Hydrogéologie des nappes

Hydrogéologie des nappes

Chapitre 02 activité agricol

INTRODUCTION

La commune de Sidi Senouci par ces capacités hydriques, ses ouvrages hydraulique (puits, sources…), par la concentration d‟une bonne partie des terres agricoles d‟excellentes valeurs (de type argilo-calcaire et des terres rouges et noires très fertiles) est considérée comme le grenier de la wilaya.
La surface agricole totale de la commune est de 20202 Ha, soit 90.81% de la surface communale totale, quand à la surface agricole utile (S.A.U), elle est de 17337 Ha, soit 77.93% de la surface communale totale.
La surface agricole irriguée est 502 Ha, soit 2.89% de la surface agricole utile (SAU).

SOURCES DE POLLUTION DES EAUX (01)

L’agriculture serait responsable de pollution des eaux par
– Les engrais.
– Les produits phytosanitaires herbicides et pesticides.
– Les déjections animales qui accompagnent les élevages.

Les impacts des déjections animales utilisées comme fertilisant (02)

• Les déjections animales ont de tout temps été utilisées comme fertilisant, et cela est très bien. Le problème aujourd‟hui est que la production animale est si élevée que les producteurs se retrouvent avec un excès de déjections et qu‟ils en épandent trop sur les sols. Quand il y en a trop, le sol et les plantes ne peuvent pas les absorber, et les
éléments fertilisants partent alors avec la pluie et se retrouvent dans les cours d‟eau. L‟eau contient donc des excédents de phosphore, de nitrates et même de résidus des médicaments donnés aux animaux.
• On constate depuis plusieurs années une concentration de plus en plus forte des élevages bovins, ovins et volailles. Cet accroissement de la taille des élevages conduit à des problèmes de gestion des effluents – lisiers ou fumiers – mal pris en compte dans les bilans de fertilisation.
• La concentration des élevages entraîne un excédent de déjections animales par rapport à la capacité d‟absorption des terres agricoles. Ces déjections, sous l‟effet du ruissellement de l‟eau et de l‟infiltration dans le sous-sol, enrichissent les cours d‟eau et les nappes souterraines en dérivés azotés et constituent une source de pollution bactériologique.
• La matière organique résiduelle peut être rencontrée dans les aquifères fissurés (karst) et dans les aquifères alluviaux. Elle constitue un milieu nutritif favorable au développement des micro-organismes, notamment pathogènes. Sa présence est un indice de pollution généralement d’origine proche. Elle favorise l’apparition de mauvais goûts, notamment à la suite d’une chloration, et d’odeurs désagréables.

Les impacts d’agriculture intensive et extensive

La pollution agricole s‟intensifie depuis que les agriculteurs utilisent des engrais chimiques (nitrates et phosphates), des herbicides, des insecticides et d‟autres produits phytosanitaires pour améliorer le rendement de leurs cultures.
Cette agriculture intensive n‟est pas sans conséquences pour l‟environnement. En effet, le développement des grandes cultures favorise
• la spécialisation des filières et donc la monoculture, ce qui a des effets sur l‟environnement, soit directement (lessivage de l‟azote dans les sols, ruissellement, érosion…), soit indirectement (augmentation de la pression des ravageurs d‟où augmentation de la consommations des produits phytosanitaires, ou encore augmentation des surfaces d‟exploitation avec diminution de l‟unité de travail humain à l‟Ha ne laissant que très peu de place à l‟agronomie face à un usage parfois systématique des intrants).
• l‟utilisation croissante des produits phytosanitaires (herbicides, fongicides ou insecticides). Par exemple, les cultures à forte valeur ajoutée, comme la vigne, poussent les agriculteurs à utiliser des doses importantes en produits phytosanitaires.
• l‟augmentation de la consommation d‟eau ce qui crée des déséquilibres dans le milieu naturel.
II.2.1 Les engrais apportent aux végétaux cultivés les nutriments nécessaires à leur croissance. Les trois principaux sont l’azote, le phosphore et le potassium. Les trois éléments que sont l’hydrogène, le carbone et l’oxygène, nécessaires à l’activité de photosynthèse sont
apportés par l’air et l’eau. Enfin, le fer, le soufre ou encore le calcium sont puisés directement dans la terre.

Les nitrates et autres composés azotés

Les nitrates (NO3-) et les nitrites (NO2-) sont des ions présents de façon naturelle dans l‟environnement. Ils sont le résultat d‟une nitrification de l‟ion ammonium (NH4+), présent dans l‟eau et le sol, qui est oxydé en nitrites par les bactéries du genre Nitrosomonas, puis en nitrates par les bactéries du genre Nitrobacter (Santé Canada, 1992).
Dans l‟ensemble de cortège azoté figurant dans une analyse de l‟eau, seuls les nitrates et les nitrites sont à considérer sur le plan toxicologique (BOUNTOUX, 1993).
Les nitrates sont oxydés en NO3 – par Cl2, ClO2 et O3 -.
Nitrosomonas Nitrobacter
Ammoniaque Nitrite Nitrate
Les nitrates sont des sels très solubles qui sont facilement entraînés en profondeur par les eaux d’infiltration. Pour la nappe de la craie, on estime qu’il faut quelques dizaines d’années pour qu’ils passent du sol à la nappe. Leur origine est principalement agricole, la pollution engendrée est diffuse ils sont le résultat de
* un excès de matières organiques végétales en décomposition sur et dans le sol après la récolte, après un déboisement.
* un épandage d’engrais azotés en quantité supérieure aux besoins des plantes cultivées engrais chimiques (nitrates de potasse, scories, …) et engrais organiques (fumier, lisier, boues de Stations d’Epuration…)
* Le ruissellement des eaux de pluie ou d’arrosage drainent le sol et transportent vers des cours d’eau les produits de traitement des cultures (engrais et pesticides).
* Les infiltrations d’eau de pluie ou d’arrosage, entraînent vers les nappes phréatiques les mêmes produits de traitement des cultures (engrais et pesticides).

Les pesticides

Sont des produits chimiques destinés à détruire les champignons (fongicides), les mauvaises herbes (herbicides), les nématodes (nématocides) et insectes (insecticides) qui parasitent les cultures. L’utilisation de mauvais pesticides peut avoir des effets d’intoxication.
• des substances minérales (soufre, sulfate de cuivre, arséniates de plomb et de calcium)
• des composés organo-chlorés agissant comme insecticides (DDT, lindane, aldrine, dieldrine, heptachlore…) ou herbicides (dérivés chlorés de phénoxyacides)
• des composés organophosphorés utilisés comme insecticides (parathion, malathion…)
• d’autres composés organiques ou organométalliques à groupements fonctionnels variés (dérivés de l’urée, triazines, carbamates…) employées comme herbicides, insecticides ou fongicides.
La norme fixe à 0,1 µg /litre la concentration maximale pour chaque type de pesticide identifié et à 0,5 µg par litre la concentration totale en pesticides. Cette norme est plus sévère que les recommandations de l’Organisation Mondiale de la Santé(OMS).

Caractères des polluants

 Solubilité aqueuse

La solubilité est la quantité maximale dissoute d’un composé dans l’eau à une température donnée. Elle est influencée outre la température, par la pression, la fraction molaire de chaque composé dans le mélange de polluants et la teneur en matières organiques dissoutes. Les composés très solubles sont facilement transportés par l’eau, car ils suivent son écoulement. Ils sont souvent peu adsorbés sur les sols, et plus facilement biodégradables.

Tension de vapeur

Ce paramètre sert à estimer la tendance d’un produit à se volatiliser et donc à passer dans l’atmosphère gazeuse à partir de la phase aqueuse du sol.
Les interactions entre la solubilité en milieu aqueux et la tension de vapeur conditionnent la volatilisation d’un produit donné à partir de la solution aqueuse. Par exemple, un polluant très soluble dans l’eau mais présentant une tension de vapeur élevée se volatilise rapidement. De ce fait, il atteindra rarement l’aquifère lors de la pollution.

Biodégradabilité

La biodégradation des composés organiques se produit en condition aérobie ou anaérobie selon la structure moléculaire et les conditions environnementales. Le potentiel de biodégradation permet de classer les composés en trois catégories
• les composés dégradables
• les composés persistants ne changent pas d’état spontanément
• les composés récalcitrants.
Figure N°19 Processus de contamination de la nappe par les produits polluants (d’après REGLE, 2001)

Transfert et évolution des polluants (Anonyme 03)

Dans le milieu souterrain, l’évolution des polluants est très lente, comparativement à ce qui se passe en surface. Le milieu souterrain intègre successivement tous les événements polluants.
Le temps de transfert d’un polluant chimique à la nappe varie de quelques jours à plusieurs années. Il dépend principalement de
• l’épaisseur de la zone non saturée, c’est à dire la profondeur de la surface piézométrique.
• la perméabilité du réservoir (fissuration) ou le pouvoir de filtration
• les caractères du polluant.
Les terrains à perméabilité d’interstices (sables, grès) connaissent un temps de transfert très court. Les roches à perméabilité de fissures (calcaires) connaissent un temps de transfert élevé.

Transfert dans le sol

Les argiles et la matière organique peuvent aider à retenir des composés organiques dans le sol (humus). Les interactions chimiques entre les solides peuvent être très complexes. Plus la molécule est grosse, mieux elle sera adsorbée sur les argiles et la matière organique. Les composés constitués de carbone, d’hydrogène, de brome, de chlore sont hydrophobes. Ceux composés d’azote, de soufre, d’oxygène ou de phosphore sont hydrophiles. L’hydrophobicité d’une molécule favorise son accumulation dans le sol. Son caractère hydrophile favorise sa lixiviation et donc son transfert à la nappe.
Certains herbicides, comme l’atrazine, sont très fortement retenus dans les sols. Les polluants peuvent être piégés dans des structures argileuses, ou complexés avec des polymères organiques résistants à la biotransformation (lignines, composés humiques).
Le sol joue donc un rôle fondamental dans la fixation des micropolluants. Il fait également fonction de stockage et de tampon en ce qui concerne la pollution aux nitrates de la nappe.

Transfert dans la zone non saturée

Les produits polluants migrent d’abord verticalement dans le milieu non saturé entre la surface du sol et la nappe, laissant dans son sillage des terrains imprégnés à une concentration proche de la saturation. Suivant sa volatilité, le polluant a tendance à plus ou moins diffuser dans la phase gazeuse du milieu non saturé. C’est notamment le cas des solvants chlorés et des hydrocarbures aromatiques.

Evolution en milieu saturé

Les mécanismes de transport du soluté dans l’aquifère sont complexes. Ils sont la conséquence de l’hétérogénéité du réservoir. La dispersion du soluté se fait à la verticale du foyer de contamination (zone non saturée), puis selon un étalement latéral dans le sens de l’écoulement de l’eau souterraine (zone saturée).
Dans la nappe, l’extension du panache de pollution dépend essentiellement de la direction et de la vitesse d’écoulement de l’eau, mais aussi des caractéristiques du polluant
• la viscosité d’un polluant non miscible,
• l’adsorption et la désorption sur les particules de la matrice argilo-humique,
• l’évolution chimique du polluant.
Il faut distinguer les éléments chimiques solubles des insolubles plus légers ou plus lourds que l’eau, et les polluants bactériologiques.
Figure N°20 pollution des nappes par des produits chimiques.
Les polluants solubles plus légers que l’eau restent à la surface de la nappe où ils s’étalent. C’est principalement le cas des hydrocarbures, même si quelques uns sont légèrement solubles (phénols, aromatiques). Pour circuler dans le sol et rejoindre la nappe,
Les polluants insolubles et plus denses que l’eau comme les organochlorés migrent jusqu’à la nappe sans laisser de traces derrière eux. Une fois arrivés à la nappe, ils continuent à descendre jusqu’à la base, puis migrent dans le sens du pendage. Peu ou pas biodégradables, ils polluent la nappe pour des durées très longues. Ils sont très difficiles à localiser et à éliminer.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALR
CHAPITRE I GENERALITES
I – INTRODUCTION
II-GENERALITES
II-1- Les eaux souterraines
II-1-1-La qualité des eaux souterraines
II-2- Les sources
II-2.1-Les différents types de sources
II-3-Les nappes d’eau
II.3.1- les différents types des nappes
II.3-2 -Hydrogéologie des nappes
II-4- Cadre géographiques générale du plateau de Sidi Senouci
II-5- Situation géographique du secteur d’étude
II-5-1Hydrographie
II-6- Etude géologique
II-6-1-Introduction
II-6-2- Description litho stratigraphique des formations
II-6-2-1 –Les dépôts Quaternaires
II-6-2-2 –Les dépôt Tertiaires
II-6-2-3-Les dépôts Secondaires
II-6-2-3-1-Les marno- calcaires de Hriga
II-6-2-3-2-Les dolomies de Tlemcen
II-6-2-3-2-1 Les marno- calcaires de Raourai
II-6-2-3-2-2-Les calcaire de stah
II-6-2-3-3-Les grés de Boumediene
II-6-3- Aperçu structural
II-6-3-1- Etude de plissement
II-6-3-2 Etude de fracturation
II-6-4- Conclusion
II-7- Etude climatique
II-7-1-Introduction
II-7-2- Etude des précipitations
II-7-2-1- Réparation des précipitations moyennes annuelles à la station de Zenata (Période 2000- 2011)
II-7-2-2-Irrégularité du régime des précipitations
II-7-2-3- La répartition des moyennes mensuelles
II-7-2-4- Répartition des précipitations saisonnières
II-7-3- Etude des températures
II-7-3-1- Les moyennes annuelles
II-7-3-2- Les moyennes mensuelles
II-7-4- Le vent
II-7-4-1 le siroco
II-7-4-2 Vitesse et Orientation des vents
II-7-5- Synthèse climatique
II-7-5-1-Diagramme pluvio- thermique de Bagnouls et Gaussen
II-7-5-2-Calcul des indices climatiques
II-7-5-2-1-Indice d’aridité de De Martonne
II-7-5-2-2- Indice de moral
II-7-5-2-3- Indices de Stewart
II-7-5-2-4- Indice de continentalité de Kerner
III- CONCLUSION
CHAPITRE II L’ACTIVITE AGRICOLE
I –INTRODUCTION
II- SOURCES DE POLLUTION DES EAUX
II-1- Les impacts des déjections animales utilisées comme fertilisant
II.2- Les impacts d’agriculture intensive et extensive
II-2-1-Les engrais
II-2-1-1-Les nitrates et autres composés azotés
II-2-2-Les pesticides
II-3-Caractères des polluants
II-3-1- Solubilité aqueuse
II-3-2-Tension de vapeur
II-3-3-Biodégradabilité
II-4-Transfert et évolution des polluants
II-4-1-Transfert dans le sol
II-4-2-Transfert dans la zone non saturée
II-4-3-Evolution en milieu saturé
III-LES DEFENSES CONTRE LES IMPACTS DES ACTIVITES AGRICOLES SUR LES EAUX SOUTERRAINES
III-1- Les défenses naturelles
III-1-1- Rôle du sol
III-1-2- Rôle du couvert végétal
III-1-3- Autoépuration biologique des eaux souterraines
III-2- Les propositions des agronomes
IV-L’AGRICULTURE DE SIDI SENOUCI
IV- 1-Aperçu général sur les différents types des sols de la région
IV-1 -1- Sol sur calcaire Jurassique
IV- 1 -2- Sol sur marne
IV- 1-3- Sols bruns profonds
IV- 1 -4- Sols d’alluvions
IV- 1-5- Sols rouges profonds
IV- 1-6- Sols bruns sur croûtes et encroûtement
IV- 2- L’occupation du sol
IV-2-1-La carte d’occupation du sol (plateau de Sidi Senouci)
IV-2-2-Les superficies des terres utilisées par l’agriculture dans le plateau de Sidi Senouci
IV- 2-3-Description de l’agriculture de Sidi Senouci
IV- 2-4-Les systèmes d’irrigation au plateau de Sidi Senouci
IV- 2-5-Elevage
V-Conclusion
CHAPITRE III HYDROGEOLOGIE
I-INTRODUCTION
II-LA GEOMETRIE DE L’AQUIFERE
III-PIEZOMETRIE
III-1- inventaire des puits d’eau
III-2-Interprétation des cartes piézométriques
III-2-1-Les anciennes compagnes
III-2-2-Les nouvelles campagnes
VI-Conclusion
CHAPITRE VI ETUDE DE LA QUALITE DES EAUX SOUTERRAINES ET IMPACTS DE L’ACTIVITE AGRICOLE SUR LA QUALITE DES EAUX
I-INTRODUCTION
II-MATERIELS ET METHODES D’ANALYSES
II-1-Echantillonnage et modes de prélèvements
II-2- Mesure du potentiel d’hydrogène, PH
II-3-Mesure de la température
II-4-Mesure de la conductivité
II-5-Dosage de la dureté totale TH par titrimétrique à l’EDTA
II-6-Dosage du calcium
II-7- Dosage des chlorures
II-8- Dosage des ions hydrogénocarbonates
II-9- Détermination des paramètres de pollution
II-9-1-Dosage d’ion nitrate par spectrophotomètre UV visible
II-10-Dosage de l’ion d’ammonium (Méthode Russe experts FAO)
III-CAMPAGNE AVRIL
III -1- Paramètres physico-chimiques
III-1-1- Résultats et interprétations physicochimiques
III-1-1-1- Le PH
III-1-1-2- La température
III-1-1-3- La conductivité
III-1-1-4- La minéralisation globale
III-1-1-6- La dureté totale (titre hydrométrique TH)
III-2- Les interprétations des cartes d’isoteneur
III-2-1- Carte d’isoteneur en calcium
III-2-3- Carte d’isoteneur en chlorure
III-2-4- Carte d’isoteneur en bicarbonaté
III-2-5 -Carte d’isoteneur en nitrate
III-2-6- Carte d’isoteneur en ammonium
IV-CAMPAGNE JUIN
IV-1- Paramètres physico-chimiques
IV-1-1- Résultats et interprétations physicochimiques
IV-1-1-1 PH
IV-1-1-2-La température
IV-1-1-3-La conductivité
IV-1-1-4-La minéralisation globale
IV-1-1-5-La qualité des eaux
IV -1-1-6 -La dureté totale (titre hydrométrique TH)
IV-2- Les interprétations des cartes d’isoteneur
IV-2-1-Carte d’isoteneur en calcium
IV-2-3-Carte d’isoteneur en chlorure
IV-2-5-Carte d’isoteneur en ammonium
V -INTERPRETATION DES RESULTATS DES ANALYSES PHYSICOCHIMIQUE RECENTS ET ANCIENS
V-1 La teneur en Ca2+
V-2 la teneur en Mg2+
V-3 La teneur en Cl-
V-4 La teneur en HCo3-
CONCLUSION GENERALRE
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
ANNEXE

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