étude hydrochimique de quelques eaux minérales - Infoterre
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1. les m thodes de dosage l appareillage s am liorant de plus en plus les r sultats sont de plus en plus pr cis aussi actuellement serait il peut tre possible de diminuer la valeur du pourcentage d erreur admis Mais un certain nombre des analyses utilis es pour cette tude tant anciennes les pr l vements et les dosages ayant t effectu s dans des conditions dont on ne connait pas 19 d tail il est pr f rable de conserver la marge d erreur de 5 celle ci permet d avoir une bonne estimation de 18 com position chimique des eaux et limine tout de m me les analyses balance ionique mal quilibr e telles que certaines eaux pour lesquelles l erreur d pas sait 20 bicarbonates et gaz carbonique sans doute dos s ensemble La figure 3 montre un exemple de graphiques o les chantillons sont rep r s par leur num ro Au cours des interpr tations ult rieures il faudra viter de tirer des conclusions trop h tives quant la position des chantillons dont la balance ionique est mal quilibr e Sur la figure 4 o les chantillons sont rep r s par leur num ro de groupe et il en sera ainsi sur les figures suivantes le rapport de la somme partielle CA MG des alcalinoterreux AT la somme totale des cations CT fait d j appa raftre plusieurs groupements on distingue les chiffres entre parenth ses sont les num ros de groupe les eaux de Contrex ville 2 Vittel H par 2 les eaux2. 08 2 oi e 05 0 5 0 4 0 4 9 3 0 3 01 0 2 0 1 x
3. ME 00 f g EE Elo I E c 1868 z m 6 E 10000 E 2 a 7 u LL 1196 9 gt S ER 1 8 un 7 8 1 5 T TE 6 5 4 I 5 3 5 100 3 9 3 4 4 1 7 I 3 6 mille quivalonts 2 J 5 1000 2 50 SG 3 CO cw 4 6 E 4 2 t CO HCO E 8 a 1000 4 E Y 1000 E E 6 16 e 5 7 3 s ed SS Er S 5 100b 44 2 4 2 4 5 4 id 3 6 10m NO 2 2 3 I 0 3 5 1 5 1000 i gt N 5 j 1 I E E 3 5 N 4 4 L j 7 A vir Althea E ec E 3 4 Y N NN y ere DE 094 Serre Sch N vd I hs T Conirexeriile Pav iba 5 100 CN 109 1 2 1 z 8 p E 2 4 E E 3 3 2 2 Capvern Na 1 U 0 9 0 9 0 8 64 0 7 7 0 8 0 6 0 3 9 5 0 4 0 4 0 3 0 3 0 2 0 2 0 1 DIAGRAMME PIPER Fg 6 000000000000 EAUX MINERALES FRANCAISES S04 CLe 503 100 2 0 ef 100 gt gt 4 gt O o L S04 NA K 100 HCC3 CC3 100 CA 6 CLeNO3 0 Fig 9 1 881 DIAGRAMME Fares H HYDROGEOLOGIE D ANALYSE D EAU el Y BFRKALOFF Taneurt en mg H Mo N
4. tale vers le p le T faisant apparaftre celles dont la temp rature est plus lev e On trouve ainsi dans l ordre Eaux de St Yorre 1 Eaux de St Priest Bramefant T de 12 14 C et St Priest Pragoulin 2 Vichy C lestins T 17 3 C 3 Vichy H pital T 34 4 C 4 Source Boussange Belleri ve T 41 5 C 5 Vichy Grande Grille T 42 5 C Ainsi dans les conditions d observations il semblerait du point de vue statistique que la temp rature n ait pas d influence sur les rapports d l ments des eaux du bassin de Vichy puisqu on observe des rapports assez sem blables pour toutes ces eaux quelle que soit leur temp rature l mergence On n en concluera pas que la temp rature n a aucune influence sur la composition chimique des eaux ce qui serait contraire aux lois de la chimie Cependant la variation du TDS Total Dissolved Solids calcul partir des donn es des Annales des Mines en fonction de la temp rature la source n est pas significative pour confirmer la d pendance Temp rature Chimie des eaux de la r gion de Vichy St Yorre Le m me faci s chimique selon AFACI ou PIPER des eaux du Bassin hydromin ral de Vichy peut faire supposer que toutes ces eaux ont un r servoir profond commun et que varient leur vitesse de remont e vers la surface ou leur d bit ou les deux la fois les eaux froides pourraient r sulter d une re mont e relativement lente de fagon diffuse jusqu
5. Comparaison de deux sommes globales C A GRAD Comparaison somme globale C somme partielle AT CA MG GRAD Comparaison somme globale A l ment CO HCO AFACI Traitements avec 6 1 Param tres chimiques seuls 6 2 Param tres chimiques et physiques axes 1 2 6 3 Param tres chimiques et physiques axes 1 3 Diagramme SCHOELLER BERKALOFF passage du faci s bicarbonat calcique au faci s sulfat calcique Diagramme de PIPER Comparaison eaux min rales eaux souterraines banales 9 1 Faci s bicarbonat calcique 9 2 Faci s sulfat calcique 9 3 Faci s chlorur sodique 9 4 Faci s mixte meq milli quivalent 3 15 lugztques Eaux Min ralLes FRAN AISES Eaux eludiees dans ce rapport E Enghien Paris e Planco onfrexeville O d Haut Rhin ie 1 3 Gees OS al mier Bado Q Vals les Bains Vergeze Ogtu O O Perrier Bo pam Dagn eres de Bigorre O Le Souiou INTRODUCTION Beaucoup d auteurs ont cherch donner une d finition de l eau min rale certains faisaient intervenir la temp rature mais les eaux min rales ne sont pas toutes chaudes d autres le taux de min ralisation mais certaines d entre elles sont tr s peu min ralis es par exemple Evian d autres encore le mode de gisement ou l origine de l eau Il est difficile de trouver une d finition physico chimique des eaux dites min rales rigoureuse
6. PE fe zi 4 u 3 1 l 3 4 2 SR i 2 er E E 0 wl vaquvvelenty B us fat Na Tradunt m eurem ww 2 T gt f CO conta E mm CO HCO WW 1000 b 5 _ 2 5 NO 224 Balaruc lu A s 7 e 10 9 5 lt lt Plaine du Rharb roc 3 5 4 2 3 2 100 9 7 t 6 0 9 3 09 0 4 0 6 5 3 0 4 5 2 03 7 is 0 2 19 3 nee De 7 1 0 1 2 0 1 Fra 9 4 N B R G M DIAGRAMME anes H SOHOFULER S E D 13 DR TELE Teneurs en mg i 9 No 1 K CI SO i 59000 d e 10000 j e dE um 1 8 _ Sc 5 z x s 10000 AX 0 10000 9 E 4 6 5 s 8 d 5 1 5 Ec 3 E La 5 S SESS x 3 3 5 2 l 3 3 3 1 Na X x 5 p 50 1000 2 CO Combin x 4 2 CO HCOs 1000 E 9 1000 3 s E 3 5 Sisi 9 10m d E 1 8 1 ES d ET 100 T 6 1 2 s 7 i e i NO 5 E E 4 i 6 1 8 5 1006 3 3 Sa 2 7 e 2 5 7 1 4 JA 3 5 6 5 s 4 7 S 10 2 4 3 10 d 3 e 9 z 3 100 5 t 1 ms Marot Sour 7 EI Khaika d SCH de a T 4 5 3 Sassay 0 9 0 9
7. cro tes salines de la plaine du Rharb au Maroc et les eaux min rales de Balaruc les Bains dans l H rault faci s mixte bicarbonat calcique chlorur sodique fig 9 4 Un parall le existe aussi entre une eau mergeant d un cal caire gr seux marocain ou de l Albien en Normandie et la source min ra le de Sassay Planco t dans les C tes du Nord granulite mergence au contact d une couche de kaolin On pourrait citer encore de nombreux cas de ressemblance entre des eaux de nappes quelconques et des eaux dites min rales mais ces quelques exemples suffisent prouver que le faci s chimique de ces der ni res n est pas extraordinaire 2 2 3 O faut il alors chercher l originalit des eaux min rales a leur temp rature certaines eaux ont attir l attention par leur haute temp rature la source ex Vichy Grande Grille 42 5 C Mais ce n est pas une g n ralit et la plupart des eaux min rales ont une tem p rature voisine de celle des eaux de nappes banales ex Sassay Planco t C tes du Nord 11 9 C Vittel 11 C la radioactivit et les l ments traces il est tr s difficile d affirmer quoi que ce soit quant ces param tres car la tr s grande majorit des ren seignements chimiques relatifs aux nappes ne sont en g n ral que les analyses chimiques classiques c est dire comportant seulement le dosage des anions et cations majeurs Cl 804 HCO NO3 Ca Mg Na K
8. nuage selon plusieurs directions au choix les graphes selon les axes 1 2 ou 1 3 axes d inertie principaux du nuage de points rendant compte en g n ral de 80 90 de 18 variance totale de la population L examen des graphes appelle quelques observations 1 2 3 1 Traitement ne consid rant que les param tres chimiques fig 6 1 mmm mmm emm mmm emm SOS mmm 6 mmm emm mm mmm OO mmm ee o o mo mmm mmm mmm mmm pus les p les a l intersection des axes 1 et 3 correspond au centre de gravit du nuage b les p les l ments sont r partis dans tout l espace les p les sommes d l ments tels que AC Na KE AT Ca Mg et CS CI 80 27 sont les barycentres des p les dont ils repr sentent la somme ainsi AC est align entre NA et K et presque confondu avec NA les alcalins sont donc presque exclusivement repr sent s par le sodium pour l ensemble de la population consid r e AT entre CA et MG est tel que le rapport MG AT AT CA est environ de 2 5 ceci signifie que pour la population enti re il y a statistiquement environ 2 fois et demi plus de Ca que de Mg dissous dans les eaux ceci est gu re signifi catif puisque la population n est pas homog ne le nuage d chantillons a il montre un regroupement des eaux selon les diff rents faci s chimiques Vichy bicarbona
9. rieure celle en HCO Dans le cas pr sent l tude a pu tre compl t e par des comparaisons l ment l ment par exemple 16 rapport Ca Mg distingue parmi les eaux alcalino terreuses celles qui sont plus ou aussi magn siennes ex Vals que calci ques et la comparaison K Na montre que les eaux d Enghien ont un rapport K Na double ou triple de l ensemble des autres eaux trait es Ainsi l aide du programme GRAD peut on d terminer le faci s d une eau mais cette m thode n cessite la r alisation d un grand nombre de graphi ques si on veut conna tre les faci s avec suffisamment de pr cision GRAD peut etre d un autre int r t dans le cas du traitement de donn es relatives un ensemble homog ne ce programme permet de rechercher ou de v rifier s il existe une corr lation entre divers l ments 3 AFAC1 Analyse factorielle des correspondances dont la m thode a t mise au point par BENZECRI J P 1970 Soit une population de n individus chantillons repr sent s par leur analyse chimique et m variables les m l ments dos s par analyse AFACI repr sente simultan ment les n individus dans l espace m dimensions d fini parles m variables et inversement les m l ments dans un espace n dimensions d fini par les n individus En sortie on obtient un graphique repr sentant le nuage des chan tillons et les diff rents p les l ments On peut demander la repr sentation du
10. I 5 u j 6 5 k i 4 4 5 9 2 E 1 2 5 1000 3 4 e 4 3 7 M 3 6 1 i 2 3 3 1069 m 1 d 50 9 j 1 1000 COs cw A dE ae 1 dum CO HCO ES ES 1 E 5 e 7 2020 3 DM 8 Ay 5 188 TA 1 s Mei I 10 2 j i 3 e 10 9 II e 6 3 7 d Ss 4 5 5 4 3 7 2 w 3 q Heje ou Co 1 ru 6 i s JJ 1 m F Sondage D ak taa SA da Phosphates 4 6 1 2 e 2 o I 100 tloy Houlpuyo E e g 100 5 tu e w s a 2 s d 12 d gt e 2 5 f d 5 s 100 3 2 i 4 5 1 5 EN e t 4 2 2 4 de 4 1 Sg 4 lt 09 0 6 e CS gt 5 06 1 0 7 9 0 6 J A 1 0 6 05 0 d H 65 04 6 i 3 2 0 4 nn Se Ke 2 7 03 6 5 1 8 5 a 03 7 7 u e u 0 2 os 6 5 5 i gt d 5 H 5 x e 4 0 1 2 4 5 3 5 B Fig 9 5 B R G M DIAGRAMME LEGENDE g d apres HC SE HOHLER E D ANALYSE D EAU TS Ze Y Teneurs en mg l r S Ca i Na CI SO 8006 A I r 1300 0 en 7 E H 10 090 2 2 lt a 9 I 5 e T e S ee A 3 SS p S 10000 2 7 L T 3 s 4 tr 7 s E We E 4 7 a4 lt E e
11. dans le fait qu on peut choisir n importe quel p le ainsi a t on la possi bilit de faire intervenir d autres param tres tels que pH temp rature concentration r sistivit et de tenter d tablir des corr lations et d interpr ter les ph nom nes 1 2 3 2 Introduction de param tre physique la temp rature fig 6 2 les p les On tudie la m me s rie de donn es que pr c demment Tous les p les chimiques sont maintenant regroup s dans la partie sup rieure de l espace d terminant grossi rement un plan alors que le p le temp rature T est nettement isol dans l h misph re inf rieur cette disposition montre qu il y 8 un rapport entre les diff rents p les chimiques mais que le facteur temp rature est ind pendant de tous les autres pour la population consid r e les chantillons On retrouve peu pr s la m me r partition des individus que dans le premier traitement mais il y a distorsion du nuage et attirance vers le p le T pour les eaux ayant une forte temp rature l mergence La position des points est ici fonction de la composition chimique et de la temp rature 1 0 Cette influence de la temp rature est nette au niveau d un groupe ment bien individualis par exemple celui des eaux du bassin hydromin ral de Vichy qui est caract ris par un faci s homog ne bicarbonat sodique fig 6 1 sur la figure 6 2 le nuage de points correspondant aux eaux de ce bas sin s
12. de Statistiques et math matiques Facult des Sciences de Paris CASTANY G 1963 Trait pratique des eaux souterraines Dunod Paris 1963 CAZES P SOLETY P VUILLAUME Y 1971 Exemple de traitement statistique de donn es hydrochimiques Application aux nappes du Nord de 18 France Rapport n 71 SGN 098 HYD DEREC F 1970 Catalogue des programmes disponibles au d partement Hydrog olo gie au 30 12 1970 Rapport n 70 SGN 354 HYD GLANGEAUD L 1953 Origine des eaux min rales Le monde souterrain 18 ann e n 76 77 Avril Juin 1953 Richesses hydromin rales de la France Vol 1 p 925 927 MARGAT J 1961 Les eaux sal es du Maroc Hydrog ologie et Hydrochimie Notes et M Serv g ol Maroc n 151 Rabat 1961 MARGAT 1962 M moire explicatif de la carte g ologique au 1 50 000 de la plaine du Tafilalt Notes et M Serv g ol Maroc n 150 bis Rabat 1962 19 MONITION L et NERAT DE LESGUISE M 1960 Note explicative de la carte hydrog ologique de 18 r gion de Casablanca Notes et M Serv 9661 Maroc n 131 Rabat 1960 ROBIN A 1923 La sp cialisation des eaux min rales fond e sur les indications de la maladie Sp cialisation fonctionnelle Ann Inst Hyd et Clim t 1 n 1 Janvier Avril 1923 p 45 54 SCHOELLER H 1962 Les eaux souterraines Masson et Cie 1962 SOLETY P et VUILLAUME Y 1970 Possibilit s actuelles de traiteme
13. du Gard 5 ainsi que Vittel 2 Perrier 5 les eaux d Enghien 6 dont 90 100 des cations sont des alcalinoterreux Badoit 3 un peu moins riche en alcalinoterreux Les eaux du Haut Rhin 7 qui ont peu pr s autant d alcalins que d alcalino terreux Les deux groupes d eaux de Vichy 1 et Vals 4 nettement plus alcalines Quelques remarques s imposent Les eaux des Pyr n es prises en exemple 8 n ont pas beaucoup d unit elles viennent de bassins hydrologiques diff rents 1452 7 Certaines eaux du bassin de Vichy 1 semblent avoir une composition chimi que assez semblable celle des eaux de Vals de telles similitudes de rap ports ou de valeurs se retrouveront sur d autres graphiques ex fig 5 Une analyse du groupe des eaux de Vals s individualise c est une eau dont la balance ionique est mal quilibr e plus de 7 d erreur Qo Rapport somme globale l ment fig 5 l tude des bicarbonates CO en fonction de la somme des anions A montre une pr pond rance des faci s bicarbonat s la majeure partie des eaux ayant entre 75 et 1 00 des anions repr sent s par HCO 11 se d gage tout de m me quelques analyses o les bicarbonates sont moins importants eaux d Enghien avec HCO3 804 C1 eaux de Contrex ville certaines de Vittel quelques eaux du Haut Rhin et des Pyr n es o la somme des concentrations en 8034 et Cl est tr s sup
14. 1626 17 A 34106 0 55 VITEL ALPHA 1 5 1450 nassss teg 113 1 34 5 3 2 C Or 200 ic veu 396 6 OeD VITTEL er LLL SOURCE 11 4 lAaco tesses Cer 133 0 38 0 Ae Je Gt f l3iec Jeu 4233 4 veut 97 VITTEL er 11 NF 15 fll e lac a222 12 154 5 35 7 6 7 O Qa 258 lef AU e D CoOr 5 SSAK 11 5 30 09 2354 554 1 108 3 16 0 4 55 11 3 141 1 Je 391 7 0 08 57 VITTEL eGDE SOURCE a 21l 1 9 215 2 41 5 4 6 c 2 6 2 3 51 Qe 383 0 Je0 6 VITIEL hic PAK elleng 1 2716 9 531 1 134 4 cle d d 11 6 107 5 Ce 307 4 2509 61 fig 1 Lef 0323 Na SATIONS MEN ANIONS BALANCE CA MG NA CL 504 NO3 TCA TAN 3C 2 bei 0 2 415 Le3 30 7 5 0 CCo 37 3 26 0 27 3 0 46 de lp jej 25 4 228 let 5157 blek 25 5 ho Ge Lola ej 23 6 De H eus 39 2 23 7 235 11 1 De 4 Jet vel 3397 357 Jee 40 1 359 5 6 ae Des Qeus Jel Les 6 6 je Ya 3 7 8 9 6 6 55 Oeog Jeva Uel de 7 2 neg 10 0 luel 7 7 35 D 3 Ueus Ue 4 3 6 7 Jeu 11 0 llo 20 7 9 057 Cole ue A 27 4 6 0 Je0 3655 50 5 10 8 352 0 2 Cole Je 1 5 6 6 eO 1455 13 2 2236 11 352 ola Lei 345 6 2 Jeng 4128 41 3 935 wl ET Let 0 23 0539 c182 64 6091 656 1 743 5 alte 243 eg 1004 730 Puse 713 1 74 3 To 7 Too 39 31 7 1 a T 23e ue i
15. CL e AP e e vue Ab 1 91 1 7 Jeux Let Je Lei Jevs 1 5 Jest Osat le Uet nef 3 79 193953 ei ue 1 R 2 ES 23 9 1 e E 2 5 1 93 c lha E lel Tleo ei 3852 voter G js LP aLa IGG bei 89 te 119 7 eve Zoe 2 l 1000 X 10 A GROUPEMENT O 1 GRADUATION EN X 33 UNITES 1 GRADUATION EN Y 33 UNITES 2n 97 2 10 11 5 de ya 1 y 21 Es 15 7 x 7 tA VA P4 Fig 3 60 ph celemus Valeus ehn o pe 7 2 7000 X 10 2e 4o AT GROUPEMENT 1 GRADUATION EN Xs 20 UNITES 1 GRADUATION EN Y 40 UNITES AT C 5 AT C o f e Pd Z d 8 Conbren e 8 2 P di Viel Hepar e 2 2 Gard 5 5 3 6 2 P di Ba d Bade f P i e 8 3 LA 6 Ba 7 d E Vittel Havt P d 2 6 Rhin 7 Perrier 6 P d E nahi T 271 Vich nahien Sa 1 2 als 11 1 SA adi de 1 e gt 1 6 1 1 1 1 gt Aa 4 1 p d amp e P L e e 0 4 0 o 4 0 0 o 4 o e 0 4 4 o o 4 lo do 30 Yo 6o 66 lo to o 1 1000 x 10 60 POINTS RETENUS VALEURS A L ORIGINE C 0 000 AT 0 000 Fig 1 1000 X 10 A GROUPEMENT 0 1 GRADUATION EN X 160 UNITES 1 GRADUATION
16. Certaines eaux min rales sont radioactives d autres ne le sont pas Il est probable que des eaux qui ont circul dans des roches telles que des granites peuvent tre aussi radioactives Quant aux l ments traces toutes les eaux quelle que soit leur provenance doivent en contenir mais il est difficile d en donner des preuves irr futables car ceux ci sont tr s rarement dos s 14 2 3 Relation entre le chimisme et le r le th rapeutique des eaux min rales Les eaux min rales s apparentent souvent des eaux de nappes banales et si on ne consid re que les l ments majeurs elles ne devraient pas avoir d influence particuli re sur la sant de l homme Laila 2 3 PRES TPE La radioactivit La valeur th rapeutique de la radioactivit dans les eaux donne lieu de nombreuses discussions entre m decins hydroth rapeutes et le trop petit nombre de donn es dont ils disposent ne leur permet pas de tirer de conclusions li U 0 Elle n a pas un r le th rapeutique en elle m me mais il est possible qu une temp rature lev e acc l re l action bienfaisante de certains com pos s de l eau sur les fonctions biologiques d ficientes du malade Ainsi les eaux de Vichy et de Vals peuvent traiter les m mes maladies maladies de la nutrition et de ses organes principaux foie estomac diab te mais les indications de Vals sont moins nettes car ces eaux sont froides A ROBIN 1923 de m me l action d
17. EN Y 20 UNITES CO A s 0 CO A r 0 15 1 CO A s 4 S gt SG 6 e 2 9 9 9 50 9 9 0 9 0 0 0 9 0 0 9 0 5 0 4 e 2 8000 X 10 CO 58 POINTS RETENUS VALEURS A L ORIGINE COs 0 000 A 0 000 Fig 5 OcL OCS Contrere ville Vitte hepor OONN S O 0 yd Ville 6 7 e Y dei SI 9 Perrier M NA Vichy 0 AC a do lt B ooo Vols N Ge Lour A 6 A A OCO LES EAUX MINERALES FRAN AISES Direction 1 0 378 _ Direction 3 0 030 e 87 38 Pourcent 3 6 61 z4 9 Pourcent chelle let 3 Fv on 47 CAO Figure 6 1 LES EAUX Direction Pourcent 1 Echelle let 2 MINERALES FRANCAISES 0 271 Direction 2 0 108 6375 Pourcent 2 25 49 9 3 Oct NA Qac Ce 4 5 d oc OCA OAT OMG A O o Lire x o 9 99 Q Figure 6 2 O CO a HB 210 i d NAO AC LES EAUX MINERALES FRAN AISES Direction 0 271 _ Direction 2 5 0 027 Pourcent 1 2 63 5 Pourcent 3 6 42 Echelle let 3 4 6 247 CA 0 Q so Figure 6 3 Fig 7 B R G M DIAGRAMME v apes ft SC HOFER 26606 D ANALYSE D EAU A aee n Teneurs en mg fl Co C SO 4 i Sub Bb 300 6 000 T E
18. MINIST RE DU D VELOPPEMENT INDUSTRIEL ET SCIENTIFIQUE BUREAU DE RECHERCHES G OLOGIQUES ET MINI RES SERVICE G OLOGIQUE NATIONAL B P 6009 45 Orl ans 02 T l 38 66 06 60 TUDE HYDROCHIMIQUE DE QUELQUES EAUX MIN RALES FRAN AISES Applications des m thodes de traitement automatique par Melle M LOUVRIER D partement HYDROG OLOGIE B P 6009 45 Orl ans 02 T l 38 66 06 60 71 SGN 313 HYD Septembre 1971 RESUME Lorsque la quantit de donn es hydrog ochimiques devient trop importante sup rieure 50 les moyens classiques de traitement tels que calculs de rapports caract ristiques diagrammes de SCHOELLER BERKALOFF ou de PIPER n cessitent de longues op rations aussi les m thodes de calculs automatiques faisant appel aux ordinateurs pr sentent elles un in t r t grandissant Elles permettent l ex cution plus rapide et plus compl te d tudes hydrog ochimiques Ces programmes de traitement de r sultats d analyses faites sur le terrain ou au laboratoire ont t mis au point au d partement Hydrog ologie avec le concours du d partement Informatique programmes de calculs hydro chimiques de statistique l mentaire d analyse factorielle La pr sente tude r alis e par le d partement Hydrog ologie dans le cadre des tudes m thodologiques est une application de quelques uns de ces programmes au traitement d une soixantaine d analyses d eaux min rales fran aises L uti
19. f Armoricain Sassay 16 millions de cols en 1969 du Haut Rhin 1 METHODES DETUDES PAR CALCUL AUTOMATIQUE 1 1 Les donn es Cette tude repose sur des r sultats d analyses de la composition chimique d eaux min rales analyses de type classique c est dire com prenant le dosage des l ments majeurs principaux gt Cations Catt Mg Nat K Anions Cl SO 2 HCO Aux concentrations des majeurs s ajoutent quelques renseignements qualitatifs sur l existence d l ments en traces dans l eau ou de gaz dissous des renseignements relatifs au lieu de pr l vement de l chantillon et quelques param tres physiques de l eau Ces analyses sont issues des statistiques de l industrie min rale de 1961 Parmi celles ci beaucoup sont anciennes pour un certain nombre de sources les donn es sont le r sultat de longues recherches dans d an ciens p riodiques et de recalculs pour transformer en mg l d anions et cations des compositions chimiques parfois exprim es en composition hypoth tique Dr B NINARD Du fait de l origine tr s vari e de ces analyses il faut d s mainte nant faire des r serves quant aux conclusions qu on pourra tirer des traitements ult rieurs 1 2 Les programmes de traitement Des programmes de traitement automatique certains con us sp cia lement pour l hydrochimie ex HYCH d autres d int r t plus g n ral mais adaptables aux probl mes hydrochimiques ex traitemen
20. iur tique d une eau est acc l r e si celle ci est 20 ou 30 C au lieu d tre froide P L VIOLLE 1923 Les l ments traces g tt emm w s s VS s mmm Exemple soient deux sources de Vichy Grande Grille parmi les plus connues des sources de Vichy tr s em bouteill e utilis e presque exclusivement en boisson Source Chomel distante de 50 m de Grande Grille tr s peu embouteil l e tr s utilis e pour les soins externes Ces eaux ont la m me composition chimique au niveau des majeurs et des gaz cependant elles ont un r le th rapeutique diff rent ces eaux contiennent les l ments traces suivants Grande Grille Chomel Al Fe Mn Al Fe Mn Li Li Ba Sr Ba Sr As Br F I P Peut tre les traces suppl mentaires As Br F I et P conf rent elles Chomel les qualit s que ne poss de pas Grande Grille Donc un m me faci s hydrochimique majeur peut soigner des maladies diff rentes 15 Inversement des eaux de faci s hydrochimiques majeurs diff rents peuvent traiter peu pr s les m mes maladies Exemple Vittel Grande Source Contrex ville faci s sulfat et bicarbonat nettement sulfat calcique calcique traces Cu Fe Mn Pb Al Fe Mn Ba Sr B B Sr u 0 61 muCi de radioactivit traitement goutte lithiase r nale goutte infections et anomalies r na
21. la surface d o un refroi dicsement progressif travers les terrains de temp rature plus faible En ce qui concerne les eaux chaudes remont e rapide par des chenaux mieux indi vidualis s de telle mani re que la temp rature de ces eaux est moins influen c e par celle des terrains travers s et les eaux arrivent encore chaudes l mergence D autres hypoth ses pourraient tre avanc es eaux dont les tem p ratures correspondent la temp rature g othermique de deux aquif res de m me lithologie mais des profondeurs diff rentes ou eaux juv niles vitesses de remont e variables Une tude tr s d taill e des conditions d mergence des sources de la g ologie et de la g ochimie locales apporterait des l ments suppl mentaires pour la connaissance de la g n se de ces eaux min rales 11 1 2 4 PIPER fig 8 1 2 9 Quand on ne veut faire intervenir que les 7 cations et anions majeurs Ca Mg Na Kt yx SO HCO3 on peut utiliser un programme de trac automatique de diagramme de PIPER Le diagramme trac l impri mante est d form pour des raisons de commodit de programmation avec l ordinateur IBM 1130 8K mais l interpr tation reste inchang e Diagramme non d form Diagramme d form On constate que la r partition des chantillons et les groupements sur le diagramme de PIPER sont bien les m mes que sur le premier traite ment AFACI fig 6 1 qui ne con
22. les et h patobiliaires 2 4 Conclusions Les eaux dites min rales ne semblent donc pas avoir un chimisme tr s particulier N anmoins elles sont utilis es en th rapeutique Il semble cependant difficile de dire sur quels crit res 1 faut se baser pour d finir la sp cialisation d une eau Cela ne peut se faire uniquement sur la composition chimique ma jeure car temp rature radio l ments et traces semblent jouer un r le dans les indications et contre indications de traitement de Ja maladie En effet des eaux de faci s hydrochimiques majeurs identiques semblent pouvoir traiter des maux diff rents et inversement D autre part une m me eau peut avoir des effets antagonistes selon son mode d emploi aussi le m decin doit il tr s bien conna tre l action de l eau sur l organisme en fonction de son mode d emploi de la r action du malade et de l volution de la maladie 16 3 CONCLUSIONS GENERALES Fed Les m thodes de travail Les programmes de calcul ou de repr sentation automatiques per mettent maintenant l hydrog ologue d approfondir davantage l interpr ta tion une partie seulement du temps pass autrefois en seuls calculs est utilis e aujourd hui par la calculatrice faire tout le travail pr paratoire long et fastidieux calculs graphiques diagrammes histogrammes et sans risque d erreur Mais il ne faut pas abandonner pour autant certaines m thodes non encore automatis es ainsi a t o
23. lisation conjointe du diagramme de SCHOELLER BERKALOFF souligne par ailleurs l int r t de cette m thode dans la classification et la comparaison des diff rentes familles d eaux et permet de poser le probl me de l originalit des eaux min rales SOMMAIRE RESUME INTRODUCTION 1 METHODES D ETUDES PAR CALCUL AUTOMATIQUE 1 1 Les donn es 1 2 Les programmes 1 2 1 HYCH Programme de calculs hydrochimiques l mentaires 1 2 2 GRAD Programme de graphiques bidimensionn s 1 2 3 AFACI Analyse factorielle des correspondances 1 2 3 1 Observations partir d un traitement ne faisant intervenir que des param tres chimiques 1 2 3 2 Observations sur un traitement avec param tres chimiques et physiques 1 2 4 PIPER 1 2 5 Conclusions 2 UTILISATION DU DIAGRAMME DE SCHOELLER BERKALOFF 2 1 Le diagramme SCHOELLER BERKALOFF comme moyen de comparaison 2 2 Originalit des eaux min rales 2 2 1 Min ralisation des eaux 2 2 2 Ces eaux ont elles un faci s particulier 2 2 3 O faut il chercher l originalit des eaux min rales 2 3 Relation entre le chimisme et le r le th rapeutique des eaux min rales 2 4 Conclusions 3 CONCLUSIONS GENERALES REFERENCES BIBLIOGRAP HIQU ES PLANCHES LISTE DES FIGURES HYCH Annexe 1 sort les donn es telles qu elles sont entr es en machine HYCH Annexe imprime les r sultats des calculs de mea balance ionique erreur pourcentages GRAD
24. ment acceptable 18 seule admise actuellement est une d finition administrative qui r sulte du d cret du 12 janvier 1922 modifi le 24 mai 1957 pris en application de 18 l gislation sur la r pression des frau des qui stipule Article 1 Les d nominations eau min rale eau min rale naturelle ou toute autre contenant ces mots sont r serv es aux eaux dou es de propri t s th rapeutiques provenant d une source dont l exploitation a t autoris e par d cision minist rielle dans les conditions pr vues par les lois et r glements en vigueur La d ferrisation et le m lange entre eux d eaux et de gaz de sources d eaux min rales autoris es ne peuvent avoir lieu que dans les conditions fix es par le d cret n 57 404 28 3 57 sur la police et la surveillance des eaux min rales Donc contrairement celles propos es par les g ologues cette d finition met essentiellement l accent sur les propri t s th rapeutiques de ces eaux Ne pouvant traiter toutes les eaux min rales frangaises ila fallu faire un choix d o cette tude bas e sur les eaux les plus connues et les plus embouteill es Vichy 89 millions de cols en 1969 Saint Yorre 205 1 1 T Badoit 55 1 Vals les Bains 26 1 T Vittel 519 1 u Contrex ville 407 Perrier 332 i T Evian 548 n T auxquelles ont t compar es les eaux min rales d Enghien Seine et Oise des Pyr n es du Massi
25. n vu l int r t des diagrammes de SCHOELLER BERKALOFF pour les comparaisons et visualisations de faci s chimiques et montrer la parent de certaines eaux entre elles Les eaux min rales Un nombre assez important d analyses chimiques d eaux min rales a permis de montrer l int r t des programmes de traitement automatique d j disponibles au d partement Hydrog ologie Du fait de l h t rog n it des donn es de la grande diversit des sources et de leurs gites g ologiques et g ographiques cette s rie de donn es en plus de l exp rimentation des programmes informatiques n a pu donner lieu qu un traitement descriptif des eaux Ainsi est on parvenu tablir une typologie de certaines eaux min rales fran aises De la consid ration de la temp rature l mergence avec la compo sition chimique des eaux dans les conditions d observation et pour l chan tillon consid r il semble ressortir que les quantit s relatives d ions dissous dans les eaux restent peu pr s inchang es avec les grandes variations de temp rature la source Mais les eaux ont en profondeur un quilibre physico chimique fonction de la temp rature pression pH Eh diff rent de celui qu elles ont en surface Vu les origines vari es et parfois anciennes des analyses et ne connaissant pas les conditions dans lesquelles elles ont t effectu es l analyse des eaux min rales thermales en laboratoire peut tre un certain
26. nt automatique par ordinateur des donn es hydrochimiques Rapport n 70 SGN 233 HYD VIOLLE P L 1923 La diur se envisag e au point de vue hydromin ral Ann Inst Hyd et Clim t 1 n 1 Janvier Avril 1923 p 55 71 Anonyme 1961 M mento m dical des stations thermales frangaises Anonyme 1961 Statistiques de l industrie min rale Annales des Mines 1961 20 Symboles utilis s pour les diagrammes AFAC1 Symboles Eaux Groupe Bassin hydromin ral de Vichy 1 St Yorre Bassin de Contrex ville Vittel 2 Badoit et sa r serve 3 Eaux de Vals Ard che 4 Eaux de Perrier Verg ze Evian 5 Chambon la For t Sassay e Eaux d Enghien 6 0 Eaux du Haut Rhin 7 Eaux des Pyr n es 8 Q Poles Remarques Pour lire les graphiques mettre tous les axes 1 dans la m me direction tous horizontaux de pr f rence M5 L CATIONS MG L ANIC S NO CODE SITUATION A Le Te RO PH RS NU CA MG NA K 5 CL 964 LC HCOJ NOS 5555 2 CCNTAEXEVILLSGS4EAT SCUACES 11 9 4 5 959229 49 377 8 gt Piel 0 7 4 4 11 2 1473 5 de 335 5 eg 5 CONTREXFVILLALESCRE 11l 1 3 3 2 27 9 245 25 de H 0 12 7 jel 15 5 lz1l vu eu 20655 veO CONTREXEVILLSPAVEILECN ell T 4 1235 9 507 5 As i2 6 Ae ba 11 1 1135 cer 247 7 UDe 5 CONTREXCVILLSPRIMA a 11 8 u Correnoa Zdol4 r 570 5 132 5 10 1 go Di 344
27. o K Cl SO Chambon 8000 i f 300 6000 f E le e Amb 5 10009 e T v 9 z 6 6 5 eg 7 c 3 E H 7 on ES zt 7 8 gt 8 5 SA 5 10000 2 4 4 14666 9 SC 7 4 lt 6 4 5 5 7 gt SCH 3 T S i i 4 100 3 8 q E e 1000 2 y 9 Z 4 2 5 1000 1666 50 a 3 s 3 1000 1 2 CO Combin 4 58 4 9 x e m 4 168 2 CO HCO D IC 1 000 E SH 7 S 3 F Di 3 j 3 3 5 s 1 9 1 i i ET 3 4 3 sq 10m 5 2 18 9 5 AE NO 2 ii S 1000 3 3 4 5 H I i 7 4 3 3 4 5 10 2 H 4 3 5 M M 2 3 100 3 4 9 3 7 H 6 3 6 3 6 2 J 8 100 P 188 4 9 maa d Broche Chambon le feret 4 mbes x 3 4 3 1 0 9 0 9 0 8 0 8 0 7 0 7 0 6 0 6 0 5 e m 0 4 0 3 ds 52 0 2 0 1 T B R G M DIAG RAMME ed aptes i S HOLLER HYOROGEOLOGIE D ANALYSE D EAU e N BERKALOFF Teneur en mg il H me Co Mg Na K C SO z 4000 E UAE Plat j 300 6000 4 dE 10000 g A LT En A 5 O j Sr de i LA a 1688 H id 3 5 10000 si 1 d 1808 M s 5 4 P i a
28. sid rait que les param tres chimiques Pour les m mes r sultats avec les l ments majeurs PIPER l imprimante met 10 fois moins de temps machine Conclusions Cette courte tude sur les eaux min rales fran aises a donc t fa cilit e par l utilisation des programmes de calcul automatique disponibles actuellement au d partement Hydrog ologie ces programmes de calcul et de statistique ne sont que des outils rapides pour l laboration des docu ments n cessaires toute tude ils sont d un maniement simple et toute tude hydrochimique portant sur un nombre d analyses d passant 50 devrait maintenant toujours commencer par l utilisation de HYCH et PIPER GRAD et AFACI n tant utilis s qu ensuite de fa on r fl chie pour rechercher ou montrer l existence de corr lations et interpr ter Compte tenu de la dispersion des sources de l loignement et de 18 grande vari t des gites g ologiques et g ochimiques des eaux consid r es on ne peut avec l aide des documents tablis automatiquement que faire une description typologique de ces eaux une tude plus approfondie en vue de d terminer l origine des eaux et de leur chimisme n cessiterait la prise en consid ration de la g ologie de la g ochimie et de la climatologie locales mais l n est pas le but de cette tude 12 2 UTILISATION DU DIAGRAMME SCHOELLER ET BERKALOFF Zola Lala Le diagramme comme moyen de comparaison Ila d j
29. t l eau son faci s pr dominant Le fait d tre min ralis es n est donc pas caract ristique des eaux min rales 2 2 2 Ces eaux ont elles un faci s particulier On peut trouver en France comme l tranger ex Afrique du Nord des eaux ayant une composition chimique semblable celle de certaines eaux dites min rales Prenons quelques exemples a faci s bicarbonat calcique fig 9 1 On peut rapprocher la composition de l eau min rale de 18 source Montfras Chambon la For t dans le Loiret issue des cal caires de Beauce aquitaniens RS 345 5 mg l de celle d eau pr lev e au Cap d Amb s dans la nappe des sables lut tiens RS 230 mg l ou de celle d une eau du N du Bassin Parisien RS 350 mg 1 b d 13 faci s sulfat calcique fig 9 2 Les eaux de la nappe phr atique dans l infrac nomanien gr s argiles gypse anhydrite du plateau des phosphates au Maroc eau concentr e par dissolution des sels des terrains encaissants RS 2670 mg l et cellesde la nappe phr atique profonde du bassin de la Moulouya dans le N og ne continental RS 2550 mg 1 au Maroc galement ont beaucoup de similitude avec les eaux min rales sulfat es calciques de Vittel RS 2715 mg l et Contrex ville RS 1935 mg l faci s chlorur sodique fig 9 3 On peut de la m me fa on trouver des ressemblances entre des eaux de la nappe captive du Plioquaternaire alluvions fluviolacustres et
30. t question de quelques proc d s automatiques de compa raison d analyses chimiques Il est int ressant de faire d une fa on syst matique et automatique un certain nombre de calculs de bases ou de repr senter toutes les analyses par un point dans le diagramme de PIPER Mais il est possible galement de visualiser la composition chimique d une eau en utilisant le diagramme de SCHOELLER BERKALOFF celui ci repr sente chaque analyse par une ligne bris e profil caract ristique de la concentration de chaque ion majeur en solution dans l eau les six chel les logarithmiques gale distance les unes des autres tant d cal es de fa on aligner les valeurs unitaires des milli quivalents des diff rents anions et cations Ces profils permettent de mettre en vidence la parent des eaux entre elles c est dans ce but que les diagrammes vont tre utilis s par la suite ils peuvent aussi montrer le passage d un faci s chimique un autre comme l illustre la figure n 7 Originalit des eaux min rales 2 2 1 La min ralisation des eaux Dans la nature toutes les eaux quelles qu elles soient sont plus ou moins min ralis es Au cours de leur trajet souterrain ou super ficiel les eaux dissolvent en quantit s variables en fonction de certains param tres pH Eh temp rature pression produits de solubilit les sels des terrains travers s les quantit s relatives des diff rents sels en solution conf ren
31. t sodique Vals bicarbonat sodique plus potassique et magn sien Badoit bicarbonat plus alcalino terreux Evian bicarbonat calcique Perrier bicarbonat calcique plus riche en sulfates Vittel bicarbonat calcique 534 sulfat calcique Contrex ville sulfat calcique b ces graphiques permettent galement de suivre l volution d un faci s chimique net un autre ce genre d observation peut tre particuli rement int ressant dans l tude d un m me aquif re volution du chimisme de l eau d une nappe avec l loignement de la zone d alimentation par exem ple Lxemple P le SO Ca Pyr n es Capvern Contrex ville Vittel H par Vittel Grande Source Vittel Alpha Perrier P le HCO Ca Evian 3 dont on peut suivre le passage 8 34 gt HCO sur les diagrammes de SCHOELLER BERKALOFT fig 7 M mes observations avec 18 suite P le HCO Na Vichy Haut Rhin Badoit P le HCO4 Ca Evian c de m me qu il fait ressortir les affinit s AFACI permet de distinguer les chantillons particuliers Exemple Source Sassay Planco t C tes du Nord faci s mixte bicar bonat calcique sulfat sodique point 8 sur 18 fig 6 1 d Si on ne fait intervenir que des l ments ou des sommes d l ments chimi ques AFACI n apporte pas beaucoup plus de renseignements qu un diagram me de PIPER mais l int r t de ce programme d analyse factorielle r side
32. temps apr s leur pr l vement ne refl tant pas l exacte composition chimi que de l eau sa source et encore moins en profondeur on ne peut que cons tater les rapprochements et regroupements que nous montrent les m thodes statistiques On a vu qu il est difficile de d finir ce qui fait l originalit des eaux min rales eaux qui ne semblent pas diff rer des eaux souterraines bana les en ce qui concerne la composition chimique et ce qui leur conf re un 17 r le th rapeutique si important Ici galement la m me restriction quant la v ritable composition chimique des eaux min rales est retenir seuls ont t consid r s dans cette tude le chimisme la tem p rature les l ments traces et la radioactivit des eaux mais peut tre faut il chercher ailleurs la raison de l action bienfaisante des traitements par les eaux min rales ou thermomin rales dans le calme et le climat de la station par exemple En fait il est probable que tous ces facteurs chi miques climatiques et s datifs soient 1168 C est au m decin hydroth ra peute qu il appartient en d finitive en conjuguant donn es hydrochimiques et connaissances m dicales d expliquer et de fournir un avis sur le c t curatif des eaux min rales 18 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES BENZECRI J P 1970 Distances distributionnelle et m trique du Chi deux en analyse factorielle des correspondances 3 dition Avril 1970 Laboratoire
33. ts statistiques per mettent la r alisation rapide des calculs et repr sentations graphiques n ces saires une tude 1 2 1 HYCH transforme en meq 1 les r sultats des analyses chimiques exprim s en mg l et permet ainsi la comparaison des eaux entre elles Il calcule galement la balance ionique et les pourcentages des diff rents ions Il peut calculer la demande un certain nombre de rapports d l ments fig 1 et 2 1 2 2 GRAD programme de statistique l mentaire permettant de comparer les l ments deux deux en milli quivalents les analyses peuvent tre repr sent es par une croix indiquant leur position par rapport aux l ments repr sent s sur les deux axes orthogonaux ou par un ast risque si plusieurs chantillons ont m me position par le num ro du groupe dans lequel on a rang l analyse a priori par le num ro rep rant l chantillon au cours de tout le traitement La comparaison des deux sommes globales A somme totale des anions et C somme totale des cations permet de rep rer les chantillons encadr s sur la figure 3 qui s cartent trop de la bissectrice o Cr et d liminer ainsi ceux qui pr sentent un trop grand pourcentage d erreur sur la balance ionique l erreur maximum admise tant fix e 5 depuis longtemps ce pourcentage moyen est bas sur la fiabilit des appareils de dosage les erreurs d estima tion de l exp rimentateur
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