ETUDE DE L’INFLUENCE DES MATIERES EN SUSPENSION SUR …

ETUDE DE L’INFLUENCE DES MATIERES EN SUSPENSION

SUR LES SOLS IRRIGUES PAR LES EAUX USEES TRAITEES

MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR DE

L’EQUIPEMENT RURAL

Présenté et soutenu publiquement le 1ér

Juillet 2008

Par

Philippe Bertrand ENOA NNOMO

Travaux dirigés par : Dr Hamma YACOUBA, Enseignant, UTER GVEA.

Mariam SOU, Doctorante environnement (EPFL/2IE)

Jury d’évaluation du stage :

Président : Dr Hamma YACOUBA

Membres et correcteurs : Harouna KARAMBIRI

KEITA Amadou

Promotion 2007/2008

THEME : Etude de l’influence des matières en suspension sur les sols irrigués par les eaux usées traitées –

réalisée par Philippe Bertrand ENOA NNOMO

DEDICACES

A mon Dieu Tout Puissant, mon bienfaiteur et ma forteresse,

Qui exerce mes mains au combat, mes doigts à la bataille,

Que ton nom soit bénit à jamais.

«Le sarment s’il n’était pas rattaché au cep ne porterait jamais de

fruits ». A la mémoire de ma feu mère Abada Rose Abessolo.

A mon père Réné Enoa Nomo, pour son attachement à mon

éducation et pour les sacrifices consentis au cours de ma formation,

A vous qui avez toujours été au coté de mes Frère et moi, Vous qui

avez consentis des sacrifices pour assurer notre éducation, je ne

saurai vous exprimez toute ma reconnaissance.



ii

REMERCIEMENTS

Au moment où ce mémoire marque un terme à ma formation au sein du 2iE, il me parait juste

d’exprimer à travers cette modeste page, l’expression de ma sincère gratitude à l’endroit de tous ceux

qui, d’une manière ou d’une autre ont œuvré pour que cette formation puisse connaître un

aboutissement heureux :

Qu’il me soit d’abord permis de remercier Mlle

Mariam SOU Doctorante EPFL/2iE, daigne trouver ici

toute ma reconnaissance pour votre disponibilité et vos conseils à mon égard,

Je suis particulièrement touché par l’honneur que me font Dr. H. HACOUBA, Dr.H. KARAMBIRI, et

M. KEITA Amadou, enseignants au 2iE, en acceptant la lourde tâche d’être les membres de Jury de ce

travail. Je voudrais qu’ils acceptent tous mes remerciement et ma profonde gratitude.

A MM Samuel YONKEU et Joseph WETHE, enseignant-chercheur au 2iE qui ont accepté avec

spontanéité de juger mon travail,

A MM Mathieu KABORE, OUEDRAOGO Moustapha et Pierre KABORE, exploitant du site

expérimental agricole et de la station d’épuration du 2iE, pour leur collaboration lors du montage de

cette étude,

Je remercie l’ensemble du corps enseignant du 2iE pour l’attention accordé durant cette étude.

A MM Adolphe BEBOULE et Aimé DARAKOUM, pour le soutien et le courage donc vous n’avez

cessé de m’apporter durant la période de mes études au Burkina Faso, acceptez toute mes

remerciements et ma gratitude.

A ma famille du Bon Berger, à mes sœurs et à mes frères dans le Seigneur, à tous ceux qui mon aidé

par leur soutien moral et par leur amitié à mener à bien ce travail, j’adresse un vif remerciement.

Mes remerciements vont également à l’endroit de toute la communauté camerounaise de

Ouagadougou, pour des moments fraternels que nous avons su partarger ensemble au Burkina Faso.

A tous les étudiants de la 37ème

promotion, pour des moments que nous avons passé ensemble.

A M Jean lazare COLY pour ton soutien et ton amitié, reçoit mes remerciements.

A vous mes sœurs et mes frères, je ne saurai vous oubliez, mille fois merci.



iii

LISTE DES ILLUSTRATIONS

LISTE DES FIGURES

FIGURE I. 1:DIAGRAMME DE LA METHODOLOGIE GENERALE DE NOTRE PLAN DE TRAVAIL .............................................................. 7

FIGURE I. 2:SYNOPTIQUE D’UN LAGUNAGE ................................................................................................................................. 12

FIGURE I. 3:INFILTRATION DE L’EAU DANS LE SOL ...................................................................................................................... 17

FIGURE II. 1:SCHEMA DE FONCTIONNEMENT DE LA STEP DE KOSSODO ..................................................................................... 22

FIGURE II. 2: ZONE DE PRELEVEMENT DES EUT A LA SORTIE DE LA STEP .................................................................................... 23

FIGURE II. 3: COUPE LONGITUDINALE DES BASSINS .................................................................................................................... 23

FIGURE II. 5: INFILTROMETRE A MEMBRANE ............................................................................................................................... 29

FIGURE II. 6: DISPOSITIF EXPERIMENTAL « LE PERMEAMETRE ..................................................................................................... 33

FIGURE III. 1: GRAPHIQUE DE L’EVOLUTION DU FLUX D’INFILTRATION EN FONCTION DU TEMPS. .................................................. 39

FIGURE III. 2: ACCROISSEMENT DU FLUX D’INFILTRATION EN FONCTION DE LA SUCCION. ............................................................ 40

FIGURE III. 3: EVOLUTION DU VOLUME D’EUT EN FONCTION DU TEMPS ..................................................................................... 42

FIGURE III. 4: CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE MOYENNE SUIVANT LES MESURES EFFECTUEES IN SITU ET AU LABORATOIRE ........... 45

FIGURE III. 5: EVOLUTION DE LA DCO ET DES MES AVANT ET APRES PERCOLATION .................................................................. 46

LISTE DES TABLEAUX

TABLEAU I. 1: NORMES DE REJET DES EAUX USEES TRAITEES D’UNE STATION D’EPURATION ................................ 13

TABLEAU I. 2: DIRECTIVES DE QUALITE DES EAUX USEES POUR L’IRRIGATION EN CHYPRE ................................... 13

TABLEAU II. 1: CHARGES DE DIMENSIONNEMENT .................................................................................................. 20

TABLEAU II. 2: PERFORMANCES EPURATOIRES ATTENDUE .................................................................................... 20

TABLEAU II. 3: DENOMINATION DES SOLS SELON LE TRIANGLE TEXTURAL FAO ................................................... 25

TABLEAU II. 4: SYNTHESE DES PARAMETRES (DCO, DBO5, MES), METHODES ET MATERIELS UTILISES .............. 35

TABLEAU III. 1: VALEURS MOYENNES DES KSAT MESUREES SUR LES DIFFERENTS SOLS. ....................................... 40

TABLEAU III. 2: RESULTATS DE L’ANALYSE STATISTIQUE DES VALEURS DE KSAT SUR LES DIFFERENTS SOLS. ...... 41

TABLEAU III. 3: PARAMETRES DES MATIERES EN SUSPENSION, MATIERES OXYDABLES ET/OU MATIERES

ORGANIQUES A LA SORTIE DE LA STEP DE KOSSODO .................................................................................. 43

TABLEAU III. 4: CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE A SATURATION SUIVANT LES TYPES D’EAU UTILISES ................... 44

TABLEAU III. 5 : RESULTAT DE L’ANALYSE STATISTIQUE DES KSAT MESURES AU LABORATOIRE .......................... 44

TABLEAU III. 6: EVALUATION DE LA QUANTITE DES MES DANS LE SOL AU COURS D’UN CYCLE ........................... 47



iv

LISTE DES ABREVIATIONS

Les termes qui demandent une explication et qui sont fréquemment employés dans le

mémoire doivent être regroupés dans cette rubrique. Ils sont listés par ordre alphabétique.

DBO5 : Demande Biologique en Oxygène après 5 jours

DCO : Demande Chimique en Oxygène

EP : Eau Potable

EUT : Eau Usée Traitée

EUC : Eau Usée Traitée Centrifugée

ER : Eau de Référence

Ksat : Conductivité Hydraulique à Saturation

MES : Matières En Suspension

ONEA : Office National de l’Eau et de l’Assainissement

STEP : Station d’Epuration

TRIMS : Triple Rings Infiltrometer at Multiple Suctions



Sommaire

1

SOMMAIRE

LISTE DES ILLUSTRATIONS ................................................................................................................................. III

LISTE DES ABREVIATIONS ................................................................................................................................... IV

SOMMAIRE ................................................................................................................................................................... 1

INTRODUCTION GENERALE ................................................................................................................................... 3

CONTEXTE D’ETUDE .............................................................................................................................................. 3

HYPOTHESES, OBJECTIF ET DEMARCHE ADOPTEE ........................................................................................ 5

I. ETAT DE L’ART ........................................................................................................................................................ 9

I.1 DEFINITIONS ...................................................................................................................................................... 9

I.2. TRAITEMENT DES EAUX USEES .................................................................................................................. 10

I.3. LES FACTEURS INFLUENÇANT LE COLMATAGE PHYSIQUE DU SOL. ................................................. 13

I.3.1. LES MATIERES EN SUSPENSION ............................................................................................................. 14

I.3.2. LES PROPRIETES PHYSIQUES DU SOL .................................................................................................. 15

I.3.3. IMPACT DU COLMATAGE PHYSIQUE SUR LA Ksat DU SOL. ............................................................... 16

II. MATERIELS ET METHODES ............................................................................................................................. 19

II.1 PRESENTATION DU SITE EXPERIMENTAL ................................................................................................ 19

II.2 MESURES DE LA CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE A SATURATION ..................................................... 26

II.2.1 MESURE IN SITU. ...................................................................................................................................... 26

II.2.2 MESURE AU LABORATOIRE .............................................................................................................. 31

III. RESULTATS ET INTERPRETATIONS ............................................................................................................ 39

III.1. RESULTATS DE LA CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE A SATURATION. ....................................... 39

III.1.1. RESULTATS DES MESURES In situ ........................................................................................................ 39

III.1.2. RESULTATS DES MESURES AU LABORATOIRE. ................................................................................. 42

III.1.3 Comparaison des résultats du Laboratoire et celle in situ ........................................................................ 45

III.1.4 Evaluation quantitative des MES retenues par filtration dans le sol. ........................................................ 46

IV. DISCUSSION ET ANALYSES ............................................................................................................................. 49

IV.1 LE COLMATAGE DU SOL PAR LES MES. ............................................................................................................ 49

IV.2. LE MEILLEUR INDICATEUR DE COLMATAGE DU SOL DANS UNE EAU. .............................................................. 50

IV.3. LE COLMATAGE PHYSIQUE, PHENOMENE DE SURFACE ................................................................................... 51

CONCLUSION ET PERSPECTIVES ........................................................................................................................ 54

OUVRAGES ET ARTICLES ...................................................................................................................................... 58

ANNEXES ..................................................................................................................................................................... 61

RESUME/SUMMARY ............................................................................................................................................. 97



Introduction générale

2

INTRODUCTION GENERALE



Introduction générale 3

INTRODUCTION GENERALE

CONTEXTE D’ETUDE

Les eaux utilisées en irrigation sont communément issues des eaux de surface ou des

réservoirs souterrains. Cependant, dans les pays de la bande Sahélienne, la raréfaction de ces

ressources conventionnelles, associée à la pression démographique, ont conduit à un intérêt

croissant pour la réutilisation des eaux usées (traitées ou non) en agriculture. Ces eaux sont

valorisées comme une ressource hydrique, mais également pour leur valeur fertilisante

(Bouwer et Chaney, 1974). Cependant, leur utilisation en agriculture implique qu’elles

répondent aux normes et valeurs guides relatives aux eaux d’irrigation. Ces normes servent

essentiellement à assurer d’une part, un minimum de protection sanitaire et d’autre part à

préserver l’environnement. Sur ce second aspect, l’irrigation par les eaux usées traitées (EUT)

peut effectivement et entre autres, avoir des incidences sur la capacité d’infiltration de l’eau

dans le sol : c’est le phénomène de colmatage dit physique. Selon de Vries (1972), se

phénomène résulterait de l’accumulation des matières dissoutes et/ou en suspensions et des

micro-organismes qui se développent dans les milieux poreux. Ainsi, le Transport et la

rétention des particules solides en milieux poreux est d’un grand intérêt tant dans la recherche

fondamentale que dans les sciences appliquées.

Dans le transport de masse en milieux poreux, beaucoup d’études sont consacrées aux

éléments dissous et aux colloïdes, mais peu de travaux concernent le transport des particules

en suspension. En outre les littératures existantes ne couvrent pas la totalité des types de sol,

ce qui ne permet pas de bien appréhender l’effet des matières en suspensions présentes dans

les eaux usées pour un type de sol donné.

La zone de l’étude est située sur le site maraîcher du quartier de Kossodo, à 10 Km au Nord

Est de Ouagadougou. Ce site est à l’aval de la station d’épuration des eaux usées par lagunage

de Ouagadougou. Il a été aménagé par la commune de Nongr – Mâasom pour y recycler les

eaux usées traitées de la station de lagunage.

C’est une zone d’étude soumise à un climat de type sahélien humide, caractérisé par deux flux

d’air :

- L’harmattan, vent sec et chaud le jour, frais la nuit, de direction nord-est à sud-

ouest, provenant des hautes pressions sahariennes ;




- La mousson, vent humide, de direction sud-ouest à nord-est, provenant des

basses pressions océaniques, qui amène les nuages de la saison pluvieuse.

Ces deux types de vent déterminent un régime bi saisonnier très contrasté :

Une saison sèche d’une durée de 8 mois (Octobre à Mai) ; c’est durant cette période

que les quantités d’eau disponibles sont limitées et les eaux usées traitées fortement

sollicitées en agriculture urbaine, pour pallier ce manque.

Une saison pluvieuse d’une durée de 4 mois (Juin à Septembre). Le maximum mensuel

des pluies est atteint en Août et la pluviométrie moyenne annuelle considérée pour la

ville de Ouagadougou varie entre 500 et 900 mm. Durant la saison des pluies, les

cultures maraîchères de contre saison sont remplacées par les cultures de céréales (mil,

maïs…) Les eaux usées traitées sont alors peu ou pas utilisées durant cette période.

La présente étude s’inscrit dans le cadre du mémoire de fin d’étude de master au 2IE (Institut

International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement) Elle s’inscrit plus généralement

Dans le cadre d’une thèse (Sou, 2005-2009, données inédites) portant sur « l’impact du

recyclage des eaux usées traitées sur le sol et les cultures maraîchères : cas de la ville de

Ouagadougou ». Dans le volet impact environnemental de ce travail de thèse, deux

campagnes de mesures ont été effectuées en 2006-2007 et en 2007-2008 sur le site

agronomique de Kossodo. Des parcelles d’aubergine y sont irriguées selon deux traitements :

(1) EUT et (2) eau potable du réseau urbain. L’un des objectifs de la thèse (en relation avec ce

travail de mémoire) est d’étudier l’impact des eaux usées traitées de la STEP de Kossodo sur

la structure du sol pour tâcher de comprendre le changement spectaculaire des propriétés

hydrodynamiques observées en l’espace de deux années sur les parcelles irriguées avec les

EUT. Des mesures in situ ont en effet permises de constater une réduction importante de la

capacité d’infiltration de l’eau au niveau des parcelles irriguées avec les EUT. Deux

hypothèses peuvent expliquer ce phénomène : (1) un colmatage physique de surface induit par

l’accumulation des matières en suspensions (MES) des EUT à la surface du sol, ou (2) un

effondrement de la structure du sol, induite principalement par la qualité chimique des EUT,

notamment le déséquilibre Na/ [Ca +Mg]. La présente étude est destinée à la vérification de la

première hypothèse.




HYPOTHESES, OBJECTIF ET DEMARCHE ADOPTEE

La présente étude traite de l’ «Identification du phénomène à l’origine de la réduction

de la perméabilité d’un sol irrigués avec les eaux usées ». L’hypothèse d’étude retenue est

portée sur l’accumulation des matières en suspension des eaux usées traitées sur le sol. A cet

effet, l’apport des MES par les EUT va être au centre de notre étude quant à son influence sur

les sols.

Le dépôt des particules en suspension dans un milieu poreux dépend des mécanismes

liés à la taille et à la nature des particules ainsi qu’à la structure du milieu poreux (Silliman,

1995). La question de l’influence des matières en suspension sur les propriétés

hydrodynamiques du sol est et reste donc une problématique intéressante, qui mérite des

investigations complémentaires. La problématique de cette étude revient à résoudre la

question essentielle suivante :

Dans quelle mesure, l’apport des matières en suspension présent dans les eaux usées peut

contribuer à réduire significativement la conductivité hydraulique à saturation (Ksat) à la

surface du sol.

Pour tenter de répondre à cette question, un objectif est définit : vérifier l’hypothèse d’un

colmatage physique du sol, dû à l’accumulation des MES en surface.

Le principe méthodologique mise en œuvre s’articule autour à la rétention des MES à la

surface du sol, et aux interactions entre l’apport quantitative de ces MES et l’évolution du

colmatage, traduit ici par la mesure de la Ksat.

Les étapes méthodologiques se distinguent en deux volets :

Le premier est un état des lieux in situ, par la mesure de la Ksat sur trois types de parcelles : les

parcelles ayant été irriguées durant deux années consécutives avec les EUT, celles irriguées

durant la même période avec l’eau potable du réseau et enfin, des parcelles dites de référence,

jamais irriguées, qui sont des périmètres exploités pour les cultures pluviales situées au

voisinage du site maraîcher.

Le second volet est une série de mesure du pouvoir colmatant de trois types d’eau : (1) les

eaux usées traitées (de la STEP de Kossodo) (2) les eaux usées traitées sans MES (3) l’eau du

réseau d’eau potable, comme traitement témoin. Ces eaux sont testées au laboratoire sur des

échantillons de sol non remaniés prélevés sur les parcelles de référence.

Le dispositif de mesure est inspiré du perméamètre à charge constante de Beaudrey (AFNOR,




1973), qui permet de mesurer le Ksat de l’échantillon de sol selon la loi de Darcy.

Le présent document retranscrit le contenu de l’étude selon le plan suivant :

Un premier chapitre intitulé état de l’art, qui est consacré à l’état de connaissance sur le

phénomène de colmatage induit par les MES, notamment celles contenues dans les eaux

usées.

Le second chapitre, matériels et méthodes, décrit de façon détaillée la méthodologie de

l’étude et le matériel utilisé pour la mise en oeuvre des essais in situ et au laboratoire.

Le troisième Chapitre présente les résultats de l’étude. Il est suivi d’un quatrième chapitre,

d’analyse et discussion qui mets en perspective les résultats obtenus dans cette étude, avec

celles trouvées dans la littérature scientifique traitant du sujet.

Le document se termine par une conclusion, quelques recommandations et des perspectives

d’étude sur le sujet.

L’organigramme de la Figure I.1 reprend les étapes méthodologiques de façon plus détaillée,

en les présentant dans un ordre chronologique pour permettre au lecteur d’avoir une vision

d’ensemble du déroulement de ces trois mois d’étude.




Figure I. 1:diagramme de la méthodologie générale de notre plan de travail

Phase expérimentale

Travaux de terrain

Mesure sur le dispositif expérimental au

laboratoire

Mesure des paramètres (MES, DBO5,

DCO) dans les eaux

Travaux en laboratoire

Sélection des trois (03) zones de mesure

Prélèvement des échantillons (sols, EU)

Mesure sur TRIMS : acquisition des

données

FIN

Recommanda

tion

Phase de rédaction

Dépouillement

des données

Analyse des

données

Interprétation

des données

Elaboration

des outils de

travail

Phase des travaux préparatoires

Prise de

contact avec

les encadreurs

Recherche

documentaire sur

la thématique

Synthèse

bibliographique

DEBUT




CHAPITRE I

ETAT DE L’ART



Chapitre 1 : Etat de l’art 9

I. ETAT DE L’ART

L’utilisation des eaux usées en agriculture constitue à la fois une ressource en eau et une

source en éléments nutritifs nécessaire à la croissance des végétaux. Cependant, l’irrigation

par les eaux résiduaires peut avoir des incidences négatives de nature diverses et variées ; l’un

de ces impacts est la dégradation des propriétés physiques du sol.

L’apport de matières dissoutes, des matières en suspension, ou de micro-organismes via les

EUT, peut colmater le sol. Ce colmatage se traduit généralement par une diminution de la

conductivité hydraulique (Ksat) (Viviani et Lovino, 1999), une augmentation des phénomènes

d’érosion (Bissonnais et Souder, 1995 ; Bresson et Boiffin, 1990) et de manière irréversible,

une déstructuration du sol, induite par ce qui est convenu d’appeler le colmatage chimique

(Yacouba, 2007).

Il existe trois principales formes de colmatage : (1) le Colmatage chimique, dû à la

défloculation des argiles provoqués par la présence des ions sodium (Na+). Ce colmatage

entraîne la déstructuration du sol (Landberg, 1999), (2) le Colmatage biologique, caractérisé

par l’accumulation de matières organiques, de colloïdes minéraux et surtout de micro-

organismes, entraînant ainsi une obstruction des pores et une asphyxie du milieu (Bouma,

Ziebell et al. 1972 ; Frankenberger et al ,1979), et enfin (3) le colmatage physique, qui est

l’objet de cette étude.

I.1 DEFINITIONS

Le colmatage physique : selon De Vries, (1972) et Rice, (1974), le colmatage physique du

sol est dû à la filtration des particules en suspension par percolation de l’eau et leur

accumulation progressive sur la surface du sol. Le terme colmatage physique fait référence au

mouvement des particules en suspension dans le système porale du sol, et par conséquent à

l’obstruction progressive de ces pores.

Les eaux usées ou effluents : ce sont des eaux résiduaires d’origines domestiques,

industrielles, agricoles ou pluviales. Elles sont entre autres chargées de particules en

suspension susceptibles d’obstruer un milieu poreux par accumulation. La composition d’une

eau usée est extrêmement variable en fonction de son origine. Elle peut contenir de

nombreuses substances, sous forme solide ou dissoute, ainsi que de nombreux micro-



Chapitre 1 : Etat de l’art

10

organismes en relation avec son aptitude à colmater un sol. A cet effet, les paramètres qui

permettent d’évaluer le pouvoir colmatant d’une eau en générale et d’une eau usée en

particulier sont :

o La demande biologique en oxygène après 5 jours (DBO5) : elle correspond à la

quantité oxygène nécessaire aux micro-organismes aérobies pour oxyder (dégrader)

les matières organiques, dissoute ou en suspension dans l’eau maintenu à 20°C à

l’obscurité pendant 5 jours. Ce paramètre constitue un bon indicateur de la teneur en

matières organiques biodégradables des rejets (http://www.ultime.unblog.fr/2007/04).

o la Demande Chimique en Oxygène (DCO) : il s’agit d’une mesure quantitative de la

quantité d'oxygène requise pour l'oxydation chimique des matières carbonées

(organiques) dans l'eau usée en utilisant des sels de dichromate ou de permanganate

comme oxydants, par un essai de deux heures (FAO, 2003). Elle permet ainsi

d’évaluer la charge polluante total des EU.

o Matières en suspension : Ce sont des matières solides contenues dans les eaux usées

et qui sont séparables par filtration ou par centrifugation. Elles sont exprimées en

poids de matières sèches. Les matières en suspension comportent des matières

organiques et minérales. Elles constituent un paramètre important qui marque bien le

degré de pollution d’un effluent (Bechac et al. 1987).

I.2. TRAITEMENT DES EAUX USEES

Les eaux usées constituent un milieu complexe chargé de matières présentes sous différentes

formes : physiques (en suspension, en solution, colloïdales) et de nature chimique ou

biologique. Lorsque ces eaux sont utilisées en l’état pour l’irrigation, les matières qu’elles

contiennent sont susceptibles de s’accumuler à la surface du sol et par conséquent, d’affecter

son réseau poral. Cela traduit la nécessité de traiter ces eaux avant leur réutilisation en

irrigation.

Le « nettoyage » des eaux usées obéit à une logique de préservation des ressources en eau et

de protection de l’environnement (FAO, 2003). Il a donc pour objectif de réduire la charge

polluante (entre autres, MES, DBO5) qu’elles véhiculent afin de rendre au milieu récepteur

une eau de qualité, respectueuse des équilibres naturels et d’éventuels usages futurs. En

d’autres termes, le traitement permet d’éviter au milieu récepteur de subir un

dysfonctionnement induit par un ou plusieurs substances contenues dans les eaux usées

brutes. Dans le cas de l’irrigation, cela permet assurément de limiter le colmatage induit par




11

les MES.

L’élimination de 80 à 90 % des MES assure une réduction de la charge organique exprimée

en DBO5 ou en DCO de, respectivement 60 à 70 % et 65 à 75 % (Bechac et al, 1987).

Pour atteindre cet objectif, plusieurs étapes de traitement sont nécessaires :

le prétraitement.

Il consiste à enlever des éléments de tailles relativement importantes (débris organiques ou

minéraux, etc…). Il est subdivisé en trois parties : le dégrillage, le tamisage, et le

dégraissage.

le traitement primaire.

C’est un traitement qui consiste à faire décanter dans un bassin (appelé décanteur primaire),

circulaire ou rectangulaire, les eaux prétraitées suivant un temps de séjour d’environ 2 heures

à une vitesse de surverse1 de l’ordre de 1 à 2 m/h. il a pour objectif la séparation des matières

en suspension de densité différente de celle de l’eau ;

le traitement secondaire.

Encore appelé traitement biologique, cette étape du traitement favorise l’élimination de la

pollution organique. Principalement constituée de matières colloïdales et dissoutes, cette

fraction de la charge polluante des eaux usées est généralement très peu éliminée au cours des

étapes de traitement physique (prétraitement, traitement primaire). Cette opération consiste

donc à éliminer la DBO5 et la DCO. Elle peut être associée dans certains procédés de

traitement par un apport d’oxygène pour favoriser l’activité microbienne, qui est l’élément

moteur de cette étape de traitement.

Il existe plusieurs procédés de traitement, mais en général, ils respectent tous les trois phases

de traitement ci-dessous. Ces procédés sont de type physique, chimique ou biologique.

Parmi les procédés de traitement biologique dits naturels, il convient de présenter brièvement

le lagunage à microphytes, qui est l’un des procédés les plus utilisés dans la sous région ouest

africaine pour le traitement des eaux usées. A l’image de la station de traitement de Kossodo,

le lagunage à microphytes comprend trois étapes de traitement, qui constituent à elle seule un

traitement secondaire. Les traitements sont effectués dans des bassins disposés en série où

l’eau usée transite en écoulement gravitaire. Ces bassins sont par ordre chronologique de

traitement :

les bassins anaérobies, de profondeur comprise entre 2 et 5 m, ils sont utilisés

pour dégrader la matière organique et assurer une bonne décantation de la matière

1 La vitesse de surverse est le rapport du débit maximal (Qmax en l/h) sur la surface réceptrice (S en m²)




12

solide des eaux usées qui se décante pour former une couche de boues au fond du

bassin. Ces bassins reçoivent des charges organiques très importante (> 100g

DBO5/m3/j). Ils fonctionnent comme des fosses septiques à ciel ouvert. Les

produits solubles dans les eaux usées passent aux bassins suivants après une

élimination de la DBO comprise entre 40 et 60% ;

les bassins facultatifs, ils sont généralement utilisés pour éliminer la DBO (entre

60 et 80%) et les germes pathogènes. A ce niveau, il se produit les phénomènes

suivants :

- les matières solides en suspension décantent au fond et forment la couche

anaérobie. Ces boues sont digérées par des bactéries anaérobies.

- La couche aérobie qui se forme dessus de la couche anaérobie, est le siége de

prolifération des algues qui par photosynthèse, produisent l’oxygène. Ces

algues se nourrissent à partir d’éléments nutritifs issues des sous produits de

l’activité des bactéries.

les bassins de maturation, ils permettent l’élimination des germes pathogènes au

fur et à mesure que les effluents s’écoulent lentement dans les bassins.

Essentiellement aérobie sur toute leur profondeur qui ne dépasse pas 1 mètre, les

bassins de maturation sont bien oxygénés et bien brassés.

Figure I. 2:synoptique d’un lagunage (www.univ-lehavre.fr/cybernat/pages/lagunatu )

http://www.univ-lehavre.fr/cybernat/pages/lagunatu




13

l’issue du traitement des eaux usées, les paramètres de concentration maximale autorisée en

DBO5, DCO et MES par la réglementation française sont représentés dans le tableau I.1.

Tableau I. 1: Normes de rejet des eaux usées traitées d’une station d’épuration

paramètres

Concentration maximale autorisée

DB05 25 mg/l

DC0 125 mg/l

MES 35 mg/l*

* Pour les rejets dans le milieu naturel de bassins de lagunage, cette valeur est fixéeà 150 mg/l

(Source : www.cieau.com)

Les paramètres de concentration autorisée en DBO et MES pour l’irrigation des cultures en

Chypre sont représentés dans le Tableau I.2

Tableau I. 2: Directives de qualité des eaux usées pour l’irrigation en Chypre

Irrigation DBO (mg/l) MES (mg/l) Traitement requis

Toutes cultures2 A) 10 * 10 *

Secondaire, tertiaire et

désinfection

Les légumes

mangés cuits3

A) 10*

15**

10*

15**

Secondaire, tertiaire et

désinfection

Source : FAO (2003)

A : Méthodes de traitement mécanisé (boues activées, etc)

* : ces valeurs ne doivent pas dépassées dans 80% des échantillons par mois. Le

Nombre minimum des échantillons sont de 5.

** : valeur maximum autorisée.

I.3. LES FACTEURS INFLUENÇANT LE COLMATAGE PHYSIQUE DU

SOL.

Les travaux portant sur le colmatage physique du sol ont démontrées que le phénomène est

2 : Irrigation des légumes feuilles, bulbes mangés crus non autorisé.

3 : Pomme de terre, betteraves, colocasia.

http://www.cieau.com/




14

intimement lié à la qualité de l’eau usée et aux propriétés physiques du sol.

Ce chapitre décrit les principaux facteurs des eaux usées traitées et du sol, qui influencent

significativement le colmatage physique.

I.3.1. LES MATIERES EN SUSPENSION

Le taux de matières en suspension est un paramètre important à prendre en compte lors des

études relatives au colmatage du sol. Le transport et la rétention des particules solides en

milieux poreux intéressent beaucoup de domaines traitant de l’érosion interne des sols, leur

colmatage et leur contamination.

Ces MES peut obstruer les pores et provoquer une forte réduction de la capacité d’infiltration

de l’eau dans le sol. La perturbation de l’infiltration due à l’obstruction des pores par les

particules (interceptées dans les milieux poreux) entraîne une augmentation de la perte de

charge et une diminution de la vitesse d’infiltration ; conséquence du phénomène de

colmatage. L’accumulation de ces particules affecte principalement la partie superficielle du

sol (De Vries, 1972 et Rice, 1974)

Le constat d’une imperméabilisation progressive des sols irrigués avec des eaux usées

chargées de MES a conduit Djedidi et Hassen (1991) à évaluer le pouvoir colmatant des eaux.

Ces auteurs confirment que la qualité de l’eau apportée sur un sol a une influence significative

sur son colmatage. Ils précisent que pour un milieu poreux donné, le volume d’eau infiltré

diminue lorsque la charge des matières en suspension provenant de l’eau augmente. Parmi les

matières en suspension, les matières organiques jouent un rôle non négligeable dans la mesure

où leur action biodégradatrice peut être à l’origine du phénomène de colmatage physique. Les

paramètres d’évaluation du pouvoir colmatant des eaux usées sont principalement les MES et

la DBO5 (Laak, 1970). Une étude menée par Rahaingomanana (1993) rapporte que l’apport

de matières biodégradables en excès par rapport à la capacité biodégradatrice du sol peut

provoquer des conditions anaérobies induisant un colmatage d’origine microbienne qui

représente environ 25% du colmatage physique (Börner et al 1998).

Les études menées par plusieurs auteurs rapportent que le colmatage physique est un

phénomène de surface. En effet, les études menées par Daniel et Bouma, (1974) ; Uebler et

Swatzendruber, (1982) et Vinten et al, (1983a) ont montré que la réduction de la

conductivité hydraulique à saturation d’un sol (Ksat), à la suite d’une accumulation de MES,

s’observe principalement sur les 5 à 10 premiers mm d’une colonne de sol étudié au




15

laboratoire. Ce type de colmatage est donc un phénomène localisé à la surface du sol. Cela est

confirmé par Djedidi et Hassen (1991), qui rapportent que la migration des fines particules

dans la masse du matériau granulaire (colonne de sol) ne dépasse pas 3 cm.

Les travaux in situ de Thomas et al, (1986) et Vaviani et Lovino (1999) sur le colmatage

physique des sols irriguées avec des eaux usées concourent aux mêmes résultats. Les premiers

concluent que la zone de colmatage physique du sol est localisée essentiellement dans les

premiers centimètres et entraîne une perte de charge de 87%. Les seconds précisent que la

distribution initiale des pertes de charge dans un sol irrigué avec des eaux usées n’est pas

linéaire suivant la profondeur. Selon ces derniers auteurs, le gradient de charge hydraulique

est faible dans la partie supérieure (0-20 mm) et élevé en dessous de 20 mm de profondeur.

Il est établit que le risque du colmatage est accru lorsque l’irrigation est pratiquée durant toute

l’année et/ou lorsque l’irrigation est pratiquée par les eaux usées brutes (Vaviani et Lovino,

1999).

Le volume de l’eau apporté est également un facteur déterminant. Djedidi et Hassen (1991)

indiquent que la réduction de la porosité par des particules solides en suspension est autant

plus importante que le volume d’eau écoulé est grand. Mais Vaviani et Lovino, (1999) nuance

ces propos en précisant toutefois que l’apport d’une eau usée peu chargée, sur une longue

période peut avoir les mêmes conséquences qu’un apport relativement ponctuel d’une eau

fortement chargée de MES.

I.3.2. LES PROPRIETES PHYSIQUES DU SOL

Les propriétés physiques du sol contrôlent le processus d’infiltration/percolation de l’eau et

des composés qu’elle contient. Ces propriétés physiques conditionnent donc les propriétés

hydrodynamiques et la capacité épuratoire du sol.

Comme il a été démontré dans le chapitre précédent, le colmatage physique est un phénomène

essentiellement mécanique d’accumulation de particules dans le réseau poral du sol. Le dépôt

des particules en suspension dépend de la taille et la nature de ces particules, mais aussi du

diamètre, de la forme et de l’organisation macroscopique de ces pores dans le sol, traduit par

la texture et la structure du sol. Ces derniers paramètres sont des facteurs qui interviennent

inévitablement dans l’appréciation de l’aptitude d’un sol au colmatage et la vitesse de ce

colmatage. (Silliman, 1995 ; De Vries, 1972).




16

Le sol est donc un milieu composé des pores dont la proportion dépend de la répartition des

particules en fonction de leur géométrie. L’uniformité des particules constituant un sol en

fonction de sa texture influence sur l’obstruction des pores (formation du colmatage) suite à

l’accumulation des MES. Suivant qu’il soit de texture grossière ou fine, un sol de particules

uniformes a une influence sur la formation du colmatage. C’est au sein même de ce massif

que vienne se loger les matières en suspension contenues dans les eaux suite à leur

accumulation à la surface du sol. Les études menées par Vinten et al (1983b) rapportent qu’un

sol de texture grossier présente une répartition plus uniforme des particules solides, ce qui

limite le colmatage et son impact sur le Ksat. Lefèvre (1988), confirme que plus le matériau

support est grossier, plus les matières en suspension pénètrent profondément, ce qui retarde le

colmatage, mais le rend plus épais. L’étude Djedidi et Hassen (1991) précise également que le

colmatage se fait en surface dans le cas des sols à texture fine et en profondeur lorsque les

sols sont plus sableux à la suite de la migration des matières en suspension. Cette précision

nuance quelque peu les affirmations précédentes sur la localisation de surface du colmatage

physique. Mais il convient de préciser que la majorité des sols irrigués sont rarement de

texture à dominante sableuse.

I.3.3. IMPACT DU COLMATAGE PHYSIQUE SUR LA Ksat DU SOL.

La conductivité hydraulique à saturation (Ksat) est la valeur limite du taux d’infiltration

pour un sol saturé en eau et homogène. Elle est exprimée en mm/h.

De façon générale, au cours du temps la quantité d’eau infiltrée augmente jusqu’à saturer le

sol (figure I.2) ; par conséquent la vitesse d’infiltration de l’eau arrivant sur le sol diminue

car l’eau a de plus en plus de peine à pénétrer dans le sol (Elie, 2008).

La conductivité hydraulique à saturation apparaît dans la loi de Darcy4 comme étant une

manifestation de l’effet de résistance à l’écoulement dû aux forces de frottement (Musy et

Soutter, 1991).

4 La quantité d’eau dans un milieu est proportionnelle à la section totale traversée A, au coefficient de perméabilité K du

milieu et à la charge hydraulique h et inversement proportionnelle à la longueur l du milieu traversé (Source : http://www.u-

picardie.fr/beauchamp/cours.qge/du-7htm.




17

Figure I. 3:Infiltration de l’eau dans le sol (Source : Elie, 2008)

Afin de comparer les valeurs de Ksat d’un sol influencé par l’accumulation des EUT au cours

du temps, la conductivité hydraulique à saturation a été exprimée en terme de conductivité

hydraulique relative (Kr) par (Viviani et Lovino, 1999).

Il définit La conductivité hydraulique relative (Kr) comme étant le rapport entre la

conductivité hydraulique à saturation (Ks) et une conductivité hydraulique à saturation de

référence (Kso) correspondant à l’infiltration de 25 mm de hauteur d’eau (soit environ 50 %

du volume des vides d’un sol).

Les conséquences qui en découlent de l’obstruction des pores par les MES se traduisent par

une réduction de la conductivité hydraulique à saturation et d’une diminution de la

conductivité hydraulique relative de 80% par rapport à la valeur initiale sur un sol à

prédominance sableux (Viviani et Lovino, 1999).

Rice (1974) a observer une réduction de la vitesse d’infiltration dans le sol, en effectuant des

essais avec des eaux usées dont les teneurs en MES étaient de 10 mg l-1,

sur des sols sableux.

Au terme de cette étude, il ressort que les différentes recherches effectuées sur le colmatage

physique sont unanimes sur le fait que le phénomène dépend de la teneur en MES, mais

également des caractéristiques physiques du sol. La principale conséquence de ce colmatage

est la diminution de la conductivité hydraulique à saturation du sol.

Chapitre2 : Matériels et méthodes 18

CHAPITRE II

MATERIELS ET METHODES




II. MATERIELS ET METHODES

Compte tenu des expériences et de l’évolution des paramètres à suivre pour cette étude,

plusieurs outils et méthodes ont été utilisés.

Les paramètres suivis et mesurés lors de cette étude sont :

- La conductivité hydraulique à saturation Ks sur le terrain,

- Les paramètres de pollution carbonés : MES, la DCO, la DBO5,

- La conductivité hydraulique à saturation Ks au laboratoire.

Afin d’atteindre cet objectif, nous avons juger que la connaissance de notre zone d’étude

s’avère indispensable.

II.1 PRESENTATION DU SITE EXPERIMENTAL

L’essentiel des études qui ont été menées dans le cadre de ce travail se concentre sur une

portion de Kossodo qui intègre le site maraîcher dont fait partir notre site expérimental. Nous

allons également nous intéresser à la station d’épuration de Kossodo, compte tenu du fait que

notre zone d’étude est alimentée en EUT et en EP provenant de ladite Step.

II.1.1 Station d’épuration de Kossodo

Description

La station d’épuration est située à Kossodo au Secteur 26 de Ouagadougou plus précisément

dans sa partie nord sur l’axe Ouagadougou-Kaya à 1100 m de la route nationale n°3. Le site

s'étend sur 10 ha et doit recevoir globalement par jour, par canalisation, 5 400 m3 d'eaux usées

en un premier temps en provenance des ménages, des hôpitaux et de la zone industrielle de

Kossodo. Le dimensionnement du système d’épuration par lagunage a été mené avec les

charges ci-dessous (Tableau II.1), et les critères de rejet autorisant une utilisation des

effluents issus de la station (Tableau II.2), pour une irrigation restrictive. Les performances

suivantes sont attendues pour les divers horizons :




Tableau II. 1: charges de dimensionnement

USAGERS

Débit moyen 2010 Débit maxi 2010

Volume

(m3/j)

DBO5

(kg/j)

DBO5

(mg/l)

Volume

(m3/j)

DBO5

(kg/j)

DBO5

(mg/l)

Domestiques et

Administratifs 1 290 750 581 1 290 750 581

Gros Consommateurs

(Hôpital, Silmandé,

Indépendance, Marché

Central, BCEAO)

610 160 262 610 160 262

Matières de vidanges fosses

septiques) 40 100 2 500 40 100 2 500

Industriels

(Brasserie, Abattoir,

Tannerie)

3 200 2 560 800 3 850 3 050 792

TOTAL 5 140 3 570 700 5 790 4 060 700

(Source : Kiemdé (2006)

Tableau II. 2: Performances épuratoires attendue

PARAMETRE Unité Horizon 2005 Horizon 2010

DBO5 mg/litre 800 500

DBO5/DCO - 2 à 2.5 2

pH - 7 - 9 7 – 9

MES mg/litre < 500 < 500

(Source : Kiemdé (2006)

La station comprendra au final 430 parcelles privées raccordées, 3 stations de relevage, 8

bassins de lagunage, un laboratoire, deux bâtiments administratifs, 28 lits de séchage, une

hydrocureuse et une caméra d'inspection. Le volume total des bassins est de 180 000 m3. Le

temps de rétention des charges polluantes de 30 jours.

. Les effluents y arrivent par un réseau alternant écoulement gravitaire et stations de

refoulement (3 au total). Les effluents qui approvisionnent cette station proviennent entre




autre des Brasseries BRAKINA, de l’abattoir frigorifique, du centre hospitalier universitaire

de Yalgado OUEDRAOGO, du Centre-ville et de l’Hotel SILMANDE (Passy-Foutou, 2007).

Les caractéristiques de la station d’épuration de Ouagadougou sont représentées dans le

Tableau II.3.

Tableau II.3 : Caractérisation de la station d’épuration de Kossodo.

Désignation BA5 BF BM1 BM2 BM3

Côte radier du bassin (m) 294.10 m 295.28 m 293.75 2.68 291.82

Côte de niveau d’eau normal (m) 298.10 m 297.08 m 295.75 294.68 293.82

Profondeur du bassin (m) 4.70 2.50 1.70 1.70 1.70

Profondeur d’eau (m) 4.00 1.80 1.20 1.20 1.20

Nombre de bassins (U) 3 2 1 1 1

5 Deux fonctionnes en permance et en parallèle, le 3

ième est utilisé en cas de vidange d’un des deux bassins

THEME : Etude de l’influence des matières en suspension sur les sols irrigués par les eaux usées traitées – réalisée par Philippe Bertrand ENOA NNOMO


Figure II. 1:Schéma de fonctionnement de la STEP de Kossodo

.

Bassin de

Maturation 1

Bassin de

Maturation 2

Bassin de

Maturation 3

Bassin

Facultatif 1

Bassin

Facultatif 2

Bassin

Anaérobie 1

Bassin

Anaérobie 2

Bassin

Anaérobie 3

Canal

Répartiteu

r

Lits deséchages Boues

de vidange

REGARD

D'HOMOGENISATION

(ARRIVEE E.B.)

Regard de

prélèvement

(Figure II.2)



Figure II. 2: Zone de prelèvement des EUT à la sortie de la Step

Figure II. 3: Coupe longitudinale des bassins

Source : Kiemdé (2006)






II.1.2 Site agronomique

Il est situé à l’aval de la station de traitement des eaux usées, au cœur du site maraîcher de

Kossodo et alimenté gravitairement par des canaux non couverts. Le présent site est réalisé

sur une surface carrée de 23 mètres de coté. Il se compose de six (06) micro-parcelles qui

mesurent chacune 5x4 mètres et espacés des autres micro-parcelles des allées d’un mètre

réparties ainsi qu’il suit :

- trois (03) parcelles irriguées par les EUT,

- trois autres irriguées par l’eau de référence (eau potable de l’ONEA).

Le profil du sol a été décrit par Sou (2006, inédits) d’après le triangle textural FAO. Le

tableau II.3 présente les principales caractéristiques physiques du sol. L’horizon (0 – 20cm)

qui nous intéresse est un horizon limoneux sableux.

Tableau II. 3: dénomination des sols selon le triangle textural FAO

Dénomination du sol

suivant la profondeur

pourcentage profondeur

(cm) Sable Silt Argile

limon sableux 60,5 20,7 18,8 0 - 20

limon argilo-sableux 53,0 18,7 28,3 20 - 40

limon argilo-sableux 50,4 21,2 28,5 40 - 60

La période d’exploitation dudit site a été couverte par deux campagnes de culture d’aubergine

donc le cycle végétatif est compris entre 3 et 4 mois. Ces campagnes de mesures ont été

effectuées en 2005-2006 et en 2007-2008 sur le site agronomique de Kossodo. Des parcelles

d’aubergine y sont irriguées par deux types d’eau : (1) les EUT et (2) eau potable du réseau

urbain. A proximité du site expérimental du 2iE, se trouve un périmètre agricole de cultures

de mil qui est cultivé en période hivernale. Cette dernière constitue avec la zone non exploitée

du site agronomique du 2iE des parcelles jamais irriguées. La figure II.4 illustre la

disposition des différentes parcelles couvrant notre zone d’étude.




Figure II. 4: plan schématique du site expérimental et de la parcelle de culture de mil.

II.2 MESURES DE LA CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE A

SATURATION

La caractérisation des sols et la compréhension de leur dynamique nécessitent des

observations et des mesures de terrain ainsi que des mesures et des analyses en laboratoire. A

cet effet la présente étude a permis de mettre en évidence deux types de dispositifs : l’un

portant sur le site expérimental au champ (méthode In situ) et un autre dispositif

expérimental en conditions contrôlées (laboratoire). Dans notre cas, cette étude doit nous

permettre de vérifier notre hypothèse de départ selon laquelle l’influence sur le devenir des

MES, dont la presque la quasi-totalité est retenue en surface du sol obstruant ainsi les pores et

entraînant comme conséquence la diminution de la conductivité hydraulique à saturation.

II.2.1 MESURE IN SITU.

Les mesures réalisées dans le cadre de l’expérimentation au champ ont été concentrées sur le

site expérimental de Kossodo et la parcelle réservée à la culture du mil. Le choix des

différents points de mesure a été fait d’une manière aléatoire sur les différents types de sol.




Elles sont notamment portées sur trois types de sol. A savoir :

- Les sols de type 1 : constitués des parcelles jamais irriguées (parcelle affectée à la

culture de mil, et sol jamais utilisé) ;

- Les sols de type 2 : ce sont des parcelles irriguées par l’eau de référence (EP réseau

ONEA) ;

Les sols de type 3 : qui sont des parcelles irriguées par les EUT de la step de Kossodo.

-

II.2.1.1 MATERIELS UTILISES

Le dispositif expérimental schématisé en Figure II.5 est composé de trois parties principales

à savoir :

- (1) Un disque d’alimentation poreux muni d’une membrane à sa base en contact avec

le sol. Alimenté en eau par un réservoir d’alimentation gradué à partir d’un tube de liaison,

ce disque établit la continuité hydraulique avec le sol,

- (2) le réservoir principal (ou réservoir d’alimentation) qui se vide en fonction du flux

d’eau s’écoulant dans le sol,

- (3) le réservoir secondaire (encore appelé vase de Mariotte) permet de régler le

potentiel de l’eau au niveau de la surface du sol.

Les autres matériels utilisés sont :

- le chronomètre,

- le niveau à bulle d’air,

- un mètre de maçon,

- la truelle,

- récipients.

II.2.1.2 Le protocole expérimental

L’eau utilisée :

Les différentes mesures ont été effectuées avec des eaux distillées donc la température était

susceptible de varier au cours de la journée à cause d’un défaut de conservation. Cette

initiative a été prise dans l’optique de pallier à la formation des bulles d’air contraignant au

cours du déroulement de l’infiltration.

La préparation de la surface du sol :




La mesure par TRIMS est réalisée à la surface du sol, sur un lit de sable fin (ayant traversé le

tamis de 0,08) qui aplanit la surface et permet de réaliser des mesures sans destruction de la

surface. Ces dispositions permettent d’assurer le meilleur contact hydraulique possible entre

la membrane et le sol à caractériser. La mesure intègre les premiers centimètres du sol et une

surface circulaire de 44,5 mm de diamètre correspondant à celle du disque utilisé.

Le suivi de l’évolution de l’infiltration :

Au cours des différentes mesures d’infiltration effectuées sur le terrain, nous avons enregistré

l’évolution du niveau de l’eau dans le réservoir principal à intervalle de temps régulier jusqu’à

l’obtention d’un taux d’infiltration régulier. Le disque, une fois positionné sur le sol, n’est pas

déplacé pour effectuer les mesures correspondant aux trois (03) potentiels. L’opération est

répétée au même endroit pour chaque potentiel dans l’ordre croissant (soit respectivement sur

-15, -6 et -3 cm) ; ce qui permet de limiter les effets de la variabilité spatiale.




Figure II. 5: Infiltromètre à membrane




II.2.1.3 METHODE UTILISEE

Ce système est encore appelé TRIMS (Triple Ring Infiltrometer at Multiple Suctions).

L’infiltrométrie à disque permet de mesurer l’infiltration dans le sol en conditions

axisymétriques sous un potentiel hydrique négatif ou nul imposé à la surface du sol. Pour

cette technique on considère que le régime permanent de l’infiltration est la somme d’un flux

d’infiltration monodirectionnelle verticale tendant asymptotiquement vers K et d’un terme

supplémentaire correspondant à la géométrie latérale de l’écoulement. Cette expression

(Wooding, 1968) s’écrit :

rKQ

41

q : débit volumique par unité de surface (m.s-1)

K : conductivité hydraulique (m.s-1)

r : rayon de la source (m)

Nous avons appliqué la méthode multi-potentiels en régime permanent (Reynolds et Elrick,

1991 ; Ankeny et al. 1991) (voir annexe 4) Cette méthode, basée sur la formule de Gardner

(1958) suppose ainsi que K (h) = KS

plusieurs potentiels imposés h (-15 cm, -6cm ; -3cm) et on obtient un système de deux

équations q=f (h) à deux inconnues KS

l’expression de la conductivité hydraulique à saturation K en fonction de la succion h.

Grâce à l’expression de Wooding on obtient l’expression suivante :

ar

ahKrhQ sat..

41).exp(...)( 1

2

1

Et sous forme logarithmique :

hr

KhQ sat

4

1.ln)(ln1 (1)

Dés lors, il suffit de mesurer q pour deux valeurs successives de succion imposée h pour

déterminer les valeurs de la pente de la droite et de son ordonnée à l’origine, soit à connaître

S. Si l’expression précédente était parfaitement vérifiée, les différentes valeurs de q

obtenues pour des h croissants seraient alignées sur la droite ln (q) = f (h).

Par la suite, on trace la droite reliant ces 3 points avec son équation.

On obtient : y = ax + b (2)




avec : y = ln q et x étant la succion h

d’où en reliant les équations (1) et (2), on obtient :

a = α

b = ln (Ks (1+4/πrα))

Ce qui nous permet de trouver la conductivité hydraulique à saturation Ksat.

II.2.1.4 LIMITES DE L’ETUDE

Les mesures ont été effectuées :

peu de temps après l’entretien des parcelles maraîchères (enlèvement des mauvaises

herbes),

cinq mois après les récoltes de la culture du mil,

au mois d’Avril lorsque les températures sont au maximum.

Ce qui permet de dire que la structure du sol n’était pas la même sur les différents sols lors

des mesures sur le terrain.

Il convient de signifier que les parcelles jamais irriguées étaient particulièrement marquées

par par la sécheresse et ne bénéficiaient d’aucun d’entretien au détriment des autres parcelles.

II.2.2 MESURE AU LABORATOIRE

II.2.2.1 Dispositif expérimental

Le dispositif expérimental schématisé sur la figure II.6 est constitué d’une cellule de mesure

comprenant trois principales parties à savoir :

- une cuve supérieure,

- une partie inférieure,

- et une partie intermédiaire.

La cuve supérieure:

Il comprend :

- un puits central conçu pour limiter la charge de l’eau de 30 mm au dessus de la

surface du sol,

- une gouttière qui entoure le puits central servant à recueillir l’eau qui déborde

du puits central,

- un tuyau d’évacuateur placé sur le réservoir extérieur permettant d’évacuer

l’eau contenue dans la gouttière.




L’entonnoir :

Il est placé dans la partie inférieure et chargée de recueillir les eaux percolées (filtrat) et de les

faire convergées dans le bécher;

La partie intermédiaire encore appelé « bloc d’échantillon » :

Elle est constituée d’un cône cylindrique en PVC (de diamètre 45 mm et de hauteur 50mm)

contenant l’échantillon de sol non remanié. Cette dernière est étanche à ses extrêmisées et

repose dans sa génératrice inférieure sur un support perforé.

Le réservoir d’alimentation

La cuve de mesure est alimentée par un réservoir contenant de l’eau à examiner, munie d’une

vanne à sa partie inférieure ;

Le puits perdu

Il s’agit d’un récipient destiné à récupérer le trop plein d’eau issu de la gouttière.




Figure II. 6: dispositif expérimental « le perméamètre à charge constante »




II.2.2.2 le protocole expérimental

STRATEGIE D’ECHANTILLONNAGE

Les échantillons ont été prélevés sur le site expérimental de Kossodo. Le sol étant à un stade

de dessiccation avancé ; celui-ci est préalablement mouillé par l’eau potable de l’ONEA, soit

24 heures plutôt avant son extraction. Au cours de leur l’extraction, nous avons utilisé des

cônes cylindriques en PVC de caractéristiques diamètre 45 mm et de hauteur 50 mm. Ils sont

ensuite soigneusement emballés dans des sachets en plastique puis installé pour des raisons de

sécurité et de commodité dans un local couvert au 2iE servant en lieu et place de laboratoire.

PREPARATION AU LABORATOIRE

Les échantillons de sol non remanié apportés au laboratoire sont humectés avant leur

utilisation. Posé sur une couche de sable gros grains saturée, l’humectation des échantillons

de sol se fait ainsi vers le bas, et elle peut être considérée comme terminée lorsqu’un morceau

de buvard (bout de papier blanc) posé sur la face supérieure de l’échantillon se trouve imbibé

d’eau.

CARACTERISATION DES EAUX UTILISEES

- Dans l’optique de caractériser les différents types d’eau à utiliser au cours des mesures

d’infiltration au laboratoire, nous avons jugé nécessaire de procéder aux mesures des

paramètres de pollution organique (MES, DCO, DBO5). Ces paramètres sont mesurés dans

les différentes eaux appliquées sur les cônes et dans les filtrats en sortie des cônes pour le cas

des EUT.

Pour atteindre cet objectif, les paramètres de mesure, les méthodes d’analyse et les matériels

utilisés sont résumés dans le tableau I.4. Le protocole d’analyse des différents protocole sont

disponibles en annexe 1




Tableau II. 4: synthèse des paramètres (DCO, DBO5, MES), méthodes et matériels utilisés

PARAMETRES MATERIELS ET TECHNIQUES

D’ANALYSE

PRECISION PROTOCOLE

DCO

Oxydation par le dichromate de

potassium puis lecture au spectromètre

DR 2000. Longueur d’onde λ=620 nm

0,1

Voir annexe 3b

DBO5 Méthode Manométrique

Appareil : IS602 WTW

10%

Voir annexe 3c

MES Méthode par filtration sur membrane,

séchage a 105°C et pesées

différentielles.

5%

Voir annexe 3a

La détermination des différents paramètres (DBO5, DCO, MES) a porté sur les eaux suivant :

o L’eau potable de l’ONEA (eau de référence) ;

o Les eaux usées traitées de la STEP de Kossodo ;

o Les eaux usées traitées de Kossodo filtrées ;

o Les eaux usées traitées percolées.

LE SUIVI ET L’EVOLUTION DE L’INFILTRATION

Au cours de cette étude, nous avons suivi la filtration de trois types d’eau (eaux usées traitées,

eaux usées traitées filtrées, et l’eau de référence) à travers un échantillon de sol. Le principe

de l’étude acquis consistait à faire percoler les eaux sur la surface du sol non remanié sous

une charge constante de 3 cm. Ce qui nous a permis de mesurer le volume d’eau percolée sur

un intervalle de temps régulier (voir annexe 3). Les mesures ont été suivies jusqu’à ce que le

régime permanent soit établit. Au cours de ces mesures, nous avons distingué deux périodes.

Une période instable au cours duquel le filtrat à la sortie du cône est variable sur des

intervalles de temps et une période où il ne varie plus en fonction du temps. C’est cette

dernière qui nous intéresse, car elle indique que notre sol est à saturation.

Au cours du déroulement de l’essai au laboratoire, nous avons procédé au suivie de la

percolation en utilisant trois (03) types d’eau différente. Le principe consistait a faire percoler

les trois type d’eau à charge constante à travers un échantillon de sol non remanié. Suite à




l’apparition de la première goutte, nous avons déterminé le volume du filtrat pendant un

temps déterminé. Les mesures sont répétées à intervalle de temps régulier sans interrompre la

percolation jusqu’au moment où le régime permanent semble être atteint, c'est-à-dire lorsque

le volume d’eau recueilli ne varie plus en fonction du temps.

L’eau percolée est recueillie dans des béchers placés en dessous de la partie inférieure de

réception des eaux percolées, et mesuré ensuite sur des éprouvettes de 10 ml.

II.2.2.3 LE SUIVI ANALYTIQUE DES EAUX USEES

Les paramètres chimiques mesurés dans l’eau appliquée sur les cônes et dans le filtrat en

sortie des cônes sont:

- les matières en suspension,

- la demande chimique en oxygène (DCO) représentant la DCO dissoute

- la demande biologique en oxygène après 5 jours (DBO5). Ce paramètre n’a pu être

mesuré après percolation. Les quantités d’eau recueillie après percolation n’étant pas

suffisantes.

Les mesures des concentrations en matières organiques (MES, DCO) avant et après

percolation sont effectués au cours de l’essai. L’échantillon pour l’eau brute est prélevé sur

l’eau d’alimentation des cônes tandis que celui de l’eau percolée est prélevé sur le filtrat issu

d’une séquence d’alimentation.

II.2.2.4 METHODE UTILISEE

La conductivité hydraulique à saturation Ks a été déterminée à partir de la Loi de Darcy (voir

annexe 5). Pour une même charge hydraulique, Darcy (1856) définit un coefficient de

perméabilité Ks dépendant du type de milieu poreux. L’équation de Darcy utilisée pour

calculer la conductivité hydraulique à saturation ks (Hillel, 1980) est définie ainsi qu’il suit :

HqZKs

Avec :

q : débit d’eau transitant l’échantillon à un intervalle de temps précis (m3/s),

Z : hauteur de l’échantillon de sol non remanié (m),

ΔH : charge hydraulique constante (m)

ΔH/Z : gradient hydraulique ou perte de charge par unité de longueur (m).

Chacune des expérimentations est arrêtée lorsque le taux d’infiltration régulier semble être




établit, c'est-à-dire lorsque le volume d’eau recueilli ne varie plus en fonction du temps.

II.2.2.5 LIMITES DE L’ETUDE

Au cours de cette étude, certaines insuffisances ont été notées parmi lesquelles :

- la difficulté à conserver les EUT et des échantillons de sol,

- variation des concentrations en éléments polluants des effluents d’un jour à un autre,

- la difficulté d’obtenir un échantillon de sol parfaitement intact compte tenu du fait que

l’action qu’on appliquait sur le dispositif d’extraction pouvait affecter l’échantillon,

- le suivi des mesures a été effectué avec trois (03) dispositifs ; ce qui n’exclut pas

cependant que des différences soient intervenues lors de la réalisation.

CONCLUSION PARTIELLE

La méthodologie utilisée nous a permis d’atteindre les objectifs spécifiques de notre travail,

parmi lesquels il y a :

- les mesures de la conductivité hydraulique à saturation sur le terrain et au laboratoire

(la disparité des Ks sur les différentes parcelles),

- le suivi des paramètres chimiques des eaux usées traitées,

Les valeurs de la conductivité hydraulique à saturation sur les différents types de sol, les

concentrations des paramètres de pollution organique (MES, DBO5, DCO) avant et après

l’infiltration, la réduction de la vitesse d’infiltration, l’augmentation du temps d’infiltration,

l’évolution du volume d’eau recueilli sur un intervalle de temps régulier, vont nous permettre

après analyse et interprétation d’identifier l’influence des matières en suspension contenues

dans les eaux usées traitées sur le sol.

Chapitre3 : Résultats 38

CHAPITRE III

RESULTATS




III. RESULTATS ET INTERPRETATIONS

Ce présent chapitre présente les résultats et l’interprétation des mesures in situ et des

essais réalisés au laboratoire.

III.1. RESULTATS DE LA CONDUCTIVITE HYDRAULIQUE A

SATURATION.

III.1.1. RESULTATS DES MESURES In situ

Les résultats de Ksat in situ présentés ci-dessous ont pour vocation de dresser un état

des lieux des conductivités hydrauliques à saturation de la zone d’étude selon les différentes

eaux d’irrigation appliquées sur les parcelles durant deux saisons successives. Nous nous

permettons de rappeler ces types d’eau qui sont :

- les eaux usées traitées de la STEP,

- et l’eau potable du réseau de la ville.

Les mesures du taux d’infiltration en fonction du temps sont répertoriées en annexe 2.

La figure III.1 (sol de référence) donne un exemple graphique de l’évolution du taux

d’infiltration en fonction du temps. Les autres mesures présentent la même évolution. Ainsi,

D’après ces résultats, on constate l’accroissement du flux d’infiltration lorsque le potentiel

d’infiltration croît de -15 à -3 cm (Figure III.2). Cet accroissement est dû à la mise en

fonctionnement de pores (Coquet et al, 2000).

Représentation de l'évolution du flux d'infiltration

en fonction du temps

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

150 mm

60 mm

30 mm

Figure III. 1: graphique de l’évolution du flux d’infiltration en fonction du temps.




y = 0,0019x + 2,7928

R2 = 0,8909

2,5

2,5

2,6

2,6

2,7

2,7

2,8

2,8

-200 -150 -100 -50 0

Succion effectué en mBar

ln q

Figure III. 2: accroissement du flux d’infiltration en fonction de la succion.

Les valeurs de Ksat ont été calculées à partir de ces données, selon la méthode multi

potentielle (Ankeny et al, 1991)

Les résultats sont consignés dans le tableau III.1. Ce tableau montre que les Ksat obtenus

suivant les types de sol sont comparables. Ceci est autant plus vrai dans le cas des sols jamais

irrigués qui ont un Ksat faible compris entre 0,91 et 1,72 mm/h. La classe des Ksat des autres

sols est modérément élevée.

Tableau III. 1: Valeurs moyennes des Ksat mesurées sur les différents sols.

Type de Parcelles Mesure 2 Mesure 3 Mesure 4 Moyenne

Sol type 1 (non

maraîcher)

Parcelle jamais

irriguée 1,72 1,69 0,91 1,44

Parcelle de culture

hivernale (mil) 3,51 4,93 4,69 4,38

Sol type 2 parcelles maraîchères

irriguées par ER 11,27 11,11 13,39 11,92

Sol type 3 Parcelles maraîchères

irriguées par les EUT 5,20 6,52 4,00 5,24

NM1 : jamais irrigué, NM2 : jamais irrigué de culture hiverna, ER : irrigué par l’Eau du réseau, EUT : irrigué

par l’EUT




Dans l’optique de confirmer que les Ksat sont comparables entre les différents types de sol,

nous avons procédé au traitement statistique des résultats obtenus. Le tableau III.2 renseigne

sur les résultats d’étude statistique effectuée suivant la méthode test t student sur l’hypothèse

que les variances théoriques sont égales. Ces études révèlent que sur un intervalle de

confiance à 95% de la différence des moyennes, l’hypothèse nulle d’égalité des moyennes est

rejeté, ce qui nous permet donc de dire que les différences de Ksat obtenues entre les différents

sols sont significatives.

Tableau III. 2: Résultats de l’analyse statistique des valeurs de Ksat sur les différents sols.

Interprétations des résultats In situ

Des résultats obtenus, nous constatons que le Ksat moyen des sols témoins (sol ER) est trois

fois supérieur a celui des sols irriguées avec les EUT. Les parcelles ayant reçu ces deux types

d’eau d’irrigation ont été labourés aux mêmes périodes à une fréquence moyenne d’une fois

par semaine. On peut donc avancer deux suppositions :

- le labour à favoriser le Ksat des parcelles ER, par rapport aux parcelles NM1 et NM2

jamais labourées, ce qui explique le Ksat moyen relativement faible de ces deux types de

sols, par rapport au sol ER.

- Malgré le labour régulier des sols EUT, ces derniers présentent des Ksat trois fois

inférieurs a celui des parcelles ER, et comparable a celui des parcelles jamais labourées.

La forte hypothèse pouvant expliquer cette faible conductivité hydraulique est le

colmatage de ces sols par l’apport des MES via les eaux usées traitées.

Les résultats de mesures de Ksat au laboratoire, sur des échantillons de sol prélevés au

niveau des sols jamais irrigués (sols type NM) devraient confirmer ou infirmer cette

Désignation Type de Parcelles Effectif Moyenne Variance Ecart-type

Sol type 1 (non

maraîcher)

Parcelle jamais

irriguée 3 1,440 0,211 0,459

Parcelle de culture

hivernale (mil) 3 4,377 0,578 0,760

Sol type 2 parcelles maraîchères

irriguées par ER 3 11,923 1,620 1,273

Sol type 3 Parcelles maraîchères

irriguées par les EUT 3 5,240 1,589 1,260




hypothèse,

III.1.2. RESULTATS DES MESURES AU LABORATOIRE.

La représentation du volume d’eau recueilli, en fonction du temps et les types d’eaux utilisées

à l’image de celle de la figure III.3 sont joints en annexe 3. Ce graphique permet de mettre

en évidence l’atteinte du régime permanent, caractérisé par un volume d’eau percolé

approximativement identique en fonction du temps. Elle décrit en effet la période où le

régime permanent est établit. Ce renseignement est indispensable dans la détermination de

Ksat car c’est le régime permanent qui traduit l’état de saturation de l’échantillon.

f(t)=v

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 50 100 150

temps cum. (mn)

vo

l in

f. (

ml)

Figure III. 3: Evolution du volume d’EUT en fonction du temps

Comme il est décrit en détail dans le chapitre matériel et méthode, ce volet de l’étude a

nécessité d’une part la caractérisation des eaux utilisées pour les essais d’infiltration et d’autre

part, les mesures d’infiltration à partir du dispositif que l’on appellera le perméamètre à

charge constante.

III.1.2.1 Caractérisation des eaux utilisées

Les eaux utilisées dans le cadre des mesures d’infiltration sont de trois types :

- eau potable du réseau ONEA,

- EUT,

- EUT filtrée

. Les résultats des paramètres des eaux utilisées pour les mesures de Ksat au laboratoire sont

représentés dans le tableau III.3.




Tableau III. 3: paramètres des matières en suspension, matières oxydables et/ou matières organiques

des différentes eaux utilisées.

PARAMETRES

DES EAUX

LES TYPES D’EAU UTILISEES

EP ONEA EUT Kossodo EUT sans MES

DCO (mg/l) 14 450 254

DBO5 (mg/l) 10 310 85

MES (mg/l) 0 242 0

Les eaux percolées à travers l’échantillon de sol sont analysées sur la base des mêmes

paramètres ayant servies à caractériser les eaux utilisées, cela afin d’avoir une estimation de la

réduction des paramètres après infiltration de l’eau dans le sol.

D’après le tableau III.3, les eaux du réseau sont dépourvues de MES et contiennent très peu

de matières oxydables et/ou biodégradables, ce qui en fait un excellent témoin dans le cadre

de cette étude.

Les résultats de ce tableau montrent également une diminution de 72 % de la DBO5 des EUT,

lorsqu’elles sont débarrassées de leurs matières en suspension. On peut donc admettre que les

MES de ces eaux sont majoritairement biodégradables, ce qui mérite d’être souligné dans la

mesure où la STEP de Kossodo a vocation de traiter à la fois les eaux usées domestiques et

industrielles. A ce propos on note néanmoins que la diminution de la DCO après élimination

des MES est inférieure a 50%, ce qui peut traduire à la fois, la présence de colloïdes non

filtrés mais également une fraction sans doute importance d’éléments oxydables dissous. Si la

fraction colloïdale de ces EUT filtrées est important, dans le cas où elles seraient utilisées a

grande échelle pour l’irrigation, elles auraient un pouvoir colmatant à long terme sur les sols.

III.1.2.2 Conductivité hydraulique à saturation

A partir des différents types d’eau (dont les caractéristiques ont été présentées dans le chapitre

précédent), les essais au perméamètre à charge constante ont été effectués. Les valeurs de la

conductivité hydraulique à saturation qui en résultent sont résumées dans le tableau III.4.




Tableau III. 4: Conductivité hydraulique à saturation suivant les types d’eau utilisées.

Tableau III. 5 : résultat de l’analyse statistique des Ksat mesurés au laboratoire.

Nature de l’eau

utilisée Effectif Moyenne Variance Ecart-type

Eau de référence 5 3,294 0,225 0,475

Eau usée Traitée 5 0,588 0,063 0,251

Eau usée Filtrée 5 2,146 0,245 0,495

Interprétations des résultats

Dans l’optique de déceler la nature du phénomène à l’origine de cette différentiation, une

attention particulière a été observée sur les résultats obtenus au laboratoire. Ces mesures de

Ksat sont effectuées après percolation de trois types d’eau à charge constante sur la surface des

échantillons de sol non remanié. Les résultats qui en découlent bien que faibles par rapport à

ceux réalisés in situ sont beaucoup plus réalistes. En effet, sur les cinq séries de mesures

effectuées par type d’eau les résultats moyennes de Ksat obtenues après percolation des EUT,

ER et EU filtrée sont respectivement de 0,59, 3,29 et 2,15 mm/h.

Les résultats issus du traitement statistique des mesures opérées au laboratoire sont

représentés dans le tableau III.5. L’analyse statistique indique que les valeurs de variance de

l’ER, l’EUT et l’EUT filtrée sont respectivement de 0,225, 0,063 et de 0,245. A ce titre, nous

observons que les différences de Ksat entre les types d’eau sont significatives. Ce qui traduit

donc effectivement que la présence des MES constitue un frein quant à l’infiltration de l’eau

dans le sol.

Désignations Conductivité hydraulique à saturation : Ksat (mm h

-1)

Mesure 1 Mesure 2 Mesure 3 Mesure 4 Mesure 5 Moyenne

Eaux témoins 3,30 4,01 2,83 2,90 3,43 3,29

EUT filtrées 2,01 1,89 1,53 2,71 2,59 2,15

EUT 0,35 0,94 0,35 0,59 0,71 0,59




III.1.3 Comparaison des résultats du Laboratoire et celle in situ

La figure III.4 nous renseigne sur les différents résultats de Ksat obtenus sur le terrain et au

laboratoire. A l’exception des mesures effectuées In situ sur les sols jamais irrigués, ceux

issus des sols irrigués présentent des valeurs de Ksat importantes assimilable à l’effet de

labour.

EUT : eau usée traitée ; ER : eau de référence ; EUC : eau usée traitée filtrée

Figure III. 4: conductivité hydraulique moyenne suivant les mesures effectuées in situ et au

laboratoire

D’après une analyse les résultats obtenus aussi bien au laboratoire que sur le terrain, il

advient que les résultats Ksat issus du sol ER sont quatre fois plus élevés que celle des sols

jamais irrigués. Cependant, les sols de traitement de référence sont deux fois plus élevés que

le sol irrigués par les EUT. Parallèlement à l’étude menée sur le terrain, celle effectuée au

laboratoire confirme une réduction de Ksat due à la présence des MES dans le sol. Ce qui

nous permet de dire qu’il existe une corrélation entre la qualité de l’eau et la conductivité

hydraulique à saturation bien que nous n’ayons pas établit de relation mathématique pour le

démontrer. Quant à l’étude menée au laboratoire, elle révèle que la valeur de Ksat de l’ER est

cinq fois plus élevé que celle issue des EUT. Ce qui sous entend que quelque soit la nature du

sol et les conditions dans lesquelles celle-ci se trouve, les MES contenues dans les EUT

influencent fortement les milieux poreux en le colmatant ce qui entraîne comme conséquence

la diminution de Ksat.

Les différents résultats obtenus nous permettent de constater que les Ksat sont différentes




suivant qu’on soit en présence des sols remaniés (parcelles labourées) ou en présence des sols

intacts (sols non remanié). Compte tenu de notre hypothèse selon laquelle le labour à une

influence sur la détermination du Ksat, il a été indispensable d’examiner les sols exempts de

labour. Les différents résultats de Ksat obtenus pour un sol bénéficiant d’un traitement témoin

et ceux issus des sols jamais irrigués sont comparables comme peut le révéler le graphique de

la Figure III.4. En effet, le Ksat des sols jamais irrigués est compris entre 1,44 et 4,38 mm/h

tandis que celle mesurée au laboratoire à partir de l’eau de référence est de 3,29 mm/h. Ce qui

montre bien que le sol irrigué avec l’eau de référence est comparable au sol jamais irrigué. Ce

qui revient donc à dire qu’en absence de labour, la différence de Ksat entre un sol jamais

irrigué et un sol irrigué par l’eau potable de référence n’est pas significatif. Ce qui confirme

donc que in situ le traitement témoin à une Ksat important à cause du labour.

En effet, les résultats obtenus en absence des labours sur les mesures effectuées au laboratoire

avec l’eau de référence ainsi que celles effectuées in situ sur des parcelles de références sont

respectivement de 3,29 mm/h et 11,92 mm/h. Par contre les résultats des Ksat moyen des sols

jamais irrigués sont compris entre 1,44 et 4,38 mm/h. Ce qui nous permet donc de dire que le

Ksat originel de ses sols sont de l’ordre de 3 mm/h lorsqu’ils sont exempts de labour. Ainsi,

l’impact des MES entraîne une réduction de Ksat du sol de l’ordre de 70 % au laboratoire et 68

% in situ, ce qui représente des ordres de grandeur comparables. Cela indique également que

le labour fréquent des sols irriguées avec les eaux usées traitées n’améliore pas le Ksat,

d’autant plus que ces sols continues à recevoir un apport de MES par ces eaux usées.

III.1.4 Evaluation quantitative des MES retenues par filtration dans le sol.

Les paramètres de la pollution organique au cours de son infiltration au travers du sol subit

une réduction drastique de ces paramètres. La figure III.5 illustre la concentration des MES

et de la DCO respectivement à l’entrée et dans le filtrat à la sortie du cône.

Paramètres DCO et MES avant et aprés

percolation

200

357

9

72

0

50

100

150

200

250

300

350

400

MES (mg/l) DCO (mg/l)

co

ncen

trati

on

(m

g/l

)

Avant

Aprés

Figure III. 5: Evolution de la DCO et des MES avant et après percolation




Les informations issues de ce graphique indiquent qu’une quantité importante des polluants

organiques est retenue au sein des pores obstruant ainsi le massif filtrant. Cet état de la

situation se justifie par la réduction de Ksat., ce qui suscite un intérêt particulier quant à la

connaissance du taux de MES retenu au sein même du massif.

Pour atteindre cet objectif, nous avons jugé indispensable d’évaluer la teneur en MES dans le

sol au cours d’un cycle complet de deux cultures (salades, oignons) chacune cultivée sur une

parcelle d’un (01) hectare et irriguées par les EUT assimilables à celle de Kossodo. Les

hypothèses d’étude ainsi que les résultats des études sont joints en annexe 6. Le tableau III.6

représente les besoins bruts (BB) et les quantités des MES retenues dans le sol au bout du

cycle des cultures d’oignons et des laitues.

Tableau III. 6: Evaluation de la quantité des MES dans le sol au cours d’un cycle

Les résultats obtenus dans le présent chapitre montrent que les valeurs de la conductivité

hydraulique à saturation de notre sol sont comparables d’une eau à une autre. D’après notre

hypothèse cette différence est reliée par la présence d’une forte influence des matières en

suspension sur les sols.

cultures Besoins Bruts

par cycle

(m3/ha)

Concentration des MES

retenue dans le sol

(mg/l)

Quantité des MES retenues

dans le sol au d’un cycle

(tonne)

Oignons 8486,67 191 1621

Laitues 7035 191 1344

Chapitre 4 : Discussion et analyses 48

CHAPITRE IV

DISCUSSION ET ANALYSES



Chapitre 5 : Conclusion et perspectives 49

IV. DISCUSSION ET ANALYSES

Le but de cette étude était de montrer que les matières en suspension contenues dans les EUT

sont à l’origine du colmatage du sol. Pour y arriver, nous avons mesuré la conductivité

hydraulique à saturation aux champs et en conditions contrôlées. L’étude au laboratoire a

consisté à suivre l’infiltration de l’eau à travers un échantillon de sol non remanié à partir

d’un dispositif que nous avons appelé le perméamètre à charge constante. La discussion qui

suit nous permet de confronter les enseignements tirés des résultats et des interprétations en

premier lieu avec les résultats obtenus avec la littérature (état de l’art).

IV.1 LE COLMATAGE DU SOL PAR LES MES.

Les mesures d’infiltration des eaux effectuées in situ et en condition contrôlée rendent

compte des différences qui subsistent quant à la détermination de la conductivité hydraulique

à saturation. Si l’on s’en tient à notre hypothèse de départ, cette différenciation peut être reliée

par la présence des MES dans les EU.

En effet, les résultats d’analyse cités dans l’état de l’art révèlent que le Ksat est un paramètre

indispensable pour la compréhension du changement spectaculaire des propriétés

hydrodynamiques d’un sol. Il permet à ce titre de mieux apprécier l’influence des MES dans

le milieu poreux. Les études menées par Daniel et Bouma, (1974) ; Uebler et Swatzendruber,

(1982) et Vinten et al, (1983a) ont montré que la réduction de la conductivité hydraulique à

saturation d’un sol (Ksat) était observée à la suite d’une accumulation de MES dans le système

poral.

La présente étude nous a permis de mettre en évidence l’influence des MES sur les sols

irrigués. Le rapport d’analyse de la présente étude révèle que pour une concentration en MES

de 0 mg/l (ER) et de 242 mg/l (EUT) la conductivité hydraulique à saturation est

respectivement de 3,29 mm/h et 0, 59 mm/h pour les expérimentations effectuées en

conditions contrôlées.

Une analyse de l’évolution de la teneur en MES à l’entrée du cône et dans le filtrat à la sortie

du cône a permis de constater que 96% des MES était retenu dans le sol. Les résultats

expérimentaux ont également permis de constater que l’impact des MES entraîne une

réduction du Ksat du sol de l’ordre de 70% au laboratoire et 68% in situ. Ces résultats sont

confirmés par les travaux menés par plusieurs auteurs cités dans la synthèse bibliographie. La

littérature établit dans le chapitre de l’état de l’art rapporte que le colmatage physique est due




à l’accumulation des MES présentes dans les EU sur la surface du sol réduisant ainsi sa

porosité (Djedidi et Hassen, 1991 ; De Vries, 1972 ; Rice, 1974) ce qui entraîne par

conséquence la réduction de la conductivité hydraulique à saturation (Vinten et al, 1983a ;

Vaviani et Lovino, 1999).

IV.2. LE MEILLEUR INDICATEUR DE COLMATAGE DU SOL DANS UNE EAU.

Les effluents liquides particulièrement celle des EU sont principalement caractérisés par les

paramètres de pollution tel que la DCO, la DBO5 et les MES. Force est de savoir que ces

paramètres influencent sur le processus de colmatage du sol dans une eau.

Les résultats expérimentaux effectués au cours de cette étude ainsi que la littérature citée dans

l’état de l’art confirment que les MES contenus dans les EU colmatent bel et bien le sol. Bien

que certains auteurs laissent entendre que le volume d’eau usée apporté reste néanmoins un

facteur déterminant (Djedidi et al, 1991), les études conduites par Vaviani et Lovino, (1999)

rapportent que l’apport d’une eau usée peu chargée, sur une longue période peut avoir les

mêmes conséquences qu’un apport relativement ponctuel d’une eau fortement chargée de

MES.

Dans la recherche des éléments de la pollution susceptibles de colmater le sol, nous avons mis

en évidence la DBO5 et la DCO.

Les résultats d’analyse des EUT de Kossodo rapportent que la DBO5 est plus importante que

les MES dans les EUT, ce qui sous attends qu’une partie des matières organiques est sous

forme dissoute (non particulaire), susceptible d’entraîner à terme une accumulation de la

matière organique pouvant aboutir à l’obstruction des pores entraînant par conséquence une

diminution de la conductivité hydraulique à saturation. Cette approche est étayée par les

études de certains auteurs qui ont été cité dans l’état de l’art parmi lesquelles celles menées

par (Magesan et al, 2000) qui rapportent que l’irrigation par les EUT contenant une teneur

élevée de matières organiques entraîne la diminution de la conductivité hydraulique due au

blocage des pores par la présence des matières solides contenues dans les EUT.

La présente étude a permis de remarquer que l’élimination des MES dans les EUT réduit

systématiquement la DBO5 et la DCO respectivement de 72% et de 44% entraînant ainsi une

diminution de la conductivité hydraulique à saturation de l’ordre de 35% par rapport au Ksat

de l’eau de référence. Cette diminution des paramètres a également été observée par Béchac et

al (1987) cité dans la synthèse bibliographie qui rapporte qu’une élimination de 80 à 90% des




MES assure une réduction de la charge organique exprimée en DBO5 et en DCO

respectivement de 60 à 70% et 65 à 75%. Ce qui sous entend qu’une eau exempt des MES

peut entraîner la réduction de Ksat en présence de la matière organique oxydable et/ou

biodégradable. Les études menées par Laak (1970) confirment en effet que la DBO5 est un

paramètre indicateur du colmatage. Ces études sont étayées par celle de Rahaingomanana

(1993) qui indique que l’apport d’une DBO soluble en excès par rapport à la capacité

biodégradatrice du sol peut provoquer des conditions anaérobies induisant un colmatage

d’origine microbienne.

Allant dans le même sens que précédemment, le suivi de l’évolution des paramètres des EUT

à l’entrée et dans le filtrat à la sortie du perméamètre a permis d’observer qu’après une

élimination de 96% des MES, 20% de la DCO était retenu dans le sol. Ce qui confirme

qu’une partie des matières en suspension oxydables s’est déposée dans les milieux poreux

susceptibles de dégrader les propriétés physiques du sol causant ainsi une réduction de la

conductivité hydraulique à saturation. Force est de noter que la présence de 254 mg/l de DCO

dans l’EU filtrée renseignent de la présence des colloïdes non retenues lors de la filtration de

l’eau. Ce qui justifie donc le fait que le Ksat des EU filtrées et le Ksat de l’eau de référence

soient comparables. En effet, les colloïdes contribuent au colmatage de la microporosité du

sol. Ce qui sous entend que le colmatage peut être également lié aux propriétés

caractéristiques du sol (texture, structure, porosité). En effet, l’accumulation de la matière

organique dans les milieux poreux dépend des mécanismes liés à la taille et à la nature des

particules ainsi que de la structure du milieux poreux (Silliman, 1995 ; De Vries, 1972).

Au terme de cette étude, il convient de remarquer que les matières en suspension constituent

un indicateur potentiel du colmatage physique. Cependant, il est important de signaler qu’un

rapport DCO/DBO5 relativement élevé indique la présence d’une importance quantité de

matières non biodégradables favorisant des conditions anaérobies, ce qui entraîne à terme

l’obstruction des pores dans le sol.

IV.3. LE COLMATAGE PHYSIQUE, PHENOMENE DE SURFACE

Comme il convient de le rappeler, les résultats d’analyse des EUT montre une forte

diminution de la teneur en MES de l’ordre de 96% entre l’entrée de l’EUT dans le

perméamètre et le filtrat à la sortie du perméamètre. Ce qui indique donc que 191 mg de MES

ont été retenu sur un échantillon de sol de hauteur de 5 cm pour un litre d’eau entraînant ainsi

une réduction de la conductivité hydraulique de 3 fois moins que celle mesurée avec l’eau de




référence. En effet l’épaisseur de 50 mm est généralement assimilée à la partie supérieure de

la croûte terrestre. Au regard des résultats obtenus sur la tranche de sol, il dévie donc

judicieux de dire que le colmatage physique est un phénomène de surface.

L’état de connaissance de l’art sur le colmatage du sol par les MES confirme en effet qu’il

s’agit d’un phénomène superficiel. Les détails d’analyse cités dans le chapitre Etat de l’art

rapportent la réduction de la conductivité hydraulique à saturation est principalement due à

l’accumulation des matières en suspension sur un intervalle de 5 à 10 mm à la partie

supérieure de la colonne du sol.

Eu égard de ce qui précède, il nous revient donc de dire que le sol à un pourvoir épuratoire.

Ce qui explique l'élimination des particules solides en suspension s’effectue essentiellement

dans les horizons de surface.




CHAPITRE V

CONCLUSION ET PERSPECTIVE




CONCLUSION ET PERSPECTIVES

L’objectif de cette étude était de vérifier l’hypothèse d’un colmatage physique du sol, dû à

l’accumulation des MES en surface. Cet objectif s’inscrit dans le contexte scientifique d’une

thèse (Sou, 2005-2009, données inédites) donc l’un des objectifs est d’évaluer l’impact

environnemental des MES contenues dans les EUT sur les périmètres irrigués de la zone

maraîchère de Kossodo. Le principe méthodologie était articulé autour de la rétention des

MES à la surface du sol et aux interactions entre l’apport quantitative de ces MES et

l’évolution du colmatage traduit par la détermination de Ksat.

Pour y parvenir, nous avons mis en œuvre les étapes méthodologiques qui se

distinguent en 2 volets :

une condition expérimentale à champ pour mesurer le Ksat sur trois types de

parcelles distinctes ;

une expérimentation en condition contrôlée permettant d’évaluer l’effet des

différents types d’eau (ER, EUT, EU filtrée) dans le sol et de suivre l’évolution du

colmatage traduit dans notre étude par la mesure du Ksat.

Principaux résultats de cette étude

Le dispositif expérimental (Sou, 2005-2009, données inédites) sur le site agronomique de

Kossodo a permis de cadre pour les mesures in situ. L’état de connaissance de l’art sur le

colmatage physique nous a permis de choisir comme indicateur du colmatage le Ksat aussi

bien sur le terrain qu’en condition contrôlée. Les mesures au laboratoire ont permis de suivre

l’évolution des matières organiques sur des échantillons de sol non remanié à partir d’un

perméamètre à charge constante. Ce qui nous a permis d’identifier que les MES, la DCO et la

BDO5 constituent des indicateurs du colmatage. Les détails d’analyse effectuée ont montré

que le colmatage physique est un phénomène de surface. Ce qui corrobore avec la littérature

citée dans l’état de l’art qui rapporte que le colmatage physique est un phénomène de surface

due à la rétention des MES dans le milieu poral (Djedidi et Hassen, 1991 ; Daniel et Bouma,

1974) entraînant ainsi la diminution du Ksat (Vaviani et Lovino, 1999). La caractérisation des

paramètres des pollutions carbonées contenus dans les EUT à l’entrée du cône et dans le

filtrat à la sortie du cône nous a permis de quantifier la masse des MES retenue dans le sol

irrigué pour les cultures d’oignon et de laitue. Nous avons également observé que la DCO et

la DBO5 étaient susceptibles de réduire le Ksat.




Les détails d'analyse des mesures d’infiltration de l’eau dans le sol lors des expérimentations à

champ sur les parcelles maraîchères irriguées avec les EUT et les EP de l’ONEA, montrent

que les résultats sont cohérents et répondent aux objectifs que nous nous étions fixés aux

départs. Il ressort que les valeurs de conductivité hydraulique à saturation sur les sols irrigués

par les EUT sont comparables à celle des sols irrigués par l’eau potable du réseau ONEA. Les

résultats obtenus nous ont permis d’établit une relation entre les valeurs de Ksat obtenu au

laboratoire sur les échantillons de sol non remanié et celle mesurée in situ ayant subit ou non

le labour. Ce nous a permis de constater que notre site expérimental à un sol limoneux

sableux avec une conductivité hydraulique à saturation de 3 mm/h.

Au vue des résultats obtenus au cours de notre étude aussi bien sur le terrain qu’au

laboratoire, la hiérarchie d’effet des MES était respectée, bien que nous ayons remarqués

qu’une intense activité biologique était susceptible d’être à l’origine du colmatage d’origine

microbienne. Ce qui nous a permis d’évoquer les autres différentes formes de colmatage

(biologique et chimique) dans le chapitre de l’état de l’art, bien que nous n’ayons pas pu les

mettre en évidence. En revanche, nous avons observé qu’une activité biologique importante

favorisait les conditions anaérobiques susceptibles à terme de favoriser un colmatage

d’origine microbienne. Nous déplorons également le fait que nous n’ayons pas effectué des

études sur le colmatage chimique bien que nous l’ayons évoqué sommairement dans l’état de

l’art.

Compte tenu du pas de temps considéré, la présente étude n’a pas pris en compte

l’analyse des effets des matières organiques à long terme ainsi que de l’effet d la présence

d’ions sodium susceptibles d’entraîner une déstructuration du sol (Landberg, 1999). Nous

préconisons donc que d’autres études étalées sur une longue période puissent prendre en

compte tous les facteurs susceptibles de favoriser la dégradation des propriétés

hydrodynamique du sol.




Chapitre 6 : Ouvrages et articles 57

CHAPITRE VI

OUVRAGES ET ARTICLES



Chapitre 6 : Ouvrages et articles 58

OUVRAGES ET ARTICLES

Gaspare Viviani and Massino Iovino (2004), Wastewater Reuse Effects on Soil Hydraulic

Conductivity, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol 130, No. 6,

December1, 2004,

A.K. Bhardwaj, D. Goldstein, A. Azenkot, G.J. Levy (2007), Irrigation with treated

wastewater under two different irrigation methods: Effect on hydraulic conductivity of

a clay soil,

Naceur DJEDIDI et Abdennaceur Hassen (1991), Propriétés physiques des sols et pouvoir

colmatantdes eaux usées en function de leur degree de traitement, Cah. ORSTOM, sér.

Pédol., vol. XXXVI, n°1, 1991: 3-10.

J.P. Bechac-P. Boutin-B. Mercier-P. Nuer (1987), Traitement des Eaux Usées, Deuxième

édition, Imprimerie de la Manutention à Mayenne, Octobre 1986, N° d’Editeur : 4565.

J. Wethe (2005), Gestion des Eaux Usées : Collecte, Traitement et Valorisation des eaux

usées, Institue Internationale de l’Eau et de l’Environnement (2IE) Burkina Faso,

Decembre 2005.

T. Gnagne (1996), Epuration par infiltration d’eaux usées à forte charge organique en milieu

tropical, Thèse de doctorat, Université de MONPELLIER II,

N. Rahaingomanana (1993), Etude d’un système d’infiltration percolation pour la réutilisation

agricole des eaux usées,Rapport de stage de fin de Maîtrise de sciences et technique :

Genie Sanitaire et Environnement, Université de Paris VII-Val de Marne, 02,

Novembre, 1993.

Vinten, A. J. A., Mingelgrin, U., and Yaron, B. (1983b). “The effect of suspended solids in

wastewater on soil hydraulic conductivity: II. Vertical distribution of suspended solids.” Soil

Sci. Soc. Am. J., 47 (3), 407–412.

De Vries, J. (1972). “Soil filtration of wastewater effluent and the mechanism of pore

clogging.” J. Water Pollut. Control Fed., 44 (3), 565– 573.

Vandevivere, P., and Baveye, P. (1992). “Saturated hydraulic conductivity reductions caused

by aerobic bacteria in sand columns.” Soil Sci. Soc. Am. J., 56 (1), 1–13.



Chapitre 6: Ouvrages et articles 59

Laak, R. (1970). “Influence of domestic wastewater pre-treatment on soil clogging.” J. Water

Pollut. Control Fed., 42 (8), 1495–1500.

Lefèvre, F (1988), Epuration des eaux usées par infiltration-percolation: etude expérimentale

et definition du procédé. Thèse en Science de l’Eau et Aménagement. Université des Scinces

du Langdoc, Montpellier II,

Ménoret C., (2001), Traitement d’effluents concentres par cultures fixées sur gravier ou

pouzzolane.Thèse Université de Montpellier II – Cemagref, 267 p.

Sites internet

http://ultime.unblog.fr/2007/04/

http:// cemagref.fr/doc/these/menoret/partie 2.

Htt://tesisenxarxa.net

http://ultime.unblog.fr/2007/04/



Chapitre 7 : Annexes 60

CHAPITRE VII

ANNEXES




ANNEXES

Sommaire des annexes

ANNEXE 1: LOCALISATION DE LA ZONE D’ETUDE SUR LA VILLE DE OUAGADOUGOU ......... 56

ANNEXE 2: LOCALISATION DES SITES MARAICHERE DE OUAGADOUGOU ................................ 58

ANNEXE 3: CARACTERISATION DES PARAMETRES DES EAUX UTILISEES .................................. 60

ANNEXE 4: MESURE DE PERMEABILITE (METHODE MULTI POTENTIELLE) .............................. 64

ANNEXE 5: MESURES DE KSAT LABORATOIRE (D’APRES LA FORMULE DE DARCY, 1856) ..... 80

ANNEXE 6: DETERMINATION DES DEBITS D’EAU INFILTRES (MESURE D’INFILTRATION AU

LABORATOIRE) ................................................................................................................................................ 88

ANNEXE 7: PROTOCOLE EXPERIMENTAL (INFILTROMETRE A MEMBRANE) ............................ 90

ANNEXE 8: DETERMINATION KSAT (LOI DE DARCY,1856) ................................................................. 95

ANNEXE 9: PHOTOS ......................................................................................................................................... 97



Annexes

62

ANNEXE 1:

CARACTERISATION DES PARAMETRES DES

EAUX UTILISEES




Protocole d’analyse des différentes eaux utilisées

PROTOCOLE D’ANALYSE DES MES

Matériel nécessaire

- Balance de précision à 0.01g près.

- Tamis de mailles carrées de 5 mm (non indispensable si l'eau ne contient pas de grosses

particules).

- Filtre Büchner.

- Fiole à filtration.

- Pompe à vide.

- Disques filtrants en fibre de verre (ex : qualité GF/C Whatman).

- Etuve ou four.

Protocole

- Sécher à l'étuve pendant deux heures.

- Laver les disques filtrants en fibre de verre à l'eau distillée.

- Peser ensemble le pèse-tare et un filtre pré-traité à 0.01g près. Soit M0

- Filtrer une quantité d’échantillon (V ml) telle que le résidu de filtration soit d’au moins 5mg.

Le volume filtré ne doit pas dépasser 1L et la filtration ne doit pas durer plus d’une demi-heure.

- Mettre en place le porte-filtre Büchner sur la fiole de filtration et brancher la trompe à vide.

- Verser doucement de l'eau à doser sur le centre du filtre. Laisser essorer le filtre.

- Sécher le ensemble le pèse-tare et un filtre pendant deux heures à l'étuve à 105°C.

- Peser l’ensemble le pèse-tare à 0.01g près. Soit M1

Expression des résultats

Les résultats sont exprimés en mg/l de MES

Ils sont donnés à +/- 5%

V

xMMMES

1000)( 21

Annexe1: Caractérisation des paramètres des eaux utilisées




PROTOCOLE D’ANALYSE DE LA DCO

Méthode : oxydation des éléments oxydables et mesure au spectromètre

Protocole : DR 2000 HACH Programme 959

Réacteur DCO 10120 Bioblock

- Oxydation des échantillons : 2 essais/échantillon

Contenu des tubes

Essai Blanc

2.5ml d’échantillon 2.5ml d’eau distillée

1.5ml de K2Cr2O7 1.5ml de K2Cr2O7

3.5ml de H2SO4 3,5ml de H2SO4

Réaction exothermique Réaction exothermique

- Mettre l’appareil en marche sur « START ».

- Placer les tubes. Déclenchement automatique du minutage à 150°C, pour 2heures

- Laisser refroidir

- Mesurer la valeur avec la DCO/ DR2000 Programme 959

PROTOCOLE D’ANALYSE DE LA DBO5

Objet : Déterminer la demande biologique en oxygène à 5jours sur des eaux usées par la méthode

manométrique.

Préparation des échantillons : 2 essais/échantillons

Mode opératoire

1. Mesurer le volume d’échantillon et renverser dans un flacon

2. Mettre un barreau magnétique dans chaque flacon

3. Insérer le godet en caoutchouc dans chaque goulot et ajouter 1 à 2 pastille de soude avec une pince

4. Placer le bouchon sans visser totalement

5. Relier le transformateur au secteur et à l’instrument

6. fermer l’incubateur afin d’ajuster la T° à 20°C et laisser agiter pendant 30heures

7. Visser complètement le bouchon des bouteilles et des réservoirs à mercure

8. Aligner minutieusement le zéro de l’échelle au niveau du mercure et noter la cote




ANNEXES 2:

Détermination Ksat

(Mesure In situ)




Représentation de l'évolution du taux d'infiltration


0

20

40

60

80

100

0 5 10 15

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

30 mm

60 mm

150 mm



0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

150 mm

60 mm

30 mm



0

50

100

150

200

0 10 20 30 40

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

150 mm

60 mm

30 mm



0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20 25

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

150 mm

60 mm

30 mm

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20

150 mm

60 mm

30 mm



0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

150 mm

60 mm

30 mm



0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

Série1

Série2

Série3

Représentation de la l'évolution du flux

d'infiltration en fonction du temps

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 40 50 60

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

150 mm

60 mm

30 mm

Détermination du Régime permanent






0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

150 mm

60 mm

30 mm



0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30 40

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

150 mm

60 mm

30 mm



0

50

100

150

200

250

0 10 20 30 40 50

temps (min)

flu

x (

mm

/h)

150 mm

60 mm

30 mm




MESURE 1

mesure reservoir flux sur sol

Succion en cm mm/min mm/min mm/h log

-150 2,14 0,6612 39,7 3,68

-60 3,623 1,1210 67,3 4,21

-30 3,732 1,1547 69,3 4,24

y = 0,0049x + 4,4367

R2 = 0,9623

3,6

3,7

3,8

3,9

4,0

4,1

4,2

4,3

4,4

-200 -150 -100 -50 0


ln q

Equation

a 0,0049

b 4,4367

1 + (4/πrα) b-ln (ks(1+4/πrα))) Ks (mm.h-1) Ks (m.s-1)

7,496 0,0001 11,27 3,1E-06

Détermination Ksat sur les Parcelles Irriguées par l’EP du réseau ONEA




MESURE 2



-150 2,012 0,6225 37,4 3,62

-60 3,761 1,1637 69,8 4,25

-30 3,413 1,0560 63,4 4,15

y = 0,005x + 4,4044

R2 = 0,8574

3,5

3,6

3,7

3,8

3,9

4,0

4,1

4,2

4,3

-200 -150 -100 -50 0


ln q

Equation

a 0,005

b 4,4044


7,366 0,0001 11,11 3,1E-06




MESURE 3

mesure réservoir flux sur sol


-150 1,760 0,5446 32,7 3,49

-60 2,993 0,9261 55,6 4,02

-30 3,732 1,1547 69,3 4,24

y = 0,0062x + 4,4085

R2 = 0,9978

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

-200 -150 -100 -50 0

Succion effectué en mBarln

q

Equation

a 0,0062

b 4,4085


6,134 0,0003 13,39 3,7E-06

Tableau 4.a : Ce tableau renseigne sur les succions (h) auxquelles les mesures ont été

effectuées, le flux constant (q), le paramètre α et la conductivité hydraulique à saturation

(Ksat) lorsque le régime permanent est établit sur les parcelles irriguées par les eaux témoins

Mesures Succion h

(cm)

Flux au sol q

(mm/h)

Paramètre α

(cm-1

)

Ksat (mm/h)

Mesure 1 -15

-6

39,7

67,3

0,0049

11,27




-3 69,3

Mesure 2 -15

-6

-3

37,4

69,8

63,4

0,005

11,11

Mesure 3 -15

-6

-3

32,7

55,6

69,3

0,0062

13,39

MESURE 1



-150 0,500 0,1547 9,3 2,23

-60 1 0,3094 18,6 2,92

-30 1,19 0,3682 22,1 3,10

y = 0,0073x + 3,3351

R2 = 0,9973

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

-200 -150 -100 -50 0


ln q

Equation

a 0,0073

b 3,3351


5,360 0,0006 5,24 1,5E-06

Détermination Ksat sur les Parcelles Irriguées par l’EUT




MESURE 2



-150 0,480 0,1485 8,9 2,19

-60 1,13 0,3496 21,0 3,04

-30 1,24 0,3837 23,0 3,14

y = 0,0083x + 3,4514

R2 = 0,9766

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

-200 -150 -100 -50 0


ln q

Equation

a 0,0083

b 3,4514


4,835 0,0006 6,52 1,8E-06

MESURE 3



-150 0,355 0,1098 6,6 1,89

-60 0,685 0,2119 12,7 2,54

-30 1 0,3094 18,6 2,92




y = 0,0083x + 3,1159

R2 = 0,984

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

-200 -150 -100 -50 0


ln q

Equation

a 0,0083

b 3,1159


4,835 -0,0001 4,66 1,3E-06

Tableau 4.b : Ce tableau renseigne sur les succions (h) auxquelles les mesures ont été


(Ksat) lorsque le régime permanent est établit sur les Parcelle irriguées par les EUT.

Mesures Succion h

(cm)

Flux au sol q

(mm/h)

Paramètre α

(cm-1

)

Ksat (mm/h)

Mesure 1 -15

-6

-3

9,3

18,6

22,1

0,0073

5,24

Mesure 2 -15

-6

-3

8,9

21,0

23,0

0,0083

6,52

Mesure 3 -15

-6

-3

6,6

12,7

18,6

0,0083

4,66




MESURE 1



-150 1,493 0,4620 27,7 3,32

-60 2,17 0,6714 40,3 3,70

-30 2 0,6188 37,1 3,61

y = 0,0028x + 3,7708

R2 = 0,8096

3,3

3,4

3,4

3,5

3,5

3,6

3,6

3,7

3,7

3,8

-200 -150 -100 -50 0


ln q

Equation

a 0,0028

b 3,7708


12,368 0,0000 3,51 9,8E-07

MESURE 2

mesure réservoir flux sur sol


-150 2,000 0,6188 37,1 3,61

-60 2,38 0,7364 44,2 3,79

-30 2,985 0,9236 55,4 4,01

Détermination Ksat sur les Parcelles non Irriguées de Culture Hivernale




y = 0,003x + 4,0469

R2 = 0,8781

3,5

3,6

3,7

3,8

3,9

4,0

4,1

-200 -150 -100 -50 0


ln q

Equation

a 0,003

b 4,0469


11,610 0,0002 4,93 1,4E-06

MESURE 3



-150 1,89 0,5848 35,1 3,56

-60 2,43 0,7519 45,1 3,81

-30 2,71 0,8385 50,3 3,92

y = 0,003x + 3,9981

R2 = 0,9968

3,5

3,6

3,6

3,7

3,7

3,8

3,8

3,9

3,9

4,0

-200 -150 -100 -50 0


ln q




Equation

a 0,003

b 3,9981


11,610 0,0010 4,69 1,3E-06

Tableau 4.c : Ce tableau renseigne sur les succions (h) auxquelles les mesures ont été


(Ksat) lorsque le régime permanent est établit sur les Parcelles non irriguées de culture

hivernale

Mesures Succion h

(cm)

Flux au sol q

(mm/h)

Paramètre α

(cm-1

)

Ksat (mm/h)

Mesure 1 -15

-6

-3

27,7

40,3

37,1

0,0028

3,51

Mesure 2 -15

-6

-3

37,1

44,2

55,4

0,003

4,93

Mesure 3 -15

-6

-3

35,1

45,1

50,3

0,003

4,69




MESURE 1



-150 0,25 0,0774 4,6 1,53

-60 0,5 0,1547 9,3 2,23

-30 0,46 0,1423 8,5 2,14

y = 0,0057x + 2,4242

R2 = 0,8805

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

-200 -150 -100 -50 0


ln q

Equation

a 0,0057

b 2,4242


6,584 0,0004 1,71 4,8E-07

MESURE 2



-150 0,22 0,0681 4,1 1,41

-60 0,33 0,1021 6,1 1,81

-30 0,5 0,1547 9,3 2,23

Détermination des Ksat sur les Parcelles jamais Irriguées




y = 0,0063x + 2,3201

R2 = 0,9193

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

-200 -150 -100 -50 0


ln q

Equation

a 0,0057

b 2,3201


6,053 0,0001 1,68 4,7E-07

MESURE 3

Désignations caractéristiques infiltromètre

Diamètre cm A cm2

Surface membrane nylon 8 50,3

surface réservoir 4,45 15,6

Rapport 0,3094



-150 0,67 0,2073 12,4 2,52

-60 0,75 0,2321 13,9 2,63

-30 0,86 0,2661 16,0 2,77




y = 0,0019x + 2,7928

R2 = 0,8909

2,5

2,5

2,6

2,6

2,7

2,7

2,8

2,8

-200 -150 -100 -50 0


ln q

Equation

a 0,0019

b 2,7928


17,753 -0,0003 0,92 2,6E-07

Tableau 4.d : Ce tableau renseigne sur les succions (h) auxquelles les mesures ont été


(Ksat) lorsque le régime permanent est établit sur les Parcelles jamais irriguées

Mesures Succion h

(cm)

Flux au sol q

(mm/h)

Paramètre α

(cm-1

)

Ksat (mm/h)

Mesure 1 -15

-6

-3

4,6

9,3

8,5

0,0057

1,71

Mesure 2 -15

-6

-3

4,1

6,1

9,3

0,0057

1,68

Mesure 3 -15

-6

-3

12,4

13,9

16,0

0,0019

0,92




ANNEXE 3

Mesures de Ksat LABORATOIRE

(D’après la formule de Darcy, 1856)




Mesure1 Mesure 2

courbe f(t)=v

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 20 40 60 80 100 120 140

tps cumulés (s)

vo

l. r

ec

ue

illi (

ml)

Mesure 3 Mesure 4

f(t)=v

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 20 40 60 80 100 120 140

tps cum. (mn)

vo

l in

f. (

ml)

Mesure 5

f(t)=v

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 50 100 150

tps cum. (mn)

vo

l. in

filt

ré (

ml)

Figure 3.a : Evolution du volume d’EUT à travers le massif

Détermination de Ksat par infiltration des EUT dans le sol

courbe f(t)=v

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 20 40 60 80 100 120 140

tps cum (mn)

vo

l. r

ec

ue

illi (

ml)

f(t)=v

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 50 100 150

temps cum. (mn)

vo

l in

f. (

ml)




Tableau 3.a : Détermination de la conductivité hydraulique à saturation (cas des EUT)

Désignations

dimensions

du cylindre surface

A(m²)

temps

d'infiltrat

ion (s)

volume

recueilli

(m3)

débit infiltré

(m3/s)

charge

hydrauliq

ue (m)

Ksat (m/s) Ksat

(mm/h) Ф

(m)

h

(m)

EUT 1 0,045 0,05 0,0016 1200 0,0000003 2,50E-10 0,08 9,829E-08 0,354

EUT 2 0,045 0,05 0,0016 1200 0,0000008 6,67E-10 0,08 2,621E-07 0,944

EUT 3 0,045 0,05 0,0016 1200 0,0000003 2,50E-10 0,08 9,829E-08 0,354

EUT 4 0,045 0,05 0,0016 1200 0,0000005 4,17E-10 0,08 1,638E-07 0,590

EUT 5 0,045 0,05 0,0016 1200 0,0000006 5,00E-10 0,08 1,966E-07 0,708

Mesure 1 Mesure 2

f(t)=v

1,65

1,7

1,75

1,8

1,85

1,9

1,95

2

2,05

0 20 40 60 80 100 120

tps cum. (mn)

vo

l in

f. (

ml)

Mesure 3 Mesure 4

f(t)=v

2,6

2,7

2,8

2,9

3

3,1

3,2

0 50 100 150 200 250

tps cum. (mn)

vol.

inf.

(m

l)

Mesure 5

f(t)=v

3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

3,6

3,7

3,8

0 50 100 150

tps cum. (mn)

vo

l in

f. (

ml)

Figure 3.b : Evolution des volumes d’EP à travers le massif

Détermination de Ksat par infiltration de l’eau de référence dans le sol

f(t)=v

0

1

2

3

4

5

6

7

0 50 100 150 200 250

tps cum. (mn)

vo

l in

f. (

ml)

f(t)=v

0

0,5

1

1,5

2

0 20 40 60 80 100

tps cum. (mn)

vo

l in

f. (

ml)




Tableau 3.b : Détermination de la conductivité hydraulique à saturation (cas Eau Potable)

Désignations

dimensions

du cylindre surface

A(m²)

durée

d'infiltrat

ion (s)

vol. d'eau

recueilli

(m3)

débit

infiltré

(m3)

charge

hydrauli

que ΔH

(m)

Ksat (m/s) Ksat

(mm/h) Ф(m)

h

(m)

EP ONEA 1 0,045 0,05 0,0016 1200 2,8E-06 2,33E-09 0,08 9,17E-07 3,30

EP ONEA 2 0,045 0,05 0,0016 600 1,7E-06 2,83E-09 0,08 1,11E-06 4,01

EP ONEA 3 0,045 0,05 0,0016 600 1,2E-06 2,00E-09 0,08 7,86E-07 2,83

EP ONEA 4 0,045 0,05 0,0016 1320 2,7E-06 2,05E-09 0,08 8,04E-07 2,90

EP ONEA 5 0,045 0,05 0,0016 1320 3,2E-06 2,42E-09 0,08 9,53E-07 3,43

Mesure 1 Mesure 2

f(t)=v

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 50 100 150 200

tps cum. (mn)

vo

l in

f. (

ml)

Mesure 3 Mesure 4

f(t) = v

0

0,5

1

1,5

2

0 50 100 150

temps cum. (mn)

vol i

nfi

ltré

(m

l)

Mesure 5

f(t) = v

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 50 100 150

temps cum. (mn)

vo

l in

filt

ré (

ml)

Figure 3.c : Evolution des volumes EUT sans MES à travers le massif

Détermination de Ksat par infiltration des EU filtrées dans le sol

(EUT sans MES)

f(t)=v

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 50 100 150

tps cum. (ml)

vo

l in

f. (

ml)

f(t) = v

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 50 100 150

temps cum. (mn)

vo

l in

filt

ré (

ml)




Tableau 3.c : Détermination de la conductivité hydraulique à saturation (cas EUT sans MES)

Désignations

dimensions du

cylindre surface

A(m²)

temps de

prélévem

ent (s)

vol.

d'eau

recueilli

(m3)

débit

infiltré

(m3/s)

charge

hydraul

ique

ΔH (m)

Ksat (m/s)

Ksat

(mm/h

) Ф (m) h (m)

EUT centrif 1 0,045 0,05 0,0016 1200 1,7E-06 1,42E-09 0,08 5,57E-07 2,01

EUT centrif 2 0,045 0,05 0,0016 1200 1,6E-06 1,33E-09 0,08 5,24E-07 1,89

EUT centrif 3 0,045 0,05 0,0016 1200 1,3E-06 1,08E-09 0,08 4,26E-07 1,53

EUT centrif 4 0,045 0,05 0,0016 1200 2,3E-06 1,92E-09 0,08 7,54E-07 2,71

EUT centrif 5 0,045 0,05 0,0016 1200 2,2E-06 1,83E-09 0,08 7,21E-07 2,59




ANNEXE 4:

PROTOCOLE EXPERIMENTAL

(Infiltrométre à membrane)




Objectif de l’étude

Il consiste à déterminer l’incidence de la présence des matières en suspension dans les

eaux usées traitées (STEP de KOSSODO) sur la réduction de la perméabilité des sols irrigués.

But de l’essai

Mesurer la conductivité hydraulique à partir du TRIMS (Infiltromètre à membrane SW

080 B) dans trois (03) parcelles distinctes.

Matériels utilisés

- TRIMS (Infiltromètre à membrane SW 080 B)

- Chronomètre,

- Niveau à bulle d’air,

- Mètre de maçon,

- Truelle,

- Récipients

Matériaux

- Sable fin,

- Eau potable.

Choix des sites d’expérimentation

Il sera question d’identifier trois (03) parcelles sur lesquelles nous allons mesurer la

conductivité hydraulique (Ks). A cet effet, nous procéderons à une enquête sur le terrain

auprès des populations riveraines de notre zone d’étude (KOSSODO).

Les parcelles que nous envisageons retenir pour notre expérimentation sont :

- Les parcelles jamais irriguées,

- Les parcelles irriguées avec les eaux usées traitées de KOSSODO (minimum 2 ans),

- Les parcelles témoins irriguées avec des eaux usées traitées sans matières en

suspension.

Protocole expérimental

Il consiste à apporter de l’eau (eau potable) à la surface du sol sous une succion

contrôlée à partir du TRIMS. Trois (03) parcelles distinctes seront mises à contribution (voir

choix du site). Les gammes de potentiels utilisés seront respectivement de 15, 6, et 3 cm.

Au cours de l’infiltration, on enregistrera l’évolution du niveau de l’eau dans le

réservoir principal tous les 60 secondes (1mn).

Annexe 4: Protocole expérimental (infiltrométre à membrane)




L’expérience sera arrêtée lorsque le régime pseudo permanent (taux d’infiltration

régulier) semblerai être installé, soit lorsque le réservoir principal est vidé au un tiers (1/3).

Mode opératoire

Les opérations suivantes seront effectuées au cours de notre expérimentation :

Remplir soigneusement sur une surface propre et net le réservoir principal et le

réservoir secondaire respectivement à 5 et 7 cm du bord supérieur avec de l’eau

propre exempte de toute particule en suspension,

Afin de remplir le réservoir principal entre deux mesures, retirer le bouchon à jupe

rabattable et refaire le plein du réservoir jusqu’à 5 cm du bord supérieur,

Glisser le tube de réglage de la tension jusqu’à ce que la tension désirée soit

positionnée,

Glisser le tube flexible (portant la vanne) dans le coude situé sur la face supérieure

du disque d’infiltration. Par la suite, ouvrir la vanne et faire passer l’air résiduel

contenu dans le tube souple vers le haut du réservoir (incliner légèrement l’ensemble

du réservoir)

a. Retirer 2 à 3 premiers centimètres de sol sur un diamètre de 40 cm environ avec une

truelle avant d’installer l’infiltromètre SW 080 B,

b. S’assurer que les conditions d’humidité de la surface du sol sont bonnes,

c. Boucher les petites fissures dans le sol ou les isolées afin de ne pas les remplir de

sable, ce qui augmenterait la surface de contact alimentée en eau,

d. Mettre le matériau de contact (sable fin) en veillant à ce que ce dernier occupe la

même surface que la membrane poreuse du disque,

e. Stabiliser le corps principal de l’infiltromètre et presser doucement le disque

d’infiltration dans le matériau de contact afin d’assurer le meilleur contact possible,

f. Veiller à ce que le réservoir secondaire soit absolument au même niveau que la

membrane poreuse et cela durant les mesures d’infiltration (un niveau à bulle d’air

sera mis en contribution à cet effet),

g. Commencer le chronométrage au contact sable/membrane poreuse (humecter la

surface de sable afin de prévenir une éventuelle pénétration de bulles d’air au travers

de la membrane poreuse),

h. Mesurer l’évolution du niveau d’eau dans le réservoir allant des potentiels hauts vers

les potentiels bas ; au cours du temps en enregistrant les temps de passage du

ménisque devant les graduations du réservoir,




Analyse des résultats

Données :

I. Diamètre intérieur du réservoir principal de l’infiltromètre : Φ

II. Le rayon du cercle de sable situé sous la membrane poreuse de l’infiltromètre : r

Après obtention du taux d’infiltration régulier, on aura :

cas 1 :

I. potentiel de l’eau à la source : h1

II. le niveau d’eau moyen infiltré dans le réservoir de l’infiltromètre : H1

cas 2 :

III. potentiel de l’eau à la source : h2

IV. le niveau d’eau moyen infiltré dans le réservoir de l’infiltromètre : H2

Calcul du taux d’infiltration :

4

. 1

2

1

HQ

4

. 2

2

2

HQ

Calcul du paramètre a :

)(

)/ln(

12

12

hh

QQa

Calcul de Ksat (par itération)

ar

ahKrhQ sat..

41).exp(...)( 1

2

1

ar

ahKrhQ sat..

41).exp(...)( 2

2

2

Calcul de la conductivité hydraulique en non saturé

).exp(.)( haKhK sat

Schéma descriptif de l’Infiltromètre à disque SW 080 B




ANNEXE 5:

Détermination Ksat (loi de Darcy)




L'étude du déplacement de l'eau dans un milieu poreux a été conduite expérimentalement par

Darcy en 1856. Pour une même charge hydraulique (même énergie potentielle), Darcy définit

un coefficient de perméabilité K, mesuré en m/s, dépendant du type de milieu poreux. La

quantité d'eau transitant dans ce milieu est proportionnelle à la section totale traversée A, au

coefficient de perméabilité K du milieu et à la charge hydraulique h et inversement

proportionnelle à la longueur l du milieu traversé:

Q(m3/s) = K(m/s).A(m2). h/l

h/l est la perte de charge par unité de longueur, appelée encore gradient hydraulique i :

Q = K. A. i

La vitesse de filtration V est égale au rapport de la quantité d'eau passant en une seconde sur

la surface A. C'est également le produit du coefficient de perméabilité par le gradient

hydraulique: V (m/s) = Q/A = K.h/l

Figure: Dispositif expérimental pour la loi de Darcy.

Source : http://www.u-picardie.fr/beauchamp/cours.qge/du-7.htm

Annexe 5: Détermination Ksat (Loi de Darcy,1856)




ANNEXE 6:

Détermination des besoins en Eau des plantes




Hypothèse d’étude :

Deux cultures maraîchères (Oignon, Laitue)

Zone de culture : Kossodo (Ouagadougou)

o l’EvapoTranspiration Maximale

Cette étude vise à déterminer les besoins en eau de chaque spéculation proposée. Pour cela, il a été

calculé : l’EvapoTranspiration Maximale (ETM) de la plante par la formule ci-après :

ETM=Kc*ETP

Avec Kc : le coefficient cultural de la plante

et ETP : l’évapotranspiration potentielle

La valeur d’EvapoTranspiration Potentielle (ETP) utilisée est celle de la station météorologique de

Ouagadougou pour la période la plus chaude. Les besoins en eau des cultures sont évalués avec la

valeur de l’évapotranspiration donnée par le service de la météorologie pour le mois de mai 2002 ;

cette valeur est de 201mm soit 6,5 mm/j ou encore 65m3/ha.

o Besoins Nets

Les besoins nets en eau des plantes (BN) sont ensuite calculés par la formule suivante :

BN=ETM-Peff

Peff correspond à la pluviométrie efficace mensuelle. Nous l’avons calculée selon la formule de la

FAO :

Peff=0,75P-25 si P>75mm/mois

Peff=0,60P-10 si P<75mm/mois

Pour chaque spéculation, le besoin de la période sera pris égal au besoin du mois de pointe.

o Besoins Bruts

Les Besoins Bruts (BB) correspondent aux besoins définitifs en eau des plantes. En effet, ils tiennent

compte des pertes au champ dues à la percolation de l’eau dans les couches profondes du sol, au

ruissellement et aux pertes pendant le transport, on parle d’efficience globale. L’efficience globale

dépend donc aussi bien de la nature de sol que de la méthode d’irrigation adoptée.

On a : BB=BN/E

Avec BN, besoins nets

Et E, l’efficience globale

Pour un sol moyen et un système d’irrigation par aspersion, E=75%

ANNEXE 6: EVALUATION DES BESOINS EN EAU DES PLANTES




RESULTATS

Besoins en eau d'irrigation de l'oignon vert

Paramètres Novembre Décembre Janvier Février

ETP (mm) 201,00 201,00 201,00 201,00

Kc 0,53 0,7 0,95 1

ETM 106,53 140,70 190,95 201,00

P 1,2 0,2 0,1 0,5

Peff -9,28 -9,88 -9,94 -9,7

Peff 0 0 0 0

BN (mm) 106,53 140,70 190,95 201,00

BN (m3/ha) 1065,30 1407,00 1909,50 2010,00

Nbre de jours 30,00 30,00 30,00 5,00

BN (mm/j)) 3,551 4,69 6,365 40,2

BN (m3/ha/j) 35,51 46,9 63,65 402

E 0,75 0,75 0,75 0,75

BB(m3/ha) 1420,4 1876 2546 2680

Besoins en eau d'irrigation de la salade

Paramètres Novembre Décembre Janvier

ETP (mm) 201 201 201

Kc 0,5 1,05 0,9

ETM 100,50 211,05 180,90

P 1,2 0,2 0,1

Peff -9,28 -9,88 -9,94

Peff 0 0 0

BN (mm) 100,50 211,05 180,90

BN (m3/ha) 1005,00 2110,50 1809,00

Nbre de jours 30,00 30,00 15,00

BN (mm/j)) 3,35 7,035 12,06

BN (m3/ha/j) 33,5 70,35 120,6

E 0,75 0,75 0,75

BB(m3/ha) 1340 2814 2412




Détermination des besoins bruts :

Cultures BN période

(mm/mois)

BN période

(m3/ha)

Efficience

globale

BB période

(m3/ha)

BB(m3/ha/j)

Nombre de

jours par

cycle

BB par cycle

(m3/ha)

Oignons 201 2010 0,75 2680,00 89,33 95 8486,67

Salade 211,05 2110,5 0,75 2814,00 93,80 75 7035,00




ANNEXE 7:

Album photo




Photo 9.1 : Mesure d’infiltration de l’EP au laboratoire Photo 9.2 : Mesure d’infiltration dans le site

Expérimental de Kossodo

. Photo 9.3 : Echantillon de sol prélevé dans le site Photo 9.4 : Zone de prélèvement des échantillons

expérimental de Kossodo d’EUT à la sortie de la STEP de Kossodo.

Annexe 7: Photos




RESUME/SUMMARY

Résumé

Le présent travail traite de l’influence de la teneur des matières en suspension (MES) sur

l’infiltration des eaux usées traitées à la surface du sol sous le seul angle du colmatage

physique.

Nous avons mesuré la conductivité hydraulique à saturation suivant deux approches

expérimentales lorsque le régime permanent était établit. Une expérimentation en condition

au champ qui nous a permis de mettre en évidence trois types de sol (sol irrigué par les EUT,

sol jamais irrigué et sol irrigué par l’EP pris comme référence) par la méthode multipotentiel

pour des potentiels de l’eau respectif de -15, -6, -3 cm. Et une expérimentation en condition

contrôlée où nous avons utilisé trois types d’eau : les EUT (MES = 242 mg/l, les EUT filtrées

(MES = 0) et les EP du réseau ONEA (MES = 0) étant prise comme la référence. Nous avons

suivi l’infiltration de ces eaux sur des échantillons de sol non remaniés à partir d’un

dispositif que nous avons appelé le perméamètre à charge constante de 3 cm.

Les résultats obtenus montrent que l’accumulation des MES contenues dans les EUT est la

principale cause du colmatage physique. Ainsi, l’impact des MES entraîne une réduction du

Ksat du sol de l’ordre de 70 % au laboratoire et 68 % in situ.

Mots Clés :

1 – Colmatage physique

2 – Conductivité hydraulique à saturation

3 – Eaux usées

4 – Filtration

5 – Matières en suspension




ABSTRACT:

The present study deals with the effects of suspended particles amounts in Treated

Wastewater infiltration in soil, only on the physical clogging aspect.

We measured the saturated hydraulic conductivity according to two experimental methods

when the permanent regime is reached.

Experimentation under the condition in the field permitted us to test three types of soils (soil

irrigated with Treated Wastewater, soil never irrigated and soil irrigated with Potable Water

taken as reference) by the multipotential method for the potential of water of -15, -6 and -3

cm. And one other experimentation under controlled condition, where we tested three types of

water: Treated Wastewater (SS = 242 mg/l), filtered Treated Wastewater (SS = 0) and

Potable Water from ONEA (SS = 0) taken as reference. The survey of the infiltration of these

waters in some of the not restructured sample of soils with a permeameter of a constant load

of 3 cm has been done.

The results show that the major reason of the physical clogging is due to the accumulation of

the SS from Treated Wastewater. Thus, the impact of SS leads to a reduction of the Ksat for

about 70 % in laboratory and 68 % in the field.

Key words:

1 – Physical clogging

2 – Saturated hydraulic conductivity

3 - Wastewater

4 - Filtration

5 – Suspended solid

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ETUDE DE L’INFLUENCE DES MATIERES EN SUSPENSION SUR …