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Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Caractérisation et modélisation du transfert de polluants dans un aquifère fracture en milieu de socle (Sous bassin versant de la Sissili – Burkina) / Moussa Diagne FAYE
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Caractérisation et modélisation du transfert de polluants dans un aquifère fracture en milieu de socle (Sous bassin versant de la Sissili – Burkina) Type de document : texte imprimé Auteurs : Moussa Diagne FAYE Année de publication : 2022 Importance : 206 p. Langues : Français (fre) Résumé : Le sous-bassin de la Sissili connaît une pollution de ses eaux souterraines à travers les activités qui y sont menées. Les études antérieures n’ont pas permis une meilleure connaissance des aquifères du sous-bassin en raison de leur complexité. Celle-ci rend difficiles la représentation et l’évaluation du comportement hydrodynamique des aquifères et du transport de polluants qui s’y trouvent. C’est dans ce contexte que la présente étude a été initiée. Elle vise à comprendre l’évolution du transfert de polluants et d’en appréhender le devenir dans ce type de milieu. Pour atteindre cet objectif, l’approche méthodologique adoptée a consisté dans un premier temps en une analyse physico-chimique et hydrogéochimique pour la caractérisation du polluant et la compréhension des processus physico-chimiques. En second lieu, la caractérisation de la géométrie et de la structure du système aquifère a été réalisée en utilisant les outils de la télédétection couplés à la prospection géophysique et aux lithologs. Et enfin, les résultats issus de ces prospections ont permis de concevoir un modèle numérique pour simuler l’écoulement souterrain par la démarche continu équivalent. Par la suite le modèle du transport de polluant a été élaboré. Le résultat des analyses physico-chimiques montre que les eaux sont agressives, très fortement corrosives et présentent une saturation en calcites. Les valeurs de la conductivité électrique nous conduisent une forte minéralisation, et se traduisent par une indépendance des poches d’eau les unes des autres. Ce qui est en concordance avec la présentation et l'organisation générale des roches du sous bassin. On note aussi que les éléments de cations et d’anions augmentent en fonction de la distance du chemin parcouru par percolation. La minéralisation est gouvernée par le lessivage des sols, les activités anthropiques et l’hydrolyse acide des minéraux de la roche. Les résultats du traitement des images Landsat et d’investigations géophysiques ont montré des directions préférentielles NE-SO, suivie des directions NO-SE et les directions N-S. Ce qui a permis également de mettre en évidence l’existence de failles et de couloirs fracturés qui constitueraient des couloirs privilégiés pour le transport de polluant vers la nappe d’eau souterraine. Le profil d’altération présente 3 couches : la saprolite, la couche fissurée et la roche saine. Il s’allie aux modèles conceptuels d’un profil d’altération présentés ces dernières années qui maintiennent que la conductivité hydraulique des milieux de socle est due à l’altération et non aux fractures tectoniques. Enfin, les résultats découlant des investigations ont admis l’exécution d’un modèle hydrodynamique monocouche en régime permanent. Les résultats des simulations du transport ont montré pour certains forages, une pollution significative étendue avec abondance et sa propagation converge selon le sens de l’écoulement. Tandis que pour d’autres forages la pollution diminue ou est stable.
Abstract : The Sissili sub-watershed is experiencing groundwater pollution from the activities that take place there. Previous studies have not allowed for a better understanding of the aquifers of the sub- watershed because of their complexity. This complexity makes it difficult to represent and assess the hydrodynamic behaviour of the aquifers and the transport of pollutants in them. It is in this context that the present study was initiated. It aims to understand the evolution of the transfer of pollutants and to apprehend the fate in this type of environment.
To achieve this objective, the methodological approach adopted consisted firstly in a physicochemical and hydrogeochemical analysis to characterise the pollutant and understand the physicochemical processes. Secondly, the characterization of the geometry and structure of the aquifer system was carried out using remote sensing tools coupled with geophysical prospecting and lithology. Finally, the results of these surveys will be used to design a numerical model to simulate the groundwater flow using the equivalent continuum approach. Subsequently, the pollutant transport model will be developed. The results of the physicochemical analyses show that the water is aggressive, very strongly corrosive and saturated with calcite. The electrical conductivity values suggest a strong mineralization, and translate into an independence of the water pockets from each other, which is consistent with the deposit mode. We also note that cation and anion elements increase with distance from the percolation path. Mineralization is governed by soil leaching, anthropogenic activities and acid hydrolysis of rock minerals. Results from Landsat images and geophysical investigations show preferential NE-SW directions, followed by NW-SE and N-S directions. This also revealed the existence of faults and fractured corridors that would constitute privileged corridors for the transport of pollutants towards the groundwater. The weathering profile shows 3 layers: saprolite, fractured layer and sound rock. It is in line with the models presented in recent years which maintain that the hydraulic conductivity of the basement environments is due to weathering and not to tectonic fractures. Finally, the results of investigations allowed the execution of a single-layer steady-state hydrodynamic model. The results of the transport simulations showed that significant pollution is spread abundantly and its propagation converges to the flow direction. While for other boreholes the pollution decreases or is stable.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Caractérisation et modélisation du transfert de polluants dans un aquifère fracture en milieu de socle (Sous bassin versant de la Sissili – Burkina) [texte imprimé] / Moussa Diagne FAYE . - 2022 . - 206 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Le sous-bassin de la Sissili connaît une pollution de ses eaux souterraines à travers les activités qui y sont menées. Les études antérieures n’ont pas permis une meilleure connaissance des aquifères du sous-bassin en raison de leur complexité. Celle-ci rend difficiles la représentation et l’évaluation du comportement hydrodynamique des aquifères et du transport de polluants qui s’y trouvent. C’est dans ce contexte que la présente étude a été initiée. Elle vise à comprendre l’évolution du transfert de polluants et d’en appréhender le devenir dans ce type de milieu. Pour atteindre cet objectif, l’approche méthodologique adoptée a consisté dans un premier temps en une analyse physico-chimique et hydrogéochimique pour la caractérisation du polluant et la compréhension des processus physico-chimiques. En second lieu, la caractérisation de la géométrie et de la structure du système aquifère a été réalisée en utilisant les outils de la télédétection couplés à la prospection géophysique et aux lithologs. Et enfin, les résultats issus de ces prospections ont permis de concevoir un modèle numérique pour simuler l’écoulement souterrain par la démarche continu équivalent. Par la suite le modèle du transport de polluant a été élaboré. Le résultat des analyses physico-chimiques montre que les eaux sont agressives, très fortement corrosives et présentent une saturation en calcites. Les valeurs de la conductivité électrique nous conduisent une forte minéralisation, et se traduisent par une indépendance des poches d’eau les unes des autres. Ce qui est en concordance avec la présentation et l'organisation générale des roches du sous bassin. On note aussi que les éléments de cations et d’anions augmentent en fonction de la distance du chemin parcouru par percolation. La minéralisation est gouvernée par le lessivage des sols, les activités anthropiques et l’hydrolyse acide des minéraux de la roche. Les résultats du traitement des images Landsat et d’investigations géophysiques ont montré des directions préférentielles NE-SO, suivie des directions NO-SE et les directions N-S. Ce qui a permis également de mettre en évidence l’existence de failles et de couloirs fracturés qui constitueraient des couloirs privilégiés pour le transport de polluant vers la nappe d’eau souterraine. Le profil d’altération présente 3 couches : la saprolite, la couche fissurée et la roche saine. Il s’allie aux modèles conceptuels d’un profil d’altération présentés ces dernières années qui maintiennent que la conductivité hydraulique des milieux de socle est due à l’altération et non aux fractures tectoniques. Enfin, les résultats découlant des investigations ont admis l’exécution d’un modèle hydrodynamique monocouche en régime permanent. Les résultats des simulations du transport ont montré pour certains forages, une pollution significative étendue avec abondance et sa propagation converge selon le sens de l’écoulement. Tandis que pour d’autres forages la pollution diminue ou est stable.
Abstract : The Sissili sub-watershed is experiencing groundwater pollution from the activities that take place there. Previous studies have not allowed for a better understanding of the aquifers of the sub- watershed because of their complexity. This complexity makes it difficult to represent and assess the hydrodynamic behaviour of the aquifers and the transport of pollutants in them. It is in this context that the present study was initiated. It aims to understand the evolution of the transfer of pollutants and to apprehend the fate in this type of environment.
To achieve this objective, the methodological approach adopted consisted firstly in a physicochemical and hydrogeochemical analysis to characterise the pollutant and understand the physicochemical processes. Secondly, the characterization of the geometry and structure of the aquifer system was carried out using remote sensing tools coupled with geophysical prospecting and lithology. Finally, the results of these surveys will be used to design a numerical model to simulate the groundwater flow using the equivalent continuum approach. Subsequently, the pollutant transport model will be developed. The results of the physicochemical analyses show that the water is aggressive, very strongly corrosive and saturated with calcite. The electrical conductivity values suggest a strong mineralization, and translate into an independence of the water pockets from each other, which is consistent with the deposit mode. We also note that cation and anion elements increase with distance from the percolation path. Mineralization is governed by soil leaching, anthropogenic activities and acid hydrolysis of rock minerals. Results from Landsat images and geophysical investigations show preferential NE-SW directions, followed by NW-SE and N-S directions. This also revealed the existence of faults and fractured corridors that would constitute privileged corridors for the transport of pollutants towards the groundwater. The weathering profile shows 3 layers: saprolite, fractured layer and sound rock. It is in line with the models presented in recent years which maintain that the hydraulic conductivity of the basement environments is due to weathering and not to tectonic fractures. Finally, the results of investigations allowed the execution of a single-layer steady-state hydrodynamic model. The results of the transport simulations showed that significant pollution is spread abundantly and its propagation converges to the flow direction. While for other boreholes the pollution decreases or is stable.Exemplaires(0)
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DiagneAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Compréhension et caractérisation de l’intermittence du réseau hydrographique en Afrique / Patindé Axel BELEMTOUGRI
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Compréhension et caractérisation de l’intermittence du réseau hydrographique en Afrique : développements méthodologiques et applications hydrologiques Type de document : texte imprimé Auteurs : Patindé Axel BELEMTOUGRI Année de publication : 2022 Importance : 292 p. Langues : Français (fre) Résumé : Les cours d’eau intermittents sont des cours d’eau qui cessent de couler à un moment donné dans l’espace et le temps. Ils constituent la majorité des cours du monde, se retrouvent sous tous les types de climats et sont particulièrement répandus dans les régions arides et semi-arides. Cependant, la compréhension de la variabilité spatio-temporelle des cours d’eau intermittents ainsi que leur localisation précise dans le réseau hydrographique reste limitée en raison d’un manque de données hydrométriques et hydrographiques et des contraintes associées aux méthodes traditionnelles de cartographie par image satellitaire (opacité de la végétation et des nuages, résolution insuffisante). Ces difficultés sont accentuées dans les régions à données limitées comme l’Afrique et cette thèse vise principalement à développer des approches méthodologiques qui s'appuient sur des modèles de forêts aléatoires (Random Forest) ainsi que des analyses statistiques pour caractériser la distribution spatiale des cours d’eau intermittents et mieux appréhender les mécanismes de contrôle de l’intermittence en Afrique afin de pallier les lacunes d’observations.
D’abord, cette thèse s’est focalisée à l’échelle régionale au Burkina Faso où 49 stations de jaugeage des cours d’eau avec au minimum quatre ans de données sur la période 1955-1985 ont été examinées. Le nombre moyen de mois à débit nul par an (????????????????????????) a été utilisé comme prédicteur pour définir quatre classes croissantes d'intermittence du débit à savoir : permanent (0-1 mois à débit nul), faiblement intermittent (2-4), fortement intermittent (5-7), éphémère (8-12). Une analyse en composante principale (ACP) réalisée sur les 49 stations de jaugeages a montré que, bien que l’ordre de Strahler et la précipitation moyenne annuelle influencent la répartition géographique des différentes classes d’intermittence au Burkina Faso, la perméabilité moyenne et la surface amont des bassins versants expliquent principalement cette répartition. Cette étude suggère que la saisonnalité de la précipitation au Burkina Faso rend également saisonnier l’écoulement des cours d’eau, quelle que soit la précipitation moyenne annuelle à moins que les processus hydrogéologiques ne soient impliqués, notamment à travers la contribution des aquifères au débit de base pendant les périodes d’étiage. L’approche de prédiction par Random Forest a permis d’estimer sur le réseau hydrographique LCS que 83% de la longueur totale des cours d’eau au Burkina Faso sont intermittents contre 98% dans le réseau hydrographique nationale de référence (IGB-BNDT). Cette différence de proportion s’explique en partie par le fait que le modèle est entrainé sur des stations localisées sur de grands cours d’eau et son extrapolation sur des petits cours d’eau sous-estime l’intermittence.
Ensuite, à l’échelle de l’Afrique, 1125 stations de jaugeage avec au moins 4 ans de données sont examinées sur la période 1958-1991. Plusieurs modèles Random Forest ont été entrainés à relier les classes d’intermittence observée au droit des stations de jaugeage aux valeurs caractéristiques de 15 variables environnementales clés identifiées. L’analyse de l’importance des variables suggère que l’indice d’aridité (P/ETP), la surface amont des bassins versants et l’évapotranspiration potentielle moyenne annuelle sont les facteurs de contrôle les plus importants de l’intermittence à l’échelle continentale de l’Afrique. Cela se confirme d’autant plus que la majorité des stations classées intermittentes dans l’échantillon analysé ont des valeurs d’évapotranspiration potentielle moyenne annuelle qui sont supérieures à la précipitation moyenne annuelle (c.-à-d. indice d’aridité < 1). La perméabilité qui est identifiée au Burkina Faso comme la variable de contrôle la plus importante ne ressort pas à l'échelle de l'Afrique parmi les contrôles les plus importants. Cela s'expliquerait par les incertitudes associées aux données hydrogéologiques à large échelle, mais aussi par une influence moindre en général que celle des variables climatiques. Avec des performances modérées, le modèle prédit sur le réseau hydrographique LCS qu’en Afrique 44 % en longueur des cours d’eau sont permanents tandis que 56 % sont intermittents (9 % faiblement intermittents, 31 % fortement intermittents et 16 % éphémères). Les prédictions du modèle capturent en général la distribution spatiale de l’intermittence dans les réseaux hydrographiques nationaux de référence de l’Afrique du Sud, du Bénin, de Madagascar, du Mali et un peu moins au Burkina Faso. Cette étude met également en évidence que la classification de l’intermittence présente dans les réseaux hydrographiques nationaux de référence sous-estime en général l’intermittence.
Enfin, cette thèse s’est appesantie sur les difficultés des réseaux hydrographiques globaux et continentaux à reproduire la variabilité spatiale de la densité de drainage observée sur les réseaux hydrographiques nationaux de référence des différents pays en Afrique. Une méthode simple pour extraire les cours d’eau des MNT (Modèle Numérique de Terrain) à partir de surface contributive (Amin) variable spatialement a été développée. Une première relation établit entre Amin et la densité de drainage observée au Burkina Faso et validée au Mali et à Madagascar a donné des performances satisfaisantes. Une seconde relation entre la densité de drainage observée et des variables environnementales clés sur l’ensemble du jeu de données (Burkina Faso, Mali, Madagascar) a donné également en calibration et validation des performances satisfaisantes. La combinaison de ces deux relations a permis de déduire des valeurs de Amin à l’échelle de l’Afrique variables spatialement en fonction des caractéristiques du paysage. Ces valeurs de Amin ont permis enfin d’extraire des cours d’eau à l’échelle de l’Afrique qui reflètent au mieux la variabilité spatiale de la densité de drainage observée dans les réseaux hydrographiques de référence.
Abstract : Intermittent rivers are rivers that stop flowing at some point in space and time. They constitute the majority of the world's rivers, occur in all types of climates, and are particularly prevalent in arid and semi-arid regions. However, the understanding of the spatio-temporal variability of intermittent rivers as well as their precise location in the hydrographic network remains limited due to a lack of hydrometric and hydrographic data and constraints associated with traditional satellite image mapping methods (vegetation and cloud opacity, insufficient resolution). These difficulties are accentuated in data-limited regions such as Africa and this thesis aims to develop methodological approaches that rely on Random Forest models and statistical analyses to characterize the spatial distribution of intermittent rivers and to better understand the controlling factors of intermittency in Africa in order to overcome the observation gaps.
Firstly, this thesis focused on the regional scale in Burkina Faso where 49 stream gauging stations with at least four years of data over the period 1955-1985 were examined. The mean number of months with zero flow per year (????????????????????????) was used as a predictor to define four increasing classes of flow intermittency namely: permanent (0-1 months with zero flow), weakly intermittent (2-4), highly intermittent (5-7) and ephemeral (8-12). A principal component analysis (PCA) performed on 49 gauging stations showed that, although the Strahler order and the average annual precipitation influence the geographical distribution of the different intermittency classes in Burkina Faso, the average permeability and the upstream catchment area mainly explain this distribution. This study suggests that the seasonality of precipitation in Burkina Faso also makes streamflow seasonal regardless of mean annual precipitation unless hydrogeological processes are involved, notably through the contribution of aquifers to baseflow during low-flow periods. The Random Forest model estimated that 83% of the total length of the rivers in Burkina Faso is intermittent compared to 98% in the national reference hydrographic databases (IGB-BNDT). This difference in proportion is partly explained by the fact that the model is trained on gauges stations located on large rivers and its extrapolation on small rivers underestimates the intermittence.
Secondly, at the African scale, 1125 gauging stations with at least 4 years of data are examined over the period 1958-1991. Several Random Forest models were trained to relate the classes of intermittency observed at the gauging stations to the characteristic values of the key environmental variables identified (15). Analysis of the importance of the variables suggests that the aridity index (P/ETP), upstream catchment area and mean annual potential evapotranspiration are the most important controlling factors of intermittency at the continental scale in Africa. This is further confirmed by the fact that the majority of gauges stations classified as intermittent in the sample analyzed have mean annual potential evapotranspiration values that are higher than the mean annual precipitation (i.e, aridity index < 1). Permeability, which is identified in Burkina Faso as the most important controlling variable, does not emerge at the African scale as one of the most important controls. This could be explained by the uncertainties associated with large-scale hydrogeological data but also by a lesser influence of these variables compared to climatic variables at a larger scale.
With moderate performance, the model predicts that in Africa 44% of the river length is permanent while 56% is intermittent (9% weakly intermittent, 31% highly intermittent and 16% ephemeral). The model predictions generally capture the spatial distribution of intermittency in the national reference hydrographic database of South Africa, Benin, Madagascar, and Mali somewhat less so in Burkina Faso. This study also highlights that the classification of intermittency present in the national reference hydrographic database generally underestimates intermittency.
Finally, this thesis focused on the difficulties of global and continental river networks to reproduce the spatial variability of the observed drainage density in the national reference hydrographic database of different countries in Africa. A simple method for extracting streams from DEM (Digital Elevation Model) with a spatially variable contributing area (Amin) was developed. A first relationship established between Amin and observed drainage density in Burkina Faso and validated in Mali and Madagascar gave satisfactory performances. A second relationship established between observed drainage density and key environmental variables on the whole dataset (Burkina Faso, Mali, Madagascar) also gave satisfactory performances in calibration and validation. The combination of these two steps relations allowed us to deduce spatially variable values of Amin at the African scale according to the characteristics of the landscape. These Amin values were finally used to extract rivers network in Africa that best reflect the spatial variability of the drainage density observed in the reference hydrographic databases.
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Compréhension et caractérisation de l’intermittence du réseau hydrographique en Afrique : développements méthodologiques et applications hydrologiques [texte imprimé] / Patindé Axel BELEMTOUGRI . - 2022 . - 292 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Les cours d’eau intermittents sont des cours d’eau qui cessent de couler à un moment donné dans l’espace et le temps. Ils constituent la majorité des cours du monde, se retrouvent sous tous les types de climats et sont particulièrement répandus dans les régions arides et semi-arides. Cependant, la compréhension de la variabilité spatio-temporelle des cours d’eau intermittents ainsi que leur localisation précise dans le réseau hydrographique reste limitée en raison d’un manque de données hydrométriques et hydrographiques et des contraintes associées aux méthodes traditionnelles de cartographie par image satellitaire (opacité de la végétation et des nuages, résolution insuffisante). Ces difficultés sont accentuées dans les régions à données limitées comme l’Afrique et cette thèse vise principalement à développer des approches méthodologiques qui s'appuient sur des modèles de forêts aléatoires (Random Forest) ainsi que des analyses statistiques pour caractériser la distribution spatiale des cours d’eau intermittents et mieux appréhender les mécanismes de contrôle de l’intermittence en Afrique afin de pallier les lacunes d’observations.
D’abord, cette thèse s’est focalisée à l’échelle régionale au Burkina Faso où 49 stations de jaugeage des cours d’eau avec au minimum quatre ans de données sur la période 1955-1985 ont été examinées. Le nombre moyen de mois à débit nul par an (????????????????????????) a été utilisé comme prédicteur pour définir quatre classes croissantes d'intermittence du débit à savoir : permanent (0-1 mois à débit nul), faiblement intermittent (2-4), fortement intermittent (5-7), éphémère (8-12). Une analyse en composante principale (ACP) réalisée sur les 49 stations de jaugeages a montré que, bien que l’ordre de Strahler et la précipitation moyenne annuelle influencent la répartition géographique des différentes classes d’intermittence au Burkina Faso, la perméabilité moyenne et la surface amont des bassins versants expliquent principalement cette répartition. Cette étude suggère que la saisonnalité de la précipitation au Burkina Faso rend également saisonnier l’écoulement des cours d’eau, quelle que soit la précipitation moyenne annuelle à moins que les processus hydrogéologiques ne soient impliqués, notamment à travers la contribution des aquifères au débit de base pendant les périodes d’étiage. L’approche de prédiction par Random Forest a permis d’estimer sur le réseau hydrographique LCS que 83% de la longueur totale des cours d’eau au Burkina Faso sont intermittents contre 98% dans le réseau hydrographique nationale de référence (IGB-BNDT). Cette différence de proportion s’explique en partie par le fait que le modèle est entrainé sur des stations localisées sur de grands cours d’eau et son extrapolation sur des petits cours d’eau sous-estime l’intermittence.
Ensuite, à l’échelle de l’Afrique, 1125 stations de jaugeage avec au moins 4 ans de données sont examinées sur la période 1958-1991. Plusieurs modèles Random Forest ont été entrainés à relier les classes d’intermittence observée au droit des stations de jaugeage aux valeurs caractéristiques de 15 variables environnementales clés identifiées. L’analyse de l’importance des variables suggère que l’indice d’aridité (P/ETP), la surface amont des bassins versants et l’évapotranspiration potentielle moyenne annuelle sont les facteurs de contrôle les plus importants de l’intermittence à l’échelle continentale de l’Afrique. Cela se confirme d’autant plus que la majorité des stations classées intermittentes dans l’échantillon analysé ont des valeurs d’évapotranspiration potentielle moyenne annuelle qui sont supérieures à la précipitation moyenne annuelle (c.-à-d. indice d’aridité < 1). La perméabilité qui est identifiée au Burkina Faso comme la variable de contrôle la plus importante ne ressort pas à l'échelle de l'Afrique parmi les contrôles les plus importants. Cela s'expliquerait par les incertitudes associées aux données hydrogéologiques à large échelle, mais aussi par une influence moindre en général que celle des variables climatiques. Avec des performances modérées, le modèle prédit sur le réseau hydrographique LCS qu’en Afrique 44 % en longueur des cours d’eau sont permanents tandis que 56 % sont intermittents (9 % faiblement intermittents, 31 % fortement intermittents et 16 % éphémères). Les prédictions du modèle capturent en général la distribution spatiale de l’intermittence dans les réseaux hydrographiques nationaux de référence de l’Afrique du Sud, du Bénin, de Madagascar, du Mali et un peu moins au Burkina Faso. Cette étude met également en évidence que la classification de l’intermittence présente dans les réseaux hydrographiques nationaux de référence sous-estime en général l’intermittence.
Enfin, cette thèse s’est appesantie sur les difficultés des réseaux hydrographiques globaux et continentaux à reproduire la variabilité spatiale de la densité de drainage observée sur les réseaux hydrographiques nationaux de référence des différents pays en Afrique. Une méthode simple pour extraire les cours d’eau des MNT (Modèle Numérique de Terrain) à partir de surface contributive (Amin) variable spatialement a été développée. Une première relation établit entre Amin et la densité de drainage observée au Burkina Faso et validée au Mali et à Madagascar a donné des performances satisfaisantes. Une seconde relation entre la densité de drainage observée et des variables environnementales clés sur l’ensemble du jeu de données (Burkina Faso, Mali, Madagascar) a donné également en calibration et validation des performances satisfaisantes. La combinaison de ces deux relations a permis de déduire des valeurs de Amin à l’échelle de l’Afrique variables spatialement en fonction des caractéristiques du paysage. Ces valeurs de Amin ont permis enfin d’extraire des cours d’eau à l’échelle de l’Afrique qui reflètent au mieux la variabilité spatiale de la densité de drainage observée dans les réseaux hydrographiques de référence.
Abstract : Intermittent rivers are rivers that stop flowing at some point in space and time. They constitute the majority of the world's rivers, occur in all types of climates, and are particularly prevalent in arid and semi-arid regions. However, the understanding of the spatio-temporal variability of intermittent rivers as well as their precise location in the hydrographic network remains limited due to a lack of hydrometric and hydrographic data and constraints associated with traditional satellite image mapping methods (vegetation and cloud opacity, insufficient resolution). These difficulties are accentuated in data-limited regions such as Africa and this thesis aims to develop methodological approaches that rely on Random Forest models and statistical analyses to characterize the spatial distribution of intermittent rivers and to better understand the controlling factors of intermittency in Africa in order to overcome the observation gaps.
Firstly, this thesis focused on the regional scale in Burkina Faso where 49 stream gauging stations with at least four years of data over the period 1955-1985 were examined. The mean number of months with zero flow per year (????????????????????????) was used as a predictor to define four increasing classes of flow intermittency namely: permanent (0-1 months with zero flow), weakly intermittent (2-4), highly intermittent (5-7) and ephemeral (8-12). A principal component analysis (PCA) performed on 49 gauging stations showed that, although the Strahler order and the average annual precipitation influence the geographical distribution of the different intermittency classes in Burkina Faso, the average permeability and the upstream catchment area mainly explain this distribution. This study suggests that the seasonality of precipitation in Burkina Faso also makes streamflow seasonal regardless of mean annual precipitation unless hydrogeological processes are involved, notably through the contribution of aquifers to baseflow during low-flow periods. The Random Forest model estimated that 83% of the total length of the rivers in Burkina Faso is intermittent compared to 98% in the national reference hydrographic databases (IGB-BNDT). This difference in proportion is partly explained by the fact that the model is trained on gauges stations located on large rivers and its extrapolation on small rivers underestimates the intermittence.
Secondly, at the African scale, 1125 gauging stations with at least 4 years of data are examined over the period 1958-1991. Several Random Forest models were trained to relate the classes of intermittency observed at the gauging stations to the characteristic values of the key environmental variables identified (15). Analysis of the importance of the variables suggests that the aridity index (P/ETP), upstream catchment area and mean annual potential evapotranspiration are the most important controlling factors of intermittency at the continental scale in Africa. This is further confirmed by the fact that the majority of gauges stations classified as intermittent in the sample analyzed have mean annual potential evapotranspiration values that are higher than the mean annual precipitation (i.e, aridity index < 1). Permeability, which is identified in Burkina Faso as the most important controlling variable, does not emerge at the African scale as one of the most important controls. This could be explained by the uncertainties associated with large-scale hydrogeological data but also by a lesser influence of these variables compared to climatic variables at a larger scale.
With moderate performance, the model predicts that in Africa 44% of the river length is permanent while 56% is intermittent (9% weakly intermittent, 31% highly intermittent and 16% ephemeral). The model predictions generally capture the spatial distribution of intermittency in the national reference hydrographic database of South Africa, Benin, Madagascar, and Mali somewhat less so in Burkina Faso. This study also highlights that the classification of intermittency present in the national reference hydrographic database generally underestimates intermittency.
Finally, this thesis focused on the difficulties of global and continental river networks to reproduce the spatial variability of the observed drainage density in the national reference hydrographic database of different countries in Africa. A simple method for extracting streams from DEM (Digital Elevation Model) with a spatially variable contributing area (Amin) was developed. A first relationship established between Amin and observed drainage density in Burkina Faso and validated in Mali and Madagascar gave satisfactory performances. A second relationship established between observed drainage density and key environmental variables on the whole dataset (Burkina Faso, Mali, Madagascar) also gave satisfactory performances in calibration and validation. The combination of these two steps relations allowed us to deduce spatially variable values of Amin at the African scale according to the characteristics of the landscape. These Amin values were finally used to extract rivers network in Africa that best reflect the spatial variability of the drainage density observed in the reference hydrographic databases.
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PatindeAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Confort thermique et écohabitat utilisant au mieux les ressources locales et adaptées au contexte sahélien / Sountong-Noma Louis Arnaud OUEDRAOGO
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Confort thermique et écohabitat utilisant au mieux les ressources locales et adaptées au contexte sahélien Type de document : texte imprimé Auteurs : Sountong-Noma Louis Arnaud OUEDRAOGO Année de publication : 2022 Importance : 117 p. Langues : Français (fre) Résumé : En Afrique, les acteurs dans le secteur du bâtiment emploient parfois des matériaux de construction souvent inadaptés aux conditions climatiques et qui causent un réel problème de confort thermique intérieure. Cette thèse est une contribution dans la recherche d’amélioration du confort thermique dans les bâtiments peu coûteux en évolution libre, situés dans chaque région climatique du Burkina Faso. Pour ce faire, il est proposé un modèle adaptatif, basé sur une combinaison de paramètre telle que la température opérative, la nouvelle température effective et les paramètres de base du confort thermique. Elle a conduit à concevoir et définir des zones de conforts thermiques sur le diagramme de l’air humide pour chaque région climatique du Burkina Faso et à les utiliser pour caractériser le confort thermique dans divers types de locaux d’habitation. Un indice de confort à long terme a été défini et permet d’évaluer le degré d’inconfort thermique pour divers types d’habitations. L’instrumentation des bâtiments pilotes, les enquêtes sur le terrain et les paramètres climatiques des trois régions climatiques ont permis de juger cette méthode d’évaluation de l’inconfort thermique. Celui-ci est de 82,7 %, 74,7 % et 76,6 % respectivement pour Dori, Ouagadougou et Bobo Dioulasso. Les expérimentations ont été essentiellement faites sur deux pilotes symbolisant l’habitat à faible coût rencontré en majorité dans le pays. Leurs niveaux d’inconfort évalués sont presque identiques et sont de 73,9 % pour le bâtiment en bloc de terre comprimé et 74,4 % pour le celui en parpaing alvéolé de ciment. Les enquêtes sur terrain réalisées uniquement dans la région de Ouagadougou ont permis d’interviewer au total 430 individus sur le confort thermique ressenti dans des bâtiments en évolution libre. Les résultats des votes ont révélé 45 % des occupants dans le confort et 55 % dans l’inconfort. Les résultats obtenus avec le nouvel outil d’évaluation du confort thermique mis en place sont de 51,6 % pour le confort et 48,4 % pour les occupants en inconfort. L’analyse des résultats d’enquête et des résultats de modélisation a permis de valider le nouvel outil d’évaluation avec une erreur relative de 13 %.
Abstract : In Africa, the building sector uses building materials that are often unsuitable for climatic conditions which cause a real problem of indoor thermal comfort. This thesis contributes toward assessing and improving the thermal comfort, specific to each climatic region of Burkina Faso, in low cost buildings in free evolution. The study proposed a simple method based on the adaptive model which relies on a combination of parameters such as the operative temperature, the new effective temperature and the basic parameters of thermal comfort. It led to the design and definition of thermal comfort zones on the humid air diagram for each climatic region of Burkina Faso and to use them to characterize the thermal comfort in various types of dwellings. A long-term comfort index has been defined and makes it possible to assess the degree of thermal discomfort for various types of dwellings. The instrumentation of the pilot buildings, the field surveys and the climatic parameters of the three climatic regions made it possible to assess this method of evaluating the thermal discomfort. The results showed that the thermal discomfort is 82.7%, 74.7% and 76.6% respectively for Dori, Ouagadougou and Bobo Dioulasso regions. The experiments were mainly carried out on two pilot buildings representing the main types of low-cost housing encountered in the country. It showed that the levels of thermal discomfort are almost identical: 73.9% for the building whose wall masonry is made of compressed earth block and 74.4% for that made of cement block. The field surveys carried out only in the Ouagadougou region made it possible to interview a total of 430 individuals on their feeling of the thermal comfort in buildings in free evolution. The results of the surveys revealed that 45% of the occupants are in thermal comfort and 55% are in discomfort, with respect to the adaptative thermal assessment method. The results obtained with respect to the newly proposed thermal comfort assessment tool shows that 51.6% of the occupants are in comfort and 48.4% of the occupants are in discomfort. The analysis of the results from the survey and the proposed tool made it possible to validate the new thermal comfort evaluation tool with a relative error of 13%.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Confort thermique et écohabitat utilisant au mieux les ressources locales et adaptées au contexte sahélien [texte imprimé] / Sountong-Noma Louis Arnaud OUEDRAOGO . - 2022 . - 117 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : En Afrique, les acteurs dans le secteur du bâtiment emploient parfois des matériaux de construction souvent inadaptés aux conditions climatiques et qui causent un réel problème de confort thermique intérieure. Cette thèse est une contribution dans la recherche d’amélioration du confort thermique dans les bâtiments peu coûteux en évolution libre, situés dans chaque région climatique du Burkina Faso. Pour ce faire, il est proposé un modèle adaptatif, basé sur une combinaison de paramètre telle que la température opérative, la nouvelle température effective et les paramètres de base du confort thermique. Elle a conduit à concevoir et définir des zones de conforts thermiques sur le diagramme de l’air humide pour chaque région climatique du Burkina Faso et à les utiliser pour caractériser le confort thermique dans divers types de locaux d’habitation. Un indice de confort à long terme a été défini et permet d’évaluer le degré d’inconfort thermique pour divers types d’habitations. L’instrumentation des bâtiments pilotes, les enquêtes sur le terrain et les paramètres climatiques des trois régions climatiques ont permis de juger cette méthode d’évaluation de l’inconfort thermique. Celui-ci est de 82,7 %, 74,7 % et 76,6 % respectivement pour Dori, Ouagadougou et Bobo Dioulasso. Les expérimentations ont été essentiellement faites sur deux pilotes symbolisant l’habitat à faible coût rencontré en majorité dans le pays. Leurs niveaux d’inconfort évalués sont presque identiques et sont de 73,9 % pour le bâtiment en bloc de terre comprimé et 74,4 % pour le celui en parpaing alvéolé de ciment. Les enquêtes sur terrain réalisées uniquement dans la région de Ouagadougou ont permis d’interviewer au total 430 individus sur le confort thermique ressenti dans des bâtiments en évolution libre. Les résultats des votes ont révélé 45 % des occupants dans le confort et 55 % dans l’inconfort. Les résultats obtenus avec le nouvel outil d’évaluation du confort thermique mis en place sont de 51,6 % pour le confort et 48,4 % pour les occupants en inconfort. L’analyse des résultats d’enquête et des résultats de modélisation a permis de valider le nouvel outil d’évaluation avec une erreur relative de 13 %.
Abstract : In Africa, the building sector uses building materials that are often unsuitable for climatic conditions which cause a real problem of indoor thermal comfort. This thesis contributes toward assessing and improving the thermal comfort, specific to each climatic region of Burkina Faso, in low cost buildings in free evolution. The study proposed a simple method based on the adaptive model which relies on a combination of parameters such as the operative temperature, the new effective temperature and the basic parameters of thermal comfort. It led to the design and definition of thermal comfort zones on the humid air diagram for each climatic region of Burkina Faso and to use them to characterize the thermal comfort in various types of dwellings. A long-term comfort index has been defined and makes it possible to assess the degree of thermal discomfort for various types of dwellings. The instrumentation of the pilot buildings, the field surveys and the climatic parameters of the three climatic regions made it possible to assess this method of evaluating the thermal discomfort. The results showed that the thermal discomfort is 82.7%, 74.7% and 76.6% respectively for Dori, Ouagadougou and Bobo Dioulasso regions. The experiments were mainly carried out on two pilot buildings representing the main types of low-cost housing encountered in the country. It showed that the levels of thermal discomfort are almost identical: 73.9% for the building whose wall masonry is made of compressed earth block and 74.4% for that made of cement block. The field surveys carried out only in the Ouagadougou region made it possible to interview a total of 430 individuals on their feeling of the thermal comfort in buildings in free evolution. The results of the surveys revealed that 45% of the occupants are in thermal comfort and 55% are in discomfort, with respect to the adaptative thermal assessment method. The results obtained with respect to the newly proposed thermal comfort assessment tool shows that 51.6% of the occupants are in comfort and 48.4% of the occupants are in discomfort. The analysis of the results from the survey and the proposed tool made it possible to validate the new thermal comfort evaluation tool with a relative error of 13%.Exemplaires(0)
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NomaAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Contribution au développement d’un éco-ciment hydraulique à base des pouzzolanes disponibles localement au Burkina Faso / Christian RAMADJI
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Contribution au développement d’un éco-ciment hydraulique à base des pouzzolanes disponibles localement au Burkina Faso Type de document : texte imprimé Auteurs : Christian RAMADJI Année de publication : 2022 Importance : 156 p. Langues : Français (fre) Résumé : Le béton est le matériau le plus utilisé dans les constructions et le principal liant utilisé pour sa production est le ciment. Cependant, la production du ciment contribue à environ 7 % des émissions mondiales du CO2 et depuis les signatures des accords de la COP21 à Paris, les industries du ciment multiplient les efforts pour limiter les émissions des gaz à effet de serre, notamment le CO2. Ce travail de thèse s’inscrit dans cette même démarche et vise la possibilité d’élaborer un ciment ternaire dans lequel le clinker est substitué à une hauteur de 30 % par une combinaison d’argile calcinée et de la poussière de granite.
Les études ont consisté à caractériser quatre carrières argileuses afin d’identifier les facteurs affectant leur réactivité avant et après calcination et de choisir la meilleure argile calcinée qui sera utilisée comme pouzzolane. Une caractérisation assez détaillée a été réalisée sur la poussière de granite dans le but de l’associer, comme filler, à l’argile calcinée dans le ciment ternaire. Après caractérisation des additions minérales, il a été question d’étudier quelques propriétés physico-mécaniques et de durabilité de deux types de ciments binaires (clinker + argile calcinée et clinker + poussière de granite) afin d’analyser l’influence de chaque addition sur les propriétés et de dégager les taux optimums de leur utilisation dans le ciment ternaire. Enfin une étude complète de l’influence de la combinaison des additions sur la microstructure, les propriétés physico-mécaniques et de durabilité de trois ciments ternaires a été menée.
Les résultats ont montré que l’argile calcinée avec la plus grande teneur en kaolinite (61%) a présenté les meilleures performances sur l’ensemble des tests de pouzzolanicité. Pour la poussière de granite, bien qu’à long terme, on a observé une faible réactivité, elle est quasiment inerte. L’étude des ciments binaires montre que l’argile calcinée, par sa réactivité pouzzolanique, a contribué à l’amélioration de toutes les performances exceptée la chaleur d’hydratation qui augmente en présence de l’argile calcinée. Cependant, la poussière de granite a montré une influence inverse à celle de l’argile calcinée avec une dégradation de la plupart des propriétés. A l’issue de ces analyses, des taux de 10 %, 15 % et 20 % ont été retenus pour chaque addition pour l’élaboration des ciments ternaires. L’analyse de la microstructure des ciments ternaires a montré que la combinaison argile calcinée-poussière de granite a apporté une abondance des aluminosilicates de calcium hydratés (CASH) dans la matrice cimentaire, dont certains se présentent sous une forme cristallisée identifiables par la DRX et d’autres semi-amorphes identifiés grâce à l’infrarouge et l’ATG. La synergie des additions a apporté une densification de la matrice cimentaire, un raffinement des réseaux poreux. L’ensemble de ces améliorations a contribué à l’augmentation de toutes les performances des ciments ternaires.
Abstract : Concrete is the most widely used building material and its main binder is cement. However, cement production contributes to about 7% of global CO2 emissions and since the signing of the COP21 agreements in Paris, the cement industries have been increasing their efforts to limit greenhouse gas emissions, especially CO2. This thesis is part of the same approach and aims to develop a ternary cement in which the clinker is substituted by 30% of the combination of calcined clay and granite dust.
The studies consisted of characterizing four clay quarries to identify the factors affecting their reactivity before and after calcination and to choose the best calcined clay to be used as a pozzolan. A detailed characterization was carried out on granite dust to associate it, as a filer, with the calcined clay in the ternary cement. After the characterization of the mineral additions (calcined clay and granite dust), the studies were carried out on some physical-mechanical and durability properties of two types of binary cements (clinker + calcined clay and clinker + granite dust). This aimed to analyze the influence of each addition on the aforementioned properties and to identify the optimal rates of their use in a ternary cement. Finally, a complete study of the influence of the combination of additions on the microstructure, physical-mechanical and durability properties of three ternary cements was carried out.
The results showed that the calcined clay with the highest kaolinite (61%) content showed better performance on all pozzolanicity tests. For the granite dust, a low reactivity was observed in the long term; it is therefore almost inert. The study of binary cements shows that calcined clay, by its pozzolanic reactivity, contributed to the improvement of all performances except the heat of hydration which increases in presence of the calcined clay. However, granite dust had an opposite influence to that of the calcined clay with a degradation of most properties. As a result of these analyses, the ratios of 10%, 15% and 20% were retained for each addition for the elaboration of ternary cements. The microstructure analysis of the ternary cements showed that the calcined clay-granite dust combination produces an extra hydrated calcium aluminosilicates (CASH) in the cementitious matrix. Some of these hydrates were in a crystallized phase and identified by XRD and others were in semi-amorphous phase and identified by infrared spectroscopy. The synergy of the additions contributed to the densification of the cement matrix through the refinement of the porous networks. All these improvements contributed to the increase of all the performances of the ternary cements.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Contribution au développement d’un éco-ciment hydraulique à base des pouzzolanes disponibles localement au Burkina Faso [texte imprimé] / Christian RAMADJI . - 2022 . - 156 p.
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Résumé : Le béton est le matériau le plus utilisé dans les constructions et le principal liant utilisé pour sa production est le ciment. Cependant, la production du ciment contribue à environ 7 % des émissions mondiales du CO2 et depuis les signatures des accords de la COP21 à Paris, les industries du ciment multiplient les efforts pour limiter les émissions des gaz à effet de serre, notamment le CO2. Ce travail de thèse s’inscrit dans cette même démarche et vise la possibilité d’élaborer un ciment ternaire dans lequel le clinker est substitué à une hauteur de 30 % par une combinaison d’argile calcinée et de la poussière de granite.
Les études ont consisté à caractériser quatre carrières argileuses afin d’identifier les facteurs affectant leur réactivité avant et après calcination et de choisir la meilleure argile calcinée qui sera utilisée comme pouzzolane. Une caractérisation assez détaillée a été réalisée sur la poussière de granite dans le but de l’associer, comme filler, à l’argile calcinée dans le ciment ternaire. Après caractérisation des additions minérales, il a été question d’étudier quelques propriétés physico-mécaniques et de durabilité de deux types de ciments binaires (clinker + argile calcinée et clinker + poussière de granite) afin d’analyser l’influence de chaque addition sur les propriétés et de dégager les taux optimums de leur utilisation dans le ciment ternaire. Enfin une étude complète de l’influence de la combinaison des additions sur la microstructure, les propriétés physico-mécaniques et de durabilité de trois ciments ternaires a été menée.
Les résultats ont montré que l’argile calcinée avec la plus grande teneur en kaolinite (61%) a présenté les meilleures performances sur l’ensemble des tests de pouzzolanicité. Pour la poussière de granite, bien qu’à long terme, on a observé une faible réactivité, elle est quasiment inerte. L’étude des ciments binaires montre que l’argile calcinée, par sa réactivité pouzzolanique, a contribué à l’amélioration de toutes les performances exceptée la chaleur d’hydratation qui augmente en présence de l’argile calcinée. Cependant, la poussière de granite a montré une influence inverse à celle de l’argile calcinée avec une dégradation de la plupart des propriétés. A l’issue de ces analyses, des taux de 10 %, 15 % et 20 % ont été retenus pour chaque addition pour l’élaboration des ciments ternaires. L’analyse de la microstructure des ciments ternaires a montré que la combinaison argile calcinée-poussière de granite a apporté une abondance des aluminosilicates de calcium hydratés (CASH) dans la matrice cimentaire, dont certains se présentent sous une forme cristallisée identifiables par la DRX et d’autres semi-amorphes identifiés grâce à l’infrarouge et l’ATG. La synergie des additions a apporté une densification de la matrice cimentaire, un raffinement des réseaux poreux. L’ensemble de ces améliorations a contribué à l’augmentation de toutes les performances des ciments ternaires.
Abstract : Concrete is the most widely used building material and its main binder is cement. However, cement production contributes to about 7% of global CO2 emissions and since the signing of the COP21 agreements in Paris, the cement industries have been increasing their efforts to limit greenhouse gas emissions, especially CO2. This thesis is part of the same approach and aims to develop a ternary cement in which the clinker is substituted by 30% of the combination of calcined clay and granite dust.
The studies consisted of characterizing four clay quarries to identify the factors affecting their reactivity before and after calcination and to choose the best calcined clay to be used as a pozzolan. A detailed characterization was carried out on granite dust to associate it, as a filer, with the calcined clay in the ternary cement. After the characterization of the mineral additions (calcined clay and granite dust), the studies were carried out on some physical-mechanical and durability properties of two types of binary cements (clinker + calcined clay and clinker + granite dust). This aimed to analyze the influence of each addition on the aforementioned properties and to identify the optimal rates of their use in a ternary cement. Finally, a complete study of the influence of the combination of additions on the microstructure, physical-mechanical and durability properties of three ternary cements was carried out.
The results showed that the calcined clay with the highest kaolinite (61%) content showed better performance on all pozzolanicity tests. For the granite dust, a low reactivity was observed in the long term; it is therefore almost inert. The study of binary cements shows that calcined clay, by its pozzolanic reactivity, contributed to the improvement of all performances except the heat of hydration which increases in presence of the calcined clay. However, granite dust had an opposite influence to that of the calcined clay with a degradation of most properties. As a result of these analyses, the ratios of 10%, 15% and 20% were retained for each addition for the elaboration of ternary cements. The microstructure analysis of the ternary cements showed that the calcined clay-granite dust combination produces an extra hydrated calcium aluminosilicates (CASH) in the cementitious matrix. Some of these hydrates were in a crystallized phase and identified by XRD and others were in semi-amorphous phase and identified by infrared spectroscopy. The synergy of the additions contributed to the densification of the cement matrix through the refinement of the porous networks. All these improvements contributed to the increase of all the performances of the ternary cements.Exemplaires(0)
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ChristianAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Développement d'un modèle conceptuel de recharge des aquifères de socle cristallin dans la zone sahélienne du Burkina Faso en Afrique de l'Ouest / Radegonde RUSAGARA
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Développement d'un modèle conceptuel de recharge des aquifères de socle cristallin dans la zone sahélienne du Burkina Faso en Afrique de l'Ouest Type de document : texte imprimé Auteurs : Radegonde RUSAGARA Année de publication : 2022 Importance : 198 p. Langues : Français (fre) 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 rivière éphémère de Tougou (d'une superficie de 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. Les investigations géophysiques (tomographie de résistivités électriques) et des logs des forages et des tests de perméabilité ont été entrepris. A cela s'ajoute le traçage à la conductivité électrique et à la température des eaux souterraines, le suivi piézométrique et le suivi des hauteurs d'eau dans la rivière ainsi que les mesures pluviométriques. 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 ascendante 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 de l'infiltration de la matrice du sol. Ceci 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 la 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.
Abstract : 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 (area of 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 (electrical resistivity tomography), lithologs analysis and permeability tests were undertaken. In addition, measurements of groundwater electrical conductivity and temperature, groundwater and river level monitoring, and rainfall measurements were carried out. 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.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Développement d'un modèle conceptuel de recharge des aquifères de socle cristallin dans la zone sahélienne du Burkina Faso en Afrique de l'Ouest [texte imprimé] / Radegonde RUSAGARA . - 2022 . - 198 p.
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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 rivière éphémère de Tougou (d'une superficie de 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. Les investigations géophysiques (tomographie de résistivités électriques) et des logs des forages et des tests de perméabilité ont été entrepris. A cela s'ajoute le traçage à la conductivité électrique et à la température des eaux souterraines, le suivi piézométrique et le suivi des hauteurs d'eau dans la rivière ainsi que les mesures pluviométriques. 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 ascendante 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 de l'infiltration de la matrice du sol. Ceci 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 la 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.
Abstract : 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 (area of 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 (electrical resistivity tomography), lithologs analysis and permeability tests were undertaken. In addition, measurements of groundwater electrical conductivity and temperature, groundwater and river level monitoring, and rainfall measurements were carried out. 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.Exemplaires(0)
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RadegondeAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Étude des solutions de production et de gestion distribuée d’énergie dans un réseau électrique faiblement maillé / Mahaman Sani MOUSSA KADRI
PermalinkThèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Expérimentation et optimisation des centrales hybrides PV/groupes électrogènes pour une production décentralisée durable d’électricité / Amidou Singho BOLY
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