Serge Kouakou Deh^#, Kan Jean Kouame, Anowa Evrade Larissa Eba, Jacques Edoukou Djemin, Arsene Kpan, Jean Patrice Jourda

Show more
Faculty of Earth and Mining Resources Sciences, Laboratory of Water and Environment Sciences and Technology, Abidjan, Côte d’Ivoire.
Show less

Abstract: Adzope’s Municipal Artificial Lake which serves as a drinking water supply to the population is prone to pollution due to human activities and increasing urbanization. Thus, it is essential to protect this surface water supply for sustainable use. The objective of this study is to determine the protection zones around this water reservoir in order to preserve the stored water quality. To achieve this, a methodological approach based on a Geographic Information System (GIS) was adopted. This methodological approach first consisted to assess the water reservoir vulnerability to pollution according to certain hydrological parameters (slope, land use, soil type, runoff, and drainage network density) and then to determine the protection zones according to the different vulnerability classes. After the scoring of different parameters, a weight was assigned to each, from the multi-criteria method (AHP). The combination of the weighted parameters in the GIS enabled to establish the water reservoir vulnerability indexes map. The vulnerability map established subsequently presents five (5) vulnerability classes in the watershed: very low (12%) and low (23%) in the North and South of the study area, moderate (32%) disseminated throughout the study area, high (20%) and very high (13%) particularly in the West and North of the water reservoir and in the East of study area. This water reservoir vulnerability map is potentially influenced by the land use parameter according to the sensitivity analysis test. The different vulnerability classes then allowed the delimitation of three protection zones (Zone 1, Zone 2 and Zone 3) around the water reservoir. The immediate protection zone (Zone 1) has a width between 100 and 450 m around the water reservoir with a surface of 1.16 km². The delimitation of this immediate protection zone takes into account the high and very high vulnerability classes near the water reservoir. The width of protection zone 2 varies from 350 m to 1 km around protection zone 1 with a surface of 5.38 km². The protection zone 3 covers the rest of the high vulnerability areas contiguous to protection zone 2 with a total surface of 5.69 km².

Keywords: GIS, Vulnerability, Protection Zones, Municipal Artificial Lake, Adzope Region

Cite this paper: Deh, S. , Kouame, K. , Eba, A. , Djemin, J. , Kpan, A. and Jourda, J. (2017) Contribution of Geographic Information Systems in Protection Zones Delineation around a Surface Water Resource in Adzope Region (Southeast of Côte d’Ivoire). Journal of Environmental Protection, 8, 1652-1673. doi: 10.4236/jep.2017.813102.

References

[1]   Lallemand-Barres, A. and Roux, J.C. (1989) Guide méthodologique d’établissement des périmètres de protection des captages d’eau souterraine destinée à la consommation humaine. Collection: Manuels et Méthodes BRGM, No. 19, 224 p.

[2]   Giraud, F. (1995) Actualisation du guide d’établissement des périmètres de protection des captages AEP: Cas des captages d’eau de surface. Rapport BRGM R 38853, 59 p.

[3]   D.D.A.F. de la manche (2003) Les périmètres de protection des points d’eau destinée à l’alimentation en eau potable (A.E.P).

[4]   Haudebert, L. and Saout, M.L. (1999) Protection des prises d’eau de surface, quelles stratégies? Guide méthodologique dubureau d’étude Saunier-techna, 59 p.

[5]   BNETD (2008) Projet de délimitation des périmètres de protection autour des retenues d’eau de surface destinées àl’alimentation en eau potable des populations des villes de Daloa, Gagnoa et Adzopé; Proposition technique et finan-cière, 18 p.

[6]   INS (2014) Recensement Général de la Population et de l’Habitat Institut National de la Statistique. C?te d’Ivoire, Abidjan, 26 p.

[7]   Kouassi, B.A.T., Ouattara, A., Da, K.P. and Traoré, D. (2010) Zygophycees periphytiques de la retenue d’Adzope, C?ted’Ivoire. Jounal of Applied Biosciences, 34, 2198-2207.

[8]   Avenard, J.M. (1971) Aspect de la géomorphologie. Le milieu naturel de la C?te d’Ivoire. Mémoire ORSTOM, Paris, No. 50, 7-71.

[9]   Soro, N. (1987) Contribution à l’étude géologique et hydrogéologique du Sud-Est de la C?te d’Ivoire, Bassin versant dela Mé. Thèse de doctorat, université scientifique, technologique et médicale de Grenoble, 229 p.

[10]   Vernoux, J.F., Wuilleunier, A. and D?rfliger, N. (2007) Délimitation des bassins d’alimentation des captages et de leurvulnérabilité vis-à-vis des pollutions diffuses. Guide méthodologique, Rapport BRGM/RP-55874, 75 p.

[11]   Eba, A.E.L., Kouamé, K.J., Deh, S.K., Balliet, R., Mahmoud, T., Anoh, K.A. and Jourda, J.P. (2016) évaluation de la Vulnérabilité à la pollution d’une eau de surface destinée à l’adduction d’eau potable d’une métropole: Cas de la lagune Aghein à Abidjan (Sud de la C?te d’Ivoire). European Journal of Scientific Research, 12, 306-326.
https://doi.org/10.19044/esj.2016.v12n36p306

[12]   Rosi, S., Stamm, C. and Reichert, P. (2009) Modeling Potential Herbicide Loss to Surface Waters on the Swiss Plateau. Journal of Environmental Management, 91, 290-302.
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2009.08.019

[13]   USGS (2007) Données Topographiques. http://www.usgs.gov

[14]   Koffi, K.J.P., N’go, Y.A., Yeo, K.M., Koné, D. and Savané, I. (2014) Détermination des périmètres de protection de la la-gune Aghien par le calcul du temps de transfert de l’eau jusqu’à la lagune. Larhyss Journal, 19, 19-35. http://lab.univ-biskra.dz/Larhyss/images/pdf/JOURNALN%C2%B019/2.Koffi_Konan_et_al.pdf

[15]   Schoen, R., Codvelle, A. and Ricard, J. (2001) Mapping the Hazard of Pollution of Surface and Groundwater by Plant Substances in the Midi-Pyrenees. Manual BRGM/RP-51456-FR, 46 p. (In French)

[16]   El Garouani, A. and Merzouk, A. (2006) Délimitation des zones de protection autour de la retenue du barrage Hachef (Maroc) par télédétection et SIG. Revue des sciences de l’eau, 19, 1-10.
https://doi.org/10.7202/012170ar
https://www.erudit.org/fr/revues/rseau/2006-v19-n1-rseau1034/012170ar.pdf

[17]   Bezelgues, S., Des Garets, E., Mardhel, V. and D?rfliger, N. (2002) Cartographie de la vulnérabilité de Grand-Terre et de Marie-Galatie (Guadeloupe). Phase 1: Méthodologie de détermination de la vulnérabilité, 45 p. http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-51783-FR.pdf

[18]   Anoh, K.A., Jourda, J.P., Kouame, K.J., Koua, T.J.J. and Lazar, G. (2012) Demarcation of Protection Perimeters for Surface Waters of Taabo (Ivory Coast) Watershed using GIS and Multi-Criteria Analysis. Environmental Engineering and Management Journal, 11, 2123-2131.
https://www.researchgate.net/profile/Gabriel_Lazar/publication/259641243_Demarcation_of_protection_perimeters_for_surface_waters_of_Taabo_Ivory_coast_watershed_using_gis_and_multicriteria_analysis/links/0c960533f976d97684000000.pdf

[19]   Eba, A.E.L., Jourda, J.P., Kouamé, K.J., Saley, M.B., Aké, G.E., Deh, S.K. and Anoh, K.A. (2013) Demarcation of Surface Water Protection Perimeters by Using GIS: Case of Gagnoa Reservoir in West Central of C?te d’Ivoire. International Journal of Scientific & Engineering Research, 4, 1311-1320.
https://www.ijser.org/paper/Demarcation-of-Surface-Water-Protection-Perimeters-by-Using-GIS-Case-of-Gagnoa.htm

[20]   Deh, S.K., Kouamé, K.J., Saley, M.B., Tanoh, K.J.J., Anani, T.A., Signo, K.H., Jourda, J.P. and Biémi, J. (2012) évaluationde la vulnérabilité spécifique aux nitrates (NO-3) des eaux souterraines du District d’Abidjan (Sud de la C?te d’Ivoire). International Journal of Biological and Chemical Sciences, 6, 1390-1408.
https://doi.org/10.4314/ijbcs.v6i3.40
https://www.ajol.info/index.php/ijbcs/article/view/80926/71153

[21]   Douay, D. and Lardieg, E. (2010) Délimitation des Aires d’Alimentation des captages prioritaires du bassin Adour Garonne. Méthodologie de cartographie de la vulnérabilité intrinsèque des captages d’eau superficielle, 28 p.

[22]   Rasmussen, H. and Rouleau, A. (2003) Guide de détermination d’aires d’alimentation et de protection de captage d’eauxsouterraines. Centre d’étude sur les ressources minérales, Université de Québec à Chicoutimi; contrat du ministère del’environnement du Québec, 182 p. http://www.mddep.gouv.qc.ca/eau/souterraines/alim-protec/outils.pdf

[23]   Dabin, B. and Riou, G. (1960) Carte Pédologique de la C?te d’Ivoire au 1/2.000.000. Notice explicative, 39 p.

[24]   Territ’eau.
https://agro-transfert-bretagne.univ-rennes1.fr/Territ_Eau/CONNAISSANCES/Voies_de_transfert/ruissellement.asp

[25]   Carré, J., Marjolet, G., Burlot, T. and Rambert, B. (1997) Protection des prises d’eau de surface destinées à l’alimentationd’eau potable: L’exemple du breton TSM, N? 3, 42-48.

[26]   Saaty, T.L. (1980) The Analytic Hierarchy Process: Planning, Priority Setting, Resource Allocation. McGraw-Hill, New York, 19 p.

[27]   Saaty, T.L. (1990) How to Make a Decision: The Analytic Hierarchy Process. European Journal of Operational Research, 48, 9-26.
https://doi.org/10.1016/0377-2217(90)90057-I

[28]   Dabral, S., Bhatt, B., Joshib, J.P. and Sharma, N. (2014) Groundwater Suitability Recharge Zones Modeling—A GIS Application. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XL-8, 347-353.

[29]   MAPAQ (1995) Guide d’application. Examen des projets de distribution au Québec d’eau embouteillée importée. Centrequébécois d’inspection des aliments et de santé animale, 29.

[30]   Jourda, J.P., Kouassi, K.J., Adja, M.G., Deh, S.K., Anani, A.T., Effini, A.T. and Biémi, J. (2007) évaluations du degré de protection des eaux souterraines: Vulnérabilité à la pollution de la nappe de Bonoua (Sud-Est de la C?te d’Ivoire) par la méthode DRASTIC. Acte de conférence Francophone ESRI 10 et 11 octobre-Versailles, 18 p.

[31]   Napolitano, P. and Fabbri, A.G. (1996) Single-Parameter Sensitivity Analysis for Aquifer Vulnerability Assessment using DRASTIC and SINTACS. In: Kovar, K. and Nachtnebel, H.P., Eds., HydrolGis Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources Management, IAHS Publication, Vol. 235, 559-566.

[32]   Michèle, P., Anne-Sophie, M. and Dorner, S. (2011) Guide d’évaluation des sources d’approvisionnement en eau potable. Rapport, 230 p.

[33]   Code de l’eau de la république de C?te d’Ivoire (1998) Loi n?98-755 du 23 décembre 1998 Portant Code de l’Eau. Ré-publique de C?te d’Ivoire, 68 p.

[34]   Achidi, J.B., Houngbedji, N., Sintondji, L.O. and Vilmus, T. (2010) Mise en place d’un dispositif de protection des zonesde captage d’eau potable. Guide méthodologique à l’usage des communes de la République du Bénin Ministère del’énergie et de Direction Générale de l ‘Eau, 30 p.

[35]   Carré, J. (2005) Protection des prises d’eau de surface destinées à l’alimentation d’eau potable. TSM N?4, 27-34.

[36]   Jourda, J.P. (2005) Méthodologie d’application des techniques de Télédétection et des systèmes d’informations géographique à l’étude des aquifères fissurés d’Afrique de l’Ouest. Concept de l’hydrotechnique spatiale: Cas des zones tests de la C?te d’Ivoire. Thèse de Doctorat d’Etat, Université Félix Houphou?t Boigny, 430 p.

[37]   Fiquet, M. (1997) Périmètres de protection des captages destinés à l’alimentation en eau potable de la Martinique: Ele-ments nécessaires à leur définition. Rapport BRGM R 39731, 101 p. http://www.brgm.fr/Rapport?code=RR-39731-FR

[38]   Djémin, é.J., Kouamé, K.J., Deh, K.S., Anani, T.A. and Jourda, J.P. (2016) Contribution of the Sensitivity Analysis in Groundwater Vulnerability Assessing using the DRASTIC Method: Application to Groundwater in Dabou Region (Southern of C?te d’Ivoire). Journal of Environmental Protection, 7, 129-143.
https://doi.org/10.4236/jep.2016.71012

[39]   Al-Abadi, A.M., Al-Shamma’a, A.M. and Aljabbari, M.H. (2017) A GIS-Based Drastic Model for Assessing Intrinsic Groundwater Vulnerability in Northeastern Missan Governorate, Southern Iraq. Applied Water Science, 7, 89-101.
https://doi.org/10.1007/s13201-014-0221-7

[40]   Saidi, S., Bouri, S. and Ben-Dhia, H. (2011) Sensitivity Analysis in Groundwater Vulnerability Assessment Based on GIS in the Mahdia-Ksour Essaf Aquifer, Tunisia: A Validation Study. Hydrological Sciences Journal, 56, 288-304.
https://doi.org/10.1080/02626667.2011.552886

[41]   Neshat, A., Pradhan, B., Pirasteh, S. and Shafri, H.Z.M. (2014) Estimating Groundwater Vulnerability to Pollution using Amodified DRASTIC Model in the Kerman Agricultural Area, Iran. Environmental Earth Sciences, 71, 3119-3131.
https://doi.org/10.1007/s12665-013-2690-7

[42]   Rousseau, A.N., Maihot, A., Massicotte, A.S., Duchemin, M., Dupont, J. and Villeneuve, J.P. (1997) GIBSI: A Watershed-Based Software System for the Integrated Management of Surface Water Quality. Journal of Soil and Water Conservation, 25, 284-301.

[43]   Melesse, A.M. and Graham, W.D. (2004) Tempête prédiction de ruissellement basé sur une méthode de temps de parcoursrépartis dans l’espace utilisant la télédétection et des SIG. Journal of American Water Resources Association, 8, 863-879.
https://doi.org/10.1111/j.1752-1688.2004.tb01051.x