Hydrogeological and Hydrochemical Study and Hydrodynamic Modeling of the Aquifer System of the Coastal Sedimentary Basin of the Pointe-Noire Region
Etude Hydrogéologique, Hydrochimique in situ et Modélisation Hydrodynamique du Système Aquifère du Bassin Sédimentaire Côtier de la Région de Pointe-Noire
Résumé
The Pointe-Noire region is located in the large hydrogeological complex of the coastal sedimentary basin of Congo Brazzaville, with a surface area of 6000 km2 . This area is essentially made up of loose rocks with little or no consolidation and interstitial porosity. It consists of a hydrogeological complex, including an aquifer system composed of several superimposed aquifer layers with hydraulic continuity. The present study has allowed to represent and schematize the reservoir functions and the hydrodynamic behavior of the AQ-2 aquifer. It has also allowed to define the aquifer system in a first approximation according to the geological conditions and to obtain a first estimate of its mode of supply and its flow direction. A hydrogeological information system (HIS) of the AQ-2 aquifer was established from a historical reconstruction of the piezometric loads of the drillings and piezometers of different measurement campaigns carried out with the help of geographic information systems (GIS). Two hydrological zones linked to the topography and/or relief of the study area were identified: a coastal plain zone characterized by protrusions and a high depth of the piezometric surface with a hydraulic gradient of 0.03 revealing a lower flow rate and an average permeability that reflects a weaker drainage than recharge; and a plateau zone characterized by a type of hydrogeological structure called hydraulic threshold reflecting a drop in the piezometric surface and hydraulic gradient (0.005 and 0.006) that can be explained by flow rate or permeability variations. This morphology is imposed by two phenomena, on the one hand, the inflow of water from the Hinda plateau and on the other hand, the general axial drainage revealed by the presence of semi-permeable facies. The hydrochemistry of the groundwater shows a low mineralization and a difference in the spatial distribution of major ions that could be explained in part by the nature of the soils of the coastal sedimentary basin and the possible influence of the immediate environment of the structures in probable relation to their poor protection or their proximity to the ocean. The modeling of water flows in an unsaturated environment allowed us to evaluate the recharge of the aquifer in the different ecosystems occupying the recharge zone (Eucalyptus: 400 mm/year and savanna: 520 mm/year). Numerical modeling of groundwater flow in the AQ-2 controlled by the distribution of rock permeabilities and by the configuration of the piezometric surface, which depends on the topography and is controlled by the climate, is established using the modeling program Processing Modflow for Windows (PMWIN). This flow model, which is based on the "hydrogeological environment", gave satisfactory results. In general, the results of the numerical modeling of groundwater flow in the AQ-2, where all assumptions were taken into account, are satisfactory. The permeability calibration led to the identification of three permeability zones related to the different geological horizons. The average recharge of the AQ-2 is estimated around 56.3 mm.year-1
La région de Pointe-Noire se situe dans le grand ensemble hydrogéologique du bassin sédimentaire côtier du Congo Brazzaville, de superficie 6 000 km2 . Cet ensemble est formé essentiellement des roches meubles très peu ou pas consolidées à porosité d’interstice. Il est constitué d’un complexe hydrogéologique, incluant un système aquifère composé de plusieurs couches aquifères superposées avec une continuité hydraulique. La présente étude a permis de représenter et de schématiser les fonctions du réservoir et le comportement hydrodynamique de l’aquifère AQ-2. Elle a, en outre, permis de définir en première approximation le système aquifère en fonction des conditions géologiques et d’obtenir une première estimation de son mode d’alimentation et de son sens d’écoulement. Un système d’information hydrogéologique (SIH) de l’aquifère AQ-2 a été dressé à partir d’une reconstitution historique des charges piézométriques des forages et piézomètres de différentes compagnes de mesures réalisées à l’aide de systèmes d’informations géographiques (SIG). Deux zones hydrologiques liées à la topographie et/ou au relief de la zone d’étude ont été identifiées : une zone de la plaine littorale caractérisée par des protubérances et une forte profondeur de la surface piézométrique à gradient hydraulique de 0,03 révélatrice d’un débit d’écoulement moins important et d’une perméabilité moyenne qui traduit un drainage plus faible que l’alimentation ; et une zone des plateaux caractérisée par un type de structure hydrogéologique appelée seuil hydraulique traduisant une chute de la surface piézométrique et du gradient hydraulique (0,005 et 0,006) qui peut s’expliquer par des variations de débit ou de perméabilité. Cette morphologie est imposée par deux phénomènes, d’une part l’apport d’eau du plateau de Hinda et d’autre part, le drainage général axial révélé par la présence des faciès semi-perméables. L’hydrochimie des eaux souterraines réalisée montre une faible minéralisation et une différence de la distribution spatiale des ions majeurs qui pourraient s’expliquer en partie par la nature des sols du bassin sédimentaire côtier et de l’influence possible de l’environnement immédiat des ouvrages en relation probable avec leur mauvaise protection ou leur proximité avec l’océan. La modélisation des écoulements d’eau en milieu non saturé a permis d’évaluer la recharge de l’aquifère dans les différents écosystèmes occupant la zone de recharge, (Eucalyptus : 400 mm/an et savane : 520 mm/an). La modélisation numérique des écoulements souterrains de l’AQ-2 contrôlée par la distribution des perméabilités des roches et par la configuration de la surface piézométrique qui dépend de la topographie et qui est contrôlée par le climat, est établie à l’aide du programme de modélisation Processing Modflow for Windows (PMWIN). Ce modèle d’écoulement qui se base sur « l’environnement hydrogéologique » a donné des résultats satisfaisants. D’une manière générale, Les résultats de la modélisation numérique des écoulements souterrains dans l’AQ-2, où toutes les hypothèses ont été prises en compte, sont satisfaisants. Le calage de la perméabilité, a conduit à repérer trois zones de perméabilité se rapportant aux différents horizons géologiques. La recharge moyenne de l’AQ-2 est estimée autour de 56,3 mm.an-1
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)