Prospection géophysique pour la recherche de l'eau souterraine en Haiti

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1 Hydrological Sciences Journal ISSN: (Print) (Online) Journal homepage: Prospection géophysique pour la recherche de l'eau souterraine en Haiti F. RADSTAKE & Y. CHERY To cite this article: F. RADSTAKE & Y. CHERY (1992) Prospection géophysique pour la recherche de l'eau souterraine en Haiti, Hydrological Sciences Journal, 37:1, 1-12, DOI: / To link to this article: Published online: 29 Dec Submit your article to this journal Article views: 2134 View related articles Full Terms & Conditions of access and use can be found at Download by: [ ] Date: 21 December 2015, At: 20:36

2 Hydrological Sciences -Journal- des Sciences Hydrologiques,37,1, 2/ Prospection géophysique pour la recherche de l'eau souterraine en Haiti F. RADSTAKE* VNDTCD, do PNUD, Boite Postale 557, Port au Prince, Haiti Y. CHERY Section Hydrogéologie SNRE/MARNDR, Damien, Port au Prince, Haiti Résumé Le Service National des Ressources en Eau (SNRE) de Haiti, dans le cadre du projet Nations Unies PNUD/DTCD/HAI/86/003 Développement et Gestion des Ressources en Eau a réalisé un inventaire des données géophysiques pour la recherche de l'eau souterraine en Haiti, et a également effectué des études géophysiques dans sept plaines alluviales d'haiti. Les méthodes géophysiques utilisées en Haiti sont la méthode électrique (sondages électriques) et la réalisation de profils électriques, électromagnétiques et magnétiques.la méthodologie utilisée et les synthèses des trois régions suivantes sont présentées: la Plaine de Colombier, la Plaine de l'arcahaie et la Plaine des Cayes. Les travaux ont permis de déterminer pour chaque région la résistivité spécifique de l'aquifère alluvial, sa surface piézométrique et la profondeur de son substratum, lesquels définissent le système aquifère exploitable. Dans la Plaine de Colombier, l'extension d'une zone des calcaires productifs a également été précisée à partir des résistivités spécifiques du substratum. Geophysical prospecting for groundwater exploration in Haiti Abstract The National Service of Water Resources (SNRE) of Haiti has, within the United Nations project PNUD/DTCD/ HAI/86/003, Développement et Gestion des Ressources en Eau, made an inventory of geophysical data in Haiti and executed additional studies in seven alluvial plains. The applied geophysical methods in groundwater exploration are electrical sounding and electrical, electromagnetic and magnetic profiling. The methodology used and the final results for three regions are presented in this paper, viz. the Colombier Plain, the Arcahaie Plain and the Cayes Plain. Interpretation of the data obtained revealed the true resistivity of the alluvial aquifers and the depth of the basements. In combination with the piezometric level of the groundwater, the exploitable aquifer systems were determined. True resistivities of the basement enabled a determination of the extent of a zone of productive limestones in the Colombier Plain. INTRODUCTION Des études géophysiques pour la recherche de l'eau souterraine ont été réalisées dans la plupart des plaines alluviales d'haiti durant ces 25 dernières années. * Now at: IWACO B.V., PO Box 8520, 3009 AM Rotterdam, The Netherlands Open for discussion until I August 1992

3 2 F. Radstake & Y. Chery Depuis 1988, l'unité géophysique du Service National des Ressources en Eau (SNRE) d'haiti a poursuivi ces travaux, avec l'appui du projet des Nations Unies PNUD/DTCD/HAI/86/003 Développement et Gestion des Ressources en Eau (Radstake, 1990a). Le projet proprement dite a comporté un inventaire des données hydrologiques et hydrogéologiques d'haiti, l'exécution de forages de reconnaissance et l'exploration géophysique des sept plaines alluviales. On a également effectué un inventaire des données géophysiques disponibles en Haiti. La chronologie des études est résumée dans le Tableau 1. Les méthodes géophysiques utilisées en Haiti pour la recherche de l'eau souterraine sont la méthode par sondage électrique et par profil électrique, électromagnétique et magnétique. Les données sont archivées dans une base de données géophysiques au SNRE. Les études géophysiques du SNRE dans les plaines ont comporté la collecte des données hydrogéologiques et géophysiques, l'exécution et l'interprétation des sondages électriques, des profils électriques et électromagnétiques, ainsi qu'une réinterprétation d'une partie des sondages électriques anciens. Jamais utilisée auparavant en Haiti pour la prospection des eaux souterraines, la méthode électromagnétique y a été introduite par le SNRE à titre expérimental. Cette méthode, facile à mettre en oeuvre, complète les résultats de la méthode électrique classique. Les sept régions principales, prospectées et ayant fait l'objet de synthèse de la part du SNRE, sont les suivantes (Fig. 1): la Plaine du Nord, la Plaine de l'arbre (la Plaine de Colombier inclus), la Savane Désolée, le Plateau Central, la Plaine de FArtibonite, la Plaine de l'arcahaie et la Plaine des Cayes. Le document de base utilisé pour le cadre géologique est la nouvelle carte géologique du Bureau des Mines et de l'energie (BME, 1989), préparée à l'aide de photos satellite. Pour illustrer la méthode utilisée par le SNRE, le présent article détaille les résultats des études géophysiques réalisée dans la Plaine de Colombier, la Plaine d'arcahaie et la Plaine des Cayes. LA PLAINE DE COLOMBIER La Plaine de Colombier fait partie de la Plaine de l'arbre, zone la plus aride d'haiti. A l'exception du secteur de la Rivière Colombier, la Plaine de l'arbre ne dispose pas de ressources en eau souterraine exploitable. La Plaine de Colombier (Fig. 2) est une plaine côtière alluviale d'environ 10 km 2, située au pied de massifs calcaires. La pluviométrie atteint 1000 mm par an sur les massifs, mais reste inférieure à 400 mm par an sur la plaine. Les écoulements intermittents de la Rivière Colombier sont dérivés à l'amont de la plaine dans de petits canaux d'irrigation. Le SNRE a poursuivi la prospection en exécutant 35 sondages

4 Prospection géophysique pour l'eau souterraine en Haiti 3 Tableau 1 Chronologie des études géophysiques pour la prospection des eaux souterraines en Haiti Année Agence FAO PRAKLA BRGM HYDRATEC CGG BRGM SNRE/DTCD SNRE/DTCD Boss Région Nord-ouest Plaine du Cul-de-Sac Plaine de l'arcahaie Plaine du Nord Plaine de l'arbre Plaine de Cul-de-Sac Estère Plaine d'arcahaie Plaine d'aquin Plaine de Léogane Plaine de l'arbre (& Plaine de Colombier) Savane Désolée La Rivière de Bayonnais Plaine des Cayes Plaine de l'artibonite Fonds Verretes Plaine de l'arcahaie Partie Nord du Plateau Central Plaine du Nord Plaine d'aquin Méthode employée * SE (143, dnd **) SE (117, dnd) SE (30, dnd) SE (353 (284 dnd)) SE (96) SE (157) SE (16) PE (9820 m) SE (19) SE (61) PE (13140 m) SE (53) PM (8825 m) SE (85) PE (23400 m) EM (6520 m) SE (45) EM (3480 m) SE (13) PE(280m) SE (51) EM (13140 m) SE (73) SE (3) SE (57) EM (12200 m) SE (19) SE (8) EM (30200 m) SE (28) PE (23330 m) * SE = sondages électriques; PE = profils électriques; EM = profils électromagnétiques; PM = profils magnétiques; ** dnd = données non-disponibles. électriques, trois forages de reconnaissance, une réinterprétation des 96 anciens sondages électriques (HYDRATEC, 1980) et cinq profils électromagnétiques (8 km) (Radstake, 1990a, 1990b). Les forages réalisés dans la plaine (localisés sur la Fig. 2) ont révélé l'hétérogénéité des alluvions et du substratum (FAO, 1967; Duperval et al., 1984; HARZA, 1980; SNRE, 1989). A l'aval de la plaine, une couche épaisse de graviers aquifères repose sur des marnes imperméables (F136: débit 29 1 s" 1 ; débit spécifique 11 1 s 4 m" 1 ). Dans la partie centrale, des graviers aquifères peu épais reposent sur des calcaires marneux peu productifs (F 135: débit

5 4 F. Radstake & Y. Chery REPUBLIQUE D'HAIT O Carte de localisation des études géophysiques SNRE s" 1 ; débit spécifique s 4 m' 1 ), A l'amont, des graviers secs reposent sur des calcaires fissurés aquifères très productifs (F134: débit s 4 ; débit spécifique 311s 4 m 4 ). Sur la Fig. 2, la piézométrie de la plaine est portée également. L'étalonnage des sondages électriques avec les données de forages disponibles a permis de préciser les résistivités spécifiques des lithologies rencontrées: alluvions sèches > 100 fi m; alluvions mouillées fi m; calcaires fi m; calcaires marneux 5-30 fi m; et marnes/argile 3-20 fi m. La réinterprétation de tous les sondages électriques à partir de cet étalonnage a conduit à préciser les limites de l'aquifère alluvial exploitable et l'extension des formations calcaires. L'aquifère alluvial exploitable (Fig. 3), situé à l'aval de la plaine, est représenté à partir de la carte du toit du substratum conducteur, qui en définit les surfaces latérale et inférieure, et de la carte piézométrique, qui en définit la surface supérieure. On observe que le remplissage alluvial mouillé ne se développe que dans la basse plaine. La limite représentée sur la carte marque

6 Prospection géophysique pour l'eau souterraine en Haiti 5 Fig. 2 Carte de localisation de la Plaine de Colombier. le passage, de l'amont vers l'aval, des alluvions pratiquement sèches (épaisseur d'alluvions mouillées inférieure à 5 m et résisitivités spécifiques des alluvions supérieures à m) aux alluvions mouillées (résistivités spécifiques inférieures à m). Vers le sud, les graviers deviennent de plus en plus argileux comme en témoigne la diminution des résistivités spécifiques des alluvions qui passent progressivement de 100 à 20 0 m. Les sondages électriques réalisés le plus au sud, à environ 1 km de la mer, n'ont pas mis en évidence d'invasion d'eau salée, mais seulement la présence de niveaux superficiels salinisés. L'extension des calcaires, des calcaires marneux et des marnes est représentée par la carte des résisitivités spécifiques du substratum (Fig. 4). Celle-ci montre une succession de compartiments allongés d'est en ouest dont les caractéristiques sont les suivantes: Zone I: résistivités > 50 0 m, correspondant aux calcaires fissurés très productifs (forage F134);

7 F. Radstake & Y. Chery Source \ Chaude Zone II: Zone III: Golfe de la Bonave Fig. 3 Carte de l'aquifère alluviale exploitable de la Plaine de Colombier. résistivités entre 5 et 50 0 m, correspondant à des formations marneuses ou marno-calcaires encadrant la zone I (forages FI 16, F135, F140etF155); et résistivités < 5 0 m, correspondant aux formations marneuses stériles, formant le substratum de la basse plaine. Seuls les calcaires de la zone I sont aquifères. Leur extension a été précisée au moyen de réalisations de profils électromagnétiques. Au total, cinq profils nord-sud ont été effectués avec un appareil EM34, qui mesure la conductivité apparente. Le dipôle vertical (distance boucles 40 m) a été choisi pour obtenir la réponse la plus profonde possible (McNeill, 1980). Le profil EM1/8, exécuté le long de la Rivière Colombier, montre une zone de résistivité élevée autour du forage F134, correspondant à la zone de calcaires fissurés (Fig 5). Le forage F155, qui se trouve au nord de l'anomalie, a rencontré des argiles bleues a une profondeur de 27 m. Dans trois autres profils électro-

8 Prospection géophysique pour l'eau souterraine en Haiti 7 Fig. 4 Carte de la résistivité spécifique du substratum de la Plaine de Colombier. magnétiques des anomalies ont également été observées. LA PLAINE D'ARCAHAIE La Plaine de l'arcahaie (80 km 2 ) s'étend sur 28 km le long du Golfe de la Gonave en direction nord-ouest et sud-est. La largeur de la partie centrale de la plaine est d'environ 8 km. Cinq rivières originaires de la Chaîne des Matheux traversent la plaine. La limite nord-est est formée par des mornes composés de marnes et calcaires marneux du Miocène moyen du massif de la Chaîne des Matheux. Cette plaine se transforme en zones d'abrasion marines qui diminuent de largeur quand on s'éloigne du centre. Au débouché de la chaîne des cones de déjection se sont formés.

9 F. Radstake & Y. Chery PROFIL ELECTROMAGNETIQUE EM1/8 DISTANCE BOUCLES 40m, PAS 40m ' DISTANCE (m) Fig. 5 Le profil électromagnétique EM1/8. L'étude géophysiquedusnre (Radstake, 1990c) a comporté la réinterprétation des 19 sondages électriques anciens pour lesquels on disposede graphiques (CGG, 1984), l'exécution et l'interprétation des 57 sondages électriques complémentaires et l'exécution d'un profil électromagnétique le long de la côte. La même méthodologie d'interprétation des données a été utilisée comme présentée pour la Plaine de Colombier plus haut. Dans la région de l'arcahaie deux zones d'alluvions épaisses sont présentes: la Plaine de l'arcahaie proprement dit et la Plaine de Cabaret. En dehors de ces zones, seule une mince couche d'alluvions couvre directement les marnes Miocènes. La Fig. 6 montre une carte de la potentialité hydraulique de l'aquifère alluvial de la Plaine de l'arcahaie. Sur cette carte, les conductivités électriques de l'eau des forages sont indiquées. Trois zones de conditions géophysiques et hydrogéologiques différentes ont pu être mises en évidence: Zone I: caractérisée par une résistivité spécifique < 30 Q m et une épaisseur mouillée entre 100 et 200 m. La zone I forme la zone côtière, l'eau se trouve près de la surface. Les résistivités spécifiques autour de 10 0 m montrent que la formation alluviale est surtout constituée par des argiles. Les sources présentes dans cette zone montrent que la perméabilité diminue rapidement. Un risque de faibles débits et d'eau saûmatre est à prévoir dans cette zone;

10 Prospection géophysique pour l'eau souterraine en Haiti 9 Zone II: Zone III: Fig. 6 Carte des zones de potentialité hydraulique de la Plaine de l'arcahaie. caractérisée par une résistivité spécifique >30 0 m et une épaisseur mouillée > 25 m. Le potentiel aquifère de cette zone est grand, l'épaisseur mouillée varie de 30 à 200 m, la résistivité spécifique élevée peut refléter un haut pourcentage de couches de sables grossiers par rapport aux couches d'argile. La conductivité électrique de quelques forages est d'environ 400 /xs cm" 1 ; et caractérisée par une épaisseur mouillée <25 m. Dans cette zone, l'épaisseur des alluvions est très irrégulière. La qualité de l'eau est bonne dans les véritables plaines alluviales; les alluvions dans ces zones comportent des éléments des plus grossiers permettant même des débits importants avec une épaisseur mouillée faible. En dehors de ces véritables plaines alluviales, l'eau est souvent salée. LA PLAINE DES CAYES La Plaine des Cayes se situe sur la côte sud de la presqu'ile du sud-ouest, au pied du massif de la Hotte qui s'allonge d'est en ouest sur toute la presqu'ile. Cette montagne a un fort relief qui atteint des altitudes de plus de 2000 m.

11 10 F. Radstake & Y. Chery Ceci, combiné à une pluviométrie annuelle d'environ 2000 mm, entraine un ruissellement intense. Quatre rivières permanentes traversent la plaine avec des débits d'étiage d'environ 1 m 3 s 4 et des débits de plusieurs m 3 s" 1 en saison des pluies. La plaine, avec une superficie d'environ 250 km 2, monte graduellement vers le nord jusqu'à plus de 150 m d'altitude. Très peu d'informations hydrogéologiques sont disponibles sur la Plaine des Cayes. Le SNRE est le premier à effectuer des recherches hydrogéologiques systématiques, incluant un inventaire des points d'eau, une campagne de forages, un suivi piézométrique et la présente étude géophysique, qui a comportée 51 sondages électriques et deux profils électromagnétiques ouest-est. Le modèle hydrogéologique de la plaine des Cayes est comparable à celui des autres plaines alluviales de Haiti c.à.d. un ensemble d'alluvions déposés sur une base imperméable. La perméabilité des alluvions diminue graduellement vers la côte. L'interprétation quantitative des sondages électriques a permis de définir les limites et les caractéristiques électriques de l'aquifère alluvial. La Fig. 7 montre une carte de la potentialité hydraulique de l'aquifère alluvial. Sur cette carte, la conductivité électrique de l'eau des forages est indiquée également. Quatre zones ont été identifiées (Radstake, 1990d): Zone I: située dans la basse plaine, à l'ouest d'une faille supposée. La zone est caractérisée par une épaisseur mouillée > 100 m, avec une résistivité spécifique < 25 Q m. La faible résistivité spécifique des alluvions indique la présence des couches argileuses relativement nombreuses. A cause de cette présence, des couches artésiennes peuvent être rencontrées dans des forages (confirmé avec un forage du SNRE); Zone II: située dans la partie centrale de la plaine, à l'ouest de la faille supposée. La zone est caractérisée par une épaisseur mouillée > 25 m et une résistivité spécifique >25 Q m. L'épaisseur des alluvions est assez grande pour des débits élevés. Des forages artésiens ne sont pas à prévoir; Zone III: située dans la haute plaine, à l'ouest de la faille supposée. La zone est caractérisée par une épaisseur mouillée < 25 m. Cette zone ne présente pas de possibilités pour l'exploitation de l'eau souterraine sur une grande échelle, mais des forages pour l'eau potable peuvent donner des bons résultats; et Zone IV: située dans la partie est. Cette zone est comparable à la zone III. L'épaisseur des alluvions n'est pas très régulière, des buttes du Miocène percent les alluvions dans toute la zone. Des zones favorables peuvent être présentes, mais ne sont pas localisées précisément par cette campagne électrique. Les profils électromagnétiques ouest-est montrent des anomalies qui doivent correspondre aux anciens chenaux d'écoulement. Ces anomalies peuvent être des sites favorables pour des forages.

12 Prospection géophysique pour l'eau souterraine en Haiti 11 CONCLUSIONS Village Fig. 7 Carte des zones de potentialité hydraulique de la Plaine des Cayes. La méthode par sondage électrique a été utilisée de façon intensive en Haiti. Elle a permis de déterminer les limites des aquifères alluviaux dans la plupart des plaines du pays et elle est considérée comme indispensable pour la recherche de l'eau souterraine en Haiti. La méthode des profils électromagnétique a été utilisée à titre expérimental par le SNRE. Elle a montré l'existence d'une remontée- des calcaires dans la Plaine de Colombier et a précisé en quelques points d'anciens chenaux d'écoulement dans des formations alluviales. Cette méthode s'avère très utile pour la prospection des eaux souterraines et peut donc contribuer à choisir les meilleurs emplacements de forages. Les résultats des études géophysiques des plaines alluviales en Haiti, s'ajoutant à l'ensemble des données hydrogéologiques collectées, peuvent servir

13 12 F. Radstake & Y. Chery à établir des modèles de simulation des nappes, visant à en définir les conditions d'exploitation. REFERENCES BME (1989) Carte géologiquede la Républiqued'Haiti. (1/250000). CGG (1984) Reconnaissance géophysique par prospection électrique dans les secteurs de Estère- Desdunes, Arcahaieet Duvalierville(SNÉP/GKW). Duperval.J. P., SimonotM.,& Frico, P. (1984) Projet DARNDR/FAC "Plainede L'Arbre". Forages d'irrigation. Note de synthèse sur le déroulement des travaux et les résultats obtenus. FAO (1967) Enquête sur les terres et les eaux dans la plaine de Gonaives et le département du Nord-Ouest, étude des eaux souterraines. Rapport final. Volume III, Eaux. HARZA (1980) Final report exploratory test drilling and preliminary water resource evaluation. Plaine de l'arbre, Haiti. HYDRATEC (1980) Etude de développpement de la Plaine de l'arbre. Rapport d'analyse. McNeill, J. D. (1980) Electromagnetic terrain conductivity measurement at low induction numbers. Technical note TN-6, GEONICS, Canada. Radstake, F. (1990a) Prospectiongéophysiquepour la recherchede l'eau souterraine; un inventairedes données géophysiques en Haiti. Rapport provisoire, Projet SNRE/PNUD/DTCD/HAI/86/003, rapport No. 20. Radstake, F. (1990b) Prospectiongéophysiquede la Plaine de l'arbre, Haiti. Rapportprovisoire, Projet SNRE/PNUD/DTCD/HAI/86/003, rapport No. 21. Radstake, F. (1990c) Prospection géophysiquede la Plaine de l'arcahaie, Haiti. Rapport provisoire, Projet SNRE/PNUD/DTCD/HAI/867003, rapport No. 26. Radstake,F. (1990d) Prospection géophysiquede la Plaine des Cayes, Haiti. Rapportprovisoire, Projet SNRE/PNUD/DTCD/HAI/86/003, rapport No. 27. SNRE (1989) Alimentation en eau potable dans la Plaine de l'arbre. Rapport interne, Projet SNRE/PNUD/DTCS/HAI/86/003. Received 15 January 1991; accepted 27 May 1991