Practica Methodes Captage Eaux Par Forages

7/31/2019 Practica Methodes Captage Eaux Par Forages

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Connaissances des mthodes de captage des eaux

souterraines appliques aux forages manuels

Brouillon Final, Avril 2009

Un manuel de formation pour les quipes de forage manuelsur lhydrogologie applique, lquipement et le dveloppement des forages


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Illustration de couverture :

Hydrogologie et hygine dun forage

Publi par la Fondation PRACTICA

Oosteind 47NL-3356 AB Papendrecht

Pays [email protected]

Date : Janvier 2009

Auteur : Arjen van der Wal

Relecture : Richard C. Carter

Wouter Jan FellingaMelanie Stallen

Traduction Franaise : Julien LabasRgis Garandeau

Stphan Abric

Traduction Swahili : Walter MginaEster Mgina-van Vugt

Illustrations : Franck NederstigtInternet

Photographies : Arjen van der WalInternet


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Note de lauteur et clause de non responsabilit

Chacune des parties de ce manuel, y compris les illustrations, peut tre copie, reproduite, ouadapte pour rpondre aux besoins locaux, sans la permission de lauteur ou de lditeur, tant que

les parties reproduites sont distribues gratuitement ou prix cotant, sans faire de profit eten faisant rfrence la source. Lauteur apprcierait lenvoi dune copie de tout document danslequel du texte ou des illustrations de ce manuel ont t utiliss. Pour toute reproduction de cedocument des fins commerciales, une autorisation pralable doit tre demande au Programme deFormation Technique de la Fondation ETC (PFT/ETC) et/ou la Fondation PRACTICA (adresses ci-dessous).

Ce manuel de formation a t dvelopp pour tre utilis dans des sessions de formationtechnique. Au cas o vous souhaiteriez organiser une formation de ce type, nhsitez pas contacterla Fondation PRACTICA et/ou le PFT/ETC pour obtenir des informations complmentaires et un appuitechnique.

Remarque pour ceux qui souhaitent traduire ou modifier ce document : Afin dviter toute

duplication de travail et erreurs fortuites, merci de contacter le PFT/ETC et la Fondation PRACTICAavant de commencer toute traduction ou modification de ce manuel. Ce manuel existe dj en versionAnglaise, Franaise et Swahili.

Cette publication a t rendue possible grce au soutien financier du Fonds des Nations Unies pourlEnfance UNICEF bureau du Tchad, et du Programme de Formation Technique de la FondationETC, des Pays Bas.

Bien que toutes les prcautions aient t prises afin dassurer lexactitude des informations contenuesdans ce manuel, ni les diteurs ni les auteurs ne peuvent tre rendus responsables de quelconquesdommages rsultant de lapplication des mthodes dcrites ci-dessous. Toute responsabilit cetgard est exclue.

Programme de Formation TechniqueFondation ETC, Pays BasP.O. Box 64NL-3830 AB LeusdenPays [email protected]

Fondation PRACTICAOosteind 47

NL-3356 AB PapendrechtPays [email protected]


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Fondation PRACTICA Captage des eaux souterraines & forages manuels

ETC Energy / UNICEF 1 Brouillon final, Avril 2009

Avant propos

ContexteAu fil des annes, de nombreux ouvrages traitant de la gologie, de lhydrogologie et des aspectssanitaires (hygine) des forages ont t crits dans de nombreux pays, ces informations sont utilises

par les dcideurs politiques, les responsables de projets, les ingnieurs et techniciens pour raliserdes forages mcaniss.

Dans les pays en dveloppement, les forages raliss mcaniquement sont souvent trs chers etinaccessibles une large proportion de la population. Une alternative est de forer manuellement desforages peu profonds (jusqu environ 35 mtres de profondeur), 4 10 fois moins chers que desforages mcaniss. La rduction du cot permet aux ONG et aux Gouvernements de construire plusde forages, mais offre galement la possibilit aux villageois, agriculteurs, coles et petitescommunauts de faire construire des forages de manire indpendante par le secteur priv.

Bien que la plupart des entreprises de forage manuel existantes soient techniquement capables deforer, des erreurs sont facilement commises pendant la construction et le dveloppement des forages.De plus, la bonne construction seule ne suffit pas assurer une bonne qualit de leau et un

rendement durable du forage. Pour amliorer cela, il est ncessaire et important davoir desconnaissances en gologie et sur les eaux souterraines.

La majorit du personnel technique des entreprises de forage manuel ont cependant une ducationlimite. La plupart des publications disponibles en gologie, hydrogologie et sur les aspectssanitaires des forages ne peuvent pas tre comprises facilement sans un certain niveau de formation.

Le personnel technique est habitu apprendre par lexprience et la rptition. Bien sr, desformations peuvent tre dispenses ces travailleurs mais les formations thoriques, en classeseulement, sont notoirement insuffisantes pour les quipes de forages. Elles doivent associer lesaspects thoriques aux problmes pratiques rels qui arrivent rgulirement sur les chantiers deconstruction de forages.

Ce manuel aborde uniquement les sujets essentiels et pertinents linstallation pratique de foragesmanuels, dans un langage simple et comprhensible.*

*Remarque :Le choix de termes techniques et la manire de traiter certains sujets dans ce manuel sont bass sur le niveaudducation moyen estim du groupe cibl. Parfois, lutilisation de termes gologiques compliqus est vite pour faciliter lacomprhension. Par consquent, certains mots (par exemple sol ou massif filtrant) peuvent paratre peu appropris ouincomplets pour un gologue. Il faut cependant retenir que lobjectif de ce manuel est de faciliter une meilleure comprhensionpratique des eaux souterraines et des forages, pour le personnel technique des quipes de forage manuel pouvant avoir uneducation limite.

Lecteurs ciblsCe manuel de formation est crit pour des quipes de forage manuel ayant une exprience pratiquedu forage dans les pays en dveloppement. Il peut servir de guide pendant des sessions de formation

(y compris par des formateurs locaux) et servir douvrage de rfrence pour les superviseurs deforage, les ONG, les quipes de forage manuel et les entreprises pendant le fonage et linstallationde forages.


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Sommaire

Introduction ............................................................................................................................................ 4Faire un forage ................................................................................................................................. 4Le manuel......................................................................................................................................... 4Informations complmentaires ......................................................................................................... 4

1 Notions de Gologie........................................................................................................................... 51.1 La Gologie................................................................................................................................... 51.2 Les techniques de forage manuel.............................................................................................. 5

La tarire manuelle........................................................................................................................... 5Le forage la boue / rotatif boue .................................................................................................. 6Le lanage leau ou Jetting ........................................................................................................... 6Le forage percussion / battage...................................................................................................... 7Diverses autres techniques .............................................................................................................. 7

1.3 Classification et reconnaissance des sols................................................................................ 7La permabilit ................................................................................................................................. 7

Quelques astuces de terrain........................................................................................................... 8La porosit........................................................................................................................................ 9La turbidit........................................................................................................................................ 9

2 Hydrologie ........................................................................................................................................ 10

2.1 Hydrologie.................................................................................................................................. 102.2 La circulation des eaux souterraines...................................................................................... 102.3 Les aquifres.............................................................................................................................. 112.4 Lintrusion deau de mer........................................................................................................... 122.5 Le sel, le fer et les minraux..................................................................................................... 12

3 Les relations entre lhygine et la gologie................................................................................... 143.1 Le choix du site dimplantation................................................................................................ 14

Les latrines ..................................................................................................................................... 14Les zones de dcharge (dpotoirs) et les stations services .......................................................... 14Au soleil ou lombre ?.................................................................................................................. 14

3.2 Migration des pathognes (bactries)..................................................................................... 15Dans plusieurs aquifres................................................................................................................ 15Dans un seul aquifre .................................................................................................................... 15

3.3 Le joint dtanchit sanitaire.................................................................................................. 15

4 Les coupes de forage...................................................................................................................... 174.1 Pourquoi fait-on des coupes de forage ?................................................................................ 174.2 Prendre des chantillons de sol............................................................................................... 174.3 Les profondeurs de forage....................................................................................................... 174.4 Comment remplir les fiches de coupe de forage ?................................................................ 184.5 Dterminer la profondeur de la crpine et des remblais....................................................... 19

La profondeur et la longueur de la crpine .................................................................................... 20Le dcanteur (ou tube de dcantation, ou encore sabot de lavage) ............................................. 20Lpaisseur du massif filtrant.......................................................................................................... 20Lpaisseur du joint dtanchit sanitaire ..................................................................................... 20Les dblais (ou lments dexcavation, ou encore cuttings) ......................................................... 20Le joint dtanchit sanitaire de surface (ou cimentation de tte de forage) ............................... 20


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5 La pression de leau et les fluides de forage ................................................................................. 215.1 Forer avec la pression de leau................................................................................................ 21

Le prtubage .................................................................................................................................. 21La pression de leau ....................................................................................................................... 21Le trou de forage............................................................................................................................ 22

5.2 Les fluides additifs de forage................................................................................................... 22

La bentonite.................................................................................................................................... 23Les autres argiles naturelles .......................................................................................................... 23Les polymres ................................................................................................................................ 23La bouse de vache frache............................................................................................................. 23Les fibres vgtales et les autres solides ...................................................................................... 24

5.3 Retirer les additifs du forage.................................................................................................... 246 La construction du forage ............................................................................................................... 25

6.1 La conception du forage........................................................................................................... 25Le diamtre du trou de forage........................................................................................................ 25La profondeur du forage................................................................................................................. 25La finalisation du forage ................................................................................................................. 25Les instruments de mesure ............................................................................................................ 25

6.2 Matriaux: tuyau dquipement et crpines en PVC.............................................................. 26Le diamtre et lpaisseur des tuyaux............................................................................................ 26Les fentes de la crpine ................................................................................................................. 26Le dcanteur .................................................................................................................................. 27Lassemblage des tuyaux............................................................................................................... 27

6.3 Matriaux : le massif filtrant..................................................................................................... 286.4 Matriaux : le joint dtanchit sanitaire............................................................................... 286.5 La construction du forage......................................................................................................... 28

7 Le dveloppement du forage et les essais de dbit ..................................................................... 317.1 Le dveloppement du forage.................................................................................................... 31Le dveloppement au piston .......................................................................................................... 31

Le dveloppement par pompage discontinu (cycles de pompage) ............................................... 32Le redveloppement ..................................................................................................................... 33

7.2 Les essais de dbit la productivit du forage...................................................................... 33La sonde pizomtrique ................................................................................................................. 33Les essais de dbit avec des motopompes ou des pompes immerges ...................................... 33Les essais de dbit avec des pompes manuelles.......................................................................... 34Instrument de mesure du niveau de leau...................................................................................... 34

7.3 Analyser la qualit de leau....................................................................................................... 35Prlever des chantillons reprsentatifs ........................................................................................ 35La dsinfection du forage la chloration ....................................................................................... 35

8 La finalisation du forage .................................................................................................................. 368.1 La dalle sanitaire en bton........................................................................................................ 368.2 Le puits perdu............................................................................................................................ 368.3 Le choix de la pompe................................................................................................................ 36

Glossaire des termes techniques ...................................................................................................... 37Annexes................................................................................................................................................ 40

A Rglementations spcifiques au pays.................................................................................. 40B Conditions gologiques spcifiques au pays...................................................................... 40C Coupe de forage...................................................................................................................... 40D Formulaire dessais de dbit.................................................................................................. 40E Chloration................................................................................................................................. 40


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Introduction

Faire un forageLa construction dun forage utilisant les techniques de forage manuel est un procd complexe. Avantde commencer le fonage, un bon site dimplantation doit tre slectionn, o lexprience laisse

penser quil y aura une quantit deau souterraine suffisante et de bonne qualit. Au cours delopration de fonage, il est ncessaire dtre attentif de nombreux aspects afin dviter toutproblme. En plus des comptences pratiques de forage mises en uvre la surface du sol, il estimportant de comprendre ce qui se passe dans le sous-sol pendant le fonage. Leau utilise pourforer (eau ou fluide de forage) pourrait schapper dans le sol ou pire, le trou pourrait seffondrer,enfouissant ainsi une partie des outils de forage. Enfin, une fois que le trou a t for, le tubage, lacrpine et les joints dtanchit sanitaires doivent tre installs la bonne profondeur, pour assurerun rendement suffisant et empcher de leau contamine de rentrer.

Dans de nombreux pays, les quipes de forage manuel rencontrent divers problmes de slection dusite de forage, de perte de fluide de forage, de dtermination des types de sols, de profilstratigraphique de forage, dquipement et dveloppement du forage, de qualit de leau et derendement (dbit). Ces problmes arrivent couramment lorsque le forage nest pas compris dans sa

totalit et que des tapes importantes sont omises.

Ce manuel traite de nombreux sujets et dcrit des problmes que vous pouvez rencontrer en forant. Ilvous aidera comprendre le processus de forage, aussi bien la surface que dans le sous-sol.Lensemble de ces informations vous permettra de comprendre ce qui se passe dans le trou pendantle fonage, et de raliser un travail professionnel en construisant des forages deau de grande qualit.

Le manuelComment utiliser ce manuel ? Le sommaire (voir la page prcdente) prsente une vue densembledes sujets traits, ainsi que les pages o les trouver.

Les chapitres 1 8 contiennent toutes les informations ncessaires une bonne comprhension du

processus de construction dun forage. En annexes, vous trouverez des rglementations spcifiques votre pays. Celles-ci sont dfinies par le gouvernement ou lONG pour laquelle vous travaillez, et ontt conues pour des forages communautaires. Vous trouverez galement en annexes certainesconditions gologiques spcifiques la zone ou au pays dans lequel vous travaillez. Enfin, un modlesimple de profil stratigraphique vide a t inclus, pour tre photocopi et utilis sur le terrain.

Informations complmentairesLes dcideurs politiques, les responsables de projets, les ONG excutant des projets, les formateurset les superviseurs, pourront obtenir des informations plus dtailles sur le sujet trait en consultant laliste des ouvrages de rfrence situe la fin de ce manuel.


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Une tarire manuelle

1 Notions de Gologie

1.1 La GologieLa gologie est ltude de la terre. Elle dcrit les origines et la formation des types de roches sous lasurface du sol. Les matriaux originel de la terre sont les roches durescomme les graniteset les

formations volcaniques, qui se sont formes quand de la matire en fusion sest refroidie sous la terreou sa surface. On les appelle roches magmatiques(solidification de la matire en fusion). Cest partir de ces roches quont t formes les couches sdimentaires.

Les couches sdimentaires sont formes par lrosion, le transport(par le vent ou les rivires) et ledpt(sdiments) de particules des roches originelles. La taille de ces particules peut tre trs fine(particules dargiles), moyenne (limon), ou grande (sable et graviers). Les couches sdimentairespeuvent tre non consolides(meubles comme largile ou le sable) ou cimentes (consolide) pourformer des roches plus dures comme le grs ou le calcaire.

Quelques exemples :Les particules dargiledune couche dargile que vous avez rencontre pendant un forage peuvent

venir dailleurs. Ces particules ont t formes par leffritement de roches. Elles peuvent ensuite avoirt rodes et transportes jusqu votre site de forage par une rivire ou par la mer. Enfin, cesparticules dargiles se sont dposes(sdimentes, dcantes) dans de leau stagnante, par exempledans un lac.

De la mme manire, une couche de sableou de gravierpeut stre dpose. Les particules de sableet de gravier peuvent avoir t transportes par une rivire et stre dposes le long de son lit. Bienquil ny ait peut-tre plus de rivire ou de lac aujourdhui, le dpt de ces particules peut stre passdes milliers ou mme des millions dannes auparavant. Un autre mode de transport des particulesest le transport olien (vent). Des particules peuvent tre transportes dun endroit un autre par levent.

Quand un mlange de sable et de particules fines a t compactpar la pression rsultant du poids

des couches situes au-dessus, et cimentpar les minraux prsents dans ce mlange, cela formedu grs. Le grs est dur et peut ressembler une roche solide, mais il est en fait form partir desdiments consolids, et peut tre for manuellement.

Il ne sagit que de quelques exemples de base. Il serait trop long de dcrire en dtail le dpt detoutes les couches sdimentaires. Les couches sdimentaires de la surface de la terre sont les plusimportantes pour les foreurs manuels. Les couches dures comme le grs, largile compacte, lesfragments de roche non rods et la latrite posent plus de problmes pour le forage manuel, enraison de leur duret.

1.2 Les techniques de forage manuelPour forer travers tous ces diffrents types de formations (sols), denombreuses techniques de forage manuel ont t dveloppes et sont

utilises de par le monde. Dans tous les cas, la technique de foragedoit (a) casser ou couper la formation, (b) dgager les matriauxcoups (le sol) du trou, et (c) si ncessaire, fournir un support auxparois du trou, pour viter quil ne seffondre pendant le forage. Voiciune brve prsentation des principales techniques :

La tarire manuelleLa tarire manuelle est constitue de tiges mtalliques extensibles,pouvant tre tournes par une poigne. A lextrmit de la dernire tigepeuvent tre fixs diffrents types de tarires mtalliques (outil defonage). La tarire slectionne est tourne dans le sol jusqu cequelle soit remplie de matriau, puis elle est remonte la surface pour

y tre vide. A chaque type de formation (sol) correspond un type detarire avec une forme spcifique. Au-dessus du niveau de la nappe


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La foreuse rotative boue enaction

Le lanage leau

deau (niveau statique), le trou de forage reste en gnral ouvert sans tre soutenu. En dessous duniveau statique, un pr-tubage temporaire en PVC peut tre ncessaire pour viter que le trou neseffondre. En forant lintrieur dun pr-tubage temporaire, les dbris de sol peuvent tre enlevssoit avec une tarire classique, soit avec une tarire clapet. Le pr-tubage temporaire est descendudans le trou au fur et mesure du fonage. Une fois la profondeur finale atteinte, on peut installer letubage permanent, puis enlever le tubage temporaire. Les tarires peuvent tre utilises jusqu une

profondeur denviron 25 mtres.

Avantage: facile utiliser au-dessus du niveau de la nappe.Inconvnient: il est parfois trs difficile denlever le pr-tubage temporaire.

Le forage la boue / rotatif boueLe forage la boue (ou forage rotatif boue lorsquun mouvement derotation de loutil de fonage est actionn) utilise la circulation de leaupour faire remonter la surface du sol les matriaux fors. Le train detiges de forage est actionn de haut en bas. Pendant la descente destiges, le choc cr par le trpan fix au bout du train de tiges

ameubli/fragmente les matriaux du sol et pendant le mouvement deremonte, lextrmit du train de tiges est obture avec la main, crantainsi une aspiration de leau et des dbris quelle contient jusqu lasurface. Au cours du mouvement de descente suivant, la main estretire du train de tiges et leau gicle dans le bassin pralablementcreus cot du forage. Dans ce bassin de dcantation, les dbris sesparent de leau pour se dposer au fond du bassin alors quelexcdent deau redescend nouveau dans le trou. La pression deleau sur les parois du forage vite leffondrement de ces dernires. Leforage boue (avec ou sans rotation) peut tre utilis jusqu uneprofondeur denviron 35 mtres.

Avantage: simple dutilisation et aucun pr-tubage nest en principe

ncessaire. Un massif filtrant et un joint dtanchit sanitaire peuventtre mis en place. Permet de forer galement dans largile et lesformations de roches semi-consolides.Inconvnient: le niveau deau dans le trou doit tre maintenu tout aulong de lopration de fonage. Le niveau de la nappe nest pas connuavec prcision pendant le forage.

Le lanage leau ou JettingLe lanage leau (ou Rotary quand il est mcanis) est galementbas sur la circulation et la pression de leau. A la diffrence du forage boue, leau est dsormais injecte lintrieur du train de tiges et la

boue (eau et dbris) remonte le long des parois du forage. Afindobtenir une pression deau suffisante, on utilise une motopompe. Onpeut laisser lextrmit infrieure du tuyau de forage simplementouverte, ou on peut y rajouter un outil de fonage (trpan). On peutgalement faire tourner totalement ou partiellement le train de tiges. Latechnique du lanage leau peut tre utilise jusqu une profondeurdenviron 35 mtres.

Avantage: trs rapide dans les formations de sable fin et moyen.Inconvnient: gnralement limit aux sols sableux. Il peut tre difficiledinstaller correctement un massif filtrant et un joint dtanchitsanitaire. Le niveau de la nappe deau nest pas connu avec prcisionpendant le forage.


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Nom des particules Taille desparticules

Argile < 0,004 mmLimon 0,004 0,06 mmSable (fin, moyen,

grossier)

0,06 2,0 mm

Gravier 2,0 64 mmCailloux et pierres > 64 mm

Outil de battage manuel autrpan

Le forage percussion / battageDans le forage percussion, un lourd trpan (ou cuiller) attach unecorde ou un cble, est descendu dans le trou de forage ou lintrieurdu pr-tubage. Un trpied (ou chvre) est en gnral utilis poursuspendre ces outils. En actionnant la corde ou le cble de haut enbas, le trpan ameublie et fragmente le sol ou la roche consolide dans

le trou de forage, dont les dbris sont ensuite extraits grce la cuiller.Comme pour le forage la tarire, un pr-tubage en mtal ou PVC peuttre utilis pour viter leffondrement du trou. Une fois le tubage dfinitif(tuyaux et crpines en PVC) install, le pr-tubage doit tre enlev. Leforage percussion est gnralement utilis jusqu une profondeur de25 mtres.

Avantage: permet de retirer les gros morceaux de roche et de forerdans les formations semi-consolides.Inconvnient: lquipement peut tre trs lourd et relativement cher.Cette mthode est lente en comparaison aux autres mthodes.

Diverses autres techniquesIl existe un certain nombre dautres techniques en plus de ces quatre principes de forage, mais toutesces techniques dcoulent de lun des quatre principes dcrits plus haut.

1.3 Classification et reconnaissance des sols

Lune des qualits essentielles dun foreurprofessionnel est sa capacit reconnatre et dcrireles diffrents types de sols (formations) rencontrsau cours du fonage. Le tableau suivant montre une

classification des diffrentes particules dans unchantillon de sol (une description plus dtaille estdonne dans le glossaire des termes techniques lafin de ce manuel) :

Pour la construction dun forage de bonne qualit, il est essentiel de connatre les caractristiquesdesdiffrents sols et leur influence sur le rendement (dbit du forage), la qualit de leau et la performancedu forage. En fait, connatre les caractristiquesdes solsest bien plus important que connatre leurnom.

Avant toute chose, il est trs important de savoir si les types de sols fors sont permablesouimpermables.

La permabilitLa permabilit est une mesure de la capacit dun type de sol (ou formation) se laisser traverserpar leau. En dautres termes ;

Figure 1; le bleu reprsente leau,

le blanc reprsente le solSable et gravier Argile et limon Sol mlang


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Le sable et le gravierSi lon met du sable grossier ou du gravier dans un seau dont le fond est perc, et que lon verse deleau par-dessus, leau circule facilement travers le sable jusquau fond du seau (fig. 1). Leau coulefacilement dans les pores (les espaces) entre les grains. Conclusion : leau coule facilement traversle sable et le gravier. Le sable et le gravier sont donc trs permables. Quand une crpine estinstalle dans une couche de sable ou de gravier, leau coule facilement travers le sable jusqu la

crpine du forage (fig. 2) et le dbit deau sera important. Cependant, quand on fore avec la pressionde leau (voir le paragraphe 5.1) leau de travail sinfiltre elle aussi facilement du trou de foragejusque dans la couche de sable.

Largile et le limonLargile et le limon se comportent de manire inverse. Si lon met de largile humide (compressecomme dans une couche de sol) dans un seau et que lon verse de leau par-dessus, leau restera au-dessus (fig. 1). Les particules dargile sont trs petites (et collantes), de mme que les pores entreles particules. Conclusion : leau ne circule PAS facilement traverslargile. Largile est donc dcritecomme non permableou impermable. Si lon installe une crpine dans une couche dargile, le dbitdeau dans le forage sera trs faible (fig. 2) (dans ce cas, quand on fore avec la pression de leau(paragraphe 5.1), aucun additif (paragraphe 5.2) nest ncessaire).

Les formations mixtesDans la plupart des cas, les formations sont un mlange de particules dargile, de limon, de sable etde gravier. Par exemple, largile et le sable peuvent se trouver ensemble (argile sableuse) sous formedune couche homogne (largile et le sable sont mlangs) ou dune alternance de fines couches desable et dargile (les unes sur les autres). Quand ces sols sont mis dans un seau et que lon verse deleau par-dessus, leau coule lentement travers le sol (fig. 1).

Conclusion : Leau coule lentement traversles sols mlangs qui sont donc dcrits comme peupermables. Si lon place une crpinedans une couche mlange ou alterne, le dbit du forage serafaible (fig. 2).

Quelques astuces de terrainIl est parfois difficile de faire la diffrence entre des couches permablesou impermables.

Voici une petite astuce pour vous aider :

Prenez un chantillon reprsentatif du sol (paragraphe 4.2) et faites en une boule en le roulant entrevos mains. Faites ensuite tomber la boule sur le sol en la lchant dune hauteur denviron 1 mtre.

1. Si la boule est faite de particules non cohsives (non-collantes), elle se brise compltement.Dans ce cas, le sol est permable. Les particules de sable ou de gravier seront nettementvisibles.

2. Si la boule se brise seulement en partie, le sol contient des morceaux de limon ou dargile etdu sable. Cette formation aura une faible permabilit.

3. Si la boule ne fait que se dformer ou reste plus ou moins de la mme forme, elle estcompose dargile, et peut tre dcrite comme impermable.

figure 2Sable et gravier, argile et limon, mlange de sols,trs permable impermable peu permable


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La porositLes couches sdimentaires sont composes de nombreuses particules comme le sable, le limon etlargile. Entre ces particules, il y a beaucoup despace libre, que lon appelle pores. La porosit estune mesure du pourcentage despace libre dans une formation. Une porosit de 30% signifie que 30%du volume total de lchantillon est de lespace libre, alors que les 70% restants sont occups par lesparticules. Les pores peuvent tre remplis avec de leau.

Une formation consolide comme le grs a elle aussi des pores.

La turbiditLa turbidit est un mot compliqu pour dsigner le caractre troubledeleau, caus par de trs petites particules (appeles particules ensuspension), un peu comme de la fume dans lair. Les particulesdargile et de limon sont trs petites. Quand ces particules sont dansleau, elles la rendent turbide, ou trouble. Si leau dun forage estextraite dune couche dargile ou de limon, certaines particules fines dela formation peuvent tre transportes par leau et se mettre ensuspension (se mlanger) dans leau. Leau peut alors paratre trouble.

ConclusionContinuez toujours forer jusqu atteindre une couche permable paisse(sable ou gravier) etinstallez toute la crpine dans cette couche. Si la couche est permable, le dbit du forage seraimportant (le forage sera trs productif). De plus, quand la couche est faite de sable ne contenant pasde trs petites particules, leau sera trs claire (non turbide).

Bouteilles deau de turbidit faible leve


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Latrine et sens dcoulement deleau

2 Hydrologie

2.1 HydrologieLhydrologie dcrit le cycle de leau, partir du moment o elle svapore de la mer et de la surface dela terre. Cette vapeur deau formedes nuages, qui retombent ensuite quelque part sur le sol sous

forme de pluie. Une partie de cette eau sinfiltre dans le sol et devient de leau souterraine, alorsquune autre partie coule dans les cours deau et les rivires, et rejoint nouveau la mer. De l, lecycle de leau peut recommencer.

Pour les foreurs, il est particulirement important de connatre lemplacement de leau souterraine, sesmouvements (sens dcoulement) dans les couches permables contenant de leau (aquifres), ainsique les facteurs affectant sa qualit.

2.2 La circulation des eaux souterrainesDe mme que leau de surface coule dans une rivire, leau souterrainecoule (mais beaucoup pluslentement) travers les pores et les fissures dune formation (leau souterraine nest pas immobile). Ilnest pas toujours facile de dterminer le sens dcoulementde leau souterraine. Pourtant, cela peuttre trs important pour la qualit de leau du forage de savoir do cette eau est venue et dans quelledirection elle coule. Imaginez une latrineproche dun forage qui est utilis pour leau potable. Vous nevoudriez certainement pas que des bactries, virus et parasites (micro-organismes appelspathognes provoquant des maladies), venant des latrines, circulent dans les eaux souterrainesjusque dans votre forage (paragraphe 3.1, latrines) ?

Bien quil soit difficile de prdire le sens dcoulement des eauxsouterraines sans avoir recours des recherches pointues ; pour leseaux peu profondes, lobservation du relief (paysage) peut apporter deprcieuses informations. Par exemple, lorsquune latrine est situe surla pente dune colline ou dune montagne, la nappe deau (contenantdes bactries issues de la latrine) est susceptible de scouler dans lesens de la pente de la colline. Dans ce cas, il ne serait pas pertinent deraliser un forage en aval de la latrine. Il est donc prfrable deconstruire le forage au mme niveau que la latrine, voir mme audessus.

Lorsque le relief est peu vallonn, la prsence dun oued, dun coursdeau ou dune rivire est souvent un bon indicateur pour dterminer le

sens de circulation des eaux souterraines. Les rivires coulent toujoursen direction des points bas de la topographie. Et leau souterraine, elle,coule gnralement vers les rivires. Attention : ceci nest vrai que pour


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Diffrents aquifres

Un seul a uifre

les cours deau naturels, pas pour les canaux construits pour les activits humaines.Il nest JAMAIS conseill de construire un forage en avaldune latrine.

Le bassin versantLeau souterraineest recharge par linfiltration de la pluie travers le sol et, finalement, coule vers

des zones basses et vers les rivires. Bien quil soit impossible de voir cela la surface (sans tudesapprofondies), essayez toujours dimaginer dans quelle direction coule leau souterraine, en particulierpendant la saison sche. En haut dune montagne par exemple, le niveau de leau souterraine peutbaisser considrablement pendant la saison sche, parce qu ce moment l, leau souterraine quicoule travers les pores de la formation vers les zones les plus basses nest pas remplace par deleau de pluie qui sinfiltre. Le niveau de leau souterraine ne remontera que quand les nouvelles pluiescommenceront.

2.3 Les aquifresLe mot aquifre dsigne simplement une couche de sol contentantde leau. Un bon aquifrepour linstallation dune crpine est unecouche permablesous le niveau de la nappe deau souterraine(paragraphe 1.3). Au cours du fonage, vous pouvez rencontrer

plusieurs aquifres diffrentes profondeurs, spars par descouches impermables.

Laquifre superficiel ou nappe phratiqueLaquifre le plus hautest appel phratique. Une partie de leau depluie sinfiltre dans le sol. Cette eau scoule vers le bas et quandelle atteint le niveau de leau, elle rejoint cet aquifre. Leau peutemmener avec elle de la pollution (comme des bactries ou despesticides) dans leau souterraine. Un aquifre phratique est doncsujet des pollutions issues des activits menes la surface du sol(paragraphe 3.1). Leau souterraine phratiqueest situe dans unecouche permableau-dessus dune couche impermable. Si cettecouche deau souterraine est paisse de quelques mtres

seulement, elle peut sasscher pendant la saison sche, laissantainsi votre forage vide deau.

Le second aquifreLaquifre suivant, recouvert par une couche impermable (parexemple, une couche dargile) est appele le secondaquifre. Lacouche impermable, situe au-dessus de cette couche contenantde leau, forme une barrire pour les bactries et pollutions et lesempche de voyager dans le second aquifre (sil vous plat, voir leparagraphe 3.2 !).

! Sil existe deuxaquifres, il est gnralement prfrable dinstallerla crpine dans le second.

En dessous du second aquifre, il peut y avoir une seconde coucheimpermable et un troisime aquifre.

Un seul aquifreParfois, il existe seulement un aquifre. Dans ce cas, il estrecommand de forer aussi profond que possible pour empcherlintrusion de bactries et de pollution dans le forage. Forer profondrduit aussi la probabilit que le forage sassche cause desvariations saisonnires de la nappe deau (diffrence de niveau entrela saison des pluies et la saison sche).

! Voir le chapitre 3, pour de plus amples explications et informationssur les aquifres et lhygine.


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De leau douce au-dessus deausale

Intrusion deau de mer

2.4 Lintrusion deau de mer

Dans les zones ctires, un aquifre profond peut contenir du sel.Pendant la saison sche, quand le niveau de la nappe est plus bas,de leau de mer sale peut galement pntrer sous la terre. Quandcela arrive, on parle dintrusion deau de mer. Leau sale est plus

lourde que leau douce. Leau douce a donc tendance flotter au-dessus de la couche deau sale.

Quand on creuse un forage dans une zone ctire sujette desintrusions deau de mer, leau sale peut parfois se dplacer vers lehaut, cause du pompage dans le forage (voir le schma).

Par consquent, dans les zones ctires, forer au plus profond nestPAS toujours la meilleure option.

2.5 Le sel, le fer et les minrauxEn plus des pollutions venant de la surface (bactries et produits chimiques, paragraphe 3.1) ou dusel venant de la mer (paragraphe 2.4), leau peut avoir un mauvais got ou tre dangereuse pour lasant cause de minraux naturelsprsents dans laquifre. Ces minraux sont prsents dans le soldepuis la formation des diffrentes couches gologiques et sont maintenant dissous dans leausouterraine. Quelques exemples connus de minraux naturels (produits chimiques naturels) dansleau souterraine sont le Calcium, le Chlorure, le Carbonate, lArsenic, le Fluor et le Fer, mais il enexiste beaucoup dautres. Quelques minraux, comme lArsenic et le Fluor, peuvent tre trsdangereux pour la sant, et un chantillon deau souterraine doit par consquent tre analys dans un

laboratoire pour dterminer si elle contient ces composants chimiques ou non. Heureusement, dans laplupart des endroits les concentrations de ces minraux sont faibles et leau peut tre consommesans danger.

Quelques exemples:

Le selQuand leau dun forage dans une zone non ctire a un got sal, il est important de dterminerlorigine de ce sel. Par exemple, si dautres forages sont fors et quips dans la mme zone, mais des profondeurs diffrentes (plus ou moins profonds), il se pourrait que leur eau soit douce, ou moinssale (testez simplement la diffrence de got entre leau des diffrents forages). Regardez ladiffrence de couleurs ou de cristaux dans les chantillons de sol pendant le forage, le sel peut venir

de l.

Le ferLa mme approche peut tre utilise quand on trouve du fer dans leau. Leau a parfois un mauvaisgot mtallique, et sa couleur devient brune quand on la garde longtemps dans un seau ou quon lafait bouillir. Leau peut galement faire des tches couleur de rouille sur les vtements ou lesustensiles de cuisine. Ceci indique la prsence de fortes concentrations de fer. Leau trs ferreusepeut dissuader les gens dutiliser cette source. Le fer est un lment trs commun dans leausouterraine.


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La tourbeQuand, au cours dun forage, on trouve des restes de vieillesplantes, il est recommand de ne pas installer une crpine danscette couche. Ces dchets de plantes, sous le niveau de la nappedeau, se dcomposent trs lentement et acidifient leau. Unexemple commun est la tourbe. Leau souterraine extraite dune

couche tourbeuse sent comme les plantes en dcomposition, et elleest trs brune et trs acide (voir la photographie).

Eau souterraine acide (pH faible)Le pH est la mesure de laciditde leau. Si le pH de leau est faible,elle est acide. Dans les zones o leau souterraine est acide (sonpH est faible), cette acidit peut endommager (par corrosion) lescomposants (parties) mtalliques de la pompe manuelle. Dans detels cas, on peut envisager dinstaller une pompe avec descomposants en PVC ou en plastique.

La duret de leauSi leau dun forage contient beaucoup de minraux de calcium (par exemple quand on fore dans dugrs ou de la craie) et de magnsium, on dit que leau est dure. Cette eau nest en gnral pasdangereuse pour la sant (elle est potable). Cependant, elle peut poser quelques problmes quand onfait la lessive : le savon mousse facilement dans leau douce mais pas dans leau dure. En dautrestermes, si la duret de leau est leve il peut tre difficile dutiliser du savon.

Eau tourbeuse


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3 pollutions de laquifre

Prsence de bactries indique parles algues

3 Les relations entre lhygine et la gologie

3.1 Le choix du site dimplantationAvant de commencer un nouveau chantier de forage, un bon site dimplantationdoit tre trouv. Dansla plupart des cas, les villageois ou propritaires du futur forage vont vous indiquer un site qui leur

convient, en tant quusagers. Mais ce site nest PAS ncessairement le meilleur choix pour avoir leaude la meilleure qualit ! En tant que foreur professionnel, vous aurez la responsabilit dinformer vosclients sur lhygineet sur le site le plus hyginique pour leur forage.

Il faut retenir deux aspects importants :

- La prsence de sources de pollution comme les latrines, zones de dcharges (dchets), de feuxet les stations services

- Limplantation du forage au soleilou lombre

Les latrinesCertains peuvent trouver pratique de faire construire leur forage

prs de leur maison ou de leur latrine. Malheureusement, en faisantcela, ils ne ralisent peut-tre pas quun forage prs dune latrinepourrait tre contamin avec des (micro) organismes comme lesbactries, virus et parasites. Certains de ces organismes, que lonappelle pathognes, peuvent causer des maladies (comme ladiarrhe) quand leau est utilise pour boire. Ces pathognesissusdes dchets humains prsents dans les latrines sinfiltrent dans lesol, travers les couches permables, et peuvent ainsi contaminerleau souterraine (voir la figure 3). Bien que les pathognesnesurvivent pas longtemps en-dehors du corps humain, il faut uncertain temps pour quils meurent compltement. Leau souterraineproche des latrines peut donc contenir des pathognesvivants etdangereux. Pour slectionner un bon site pour le forage, il est

recommand de ne PAS construire le forage plus basou en aval(paragraphe 2.2) dune latrine. Sil est difficile de dterminer ladirection dcoulement de leau souterraine, construisez le forage au moins 30 mtresde toutes latrines.

Les zones de dcharge (dpotoirs) et les stations servicesLes mmes rgles sappliquent aux zones o lon jette et brle desdchets,ou o se trouvent du carburantou dautres polluants (parexemple des pesticidesdans une ferme), qui peuvent sinfiltrer dansleau souterraine et la contaminer. Les produits chimiques dansleau de boisson peuvent avoir des consquences graves sur lasant (dysfonctionnement ou dformation de certaines parties du

corps).

Au soleil ou lombre ?Alors que les foreurs prfrent travailler lombre, ce nest PAS lemeilleur emplacement pour un forage. Beaucoup de gens vont venirchercher de leau au forage, sans savoir que des pathognesdangereux peuvent voyager sous leurs pieds. Par exemple, cesbactries peuvent provenir des ordures mnagres dposes dansla rue ou dune latrine. Ces bactries pourront tre transportes puisdposes proximit du point deau qui est souvent une zonedtrempe. Ces polluants reprsentent une menace pour la qualitde leau potable. Quand un forage est plac lombre, les bactrieset les alguespeuvent se dvelopper (voir la photographie). Si les

alentours du forage peuvent scher au soleil tous les jours, lalumire du soleil va les dsinfecteren tuant tous les pathognes.


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4 Migration des bactries dansplusieurs aquifres

5 Migration des bactries dans unaquifre

3.2 Migration des pathognes (bactries)Comme nous lavons vu dans le paragraphe prcdent, les pathognes(bactries, virus et parasites)et les polluants sinfiltrentdans le sol en mme temps que leau (de pluie) et rejoignent leausouterraine en circulant travers les couches permables du sol. Une fois dans leau souterraine, lespathogneset les polluants se dplacent horizontalement(gauche-droite), mais aussi verticalement(du haut vers le bas), vers les profondeurs de laquifre (voir le paragraphe 2.3).

Dans plusieurs aquifres, figure 4Dans le paragraphe 1.3, nous avons vu que leau souterraine coulefacilement travers les couches permables (aquifres) comme lesable et le gravier. Les pathogneset les polluants chimiquesquisont en suspension (mlangs avec) ou dissouts dans cette eausouterraine migrent(se dplacent) aussi facilement travers lescouches permables !

Leau contenant des pathognesdoit tre bloque avantdatteindre les alentours de la crpine dun forage.Heureusement, on trouve souvent des couches impermables.

Leau, et donc les pathognesdans cette eau, ne peuvent pastraverser facilementces couches impermables. Grce leurtexture trs fine (particules trs fines), les couches impermablesempchent les pathognesde se dplacer plus bas, vers laquifreden-dessous. Comme les couches impermables bloquentlespathogneset les empchent daller plus bas, laquifre dudessous contient de leau mais pas de pathognesni de produitschimiques dangereux venant de la surface.(figure 4).

Dans un seul aquifre, figure 5Cependant, il nexiste parfois quun seul aquifre qui puisse tre

atteint avec le matriel de forage manuel, par exemple une couchepermable de sable de 50 mtres dpaisseur.

Bien quil ny ait pas de couche impermable dans ce cas, plus ondescend profond dans la couche de sable plus le nombre depathognes vivants va diminuer( chaque fois que lon descenddun mtre, le nombre de pathognes diminue). Cela prend dutemps aux pathognes pour se dplacer vers le bas, et envoyageant, ils meurent petit petit.

Cependant, il ny a pas de couche impermable, qui peutempcher les pathognes et les autres polluants daller plus bas,et qui marque la profondeur exacte laquelle les contaminants ne

sont plus prsents dans leau (figure 5). Dans les sites o ilnexiste quUN seul aquifre, il est donc recommand de foreraussi profondment que possible.

3.3 Le joint dtanchit sanitaireDans le paragraphe prcdent, nous avons appris forer travers la couche impermable jusquausecond aquifre, pour trouver de leau de bonne qualit. Mais en procdant ainsi, nous crons unnouveau problme !En forant travers la couche impermable, nous crons une connexion (un passage) entre le premieret le second aquifre. Forer un trou travers une couche impermable est un peu comme enlever le

bouchon dun lavabo, permettant ainsi aux polluants de couler du premier aquifre, qui estcontamine, vers celui den dessous, qui est propre, et dentrer dans la crpine du forage (figure 6).


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6 Migration des bactries traversdiffrents aquifres

7 Migration des bactries travers diffrents aquifresavec un forage et un joint dtanchit sanitaire

8 Migration des bactries travers unseul aquifre jusquau forage

9 Migration des bactries travers un seul aquifreavec un forage et un joint dtanchit sanitaire

! Pour empcher les pathognes et les produits chimiques dentrer dans la crpine et de polluer lesecond aquifre, on doit placer unjoint dtanchit sanitaire(merci de voir le paragraphe 6.4).

Lorsque lon quipe un forage, on met en place une crpine et on installe un massif filtrant autour decelle ci (paragraphe 6.5). La couche impermable doit ensuite tre scelle (referme), pour empcherles polluants de sinfiltrer dans le second aquifre. On ralise pour cela unjoint dtanchit sanitaire.Lejoint dtanchit sanitaire(paragraphe 6.4) est fait en ciment ou en bentonite (une argile naturellequi augmente beaucoup de volume quand elle est humide) et va sceller nouveau (refermer) lacouche impermable (voir la figure 7).

Quand il nexiste quUN seul aquifre(figure 8), un joint dtanchit sanitaire dune paisseur daumoins 3 5 mtres doit tre install au-dessus du massif filtrant, pour empcher les polluants dentrerdans la crpine (figure 9). Leau (et les pathognes) peut circuler plus facilement dans les matriauxameublis par le forage que dans le sol qui na pas t for. Un joint impermable va donc forcer leau couler travers le sol qui na pas t for, augmentant ainsi le temps de voyage entre la surface etla crpine (donc les pathognes ont plus de temps pour mourir).


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Echantillons de sols

Echantillon de sable grossier

4 Les coupes de forage

4.1 Pourquoi fait-on des coupes de forage ?Dans le chapitre 1, nous avons appris installer la crpine dans une couche permable. Le chapitre 2nous a montr quil pouvait exister plusieursaquifres. Dans le chapitre 3, nous avons vu la ncessit

dinstaller unjoint dtanchit sanitaire au-dessus du massif filtrant(qui entoure la crpine) et/ou desceller la couche impermableau-dessus du second aquifre.Tous ces aspects sont importants pourlquipement dun forage avec un bon dbit, de leau propre et claire sans prsence de bactries.

! Il est donc trs important de dterminer la localisation exacte (profondeur) des couches permables(aquifres), et la localisation de toute couche impermabledans notre forage !

Pour y arriver, nous pouvons remplir une coupe de forage, simplement mais avec prcision. Unecoupe de forage est une archive crite des formations gologiques (couches de sol) fores, et de leurprofondeur. Des chantillons de sol doivent tre prlevs et dcrits des intervalles de profondeurrguliers (par exemple, tous les mtres) tout au long du fonage. La description des sols est ensuitearchive sous la forme dune coupe de forage. La coupe de forage nous aidera dterminer :

1. Le meilleur aquifrepour linstallation de la crpine2. La profondeur et la longueur de la crpine3. La profondeur et lpaisseur du massif filtrant4. La localisation dujoint dtanchit sanitaire

Base de donnesEn plus de leur utilit directe sur le terrain, les coupes de forage sont galement trs importantes pourarchiver les informations hydrogologiques du site de forage. Par exemple, si plus tard dautresforages doivent tre raliss dans le mme village ou dans la mme zone, il sera trs utile pourlquipe de forage de connatre lavance la gologie, la profondeur de la nappe deau et laprofondeur totale probable du forage. Les coupes de forage prcdentes sont une source essentielledinformation pour connatre ces lments, avant mme de commencer forer. Ce type dinformationpourrait tre important pour le choix du matriel de fonage. Les coupes de forage peuvent tre

conserves ensemble dans un dossier, que lon appelle base de donnes. En prenant soin deremplir, classer et conserver de bonnes coupes de forage, lquipe de forage apparatra comme unequipe professionnelle et comptente auprs de ses clients.

4.2 Prendre des chantillons de solLa premire tape pour faire une coupe de forage est de prendre deschantillons reprsentatifs des sols (formations gologiques) traversspendant le fonage du trou. Lchantillon doit tre un morceau de solprovenant entirement de la couche fore au moment de la prisedchantillon (viter de mlanger lchantillon avec du sol venant dautrescouches !). Les chantillons doivent tre prlevs tous les mtres et/ouchaque fois que le type de formation (sol) change. Les chantillonsdoivent tre conservs dans des sachets plastiques (crire la profondeur

sur les sachets si les chantillons ne sont pas dcrits immdiatement), etrangs correctement lcart du chantier. Ils doivent ensuite trerenseigns et dcrits sur la coupe de forage (voir lannexe C), avec laprofondeur laquelle lchantillon de sol a t pris.

4.3 Les profondeurs de forageDans les chapitres prcdents, nous avons appris installer la crpinedans une couche permable (chapitre 1), si possible dans un aquifresitu sous une couche impermable (chapitres 2 et 3).

La profondeur finale du forage est atteinte quand on a for au moins 4 6 mtres dans une couche permable de sable ou de gravier contenant

de leau. Il est ensuite recommand de forer deux mtres supplmentairespour pouvoir installer un

dcanteur(voir les paragraphes 4.5 et 6.2) qui servira de rservoiraux particules qui se dcantentdans le forage pendant la mise en place des tuyaux dquipement (paragraphe 6.5).


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Coupe de forage

Dessin Profondeur Description dur / tendre Couleur(s)(mtres) du sol fin / grossier de lchantillon

Tuyau Remblai TypePVC de sol

1 Sable fin Jaune/brun2 Sable fin Jaune/brun3 Sable fin Jaune/brun4 Sable fin Jaune/brun5 Sable fin Jaune/brun6 Sable fin Jaune/brun7 Argile sableuse Brun

8 Argile sableuse Brun8.5 Argile sableuse Brun9 Argile compact Gris10 Argile compact Gris11 Argile compact Gris12 Argile compact Gris13 Argile compact Gris14 Argile compact Gris15 Sable grossier Jaune16 Sable grossier Jaune17 Sable grossier Jaune18 Sable grossier Jaune19 Sable grossier Jaune20 Sable grossier Jaune21 Sable grossier Jaune21.5 Sable grossier Jaune22 Argile sableuse Jaune/brun23 Argile sableuse Jaune/brun

4.4 Comment remplir les fiches de coupe de forage ?

Etape 1Dcrivez les chantillons chaque pausependant le chantier de forage et crivez leurprofondeur, leur nom et leurs caractristiques

sur la fiche de coupe de forage (voir par. 1.3).

Etape 2Ensuite, surtout pour ceux qui ne savent pascrire, hachurez la colonne type de solavecdes hachures diffrentes pour les couches

permables, peu permableset impermables.

Etape 3Grce aux hachures, on distingue maintenant lescouches permables, peu permablesetimpermables. On peut par exemple utiliser lesstyles de hachure suivants :

Permable

Peu permable

Impermable

Dans lexemple ci-contre, nous pouvons voir unsecond aquifreentre 14 et 21,5 mtres. Supposonsque le niveau de la nappe* est 5 mtres en-dessous du niveau du sol. Maintenant, on peutdterminer la longueur de la crpineet saprofondeur, en suivant les explications de la pagesuivante, dans le paragraphe 4.5.

Tubage en PVC et dcanteur

Crpine

Coupe de forage

Dessin Profondeur Description dur / tendre Couleur(s)

(mtres) du sol fin / grossier de lchantillon


1 Sable fin Jaune/brun2 Sable fin Jaune/brun3 Sable fin Jaune/brun4 Sable fin Jaune/brun5 Sable fin Jaune/brun6 Sable fin Jaune/brun7 Argile sableuse Brun

8 Argile sableuse Brun8.5 Argile sableuse Brun9 Argile compact Gris10 Argile compact Gris11 Argile compact Gris12 Argile compact Gris13 Argile compact Gris14 Argile compact Gris15 Sable grossier Jaune16 Sable grossier Jaune17 Sable grossier Jaune18 Sable grossier Jaune19 Sable grossier Jaune20 Sable grossier Jaune21 Sable grossier Jaune21.5 Sable grossier Jaune22 Argile sableuse Jaune/brun23 Argile sableuse Jaune/brun

Coupe de forage

Dessin Profondeur Description dur / tendre Couleur(s)

(mtres) du sol fin / grossier de lchantillon


1 Sable fin Jaune/brun2 Sable fin Jaune/brun3 Sable fin Jaune/brun4 Sable fin Jaune/brun5 Sable fin Jaune/brun

6 Sable fin Jaune/brun7 Argile sableuse Brun8 Argile sableuse Brun8.5 Argile sableuse Brun9 Argile compact Gris10 Argile compact Gris11 Argile compact Gris12 Argile compact Gris13 Argile compact Gris14 Argile compact Gris15 Sable grossier Jaune16 Sable grossier Jaune17 Sable grossier Jaune18 Sable grossier Jaune19 Sable grossier Jaune20 Sable grossier Jaune21 Sable grossier Jaune21.5 Sable grossier Jaune22 Argile sableuse Jaune/brun

23 Argile sableuse Jaune/brun


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Dans cet exemple, une crpinede 6 mtres a tinstalle entre 15 et 21 mtres en-dessous duniveau du sol. Un dcanteur de 1,5 mtre de long at ajout au bout de la crpine.

Etape 4Une fois la crpine et le tubage en PVC dessinsdans la premire colonne, les profondeurs exactesdu remblai annulaire(cest--dire le massif filtrant, lejoint dtanchit sanitaireet le tout-venant) peuventgalement tre dessines sur le profil de forage.

Tout venant / remblai

Joint dtanchit sanitaire

Massif filtrant

Remarque : Ce profil de forage a t conu pourpouvoir tre rempli par des gens ne sachant pasforcment lire et crire. Les dessins ont pour but defaciliter la visualisation des couches gologiques etles dtails dinstallation du forage.

! En utilisant le profil de forage et les dessins des diffrents types de sols (c'est--dire permables,peu permableset impermables), il devient plus facile de dterminer lemplacement exact de lacrpineet du remblai annulaire.

Pour rsumer : la coupe de forage se remplit en 4 tapes :1. Dcrire les chantillons de sol et leur profondeur2. Indiquer les couches permables et impermables3. Dessiner le tubage, la crpine et le dcanteur dans la colonne Tuyau PVC 4. Dessiner les remblais et le(s) joint(s) dtanchit sanitaire dans la colonne Remblai

* Niveau de la nappeQuand un forage est perc sec, cest--dire sans utiliser de fluide de forage, la profondeur de lanappe deau peut facilement tre dtermine pendant le fonage. Quand la nappe deau est atteinte ;le sol qui sort du trou de fonage est humide.

Quand on utilise un fluide de forage (voir chapitre 5), le trou de forage est en permanence rempli

deau pour maintenir la pression sur les parois du trou. Dans ce cas, il ne sera pas facile de connatrele niveau de la nappe dans le trou de forage. Il peut tre utile de se faire indiquer par les gens desenvirons quel niveau il est probable de trouver la nappe, ou de lestimer en se servant du niveaustatique dun puits creus la main, dun forage ou dune rivire proximit du chantier.

Dans une zone nouvelle pour lquipe de forage, il est conseill de foncer le premier forage aussiprofond que possible (dans un bon aquifre), et de mesurer et enregistrer le niveau de leau aprs laconstruction du forage.

4.5 Dterminer la profondeur de la crpine et des remblaisUne fois la description des sols hachure sur la coupe de forage, cette information peut tre utilisepour dterminer la profondeur exacte de la crpine et du remblai annulaire. Lexplication qui suit est

base sur la coupe de forage montre ci-dessus.

Coupe de forage

Dessin Profondeur Description dur / tendre Couleur(s)(mtres) du sol fin / grossier de lchantillon


1 Sable fin Jaune/brun

2 Sable fin Jaune/brun3 Sable fin Jaune/brun4 Sable fin Jaune/brun5 Sable fin Jaune/brun6 Sable fin Jaune/brun7 Argile sableuse Brun8 Argile sableuse Brun8.5 Argile sableuse Brun9 Argile compact Gris10 Argile compact Gris11 Argile compact Gris12 Argile compact Gris13 Argile compact Gris14 Argile compact Gris15 Sable grossier Jaune16 Sable grossier Jaune17 Sable grossier Jaune18 Sable grossier Jaune19 Sable grossier Jaune20 Sable grossier Jaune21 Sable grossier Jaune21.5 Sable grossier Jaune22 Argile sableuse Jaune/brun23 Argile sableuse Jaune/brun


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La profondeur et la longueur de la crpinePour les forages manuels, la longueur de la crpine nexcde en gnral pas 6 mtres. Les extrmitssuprieures et infrieures dun aquifre contiennent souvent des matriaux fins. Un aquifre peutgalement contenir de fines couches dargile. Pour empcher ces particules fines(qui pourraientcauser des problmes de turbidit ou endommager la pompe) dentrer dans la crpine, il est importantde ne PAS installer celle-ci au mme niveau quelles. En dautres termes, assurez-vous que la crpine

est entirement installe dans une couche permablede sable ou de gravier ! Pour se faire, il estparfois ncessaire dinstaller une crpine de moins de 6 mtres de long (mais elle ne doit en gnralpas faire moins de 3 mtres de long, voir paragraphe 6.2).

! Mme si elles sont mesures avec soin, les profondeursdes chantillons de sols peuvent ne pastoujours tre exactes. Pour viter que des particules finesne rentrent dans le forage, il estrecommand dinstaller la crpine et le remblai avec une marge de scurit dau moins 1 mtre. Dansla coupe de forage prcdente, la crpine a t place au milieu de laquifre, laissant ainsi unemarge d1 mtre de sable chaque extrmit.

Le dcanteur (ou tube de dcantation, ou encore sabot de lavage)Aprs linstallation et pendant lutilisation du forage, des particules de solpeuvent entreraccidentellement dans la crpine. Les particules les plus grosses (qui peuvent endommager la

pompe) se dcantentau fond du forage par gravit. Pour empcher une diminution de la surfacecrpine, un dcanteurde 1 2 mtres de longueur, avec un bouchon de fond, est attach lacrpine (pour plus de dtails sur le tuyau en PVC et la crpine, voir le paragraphe 6.2).

Lpaisseur du massif filtrantUne fois la position de la crpine enregistre (hachure) sur la coupe de forage, on peut dterminer laposition et lpaisseur du massif filtrant. Lespace annulaire autour de la crpine est rempli avec dusable grossier ou du gravier fin calibr (massif filtrant), jusqu environ 1 2 mtres au-dessus de lacrpine. Ces mtres supplmentaires sont ncessaires car pendant le dveloppement du forage, lemassif filtrant se compacte(se tasse). Il est donc recommand dajouter une marge de scurit daumoins 1 2 mtres au-dessus de la crpine lors de linstallation du massif filtrant (pour plus de dtails,voir le paragraphe 6.3).

Lpaisseur du joint dtanchit sanitaireQuand on fore travers une couche impermable, il est recommand de la sceller(refermer) avec delargile (bentonite) ou du ciment (paragraphe 3.3). Pour tre sr que cette couche est scellecorrectement, lpaisseur de cejoint dtanchitdoit tre dau moins 3 5 mtres.

Si aucune couche impermable na t traverse, et que le forage est par consquent install dans lepremier aquifre, lejoint dtanchit sanitairedevrait tre install directement au-dessus du massiffiltrant(1 2 mtres au-dessus de la crpine) et devrait tre pais dau moins 5 mtres (pour lesdtails voir le paragraphe 6.4).

Les dblais (ou lments dexcavation, ou encore cuttings)Au-dessus du joint dtanchit sanitaire, on peut remblayer le trou de fonage avec les dblais(le solqui a t remont la surface au cours du forage).

Le joint dtanchit sanitaire de surface (ou cimentation de tte de forage)Un autre joint dtanchit sanitaire de 3 5 m dpaisseur doit tre install partir de 3-5m endessous du niveau du sol jusqu la surface (pour plus de dtails voir le paragraphe 6.5).

Equipe de forage remplissant la coupe de forage


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Un sachet rempli deau

Simulation de la pression de leaudans le trou de forage (seau)

Effondrement du trou de forage(seau)

5 La pression de leau et les fluides de forage

5.1 Forer avec la pression de leauDans le paragraphe 1.2, nous avons vu diverses techniques de forage manuel. Une fois que le niveaude la nappe deau est atteint, certaines techniques comme la tarire et le forage par percussion

utilisent un pr-tubage temporaire, pour viter que le trou de forage ne seffondre pendant le fonage.Les autres techniques, comme le forage la boue ou au rotary manuel, utilisent la pression de leau.

Le prtubageIl est facile de comprendre la fonction du prtubage qui empche lesparois du trou de s effondrer. Le prtubage (tuyau) est rsistant etagit comme un mur. Les matriaux des parois du forage ne peuventpas passer travers le prtubage. Cependant, le seul inconvnientest qu'il doit tre ensuite enlev (quand le tuyau dquipementdfinitif est install). Ceci peut tre trs difficile ou mme devenirimpossible quand un forage traverse une couche d'argile (leprtubage peut rester coinc dans largile collante).

La pression de leauTandis que le prtubage est rsistant et dur, leau est quant ellejuste flasque et liquide. Alors, comment est ce possible que leaupuisse maintenir les parois dun forage dans une couche desable humide ?!Pour rpondre cette question, regardons de plus prs un exempleque nous connaissons tous ; un sachet deau.

1. Remplissez un (long) sachet transparent avec de leau, parexemple lun de ces sachets deau qui sont souvent vendus dansla rue (voir la photo). Serrer maintenant le bas du sachet entrevotre pouce et vos doigts. Cela demande peu deffort de presser

le sachet vers lintrieur. Puis, relcher la pression sur le sachet.Comme vous pouvez le constater, le sachet reprendimmdiatement sa forme initiale. Que sest il pass ?

Le poids de leau dans le haut du sachet a pouss le plastique retrouver sa forme initiale. Ce que vous venez de sentir est lapression de leau.

2. Placez maintenant le sachet au milieu dun seau rempli de sabletrs humide jusquau tiers de la hauteur du sachet (de manire ce que les deux tiers du sachet mergent au dessus du sable).Versez de leau dans le seau jusquau niveau du sable. Le sablehumide dans le seau reprsente laquifre. Le trou et le sachet

en plastique simulent le trou du forage. Que se passe-t-il ?

Le poids de leau de la partie haute du sachet pousse les ctsdu plastique. A cause de cette pression, le sachet conserve saforme et retient le sable dans le seau grce la pression deleau.

3. Coupez ensuite le sachet en plastique avec une paire deciseaux, au mme niveau que celui de leau dans le sable. Vousconstaterez que le forage seffondre. Que sest-il pass ?

En coupant le sachet, le poids de leau de sa partie suprieure,et donc la pression de leau sur le sachet en plastique, a t

supprim. Le niveau de leau dans le sachet est maintenant lemme que celui dans le seau. Il ny a plus de pression de leau.


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Coupe transversale du seau Coupe transversale du trou de forage

Le trou de forageNous avons vu comment garder un trou de forage ouvert dans du sable humide, quand le sable taitdans un seau. Mais comment cela marche-t-il dans un vrai forage ?

Le dessin de gauche reprsente une coupe transversale du seau contenant le sable mouill et lesachet en plastique. A droite, on voit une coupe transversale dun vrai forage. Comparons notre miniforage avec le vrai forage :

1. Le niveau de leau dans le seau correspond au niveau de la nappe dans notre forage.2. La partie suprieure du sachet plastique, au dessus du niveau de leau, correspond la

partie du forage remplie deau, au dessus du niveau de la nappe (niveau statique de leau).3. Le sable mouill dans le seau reprsente la couche de sable de laquifre qui contient de

leau.

En ralit, le sachet en plastique est absent dans notre vrai forage. Dans le seau nous avons vu quequand on coupe le sachet (la consquence tant que les niveaux de leau dans le forage et le seausgalisent), le trou de forage seffondre. En dautres termes,

! Lorsque le niveau de leau dans notre forage sabaisse et devient gal au niveau statique dela nappe, le trou du forage peut seffondrer. Ceci est particulirement vrai lorsquon fore dans

des couches de sable ou de gravier (matriaux non cohsifs). Pour viter leffondrement, il estncessaire de garder le trou de forage rempli deau tout au long du fonage et de laconstruction du forage.

Pour empcher notre eau de travail (leau dans la partie suprieure du forage) de sinfiltrer dans unecouche de sable ou de gravier, il faut trouver un quivalent du sachet en plastique pour ne pas perdrenotre pression de leau! Pour cela, on utilise des fluides de forage.

5.2 Les fluides additifs de forageQuand on mlange un additif avec notre eau de travail (fluide de forage) et que lon fait circuler cefluide dans le trou de forage, ses parois sont pltres, comme avec de la peinture sur un mur. Cepltre temporaire joue le mme rle que le sachet en plastique dans lexemple du seau. Les additifs

rendent galement le fluide de forage plus visqueux (pais), et facilitent ainsi le transport des dbrisde sol vers la surface du forage.


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Exemple de polymrebiodgradable

Mlanger de la bouse de vacheavec leau

Il existe plusieurs types dadditifs :

- La bentonite- Les argiles naturelles- Les polymres- La bouse de vache frache

- Les fibres vgtale (et autres solides)

La bentoniteLa bentonite est une argile naturelletraite, qui, quand on la mlange avec de leau, augmente saviscosit. Dans la plupart des pays, la bentonite cote cher.

Avantage : La bentonite fonctionne extrmement bien.Inconvnient : Unefois que la bentonite a pltr sur les parois du trou de forage, il est trsdifficile de

lenlever, il faut utiliser des produits chimiques ou des pompes puissantes pendant ledveloppement du forage. Si la bentonite nest pas enleve correctement, cela peutgravement affecter le dbitdu forage ! Il nest donc PAS recommand dutiliser de labentonite pour les forages manuels ( faible cot). Dans certains pays, son utilisationen tant quadditif de fluide de forage nest pas autorise.

Les autres argiles naturellesLargile naturelle, trouve pendant le fonage, dans des termitires ou ailleurs, fonctionne comme labentonite (en moins collant). Largile naturelle est bon march, mais a le mme inconvnientque labentonite : elle bouche laquifre.

Les polymresLes meilleursadditifs pour leau de forage sont les polymres.Quand on les mlange avec leau, ils la rendent plus paisse et latransforme en un fluide trs visqueux. Les polymres naturels sontaussi utiliss comme stabilisateurs et paississants dans lindustrie

alimentaire.

Avantage :les polymres fonctionnent extrmement bien et lespolymres naturels sont biodgradables. En dautres termes, ilsdisparaissent naturellement aprs un certain temps.Inconvnients :Dans la plupart des pays, ils sont difficiles trouveret assez chers. Bien que chers, les polymres sont recommandspour le forage manuel. Des recherches complmentaires sur lespolymres faible cot vont tre menes prochainement parlditeur de ce manuel.

La bouse de vache frache

Cela peut paratre sale, mais la bouse de vache frache prsente denombreux avantages similaires aux polymres naturels. Ellefonctionne trs bien et est biodgradable. De plus, la bouse devache frache est facilement disponibledans la plupart des pays etest trs bon march.

Il y a cependant une certaine rticence utiliser de la bouse vachepour creuser des forages. La bouse de vache contient les bactriesdE-coli(paragraphe 7.3). Les E-colis sont utilises commeindicateur de contamination de leau par les matires fcales(bactries provenant des excrtas) et peuvent provoquer desmaladies chez les humains.

Jusqu prsent, des tudes ont montr que la bouse de vache(indique par les nitrates) et les bactries E-coli disparaissent dans


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les premires semaines suivant la construction dun forage. Cependant, desrecherches complmentaires sont ncessaires pour mieux connatre lesconsquences sanitaires de lutilisation de la bouse de vache. Il est en gnralrecommand de ne pas boire leau dun forage venant dtre for avec de la bouse devache au cours de son premier mois dutilisation.

Avantage : La bouse de vache fonctionne extrmement bien, elle est biodgradable, bon marchet facilement disponible.Inconvnients : Elle contient des pathognes dorigine animale. Il est recommand de chlorer le

forage aprs son dveloppement et lessai de dbit. Des recherches complmentairessur les consquences sanitaires de lutilisation de la bouse vache seront ralisesprochainement par lditeur de ce manuel.

Les fibres vgtales et les autres solidesPour augmenter lefficacit des additifs dans les aquifres de sables grossiers ou de graviers, desfibres ou dautres solides peuvent tre mlangs avec le fluide de forage. Ces matriaux bloquent lespores des couches grossires et empchent, de mme que les additifs, la perte de leau parinfiltration. Les fibres sont toutefois difficiles enlever. Lutilisation de fibres nest donc pas

recommande dans la zone de la crpine du forage. La sciure de bois et les enveloppes de cralessont des exemples typiques de fibres.

5.3 Retirer les additifs du forageUne fois le fonage et linstallation du tuyau dquipement dfinitif du forage termins, les fluidesadditifs doivent tre enlevs afin de garantir un bon dbit du forage. Ceci peut tre fait par rinage, enutilisant un piston ou par pompage ou dans le cadre dune opration appele dveloppement duforage (chapitre 7).


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Une corde avec des nuds intervalles rguliers de 1 mtre

6 La construction du forage

6.1 La conception du forageLa premire et la plus importante tape pour la conception dun bon forage est de remplir la coupe deforage(chapitre 4), pendant le chantier (Remarque : assurez-vous de dcrire les chantillons de

forage au moins chaque pause, car les chantillons peuvent tre facilement perdus ou transformsen de jolies petites poupes dargiles par des enfants qui jouent). A partir de la coupe de forage, onpeut dterminer prcisment la profondeur et la longueur de la crpine ainsi que la profondeur etlpaisseur du massif filtrant et du joint dtanchit sanitaire (paragraphe 4.5).

Le diamtre du trou de forageLe diamtre interne du tuyau dquipement en PVC est choisi de manire pouvoir contenir lediamtre externe de la pompe que lon va installer lintrieur. Le diamtre du trou de forage est sontour choisi en fonction du diamtre externe du tubage en PVC (paragraphe 6.2).

Pour le diamtre du trou de forage, il est important de considrer laspect suivant :

Le diamtre du trou de forage doit tre au moins 2 pouces (50 mm) plus grand que le diamtreextrieur du tubage en PVC, de manire pouvoir installer le massif filtrantet lejoint dtanchitsanitaire.

Si cette rgle nest pas applique, et que lespace annulaire entre le tuyau en PVC et les parois dutrou est trop troit, il sera presque impossible de placer le massif filtrantet lejoint dtanchitsanitaire la bonne profondeur. De plus, le remblai peut rester coinc une certaine hauteur (onappelle cela un pontage) et finir au mauvais endroit.

La profondeur du forageQuand la profondeur finale du bas de la crpine du forage dans laquifre est atteinte, il faut encoreforer deux mtres supplmentaires (paragraphe 4.3). Cela permettra aux fines particules de solensuspension dans le forage (mlanges dans leau) de dcanter avant et pendant linstallation de la

crpine et du tuyau dquipement (en faisant cela, on peut tre sre que la crpine sera installe laprofondeur dtermine grce la coupe de forage), et dinstaller un dcanteur(paragraphe 4.5).

La finalisation du forageEnfin, avant de remonter les outils de fonage la surface, un forage ralis avec un fluide doit trerinc avec de leau propre afin denlever toutes les particules fines qui sont en suspension dans letrou. Si cela nest pas fait, ces particules vont se dcanter au fond du trou de forage (et doncinfluencer la profondeur dinstallation finale) ou entrer dans la crpine pendant lquipement du forage,commenant ainsi dj remplir le dcanteur (paragraphe 4.5 et 6.2).

Les instruments de mesureAvant de commencer la construction du forage proprement parler (paragraphe 6.5), il est importantde revrifier la profondeur finale du trou de forage avec un instrument de mesure. Parfois, les trains de

tiges utiliss pour le fonage (qui sont utiliss pour valuer la profondeur pendant le fonage) sont delongueurs diffrentes, ou il peut y avoir confusion entre les membres de lquipe sur le nombre detiges dj dans le sol. Pour ce dernier aspect, il est important de compter toutes vos tiges au dbut duchantier. Mais les mesures de profondeur doivent toujours tre faites avec un mtre (dcamtre) ouun instrument de mesure conu spcialement cet effet.

Un instrument de mesure bon march et prcis est facile fabriquer.On attache un morceau de 1 mtre de barre bton, pli en boucle, un long morceau de corde de 4 mm de diamtre. Des nuds sontfaits sur la corde intervalles rguliers de 1 mtre. La profondeurfinale du forage ou celle du remblai peut tre mesure en comptantles nuds.


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Un tuyau crpin en usine

6.2 Matriaux: tuyau dquipement et crpines en PVCDans la plupart des pays, il existe diffrents types de tuyaux en PVC, allant des tuyauxdassainissement (vacuation) bons march des tuyaux pression et des crpines fendues de grandequalit mais chers. Selon lusage qui sera fait du forage, vous pouvez choisir diffrents types detuyaux. Trois exemples :

1. Pour un forage peu profond pour lirrigation, quip dune pompe pdales, un tuyauvacuation bon march de 50 mm, dans lequel on scie les fentes soi-mme, sera suffisant.Dans ce cas le diamtre du forage peut tre faible (mais suffisant pour contenir le tuyaudaspiration de la pompe pdales), et la qualit de leau dirrigation nest pas trs importante(forage peu profond, premier aquifre). Ce forage sera bon marchpour lagriculteur.

2. Pour un forage deau potable, quip avec une pompe corde ou une autre pompe manuelle faible cot, et qui sera utilis par une seule ou quelques familles seulement, un trou plusprofond sera prfrable (pour protger la qualit, il serait donc mieux de forer jusquaudeuxime aquifre). Dans ce cas, on peut utiliser un tuyau en PVC de 90 110 mm, danslequel on scie les fentes soi-mme (pas de dbit de pointe requis). En faisant cela, le foragesera plus abordablepour les usagers.

3. Dans de gros projets (pour le Gouvernement ou pour des ONG) de forages communautairespour leau potable, quips avec des pompes India Mark ou Afridev, il est galementncessaire de forer plus profond. Il est aussi souvent demand dutiliser des tuyaux standardsen PVC, de 110 ou 125 mm de diamtre, et des tuyaux crpins en usine (pour avoir un dbitmaximum, assurer une trs bonne qualit de construction du forage, et pour pouvoir installerla pompe correctement). Ces forages seront nettement plus chers, mais de meilleure qualit.

Comme ces exemples le montrent, le choix des tuyaux dpend :

- Du diamtre externe de la pompe (la pompe doit pouvoir rentrer dans le diamtre internedu tuyau dquipement)

- Du type de forage (irrigation ou eau potable)- Du nombre dutilisateurs (famille ou village)

- Du budget des usagers (bon march ou cher)

Le diamtre et lpaisseur des tuyauxIl existe deux principaux standards reconnusinternationalement pour la taille des tuyaux :les systmes mtrique(en mtres) et anglais(en pouces). Cependant, dans chaque pays lataille relle en millimtres est diffrente de lataille donne en pouces par lusine. A titreindicatif, vous pouvez utiliser le tableau ci-contre.

! Important : lpaisseur des parois des tuyauxde tubage doit toujours tre suprieure 3mm. Si on utilise une paroi plus fine dans desforages profonds, les tuyaux pourraient secasser facilement.

Les fentes de la crpineLes fentes sont les ouvertures dans la crpine qui permettent leaude pntrer dans le forage. En thorie, la taille des fentes (leurlargeur) doit tre plus petite que la taille moyenne des particules dusol. Toutefois, dans certains pays il nexiste quune seule taillestandard de fente (1 mm). Pour des forages faible cot, il est

possible de faire les fentes soi-mme en utilisant une scie (voir ci-dessous).

Systme mtrique Systme anglais

Dimensionnominaleen inch.

Diamtreextrieur

(mm)

Diamtreintrieur

(mm)

Diamtreextrieur

(mm)

Diamtreintrieur

(mm)

11/2

40 33 48,1 40

2 63 55 60,2 52

21/2

75 65 75 65

3 90 80 88,7 78

4 110 98 114,1 102

5 125 116 140 1306 160 148 168 154

8 225 210 219 204


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Fondation PRACTICA Captage des eaux sou

Practica Methodes Captage Eaux Par Forages

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