un modèle conceptuel de recharge des aquifères de socle cristallin dans la zone sahélienne du Burkina Faso en Afrique de l'Ouest

Development of a recharge conceptual model for crystalline basement aquifers in the Sahelian zone of Burkina Faso in West Africa

• Auteur / Autrice : Radegonde Rusagara
• Direction : Valérie Plagnes, Mahamadou Koita, Anne Jost
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hydrogéologie
• Date : Soutenance le 12/09/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec Institut international d'ingénierie de l'eau et de l'environnement
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Milieux environnementaux, transferts et interactions dans les hydrosystèmes et les sols (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Samuel Nakolendousse
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Bour, Angelbert Biaou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexis Yao Ngo, Patrick Lachassagne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Régions arides

Hydrogéologie

Cours d'eau temporaires

Burkina Faso

Aquifères

Mots clés libres

Régions arides

Aquifères fracturés altérés

Modèle conceptuel

Burkina Faso

Arid regions

Fractured weathered rock

Conceptual model

Burkina Faso

Résumé

Les données de la recharge des aquifères de socle au Sahel en Afrique de l'Ouest sont limitées en raison d'une connaissance insuffisante sur les mécanismes de recharge. Cette étude a été initiée dans le bassin versant à la rivière éphémère de Tougou (37 km2) pour améliorer la compréhension des mécanismes de recharge d'un aquifère de socle dans la zone sahélienne du Burkina Faso. Elle est basée sur des investigations menées de 2016 à 2020 sur un transect piézométrique et des puits de grand diamètre, respectivement perpendiculaires et longitudinaux à la rivière. L'analyse du profil de tomographie de résistivités électriques et des logs des forages, des tests de perméabilité, le traçage à la conductivité électrique et à la température des eaux souterraines, le suivi piézométrique et des hauteurs d'eau dans la rivière ainsi que des mesures pluviométriques ont été entrepris. Les résultats ont montré un aquifère de la saprolite latéralement continu (10-22 m d'épaisseur) surmonté par des sols résiduels sous la rivière et de la latérite discontinue sur les rives. Sous la rivière, la saprolite se trouve au-dessus de l'aquifère localisé dans les schistes légèrement altérés avec une drainance verticale ascendant ou descendant indépendamment des saisons. La saprolite est alimentée par la recharge concentrée au niveau de la rivière et par la recharge diffuse provenant des précipitations sur les rives, selon les informations fournies par les variations des niveaux piézométriques, le traçage des eaux souterraines et la corrélation croisée entre les niveaux piézométriques et les deux sources potentielles de recharge (la pluie et la rivière). Les valeurs de conductivité hydraulique du sol et la présence des argiles dans le profil d'altération indiquent une restriction l'infiltration de la matrice du sol. Ceci qui suggère l'occurrence de la recharge diffuse et concentrée à travers les voies de recharge préférentielles. Pour la période 2018-2020, la méthode de fluctuation des niveaux piézométriques fournit des estimations de recharge de 14-51 mm/an sur la rive gauche, 10-36 mm/an sur la rive droite et 148-194 mm/an dans le lit de la rivière.

Groundwater recharge rate for weathered rock aquifers in the Sahel of West Africa are sparse due to insufficient knowledge of the recharge pathways. This study was initiated in the Tougou ephemeral river catchment (37 km2) to improve understanding of recharge pathways to a weathered rock aquifer in the dryland of Burkina Faso. It is based on field investigations conducted in 2016–2020 on a piezometric transect and large-diameter wells, perpendicular and longitudinal to the river, respectively. Geophysical measurements, lithologs analysis, permeability tests, measurements of groundwater electrical conductivity and temperature, groundwater and river level monitoring, and rainfall measurements were undertaken. The results showed a laterally continuous saprolite aquifer (10–22 m thick) overlain by residual soils beneath the river and discontinuous laterite on the banks. Below the river, the saprolite overlays the weathered schist aquifer with an upward or downward hydraulic gradient regardless of the seasons. The saprolite is replenished by focused recharge from the river and diffuse recharge from the rainfall on the banks, according to information from the groundwater hydrographs, groundwater tracing results, and cross-correlation between the groundwater levels and the two potential recharge sources (rainfall and river water). The values of soil hydraulic conductivity and the presence of the clay in the soil profile indicate restriction of diffuse and focused recharge through soil matrix infiltration, suggesting there are preferential recharge pathways. For the 2018–2020 period, the water table fluctuation method provides recharge estimates of 14-51 mm/year on the left bank, 10-36 mm/year on the right bank and 148-194 mm/year in the riverbed.