Évaluation de l’implantation géophysique des forages d’eau en zone de socle en milieu tropical (Bénin, Afrique de l’Ouest) : apport de la tomographie de résistivité électrique pour la caractérisation de la cible hydrogéologique

En zone de socle d’Afrique de l’Ouest et particulierement au Benin, constitue de 80 % de roche de socle, malgre l’etude d’implantation prealable, 40 % des forages d'eau sont « negatifs » (<700 l/h), constituant ainsi une perte importante. Cette these vise a ameliorer la partie geophysique de l’implantation des forages afin d’ameliorer le taux de succes des forages. Pour cela, une evaluation de la methode geophysique dite « electrique a courant continu » (principalement utilisee par les praticiens), est faite apres avoir defini la cible hydrogeologique a privilegier pour l’implantation de forage dans un contexte de socle a alteration epaisse. Pour cette evaluation, nous avons verifie sur 6 sites experimentaux la sensibilite des parametres de la methode electrique (resistivite et chargeabilite) a (1) la cible hydrogeologique en comparant les valeurs mesurees en forages (diagraphies) aux releves des forages, (2) aux parametres hydrodynamiques (porosite de drainage et conductivite hydraulique obtenues via essais de pompage), et (3) a la teneur en argile (via diffractometrie de rayons X et test de bleu de methylene). Nous avons par la suite, evalue la capacite des techniques de mesure geophysiques (Profils Electrique – PE, Sondages Electrique – SE, et Tomographie de Resistivite Electrique – ERT) a caracteriser la cible depuis la surface grâce a (1) des modelisations numeriques et (2) des mesures de terrain sur 7 sites. Les resultats revelent que la cible hydrogeologique a privilegier dans un contexte de socle en milieu tropical (ou l’alteration est generalement considerable) est la zone ou l’epaisseur de la « Zone Alteree » (ZA) et les premiers metres de la « Zone Fracturee Stratiforme » (ZFS) sont les plus importants, zones qui doivent etre caracterisees par des resistivites respectivement comprises entre 150 et 400 ohm.m et entre 800 et 2.000 ohm.m. La resistivite est plus discriminante que la chargeabilite pour l’identification de la cible hydrogeologique. Ces deux parametres geophysiques augmentent avec la porosite de drainage et la conductivite hydraulique, et diminuent significativement avec la teneur en argile gonflante (smectites). Il s’avere que les techniques geophysiques traditionnelles pratiquees (PE et SE) peuvent largement tromper les praticiens : ainsi les PE produisent des anomalies importantes sur les zones argileuses et ne caracterisent pas la cible hydrogeologique, tandis que les SE sous-estiment quasiment systematiquement l’epaisseur de la cible (ZA+ZFS). Par contre, la technique la plus elaboree, l’ERT, caracterise bien la cible hydrogeologique en donnant une information fiable sur sa geometrie et permet d’apprecier sa qualite hydrogeologique en identifiant clairement les zones argileuses qu’il faut eviter pour une implantation de forage. Une analyse du modele economique actuel des prospections geophysiques au Benin montre que le surcout de son utilisation en routine devrait etre largement compense par la diminution d’au moins 5 % du taux d’echec, chiffre qui sera tres probablement depasse grâce au gain d’information tres significatif que cette technique apporte dans la connaissance des conditions hydrogeologiques locales autour d’un futur forage. En consequence, nous preconisons l’abandon des techniques de profils et de sondages electriques traditionnellement employees, au profit de la Tomographie de Resistivite Electrique.