Soutenance mémoire
Zehrez ELGharbi est une zone rare au niveau de la Méditerranée (D.G.F.2002), notamment de part l’étendue de sa superficie et de son bassin versant. Sa situation en zone aride est sans doute son atout principal, elle justifie le degré de rareté du milieu naturel d’un seul tenant soumis à pâturage extensif notamment d’ovins. C’est également un modèle représentatif de types de zones humides en milieu aride par la présence de plusieurs types de sols, de bioclimats et de formations végétales steppiques.
Cet écosystème connaît un équilibre délicat et très fragile. La mise en valeur des terres dans cette région, l’augmentation de la productivité par unité de surface, leurs conservation exige ici plus qu’ailleurs des études détaillées car la destruction d’un sol est souvent irréversible et entraîne des conséquences plus graves à court et à long terme. Notre zone d’étude est une partie des steppes algériennes, situées entre l’Atlas Tellien au Nord et l’Atlas Saharien au Sud (Fig. 1), couvrent une superficie globale de 20 millions d’hectares. Elles sont limitées au Nord par l’isohyète 400 mm qui coïncide avec l’extension des cultures céréalières en sec et au Sud, par l’isohyète 100mm qui représente la limite méridionale de l’extension de l’alfa (Stipa tenacissima ) (Djebaili, 1978;Le Houerou et al., 1979; Djellouli, 1990).
Les étages bioclimatiques s’étalent du semi aride inférieur frais au aride supérieur frais. Les sols steppiques sont caractérisés par la présence d’accumulation calcaire, la faible teneur en matière organique et la forte sensibilité à l’érosion et à la dégradation (Djebaili et al, 1983). Les ressources hydriques sont faibles, peu renouvelables, inégalement réparties et anarchiquement exploitées. Les points d’eau sont au nombre de 6500 dont plus de 50% ne sont plus fonctionnels (Bedrani, 1995). Les écosystèmes steppiques sont marqués par une grande variabilité interannuelle des précipitations. La diminution des précipitations est de l’ordre de 18 à 27% et la durée de la saison sèche aurait augmenté de 2 mois entre 1913-1938 et 1978-1990 (Djellouli et Nedjraoui, 1995). Des données récentes montrent que ces phénomènes ont provoqué d’énormes pertes: près de 600.000 ha de terres en zone steppique sont totalement désertifiées sans possibilité de remontée biologique et près de 6 millions d’hectares sont menacées par les effets de l’érosion hydrique et éolienne (Ghazi et Lahouati, 1997). La croissance démographique (Tableau 1) a concerné aussi bien la population sédentaire que la population éparse. Cependant, on note une importante régression du nomadisme qui ne subsiste que de façon sporadique (Khaldoun,1995). Les pasteurs ont modifié leur système de production en associant culture céréalière et élevage.
Les différentes études (U.R.B.T., 1981; Le Houerou, 1985 ; Aidoud, 1989 ; Kacimi, 1996) ont montré que les parcours se sont fortement dégradés et que la production fourragère est équivalente environ 1/3 de ce qu’elle était en 1968, c’est à dire 533 millions d’UF. La charge pastorale potentielle serait d’environ 8 ha/1 eq-ovin et donc 10 fois supérieure à la charge réelle des parcours ce qui donne lieu à un surpâturage intense qui se manifeste par le maintien trop prolongé du troupeau sur les aires pâturées prélevant une quantité de végétation largement supérieure à la production annuelle. L’impact du surpâturage sur la végétation est important aussi bien sur le plan qualitatif que quantitatif. Sur le plan qualitatif, les bonnes espèces pastorales, celles dont l’indice d’appétibilité est supérieur à 6 (Nedjraoui, 1981) sont consommées avant d’avoir eu le temps de fructifier ou de former des repousses pour les saisons à venir. Leur système racinaire dépérit et elles disparaissent totalement du faciès en laissant la place à des espèces inadaptées telles que Atractylis serratuloides et Peganum harmala. Le résultat de cette transition régressive est la diminution de la richesse floristique et donc de la biodiversité (Kadi – Hanifi, 1998). Sur le plan quantitatif, le surpâturage provoque une diminution du couvert végétal pérenne et de la phytomasse. La phytomasse de l’alfa a diminué de 2100 Kg MS/ha en 1976 à 572 Kg MS/ha (Aidoud et Nedjraoui, 1992 ; Slimani, 1998). Notre étude à pour objectifs, l’étude de la qualité des eaux d’un aquifère superficiel d’une région steppique (Zâafrane), voir les aptitudes de cette eau à l’irrigation et essayé de déterminé les facteurs influençant le chimisme des eaux par le biais de méthode statistiques (analyse en composante principale) en utilisant des logiciels S.I.G, cartographier la répartition spatiale des différents éléments chimique.
Situation géographique de la zone d’étude
Bref Aperçu sur la wilaya de Djelfa
Situation géographique
La wilaya de Djelfa, s’étend sur 32280 Km2 , localisée en plein cœur de l’espace steppique. Elle est la plus importante des wilayas par son étendue, de l’effectif animal et des différents travaux réalisés sur cette zone (aménagement du territoire). Elle est Située à environ 300 Km au Sud de la capitale (Alger), elle constitue une zone de transition entre les hautes plaines steppiques de l’Atlas Tellien et les débuts désertiques de l’Atlas Saharien . Elle est limitée :
• Au Nord par les wilayas de Médéa et de Tissemsilt ;
• A l’Est par les wilayas de M’sila et de Biskra ;
• A l’Ouest par les wilayas de Tiaret et de Laghouat ;
• Au Sud par les wilayas d’El Oued, de Ouargla et de Ghardaïa.
Elle est composée actuellement de 36 communes regroupées en 12 daïras. La Wilaya de Djelfa est occupée par la grande confédération des Ouleds Naïl, qui regroupe plusieurs tribus. La population de la wilaya est de 805297 habitants, avec une forte concentration dans l’agglomération chef lieu qui englobe 601170 habitants soit 69,22 % de la population totale.
Les zones éparses englobent une population de l’ordre de 173999 habitants soit 20,04 %. Par contre, elle compte très peu d’agglomération secondaire, environ 3,58 % de la population totale. Cependant la population nomade est estimée à 62163 individus soit 7,16 % de la population totale (O.N.S, 1998).
Caractéristiques physiques
Le climat
Le climat est de type semi-aride avec une nuance continentale (hiver froid, été chaud et sec), la pluviométrie varie de 350 mm au nord à moins de 200 mm au sud, avec 10 à 13 jours d’enneigement en moyenne et des vents dominants d’origine désertique, secs et chauds (sirocco pendant 20 à 30 jours en moyenne). (Berchiche.T et al, 1993).
Le relief
La wilaya de Djelfa est formée du Nord au Sud par plusieurs lignes de reliefs qui sont:
• La plaine de Ain Ouassera avec une altitude moyenne de 850 m ;
• Les dépressions de Zahrez El Gharbi et El Chargui avec une altitude de 850 m ;
• Les monts de Ouled Naïls, les plaines de Maïaleba et Mouilah à l’Est du chef lieu d’une altitude de 900 à 1200 m ;
• Au sud, il y a un plateau dont l’altitude varie de 400 à 800 m, ce vaste plateau comporte dans sa partie Nord-Est le Djebel Boukhil avec 1422 m d’altitude.
Présentation de la commune de Zaâfrane
Localisation géographique
La commune de Zaâfrane érigée en 1974, est située au Nord-Ouest de la wilaya de Djelfa à une altitude moyenne de 950 m. Elle est distante d’une soixantaine de Km du chef lieu de la wilaya vers le Nord et couvre une superficie de 116.650 ha, soit 3,61 % de la superficie totale de la wilaya (B. N. E. D. E. R, 1995.) Les limites géographique da la commune de Zaâfrane :
• Au Nord, par la wilaya de Tiaret et la commune de Guernini ;
• Au Sud, par les communes de Ben Yakoub et de Ain El Ibel ;
• A l’Ouest, par les communes d’El Guedid et Charef ;
• A l’Est, par les communes de Hassi Bahbah, de Ain Mâabed et de Djelfa.
Ses coordonnées géographiques sont :
• Longitude Est : 2° 27’ à 3° 05’
• Latitude Nord : 34° 32’ à 35° 03’ .
Sa plus grande longueur Nord-Ouest / Sud-Est est de 61km et sa grande largeur Est / Ouest est de 54 Km .
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre I – Cadre physique
A- Situation géographique de la zone d’étude
1. Bref Aperçu sur la wilaya de Djelfa
a- Situation géographique
b- Caractéristiques physiques
le climat
le relief
B. Présentation de la commune de Zaâfrane
a- Localisation géographique
b- Aperçus historiques sur la commune de Zaâfrane
c- Données socio-économiques
d- L’emploi
C. Géologie et géomorphologie
1- Généralité
2- Stratigraphie
a- Le Trias
b- Le Jurassique
c- Le passage du Jurassique au Crétacé
d- Le Crétacé
le Valanginien-Barrémien
l’Aptien
l’Albien
le Cénomanien
le Turonien
le Sénonien
e- Le Tertiaire
f- Le Quaternaire
3- Tectonique
4- Géomorphologie
a- Les reliefs
b- Les dépressions
b-Les Dayas
c- Les glacis
Les glacis du Quaternaire ancien
Les glacis du Quaternaire moyen
Les glacis du Quaternaire récent ou actuel
d-Les Formes éolienne
Les dunes anciennes à matériaux non gypseux
Les dunes anciennes à matériaux gypseux
Les dunes actuelles ou vives
5- Pédologie
a. Les sols minéraux bruts d’apport éolien
b. Les sols peu évolués d’apport alluvial
c. Les Vertisols
d. Les sols calcimagnésiques
e. Les sols isohumiques
f. Les sols hydromorphes
g. Les sols halomorphes
6- La végétation et occupation des terres
a. La zone montagneuse (forestière)
b. la zone de piémont et glacis terrasses (parcours)
c. La zone ensablée et Sebkha
d. Les zones agricoles
7- L’élevage
D- Climatologie
1- La température
2- La gelée
3- La neige
4- L’évaporation
5- Le vent
6- L’Humidité relative
7- Précipitation
a- Précipitation moyenne mensuelle
b- Précipitation moyenne annuelle
c- Application de la loi de Gauss à la série pluviométrique annuelle relevée à la station de Djelfa (1985-2005)
d-La régression linéaire
8- Evapotranspiartion
a- La formule de Turc (moyenne annuelle)
b- La méthode de l’eau de C.W.Thornthwaite
9- Estimation du ruissellement
11-Rythme climatique
a- Diagramme pluviothermique
b- Calcul du coefficient d’aridité
c- Méthode de Stewart (1972)
d-Le quotient Q2 d’Emberger
e- Climagramme d’EMBERGER
Conclusion
Chapitre II- Hydrologie et hydrogéologie
A- Hydrologie
1- Réseaux hydrographiques
a- Les oueds à écoulement pérenne
b- Les oueds à écoulement spontané
2-Caractéristiques du sous- bassin de Kroirech
a- Caractéristiques morphométriques
b- Estimation des apports
c- Irrégularité des apports
d- Transport solide
e- Etude des crues
B- Hydrogéologie
1- Introduction
2- Inventaire des points d’eau
3- Les formations aquifères profondes
a-Le Portlandien –Berriasien
b- Le Valanginien –Barrémien
c- L’Albien
d- Le Turonien
4- Les aquifères du tertiaire et le Quaternaire
5- Propriétés Hydrodynamiques
6- Etude géophysique
a- Principe de la méthode
b- Résultats de l’étude géophysique
7- Les nappes superficielles ou d’infero-flux
a- Carte des débits
b- Cartes piézométriques
8- Réalisation d’un modèle numérique de terrain (M.N.T)
a.1- Définition
a.2- Elaboration d’un MNT
a.3- Interpolation
a.3.1-Interpolation inversement proportionnelle à la distance (Inverse
DistanceWeighting)
a.3.2-Interpolation bilinéaire (Rectangular interpolation)
a.3.3-Interpolation par triangulation irrégulière (TIN)
b- Carte des pentes
Conclusion
Chapitre III . Hydrochimie
1. Introduction
2- Etat des eaux de surfaces
3- Résultats des mesures et des analyses chimiques de l’eau
3.1 – Méthodes d’analyses
3.2- Analyse des résultats
3.3- Faciès chimique des eaux
4- Relation eau-sol
5- Analyse statistiques des données physico-chimiques
6- Thermodynamique
7- Origine des éléments chimiques
8- Etude des rapports caractéristiques
9- La Cartographie hydrochimique
a- Introduction
b-Les résultats obtenus
b1-Carte de variation spatiales de la conductivité électriques
b2-Cartes de variation spatiales des chlorures
b3-Cartes de variations spatiales du Sodium
b4-Cartes de variations spatiales des sulfates
b5-Cartes de variations spatiales du calcium
b6-Cartes de variations spatiales des nitrates
Conclusion
Chapitre IV- Variation spatiale de la salinité
1- Introduction
2- Echantillonage
3- Préparation des échantillons du sols
4- Rappel bibliographique sur la géostatistique
a- Introduction
b- Définition de la Géostatistique
c- Théorie des variables régionalisées
c-1- Bases conceptuelles
c-1.1. Le concept de fonction aléatoire
c.1.2. Notion de la variable régionalisée
c.1.3. But de la théorie des variables régionalisées
d- Hypothèse De Stationnarité
d.1. Stationnarité D’ordre 2
d.2. Hypothèse intrinsèque
e- Variogramme
e.1. Définition
e-2. Caractéristiques du variogramme
e-3. Ajustement à un modèle
e.3.1. Modèle linéaire
e.3.2. Modèle Sphérique
e..3.3. Modèle exponentiel
e.3.4 Modèle gaussien
f. L’anisotropie
g. Le Krigeage
g.1 Définition
g.2 Caractéristiques du Krigeage
g.3 Les types de krigeage
g.3.1 Le krigeage simple
g.3.2 Le Krigeage universel
h. Conclusion
5- Mise en œuvre et analyse des résultats
a-Les faciès chimiques des solutions du sols
b- Etude géostatistique
b.1. La nuée variographique (Variogram cloud)
b.2. Le variogramme « Surfacique »(Variogram Surface)
b.3. Le variogramme directionnel (Directional variogram)
b.4. Modélisation
b.5. Interpolation
Conclusion
Chapitre V- L’irrigation et la fertilisation des sols
( risque de salinisation et pollution)
1-Introduction
2- Ions phytotoxiques
3- Aptitude des eaux de l’aquifère superficiel de Zâafrane à l’irrigation
4- Etude expérimentale de salinisation des sols sous l’effet d’irrigation
a- Matériel et méthode
b- Résultats et discussion
b-1. Evolution de la vitesse d’infiltration
b.2.Evolution de la conductivité
b.3. Evolution du Sodium
b.4. Evolution du calcium
b.5. Evolution des chlorures
b.6. Evolution des bicarbonates
b.7. Evolution du potassium
5- Valorisation du fumier de ferme dans la fertilisation et risque de pollution
6- Simulation du transfert de la pollution dans la zone non saturé
7- Utilisation de l’indice NDVI pour cartographié l’état du couvert végétal
Conclusion
Chapitre VI- Simulation de la salinisation du sol par le logiciel HYDRUS 1.D
1-Introduction
2- Notion concernant les milieux poreux
2.1. Masse volumique sèche
2.2. La porosité
2.3. La teneur en eau volumique
2.4. Le potentiel de pression
2.5. La loi de Darcy
2.6. La conductivité hydraulique
2.7. Relations θ(h) et K(h)
2.7.a. Relation teneur en eau / potentiel de pression
2.7.b. Relation conductivité / potentiel de pression
2.8. Modèle d’écoulement monophasique saturé/non saturé
2.9. La convection
2.10. La dispersion hydrodynamique
a. La diffusion moléculaire
2.11. L’extraction racinaire
2.12. Conditions initiales et aux limites
2.13. Le principe de la méthode aux éléments finis
2.14. Le transfert de soluté
3-Utilisation de Hydrus pour simuler la salinisation
3.1. Le logiciel Hydrus 1D
3.2. Site choisis
3.3. Processus de salinisation des sols
3.4. Les résultats obtenus
Conclusion
Conclusion Générale
