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CHAP IV CAPTAGE

IV.1 Introduction

Il est pratiquement impossible de formuler des règles générales sur le captage des sources car chacune d’entre elles constitue un cas spécial. Comme il y a plusieurs formes de sources, il y a aussi plusieurs formes de captage. Chaque forme de source a sa propre manière d’être captée.

Les systèmes de captages sont conçus de manière à réunir un maximum d’émergences, à éviter les pertes d’eau par infiltration, à empêcher le passage de particules fines, à éliminer les risques de contamination après la construction, à dévier les infiltrations d’eau de surface.

Le captage d’une source vise divers objectifs :                                                                                                    

  1. mettre l’eau émergente à l’abri des agents de pollution externes (travail sur la qualité de l’eau),
  2. collecter le maximum d’eau disponible (travail sur la quantité d’eau disponible),
  3. faciliter aux usagers l’accès à l’eau.

Le captage de source présente de nombreux avantages :

  • l’eau (si elle est correctement captée) est directement consommable (potable),
  • les sources sont très souvent des points d’eau utilisés traditionnellement,
  • leur débit est continu et régulier (sources pérennes),
  • en aval du captage, on peut réaliser divers aménagements afin d’améliorer le point d’eau et valoriser au maximum cette ressource:
  • adduction gravitaire pour rapprocher l’eau des usagers, (escaliers pour faciliter l’accès à la source si l’adduction n’est pas possible),
  • citerne de rétention en cas de débit insuffisant pour optimiser la quantité d’eau disponible aux heures de pointe,
  • fontaines pour une distribution « hygiénique » et commode de l’eau,
  • abreuvoirs, lavoirs et autres aménagements de valorisation de l’eau.

            Le « captage » consiste à collecter les filets d’eau d’une source dans un ouvrage approprié (galerie ou drain) et les amener dans un petit réservoir visitable sur lequel est branchée la conduite d’alimentation. Souvent, le captage se fait par tranche car il est rare qu’une source sorte de terre à un endroit unique. Il y a le plus souvent plusieurs émergences d’eau réparties sur une certaine distance : on creuse une tranchée de 50 à 60 cm de large sur toute la longueur où l’eau apparaît, un peu au dessus de la sortie d’eau et perpendiculairement à leur direction. On recouvre le fond d’une couche imperméable, le plus souvent une couche d’argile de 5 cm d’épaisseur.

IV.2. Les Ouvrages de captage

On distingue :

  • La chambre de captage
  • La chambre collectrice
  • La chambre de départ

IV.2.1.    Chambre de captage

            La chambre de captage est un ouvrage qui consiste à collecter les filets d’eau d’une source et les amener dans un petit réservoir visitable appelé chambre collectrice (si on a plusieurs sources) ou dans une chambre de départ dans le cas où on a une seule source.

IV.2.2.    Chambre de départ

            La chambre de départ est un ouvrage construit souvent en moellons, et est destiné à accueillir les eaux de la chambre de captage. Elle est souvent compartimentée pour pouvoir décanter les particules solides (sable) dans le 1er compartiment et l’eau passe ensuite au dessus du seuil plat pour se déverser dans le second compartiment pour le départ.

IV.2.3.    Chambre collectrice

            Comme nous avons 2 sources, nous allons construire une chambre collectrice qui est un ouvrage destiné à collecter les eaux provenant de plusieurs émergences (captages) pour les acheminer dans la chambre de départ.

IV.3. Ressources en eau de la zone à desservir

IV.3.1.    Introduction

                    Quand les besoins en eau ont été définis, les ressources propres à les satisfaire font l’objet d’un inventaire systématique dans la région à alimenter. Cette recherche porte d’abord sur l’eau naturellement pure (eau de source), puis les eaux visibles (eau du lac, des rivières) et enfin sur les eaux non visibles (eau de nappe). Si le chercheur, à la suite de ces recherches systématiques, a le choix entre plusieurs solutions, ce sont des considérations d’ordre économiques et techniques qui le conduiront, sans oublier que la qualité de l’eau a des degrés et qu’une de très bonne qualité justifie certaines sacrifices.

IV.3.2.   Source susceptible d’alimenter la zone

Source de montagnes

             L’eau de source jouit souvent d’un préjugé favorable qui la fait préférer à toute autre. Cette considération est raisonnable lorsque la source est située loin de toute cause de pollution notamment d’habitations et qu’elle affleure dans un sol ayant un certain pouvoir filtrant. Par contre dans un sol fissuré, notamment calcaire, l’eau peut circuler souterrainement sur des distances sous formes de filets liquides, dans des diaclases et ne peut subir d’épuration sensible sur l’ensemble de son trajet.

Dans cette condition, une telle eau a une chance d’être impropre à la consommation à moins d’un traitement approprié.

IV.4.Nature des sources

IV.4.1.    Définition

              Les sources constituent l’exécutoire de la nappe phréatique ou gisement, donc elles sont des emplacements où les eaux souterraines débouchent à l’air libre. Il s’agit d’une sortie naturelle d’eau souterraine.

En plus de la nature du terrain, la perméabilité du terrain, la porosité des grains constituant le sol, et le degré de rétention de l’eau constitue les grandes influences sur le débit de sortie de l’eau d’une source.

  • Quelques définitions :

La porosité d’un sol :

Est le rapport entre le volume des vides du terrain au volume total (vide +grains). Elle est fonction de la grosseur des grains et leur compacité. Etant donné que l’eau occupe des vides du terrain, la porosité représente la quantité totale d’eau que peut emmagasiner un terrain.

Degré de perméabilité :

Il caractérise la faculté de circulation d’eau au travers les différentes couches du terrain (sol). Ce degré dépend de plusieurs facteurs dont les principaux sont : la grosseur des grains, la forme (arrondie ou aplatie), le mode d’enchevêtrement et de la porosité. C’est en résumé la vitesse de circulation de l’eau à travers différentes couches du terrain (sol).

Les recherches longtemps faites ont aboutis à déterminer les coefficients de perméabilité k.

Quelques valeurs du coefficient de perméabilité  (k)    

 

 Gravier

Gravier + sable

 Sable

  Argile

102  à 1

0,5.102 à 10-2

10-4 à 10-2

2.10-7 à 10-7

Tableau 3.1 : coefficients de perméabilité

  1. GASTANY, l’un des chercheurs, a donné la classification des terrains (sol) suivant le coefficient de perméabilité.

La classification de GASTANY nous donne :

Type de sol

Sol de très bonne perméabilité

Sol de bonne perméabilité

Sol de mauvaise perméabilité

Sol imperméable

Coefficient de perméabilité

10-2 < k <1

10-5 < k <10-2

10-9 < k <10-5

k <10-9

Tableau 3.2 : classification des sols selon GASTANY.

IV.4.2.    Classification des sources

On distingue plusieurs catégories de sources. Les principales sont :

- Sources d’affleurement, 

- Sources de déversement,

- Sources d’émergence.

  1. a) Les sources d’affleurement

          Elles résultent de l’apparition d’eau le long de la surface topographique de l’assise imperméable qui supporte la nappe.        Il est à noter que de multiples sources sont classées parmi les sources d’affleurement, et elles reçoivent une quantité d’eau (un débit d’eau) assez important.                                                             Les sources d’affleurements sont les plus intéressantes à capter car elles tarissent rarement.

Fig.2. : Dessin d’une source d’affleurement.

S et S : sont les sources d’affleurement.

L’eau sur la ligne de source S est supérieure à celle de la ligne Sen raison de la pente de l’imperméabilité.

  1. b) Les sources de déversement

Une source de déversement est une source ouverte dans une vallée d’une fondation fissurée en surface seulement. L’eau apparaît au point de rencontre des fissures.

Ce type de source a une petite importance en raison de son débit qui est relativement faible.Elle peut même tenir d’une année à l’autre selon que l’eau dans la nappe est épuisée.

               

    Fig.3. : Dessin d’une source de deversement

S et S : sont des sources de déversement.

  1. Les sources d’émergence

Une source d’émergence est celle dont le fond de la vallée n’atteigne pas la zone imperméable.

La couche perméable est fissurée en direction du sol, il y a en d’avoir un débit important un trou d’eau par une ou plusieurs fractures où l’on peut observer l’eau bouillonnée.

Elle apparaît le plus au fond de la vallée. Elles apparaissent les plus souvent dans les points du sol l’autre appellation de source de Thalweg.

Ces sources peuvent aussi prendre naissance au point de rencontre de l’écoulement avec la surface topographique.

Il est à signaler qu’il est conseillé de les observer sur ne longue période en terme de saison avant de prendre une décision définitive de son captage.

Fig.4. : Dessin d’une source d’ émergence.    

S et S sont des sources d’émergence.

Ces dernières sont alimentées par les parties supérieures de la nappe

d)Source d’émergence déversement.

Ce sont des sources obtenues sous l’influence de l’érosion, des falaises, calcaires qui s’effritent et dont les matériaux s’accumulent à leur base.

Fig.5 : Dessin d’une source d’émergence déversement.

Ce sont des sources rarement captées du fait qu’elles sont très difficiles à capter et que l’eau captée peut causer de multiples difficultés de traitement.

Ces sources sont douteuses à cause des dangers de pollution des eaux lors de leurs parcours dans les éboulis.

IV.5. Description de la source à capter

D’après les levés topographiques, le point le plus élevé du réseau est à 2040km (point de captage). D’où nous avons un écoulement gravitaire.

L’eau de notre source est la convergence de 2 sources de débits différents respectivement de 1,5 l/s pour la première (MAHORO I), 2,5 l/s pour la seconde (MAHORO II).

Bref, la source MAHORO produit à l’étiage en tout, un débit de 4 l/s.

IV.6. Détermination du débit d’une source

Nous savons qu’il est nécessaire de vérifier le débit d’une source avant de la capter, pour savoir si son débit est suffisant à l’alimentation. Ceci peut être fait de 2 manières différentes :

  1ère méthode:

A l’aide d’un débitmètre qui est un appareil muni d’un récipient et d’un chronomètre. La première goutte dans ce récipient fait que le chronomètre commence de compter et au remplissage, le chronomètre se désactive.

Le débit Q est le rapport entre le volume du récipient V et le temps T mis pour le remplir.

                                    Q = V/T                       (Formule 3.1)

  2ème méthode:

A l’aide d’un sceau et d’une montre. Elle est la même que la précédente sauf qu’elle est moins précise et très mécanique.

Il faut signaler que le débit d’une source est très souvent en fonction de la pluviosité (la quantité moyenne des pluies qui tombent sur une région donnée).

IV.7. Système de captage

             Quel que soit le type de captage de source que l’on envisage, il devra être construit avec le plus grand soin, il constitue en effet « la tête » de l’ouvrage et s’il se détériore, l’ensemble des aménagements en aval n’a plus de raison d’être (on visite trop souvent de « magnifiques » adductions qui ne fonctionnent plus car le captage est hors d’usage).

La protection du captage et de ses abords devra aussi être parfaite afin de limiter au maximum les risques de dégradation. Il est souvent nécessaire de réaliser une animation particulière sur ce point car il est fréquent que la communauté se démobilise une fois le captage réalisé.

IV.7.1.    Principe de captage

            Le « captage » consiste à collecter les filets d’eau d’une source dans un ouvrage approprié (galerie ou drain) et les amener dans un petit réservoir visitable sur lequel est branchée la conduite d’alimentation. Souvent, le captage se fait par tranche car il est rare qu’une source sorte de terre à un endroit unique. Il y a le plus souvent plusieurs émergences d’eau réparties sur une certaine distance : on creuse une tranchée de 50 à 60cm de large sur toute la longueur où l’eau apparaît, un peu au dessus de la sortie d’eau et perpendiculairement à leur direction. On recouvre le fond d’une couche imperméable, le plus souvent une couche d’argile de 5 cm d’épaisseur.

On pose un drain (tuyau perforé) dans le fond de la tranchée. On rempli la tranchée de gravier plus gras que les trous du tuyau de drain jusqu’à 30 cm de la surface du sol et on le couvre d’une feuille plastique.

On termine le remplissage avec de la terre et une couche d’argile bien tassée.

             Il est possible qu’avec le temps on constate une diminution du débit de la source. La cause en est peut être que la couche du gravier s’est peu à peu remplie de terre entraînée par l’eau et est devenue moins perméable. Il est possible également que le débit diminue naturellement en raison de réchauffement climatique ou d’un tarissement de la source. Il faut perforer de nouveau la tranchée, laver le gravier et refermer le captage.

Vue en plan                                                         Section longitudinale

Fig.6 : Schémas de la zone de captage. 

  1. Couvercle étanche
  2. Trop-plein
  3. Drain de nettoyage
  4. Ligne de distribution
  5. Grillage
  6. Réservoir fait de béton, de maçonnerie de pierre

IV.7.2.    Protection des ouvrages de captage

La protection consiste en 2 éléments importants :

  • La protection contre les eaux de ruissellement
  • La protection contre les accès du bétail dans la zone de captage.

            Pour cette 1ère protection, il s’agit de creuser une tranchée en tête de la zone de captage pour éviter la destruction des ouvrages par l’eau de ruissellement non orientée. Il faudra planter du gazon dans le périmètre du captage.

            Pour la deuxième protection, l’aire de captage et la zone d’influence de la source seront interdites aux animaux et à toutes activités polluantes (lavage, rejets d’effluents...). Pour cela, sera érigée une clôture entourant le périmètre de captage par des tubes métalliques ceinturés par des fils barbelés.

Le captage sera aussi étroitement surveillé au point de vue des débits et de la qualité des eaux. 

On sensibilise les usagers sur la protection du bassin versant (boisement) et on aide à reboiser si nécessaire.

Nous conseillons d’achever complètement ces travaux indispensables à la protection du captage avant de continuer les travaux en aval (adduction, fontaine...) car il est extrêmement difficile de faire revenir les gens pour réaliser des « finitions » une fois qu’ils ont l’eau.

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