Soutenance mémoire
Depuis l’indépendance l’accroissement démographique, le développement agricole et industriel dans le Sahara ont entraîné une augmentation considérable de la demande en eau. Mais la rareté des précipitations, nécessite le recours aux ressources en eau souterraines. Dans la région d’El-Oued Souf, les prélèvements des eaux de complexe terminal (CT) et de continentale intercalaire (CI) augmentent chaque année (1134 Hm3 en1999, 1566 Hm3 en 2010 et 1722 Hm3 en 2012), ses quantités d’eaux prélevées sont rejetées directement dans la nappe superficielle sans aucun traitement.
Au cours des 30 dernières années, la région d’El-Oued Souf a connu une remontée des eaux de la nappe superficielle. Les conséquences de ce phénomène sont néfastes pour l’homme et l’environnement. La conséquence est le noyage des palmeraies et leurs asphyxies, le noyage des fosses domestiques et la propagation de la pollution bactériologique dans la nappe, et contamination des eaux par les nitrates d’origines domestique et agricole. Aussi la remontée provoque la forte minéralisation d’eau de la nappe libre, conséquence de l’évaporation intense à partir des plans d’eau libre et la dissolution des sels qui sont l’origine d’affaissement des terrains à travers la région d’El-Oued. La remontée a conduit également au changement progressif de l’occupation des sols. Ainsi la zone touchée par la remontée des eaux s’étend sur une superficie de 3 000 km². Sur laquelle habitent 380 000 habitants, qui sont répartis sur 18 communes. Les causes de la remontée des eaux de la nappe superficielle sont multiples; le pompage intensif des nappes profondes (Complexe terminal et Continental intercalaire) à des fins agricoles et d’approvisionnement en eau potable des populations. Ce phénomène est aggravé par l’insuffisance des infrastructures d’assainissement dans la Wilaya d’El-Oued et l’absence d’exutoire due à la faiblesse de la pente du relief .
Généralités sur la zone d’étude
PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
Situation géographique
La wilaya d’El-Oued (Fig.1) est située au Sud Est algérien à 500 Km d’Alger, elle est limitée par les wilayas de Biskra, Khenchela et Tébessa au Nord, Djelfa au Nord-Ouest, Ouargla au Sud et Sud-ouest et la Tunisie à l’Est. Elle occupe une superficie de 44586 km2 , avec une population de 750 840 habitants (estimation fin 2013) répartie à travers 30 communes regroupées dans 12 daïras. La zone d’étude (Fig.2) fait partie de la wilaya El-Oued, étendue sur neuf communes (ElOued, Kouinine, Ourmes, Trifaoui, Oued Al Alenda, Robbah, Nekhla, Ogla et Bayada) Elle occupe une superficie d’environ 500Km2 et se situe entre les coordonnées UTM : X = 290000 E/315000 E, et Y = 3680000 N/3700000 N.
Topographie d’El-Oued
La zone d’étude fait partie du grand Erg oriental, qui se caractérise par un ensemble de dunes de sable d’origine continentale d’altitudes oscillantes entre 64m et 100m (Cornet, 1964). La pente de la zone d’étude(Fig.3) est très faible oscille entre 0.2% à 1.5%, comme titre d’exemple nous donnerons les valeurs de pente dans quelques points sur la carte :(A =0.8%), (B = 0.2%) (C= 0.75%), (D = 1.5%) et (E=0.3%). Elle est généralement orienté Sud-Nord, avec des dépressions dans le centre ville d’El Oued aux niveaux de ; chott et hôtel Louss. Il faut signaler l’existence dans la zone d’étude des « ghout » (entonnoirs artificiels creusés par les habitants pour planter les palmiers et les légumes).
Occupation du sol dans la zone d’étude
Carte d’occupation de sol 2010
La zone d’étude qui fait partie de ce qu’on appelle le Souf, est située dans une mer de sable de couleur jaune ocre, issue de dépôts quaternaires (Cornet 1964). D’après la carte d’occupation du sol (OSS 2010) (Fig.4), la surface de la zone d’étude est occupée par :
●Les massifs dunaires : ce sont des agglomérations de sables éoliens forment des collines, leurs altitude moyenne de 80 m, le plus « haut sommet » du Souf est une dune de 127 m située à 2 km au sud d’Amiche.
●Les Ergs : les ergs sont des massifs dunaires stables. Ils sont constitués par le sable que le vent arrache aux regs et aux hamadas. Paradoxalement, l’eau y abonde en profondeur, assurant la cohésion des grains de sable et la stabilité des lignes générales du relief. Cette eau est parfois celle des précipitations qui provoquent alors le développement brusque d’une végétation herbacée, souvent éphémère.
●Les zones urbaines : le dynamisme économique et démographique de la ville fait progresser le tissu urbain dans toutes les directions, essentiellement le long de l’axe routier nord-sud, réalisant une conurbation linéaire de 18 km dont les limites se confondent avec Kouinine au Nord et Bayadha au Sud, on ajoute aussi quelques agglomérations isolées de faible population: Ogla, Nakhla, Khobna, Trifaoui et Ourmes. La région possède une particularité urbanistique unique, en ce sens que les coupoles et les arcades englobent presque l’ensemble de ses constructions sahariennes, lui conférant splendeur et beauté et lui donnent le surnom de «La ville des milles coupoles».
●Les Ghouts : L’appellation Ghout signifie « cuvette » et symbolise la forme prise par les palmeraies traditionnelles de la Wilaya de Oued Souf. Ce système agraire ingénieux consiste en effet à aller chercher l’eau directement dans la nappe phréatique de la région en plantant les palmiers de telle sorte que les racines des arbres atteignent la nappe phréatique et s’alimentent ainsi sans recours à un système d’irrigation. Les Ghouts de Oued Souf sont d’un genre unique de par le monde, ils sont classés comme organisation ingénieuse au patrimoine agricole universel par la FAO. Ils sont un pôle qui attire bon nombre de passants et de touristes, tant ce site naturel saharien est captivant. Les palmiers sont implantés par groupe de 20 à 100 palmiers au centre d’une cuvette artificielle, d’une profondeur de 10 m et d’un diamètre de 80 à 200 m, et dont le fond a été amené à moins de 1 m au dessus de la nappe phréatique
●Les zones agricoles irriguées : Ce sont des surfaces cultivées irriguées intensivement par des pivots en parcelles circulaires, de petit diamètre (une dizaine de milliers de parcelles de 40 à 100 m de diamètre inventoriée), à cette classe ont été alloués : maraîchage, céréales et pommes de terre. Ces parcelles sont souvent mélangées avec des oliveraies. Dans la région en effet, et alors que les Ghouts forment une base d’irrigation quasi invariante à l’échelle de quelques années, les pivots d’irrigation constituent une structure extrêmement volatile et instable ; des centaines, de pivots peuvent apparaître ou disparaître en l’espace de une, deux ou trois années (OSS 2010).
●Les zones d’eau libre : ce sont des dépressions où les eaux d’irrigation et d’assainissement se convergent, ces plans d’eau sont souvent très salés.
Cadre sociologique d’El-Oued
La zone d’étude (Fig.2) fait partie de Souf, elle regroupe les centres urbains les plus importants de la wilaya d’El-Oued qui s’étend de l’Ogla au sud à Kouinine au nord, avec des zones agricoles sur les bordures Est et Ouest des centres urbains. El-Oued devint une commune depuis 1957, une wilaya depuis janvier 1984, ce découpage a pour but de faciliter les conditions de vie sociale, culturelle, professionnelle et de limiter les difficultés dues à l’isolement, aujourd’hui elle repose sur une superficie égale à 44 586 km2 divisé en 30 communes avec une population de 750 840 habitants et une densité de16.84 hab/km2 , le taux d’accroissement de population est égal à 3.4‰ selon le recensement de l’ONS de 2008. La population de la commune d’El Oued a quadruplé ses effectifs en l’espace de trente deux ans, selon les recensements de la population et de l’habitat en 1966, 1987,1998 et 2008.Plus précisément entre 1966 et 1998, passant de 24 747 habitants à 105 957 habitants. Cela représente un apport moyen de 2 707 hab/an. Depuis 1998, la croissance démographique continue d’être rapide et importante, de 1998 à 2008, elle est passée de 106 000 à 134 699 habitants, avec un apport annuel moyen de 2870 habitants .
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PARIE 01: GENERALITES SUR LA ZONE D’ETUDE
1. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
1.1. Situation géographique
1.2. Topographie d’El-Oued
1.3. Occupation du sol dans la zone d’étude
1.3.1. Carte d’occupation de sol 2010
1.3.2. Évolution de l’occupation du sol dans la zone d’étude
1.3. Cadre sociologique d’El-Oued
1.4. Cadre économique d’El-Oued
1.4.1. L’artisanat
1.4.2. Le commerce
1.4.3. L’industrie
1.4.4. L’agriculture et élevage
1.5. Ressources hydriques
1.5.1. L’alimentation en eau potable (AEP)
1.5.2. L’alimentation en eau pour l’irrigation(AEA)
1.5.3. L’alimentation en eau pour industrie (AEI)
2. CONTEXTE GEOLOGIQUE
2.1. Cadre tectonique et structural
2.2. Cadre géologique régionale
2.3. Cadre géologique de la zone d’étude
2.3.1. Le Secondaire (Crétacé)
2.3.2. Le tertiaire
2.3.3. Le Quaternaire
3. CADRE CLIMATOLOGIQUE
3.1. Introduction
3.2. Précipitation
3.2.1. Précipitations annuelles
3.2.2. Précipitations moyenne mensuelles
3.3. Température
3.4. Le Vent
3.5. L’humidité
3.6. La durée d’insolation
3.7. Diagramme Pluvio-thermique
3.8. Diagramme d’Emberger
3.9. Evapotranspiration
3.9.1. Evapotranspiration potentielle (ETP)
3.9.2. Evapotranspiration réelle (ETR)
3.10. Bilan hydrique
4. CONCLUSION
PARITIE 02: ETUDE HYDROGEOLOGIQUE
1. PRESENTATION DE SYSTEME AQUIFERE DE SAHARA SEPTENTRIONAL
1.1. Extension de système aquifère de Sahara septentrional
1.2. Définition des nappes aquifères du SASS
1.2.1. Nappe libre
1.2.2. Nappe du complexe terminal (CT)
1.2.3. Nappe du Continental Intercalaire (CI)
2. L’EXPLORATION GEOPHYSIQUE DE L’AQUIFERE LIBRE D’EL-OUED
2.1. Aspects théoriques de la méthode de sondage par prospection électrique
2.2. Méthodes de prospection électrique
2.2.1. Le traîné électrique
2.2.2. Le sondage électrique vertical
2.2.3. Interprétation des sondages électriques verticaux
2.3. Etalonnage des sondages électriques à l’aide des forages
2.4. Interprétation des Coupes géoélectriques
2.5. Cartes du substratum argileux de la nappe libre d’El-Oued
3. APPORTS D’ANALYSE DES LOGS DES FORAGES D’EAU
3.1. Généralités sur les forages d’eau
3.1.1. Les tubages pleins
3.1.2. La crépine
3.1.3. Le massif filtrant
3.2. Les forages hydrauliques dans le Sahara septentrional
3.2.1. Considérations générales
3.2.2. Règlements sur les forages
3.2.3. Forages de Continental Intercalaire (CI)
3.2.4. Forages au Complexe Terminal (CT)
3.3. Récolte et analyse des donnés des forages
3.4. Interprétations des coupes hydrogéologiques réalisées dans la zone d’étude
3.5. Lithostratigraphie des nappes aquifères d’El-Oued
4. ETUDE GEOTECHNIQUES DE LA ZONE NON SATUREE
4.1. Analyses granulométriques de la zone non saturée
4.2. Répartition des fins dans la zone non saturée
4.3. Masse volumique des sols de la zone non saturée
4.4. Analyses chimiques de la zone non saturée
4.4.1. Les carbonate dans la zone non saturée
4.4.2. Les sulfate dans la zone non saturée
4.4.3. Les insolubles dans les sols de la zone non saturée
4.4.4. Le pourcentage de NaCl dans la zone non saturée
4.5. Essai de cisaillement rectiligne
5. PARAMETRES HYDRODYNAMIQUES DE L’AQUIFERE LIBRE
5.1. Mesure de perméabilité par la méthode de Muntz
5.1.1. Principe de mesure
5.1.2. Carte de perméabilité de l’aquifère libre
5.2. Essais de pompage dans l’aquifère libre d’El Oued
5.2.1. Essai de pompage à El-Oued
5.2.2. Essai de pompage à Kouinine
5.2.3. Essai de pompage à Nakhla
5.2.3. Essai de pompage à Ourmes
5.3. Comparaison des résultats de mesure de perméabilité
6. PIEZOMETRIE DE L’AQUIFERE LIBRE D’EL OUED
6.1. Le réseau de surveillance d’Oued Souf
6.2. Historique de la remontée des eaux dans la zone d’étude
6.3. Compagnes de mesure réalisée par BG
6.3.1. Piézométrie de la nappe libre en mars-avril 2001
6.3.2. piézométrie de la nappe phréatique en septembre 2001
6.3.3. variations du niveau piézométrique entre septembre 2001 et mars-avril 2001
6.3.4. piézométrie de la nappe phréatique en avril 2002
6.4. Piézométrie de juin 2010
6.5. Piézométrie d’avril 2012
7. CONCLUSION
PARTIE 03: ETUDE HYDROCHIMIQUES
1. QUALITE DES EAUX DE LA NAPPE LIBRE
1.1. Matériels et méthode
1.2. Faciès chimiques des eaux de la nappe libre
1.2.1. Compagne de juin 2010
1.2.2. Compagne de mai-juin 2012
1.2.3. Compagne de juin 2015
1.3. La norme algérienne pour l’eau potable
1.4. Paramètres physico-chimiques
1.4.1. Température de l’eau
1.4.2. Le potentiel d’hydrogène (pH)
1.4.3. La conductivité électrique (CE)
1.4.4. Le résidu sec
1.4.5. La dureté
1.4.6. Le Calcium (Ca+2)
1.4.7. Le Magnésium (Mg+2)
1.4.8. Le Sodium (Na+)
1.4.9. Le Potassium (K+)
1.4.10. Les Chlorures (Cl-)
1.4.11. Les sulfates (SO4-2)
1.4.12. Les bicarbonates (HCO3-) et de carbonate (CO3-2)
1.5. Les substances indésirables
1.5.1. Les nitrates (NO3-)
1.5.2. Le fluor (F-)
1.5.3. Les métaux lourds
1.6. Qualité microbiologique de l’eau
1.7. Aptitude des eaux à l’irrigation
1.7.1. Conductivité
1.7.2. La méthode de Richards
1.7.3. Classification de Wilcox
1.8. Qualité des eaux usées et sa possibilité d’utilisée en agriculture
1.8.1. Gestion des eaux usées dans la zone d’étude
1.8.2. Présentation du lagunage aéré
1.8.3. Qualité des eaux usées épurées destinées à l’irrigation
2. QUALITE DES EAUX DE COMPLEXE TERMINAL ET DE CONTINENTAL INTERCALAIRE
2.1. Faciès chimiques des eaux de CT et de CI
2.2. Étude de potabilité des eaux de CT et CI
2.2.1 La Température
2.2.2. La Conductivité électrique
2.2.3. Potentiel d’Hydrogène (pH)
2.2.4. Calcium (Ca+2)
2.2.5. Magnésium (Mg+2)
2.2.6. Le Sodium (Na+)
2.2.7. Le Potassium (K+)
2.2.8. Le Sulfate (SO4 2-)
2.2.9. Le Chlorure (Cl-)
2.2.10. Bicarbonates (HCO3-)
2.2.11. Le fluor (F-) dans les eaux de CT et de CI
2.2.12. Les nitrate dans les eaux de CT et de CI
2.3. L’aptitude des eaux de CT et de CI et l’irrigation
3. ORIGINE DE LA MINERALISATION DES EAUX DE LA NAPPE LIBRE
3.1. Analyse en Composantes Principales (A.C.P)
3.2. La matrice de corrélation des éléments chimiques
3.3. Etude des rapports caractéristiques
3.3.1. Couple Na+ – Cl-
3.3.2. Couple Ca+2 – SO4 2-
3.3.3. Couple Na+ – SO4-2
3.3.4. Couple Ca+2-Cl-
3.3.5. Couple SO4 -2-Cl-
3.3.6. Couple Na+-Ca+2
3.3.7. Couple SO4 -2/Cl- – Conductivité
3.4. Etude de l’indice de saturation
3.5. Phénomène d’échange de base dans la nappe libre
4. CARTOGRAPHIE DE POLLUTION DE LA NAPPE LIBRE
4.1. Conductivité électrique
4.1.1. Carte de conductivité électrique d’avril 2002
4.1.2. Carte de conductivité électrique de juin 2010
4.2. Les nitrates dans les eaux de la nappe libre
4.2.1. Carte de nitrates d’avril 2002
4.2.2. Carte de nitrates dans la nappe libre en juin2010
4.2.3. Carte de nitrates de mai 2012
5. CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE
