Rapport Scientifique Détaillé Du Projet

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique اﻟﻤﺪﯾﺮﯾـﺔ اﻟﻌﺎﻣـﺔ ﻟﻠﺒﺤـﺚ اﻟﻌﻠﻤـﻲ و اﻟﺘﻄﻮﯾــﺮ اﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟــﻲ Direction Générale de la Recherche Scientifique et du Développement Technologique

ﺗﻘﺮﯾﺮﻋﺎم ﻟﻤﺸﺮوع اﻟﺒﺤﺚ Rapport général du projet PNR

-اﻟﺘﻌﺮﯾﻒ ﺑﺎﻟﻤﺸﺮوع :I-IDentification du projet 1 PNR Organisme pilote

03 Ressources en Eau CRSTRA

Domiciliation du projet :

Ecole Nationale Supérieure d’Hydraulique de Blida

ﻋﻨﻮان اﻟﻤﺸﺮوع Intitulé du projet

Recharge artificielle de la nappe de la Mitidja

Rapport scientifique détaillé du projet

Projet: ’’Mettre le Titre du projet’’ Recharge artificielle de la nappe de la Mitidja

PNR : « Mettre l’intitulé du PNR » 03 Ressources en Eau

Membres de l’Equipe : MEDDI mohamed; BOUFEKANE Abdelmadjid; MEDDI Hind; SAIDI Hayet; CHEBAH Mohamed; MOUMTAZ Rezack

Partenaire socio-économique : Agence Nationale des Ressources Hydraulique (direction régionale du Centre – Blida), Direction des Ressources en eau de Blida

Etablissement de domiciliation : Ecole nationale Supérieure d’Hydraulique de Blida,

Description du produit : (3 lignes max) On dispose à ce stade d’un outil qui permet de prévoir les réponses de la nappe de la Mitidja (région sud – Est) à différents schémas d’exploitation. A échéance de quatre ans, avec quatre laps de temps d’une année chacun, cinq scénarios d’exploitation ont été développés et mis au point. Sommaire

Introduction générale ;;………………………...…………………………………….03 I. Changement climatique et prévision Dans la plaine de la Mitidja ..…………….03 I.1. Changement climatique ...………………...…………………………………….03 I.2. Etude de la sécheresse ...………………...……………………………………04 I.2.1. Introduction ………...... ………………...……………………………………04 I.2.2. Processus de Markov d’ordre 1 ….………………...………………………...04 II. Recharge artificielle de la nappe de la Mitidja ...………………...……………..05 II.1. Reconnaissance de la nappe alluviale de la Mitidja ...………………...……..05 A- Aquifère des alluvions de la Mitidja .………………...…………………………05 B- Evolution temporelle de la piézométrie ...………………...…………………….06 II.2. Méthode de la recharge artificielle de la nappe de la Mitidja ...……………...09 A- Objectif du travail ...………………...…………………………………………...09 B- Diagnostic quantitatif et qualitatif des eaux superficielles utilisées pour la recharge...………………...………………………………………………………..11 II.3. Modélisation de la zone pilote de la recharge artificielle de la nappe de La Mitidja ..………………………………………………………………….………..18 II.3.1. Introduction ...………………...………………………………………………18

II.3.2. Présentation de la structure modélisée ...………………...……………..……18 a. Aperçu sur le système existant de la recharge artificielle dans le projet pilote ...………………...…………………………………………………………..…18 b. Délimitation de la zone modélisée ……………………………………………….20 c. Outil ...………………...…………………………………………………………...20 d. Discrétisation spatiale ……………………………………………………………..20 e. Les conditions aux limites ………………………………………………………...21 f. Calage du modèle ……..…………………………………………………………...23 g. Exploitation du modèle ..……..……………………………………………..….....25 Conclusion générale et recommandation ……………………………………………34 Perspectives ...………………...………………..……………………………………..35

2 Introduction générale

La forte croissance démographique et l’urbanisation ont engendré une concentration importante de la population aux alentours de la capitale et par conséquent des besoins importants en eau potable. La restructuration de l’agriculture a permis un redéploiement de l’activité agricole et a donné lieu à une augmentation des besoins en eaux d’irrigation. Enfin, la libération de l’activité commerciale a permis un développement important de la petite et moyenne industrie engendrant un besoin important en eau industrielle dont les grands consommateurs sont les unités transformatrices de produits agricoles.

Tous ces besoins en eaux en évolution grandissante conjuguée à un phénomène de sécheresse qui s’est déclaré durant une trentaine d’années consécutives, a fait empirés les problèmes d’approvisionnements de la population, des agriculteurs et des unités industrielles.

Cette situation a permis, aujourd’hui, de voir une surexploitation des eaux souterraines alors que la recharge naturelle est limitée. Devant ce problème et pour augmenter le volume d’eau de la nappe, on a proposé une méthode de recharge dite la méthode de recharge artificielle. Cette technique est utilisée pour recharger artificiellement la nappe de la Mitidja à partir de l’oued El Harrach dans sa partie amont.

I. Changements climatiques et prévision dans la plaine de la Mitidja I.1. Changements climatiques

La caractérisation d'éventuelles fluctuations d'ordre climatique repose, entre autre, sur l'étude de séries chronologiques de données de pluie et de débit à différents sites de mesures. Le but de cette approche est de caractériser d'éventuelles changements d'ordre climatique au niveau de la plaine de la Mitidja, pour ce faire une analyse statistique de longues séries chronologiques de données de pluies au pas de temps annuel, saisonnier ou de plusieurs mois des différentes stations ont été réalisées. L'analyse sera ponctuelle; "par site" avant d'envisager une approche régionale. La stationnarité ou la non stationnarité des séries pluviométriques intéresse beaucoup les utilisateurs dans les différentes applications (hydrologie, agronomie, gestion des ressources hydriques, etc.). La détection d’une ou plusieurs ruptures renseigne sur l’évolution pluviométrique dans une région donnée. Cette rupture peut être considérée comme étant due à un changement des paramètres de la loi des probabilités des variables aléatoires dont les réalisations successives constituent les séries chronologiques étudiées.

En étudiant des séries pluviométriques longues représentatives de la Mitidja, nous avons constaté une diminution des totaux pluviométriques annuels. La réduction a touché principalement les pluies d’hiver et du printemps qui constituent plus de 60 % de la pluviométrie annuelle (Meddi et al., 2002). Sur ces chroniques des précipitations annuelles une rupture est identifiée à partir de la moitiée de ladécennie 70, par le test de Pettitt (Pettit, 1979), avec une tendance nette à la baisse de la pluviométrie. En hiver, la diminution des

3 volumes précipités varie de 26 à 35 %. Au printemps, la réduction de la pluviométrie oscille entre 24 et 36 %.

I.2. Etude de la sécheresse I.2.1. Introduction

La sécheresse constitue un fléau redoutable pour l'économie, essentiellement sur la production agricole pluviale. L'analyse de la récurrence et de la persistance de ce phénomène par des méthodes scientifiques cherche à établir une estimation des probabilités qui pourrait contribuer à la planification de stratégies de mobilisation et de gestion des ressources en eau. L’Algérie est l’un des pays du Sud du bassin méditerranéen qui souffre de la pénurie d’eau d’une saison à une autre et d’une année à une autre. Les écoulements en eau sont caractérisés par une irrégularité saisonnière et interannuelle importante, une violence et une rapidité des crues. Par ailleurs, le climat est caractérisé par de longues périodes de sécheresse et des précipitations irrégulières dans le temps et l’espace. Une étude effectuée sur l’évolution pluviométrique (Kadi, 1995) par rapport à l’indice de normalité sur quelques régions méditerranéennes (Italie, Algérie, France, Grèce, Espagne, Maroc, Portugal et Moyen-Orient) a montré que : a- La récurrence du déficit en précipitations dans une très vaste zone durant les années 1944, 1945, 1970, 1973, 1980, 1981, 1989 et 1990, où au moins entre 4 et 6 des huit sous-régions traitées ont été touchées; b- Certaines zones sont plus affectées que d’autres : - l’Algérie et l’Espagne dans la partie occidentale; - La Grèce et le Moyen-orient dans la partie orientale; c- Généralement, la sécheresse est apparue sur la majorité des pays du bassin méditerranéen depuis le début des années 80.

Pour décrire la persistance de la sécheresse, on va appliquer la méthode des chaînes de Markov aux séries de pluies annuelles.

I.2.2. Processus de Markov d’ordre 1

Le modèle des chaînes de Markov est un modèle stochastique, itératif. Ce processus exprime des probabilités conditionnelles de passage de l'état de la veille (année précédente) à l'état de l'année en cours. Ainsi l'état de l'année k ne dépend que de l'état k-1 pour le processus de Markov d'ordre 1. Il dépend des états k-1 et k-2 pour le processus de Markov d'ordre 2 (Arnaud M.1985 et Thirriot C.1983) Une année peut être caractérisée du point de vue pluviométrique par deux états : - un état 0 : présence de la sécheresse (sèche ou très sèche) ; - un état 1 : absence de la sécheresse (normale, humide, très humide).

Les résultats obtenus montrent les situations prévisionnelles suivantes :

4  Si une année est sèche, la probabilité pour qu’elle soit suivie d’une année « sèche » est de l’ordre de 47%.  Si une année n’est pas sèche, la probabilité d’avoir une année sèche l’année suivante est de 41%.  La probabilité d’avoir deux années successives non sèches est importante (elle de l’ordre de 57 %)  Si une année est sèche, la probabilité d’avoir une année non sèche l’année suivante est de 33%.

I.2.3. Processus de Markov d’ordre 1Processus de Markov d’ordre 2

On s’intéresse essentiellement aux cas de figures suivantes : S-S-S (trois années sèches successives), S-S-NS (deux années sèches successives), NS-S-S (deux années sèches successives), NS-S-NS (une année sèche isolée). L’application de l’hypothèse des chaînes de Markov donne les probabilités suivantes :

- La probabilité d’avoir une séquence composée de deux années sèches successives suivies d’une année « sèche » est tés importante : - La probabilité d’avoir une séquence composée de S-S-S est importante avec 61%. - La probabilité d’avoir une séquence composée de S-S-NS est moins importante (33%). - La séquence composée de NS-S-S, a une probabilité de l’ordre de 41%. - La séquence composée de NS-S-NS, a une probabilité relativement importante (59%).

Cette partie a fait l’objet d’une communication internationale :

Hind MEDDI, Mohamed MEDDI : Impact of climate change on groundwater (the Mitidja plain). Third Water Framework Directive international conference: climate change impacts on water security and safety. 4th-6th November 2013 at the Polytech'Lille, Lille, France

II. Recharge artificielle de la nappe de la Mitidja II.1. Reconnaissance de la nappe alluviale de la Mitidja

A- Aquifère des alluvions de la Mitidja

Les sédiments clastiques de la formation de la Mitidja et les sédiments fluviaux récents constituent l'aquifère le plus important de la plaine de la Mitidja.

Cet aquifère, composé de graviers et de galets alternant avec des limons et argiles, occupe toute l'étendue la plaine. L’épaisseur moyenne de ces alluvions est de l’ordre de 100 à 200 m mais qui va diminuer vers le Sud pour atteindre l’Atlas. Sa limite inférieure est constituée par les marnes de la formation d'El-Harrach et sa limite supérieure est libre sauf dans la zone du Mazafran où la nappe est captive sous les limons du Rharbien.

La nappe alluviale de la Mitidja est alimentée par : 5 ● Infiltration des précipitations sur la plaine. ● Infiltration à partir des cours d'eau et du ruissellement sur les piémonts de l'Atlas. ● Écoulement souterrain de l'Atlas. ● Fuites des réseaux de distribution en eau. ● Infiltrations des eaux d'irrigation excédentaires. Les exhaures sont assurées par :

. Pompage dans les points et forages de la plaine. . Drainage des Oueds dans leur cours aval. . Fuites souterraines vers la mer. . Écoulement vers les limons de la formation du Mazafran par drainance.

B- Evolution temporelle de la piézométrie

Dans le but de déterminer l’évolution des fluctuations de la surface piézométrique de l’aquifère alluvial de la Mitidja, nous avons cherchés à comparer les niveaux d’eaux relevés par l’ANRH dans les anciennes études (1980) avec ceux mesurés récemment (jusqu’à 2012).

La première lecture des données de l’ANRH, depuis les années 1980, montre que la piézométrie de la Mitidja a beaucoup diminué. Un rabattement très important et remarquable dans la nappe, varient de 10 à 25 mètres sur une période de 30 ans.

Cette baisse importante de la surface piézométrique est la conséquence de plusieurs facteurs à savoir :

 Longue période de sécheresses (quatre dernières décennies) combinée à une importante prolifération de forages.  Le commencement précoce de l’irrigation dû à cette sécheresse.  Importance des surfaces irriguées.  La déperdition des eaux par ruissellement favorisée par les extractions du tout-venant et de sable dans les lits des oueds.  Au pompage continu au niveau des principaux champs de captage à cause de l’augmentation de la demande de la ressource au niveau de l’algérois.  prolifération des forages agricoles et industriels illicites surtout au voisinage des périmètres de protection des champs de captage.

B.1. Fluctuation de la surface piézométrique pour la période 1980-1990

Le graphe (Fig. 1) montre l’évolution de la piézométrie annuelle dans le forage (E008- 09638 Reghaia), de la nappe alluviale de la Mitidja pour la période 1980-1990. Il nous incite à faire les explications suivantes :

6 - La période 1980-1983 se caractérise par une remontée généralisée du niveau piézométrique due aux apports pluvieux importants qu’a connu la région pendant cette période.

- Après une augmentation, suite à la saison pluvieuse de 1983-1985, le niveau du plan d’eau s’est stabilisé durant les deux années 1986-1987. On note donc une stabilité du niveau de la nappe.

- En 1988, la piézométrie va entrer dans une nouvelle phase d’abaissement continue jusqu’à la fin de l’année 1990, cette baisse était de 1 à 2 m/an (voir une baisse total de 8 m). Elle est due à la diminution des précipitations pendant cette période et au pompage intensif.

Fig. 1. Evolution du niveau piézométrique du forage (E008-09638 Reghaia) (Période : 1980-1990)

B.2. Fluctuation de la surface piézométrique pour la période 1990-2000

La période déficitaire en Algérie (1990-2000) est très bien marquée par une baisse très nette du niveau piézométrique (Fig.2 et Fig.3), près de 10 mètres sur 10 ans. Les graphes établis montrent que :

- la période 1990-1995 est marquée par une baisse importante du niveau piézométrique (près de 5 mètres) dans le forage (E008-04603 Rouiba).

- durant l’année 2006, on a enregistré une remontée rapide de la surface piézométrique dans le forage (E008-04211 Rouiba). Cela est dû principalement à nature excédentaire en terme de pluie. - le niveau du plan d’eau a diminué durant le cycle de 1996-2000 dans le forage (E008- 04603 Rouiba). La baisse du niveau piézométrique est de l’ordre de 4 à 5 m.

7 Fig. 2. Evolution du niveau piézométrique du forage (E008-04603 Rouiba) (Période : 1990-1995)

Fig. 3. Evolution du niveau piézométrique du piézomètre (E008-04212 Rouiba) (Période : 1995-2000)

B.3. Fluctuation de la surface piézométrique pour la période 2000-2010

Le graphe montrant l’évolution du niveau piézométrique (Fig. 4) du forage (E008-04596 Baraki) établi pour la période 2000-2010 montre que les faibles rabattements enregistrés durant cette période sont le résultat de l’accroissement des précipitations qui ont dépassé les 600 mm/an en plus de l’installation des bassins infiltrations du projet pilote dans la partie amont de l’oued El Harrach, par l’ANRH et le DRE de Blida, pour la recharge de la nappe artificiellement à partir de l’année 2005.

8 Fig. 4. Evolution du niveau piézométrique du forage E008-04596 Baraki (Période : 1999-2010)

 Discussion

 La baisse de la surface piézométrique entre 1980 et 2000 est matérialisée par un rabattement important qui se manifeste au niveau des principaux champs de captages, la conséquence de plusieurs facteurs qui seront cités dans le chapitre II.2.  La stabilisation du niveau piézométrique après la fin de l’année 2000 est due à l’augmentation des précipitations et à l’installation d’un projet de recharge artificielle de la nappe par des bassins d’infiltration à partir de l’oued El Harrach à partir de l’année 2005 par l’ANRH et la DRE de Blida.

II.2. Méthode de la recharge artificielle de la nappe de la Mitidja

A- Objectif du travail

L’évolution de la piézométrie du système aquifère de la Mitidja montre une baisse continue depuis 1980. Au cours de la période 1980 - 2000, on a noté une baisse importante et continue du niveau de la nappe. Elle est de l’ordre de 30 m dans certains endroits de la nappe. Alors que pour la période 2000 à 2012, on a inscrit une stabilisation du niveau de la nappe.

La diminution du niveau piézométriques, pour la période 1980-2000, dans les ouvrages de captages sont dues à plusieurs phénomènes, citons :

 Longue période de sécheresse.  Les fluctuations saisonnières et annuelles des précipitations.  Les pompages intensifs dans les zones industrielles et agricoles.

La stabilisation du niveau de la nappe pour la période 2000-2012 est en relation direct avec :

. L’augmentation des précipitations annuelles après l’année 2000.

9 . Le projet pilote de la recharge artificielle de la nappe au bord de l’oued Hammam Melouane à partir de 2005.

Les chiffres de l’ANRH (Fig.5) montrent l’évolution du niveau piézométrique en aval des bassins d’infiltration.

 Les niveaux statiques de la nappe mesurés en 2005 (date de mise en service) au niveau de trois piézomètres implantés en aval des bassins, donnent des profondeurs entre 35 et 41 m mais après la suppression du canal d’alimentation des bassins, les niveaux ont chutés pour atteindre des valeurs variant entre 54 et 68 m en 2010.

Fig. 5. Evolution du niveau piézométrique en aval des bassins d’infiltration (Période 2005-2012)

En résumé

Ce projet de recharge par bassins d’infiltration a donné de bons résultats. Actuellement, ces bassins sont à l’arrêt en raison de la déviation des eaux de l’oued vers le nouveau barrage de Douéra. Cet état de fait risque d’accroitre le rabattement de la nappe davantage.

Pour cela, l’objectif de notre projet et d’améliorer l’alimentation de la nappe pour compenser les pertes en utilisant cette technique, toutefois :

10 B- Diagnostic quantitatif et qualitatif des eaux superficielles utilisées pour la recharge B.1. Diagnostic quantitatif

- En 1991, plus de 413 Hm3 de pertes vers la mer ont été enregistrées pour les deux oueds (Mazafran et El Harrach).

- En 1993, plus de 148 Hm3 de pertes vers la mer ont été enregistrées pour l’oued El Harrach seulement (avant la réalisation de la déviation de l’oued El Harrach vers le Barrage de Douéra), notant que les précipitations pour cette année n’ont pas dépassé les 414 mm.

Fig. 6. Précipitation interannuelle moyenne et apports liquides moyens enregistrés à la station de Baraki et de l’oued Mazafran (période 1981 – 1996)

Ce volume apparaît en quantité suffisante pour assurer le bon fonctionnement du projet projeté (Recharge artificielle de la nappe) avec une efficacité certaine et sans perturbation de la distribution vers le barrage de Douéra.

B.2. Diagnostic qualitatif

On a procédé durant les trois années successives (2010, 2011 et 2012) à des échantillonnages mensuels des eaux de l’oued El Harrach dans la zone où la recharge sera effectuée. Ce suivi a pour but de caractériser la qualité des eaux qui seront utilisées dans la recharge artificielle pour éviter le colmatage des bassins et l’altération de la qualité des eaux souterraines.

11  Analyse de l’eau de l’oued  Années 2010 et 2011

Les résultats des analyses physicochimiques de l’eau superficielle (oued El Harrach) à la station du rocher des pigeons (Hammam Melouane) pour les deux années 2010 et 2011 sont reportés dans le tableau 1:

Tableau. 1. Les résultats d’analyse de l’eau superficielle pour les deux années 2010 et 2011 à la station rocher des pigeons Ca Mg Na K Cl SO4 HCO3 NO3 RS pH CE Date mg/l µ/cm 14/10/10 76 38 35 0 120 116 214 4,0 707 8,0 1 093 30/10/10 116 146 130 1 498 304 244 5,0 1 847 8,3 2 830 02/11/10 76 36 35 0 123 100 207 3,0 600 8,1 946 21/11/10 102 56 380 3 475 340 214 1,0 1294 8,2 3000 31/11/10 108 151 156 1 490 324 250 4,0 1966 8,1 3090

Année 2010 Année 03/12/10 106 54 380 3 475 340 214 4.0 1115 8,1 3000 16/12/10 82 73 165 2 240 200 214 0,0 744 8,0 1438

02/01/11 69 56 78 1 106 340 214 0,0 1 115 7,7 3 000 18/01/11 82 47 200 2 251 216 244 6,0 1 014 7,8 1 572 27/02/11 62 48 71 1 69 190 214 6,0 610 7,8 900 08/02/11 68 44 104 1 115 191 232 5,0 643 7,9 1 100 01/02/11 46 20 13 1 27 69 165 3,0 279 7,5 477 13/02/11 94 37 34 1 63 193 220 7,0 550 7,8 830

Année 2011 Année 03/03/11 82 47 73 1 111 204 217 6,0 704 8,0 1 100 17/05/11 68 38 87 1 99 182 207 8,0 650 8,4 994 22/05/11 68 37 200 2 190 149 238 6,0 604 8,2 1 019

Ces résultats montrent que les eaux sont similaires pour les deux années avec une augmentation des concentrations en périodes des crues. Cette augmentation est due aux fortes pluies, au régime d’écoulement et à l’augmentation du niveau de l’oued.

Années 2012 Afin de confirmer les résultats précédents, on a procédé, durant l’année 2012, à des échantillonnages mensuels des eaux dans deux points de contrôle bien déterminés.

 Le premier point au niveau de la station du rocher des pigeons (oued principal).  Le deuxième point à l’entrée des bassins d’infiltration (sur la dérivation).

Les résultats obtenus sont résumés dans les tableaux 2 et 3.

12 Tableau 2. Résultats des analyses des eaux superficielles pour l’année 2012 à la station du rocher des pigeons Ca Mg Na K Cl SO4 HCO3 NO3 RS pH CE Date mg/l µ/cm 08/02/12 87 64 67 2 174 181 275 0,9 756 7,7 1 300 13/02/12 81 54 64 2 112 158 275 2,4 634 7,8 1 100 21/02/12 61 40 50 2 45 130 253 1,0 546 7,6 800 26/02/12 67 41 51 4 47 161 275 1,0 661 7,4 900 07/03/12 72 37 27 2 80 132 214 3,4 473 7,8 777 11/03/12 78 43 26 2 45 128 275 2,7 458 7,5 800 20/03/12 63 40 26 2 28 133 259 1,2 442 7,8 700 26/03/12 65 44 24 1 45 163 244 3,1 499 8,0 800 01/04/12 62 45 24 3 34 160 244 0,8 611 8,0 800 08/04/12 67 46 38 3 39 105 275 1,5 545 7,9 846 16/04/12 61 42 38 2 10 205 244 1,7 450 7,9 800 24/04/12 74 34 31 3 14 167 223 1,4 554 8,1 840 30/04/12 73 48 32 3 30 221 244 0,5 560 8,2 848 08/05/12 84 45 47 2 116 212 183 2,8 762 8,1 1 100 20/05/12 91 43 45 2 93 243 214 1,2 715 8,2 1 080 12/06/12 78 60 111 2 243 201 214 0,0 976 8,2 1 500 04/07/12 53 99 172 2 378 282 229 0,0 1 387 8,3 2 200 20/09/12 106 77 298 3 580 332 159 0,0 1 875 8,2 2 690 NO2 NH4 PO4 MES (105°C) Date mg/l 08/02/12 0,000 0,251 0,278 57 13/02/12 0,034 0,152 0,324 52 21/02/12 0,048 0,167 0,324 1 517 26/02/12 0,000 0,094 0,208 191 07/03/12 0,041 0,107 0,239 11/03/12 0,000 0,410 0,309 780 20/03/12 0,000 0,000 0,288 180 26/03/12 0,127 0,100 2,286 25 01/04/12 0,000 0,027 0,226 - 08/04/12 0,000 0,064 0,159 - 16/04/12 0,058 0,002 0,236 770 24/04/12 0,000 0,042 0,181 - 30/04/12 0,000 0,056 0,116 - 08/05/12 0,000 0,267 0,162 - 20/05/12 0,003 0,160 0,141 - 12/06/12 - - - - 04/07/12 - - - - 20/09/12 - - - -

13 Tableau 3. Résultats des analyses des eaux superficielles pour l’année 2012 à l’entrée des bassins d’infiltration Ca Mg Na K Cl SO4 HCO3 NO3 RS pH CE Date mg/l µ/cm 08/02/12 70 74 45 2 102 232 244 1,0 689 7,8 1 100 13/02/12 77 56 45 2 100 142 275 1,3 573 8,0 1 000 21/02/12 59 42 48 2 45 142 259 1,4 553 7,7 800 26/02/12 65 41 45 3 37 149 275 0,0 674 7,5 900 07/03/12 70 34 20 2 61 100 244 1,1 446 7,9 700 11/03/12 76 46 20 2 33 134 244 1,0 533 7,7 800 20/03/12 72 38 20 2 32 146 244 1,3 477 7,4 722 26/03/12 67 47 48 1 75 187 214 2,3 583 8,3 900 01/04/12 62 57 26 2 41 180 275 4,0 525 8,1 900 08/04/12 59 48 27 2 38 118 259 1,1 545 8,0 784 16/04/12 70 38 27 2 11 187 244 1,4 450 8,2 800 30/04/12 67 53 36 3 29 198 244 0,7 549 8,1 899 08/05/12 82 48 43 2 112 200 153 0,4 752 8,1 988 20/05/12 100 39 42 2 90 239 214 1,4 673 8,2 1 020 12/06/12 78 57 67 5 134 220 214 0,0 680 8,2 1 150 04/07/12 51 73 99 2 198 236 214 0,0 889 8,3 1 379 20/09/12 64 153 196 3 500 400 122 0,0 1 492 8,2 2 450 NO2 NH4 PO4 MES (105°C) Date mg/l 08/02/12 0,000 0,052 0,278 158 13/02/12 0,041 0,096 0,349 130 21/02/12 0,051 0,243 0,343 1 958 26/02/12 0,024 0,104 0,392 281 07/03/12 0,000 0,144 0,251 11/03/12 0,000 0,284 0,324 1 270 20/03/12 0,000 0,018 0,263 190 26/03/12 0,000 0,121 0,359 39 01/04/12 0,000 0,046 0,205 - 08/04/12 0,000 0,071 0,150 - 16/04/12 0,031 0,078 0,012 890 24/04/12 0,000 0,076 0,092 - 30/04/12 0,000 0,134 0,168 - 08/05/12 0,017 0,000 0,150 - 20/05/12 - - - - 12/06/12 - - - - 04/07/12 - - - - 20/09/12 0,000 0,052 0,278 158

Les résultats obtenus pour les deux points de contrôle montre que :

. Les valeurs des éléments chimiques sont pratiquement identiques. . Les MES sont importantes à l’entrée des bassins de décantation comparées à la station du rocher des pigeons. Elles sont remarquables en périodes des crues où l’écoulement transporte une quantité importante de particules de sables, de terres et de sédiments suite à l’érosion ou au lessivage des sols fragiles.

14  Transport solide

L’étude du transport solide se base sur un suivi mensuel de mesures continues à la station du rocher des pigeons pour les deux années 2011 et 2012.

 Année 2011

La figure 7 résume les données concernant les apports solides mensuels mesurés durant l’année 2011. Nous constatons que les maxima ont été enregistrés entre janvier et juin.

Fig. 7.Variation de la concentration (mg/l) en matière solide pour l’année 2011

15  Années 2012

La figure 8 illustre montre la variation des apports solides mensuels de l’année 2012.

Fig. 17.Variation de la concentration (mg/l) en matière solide pour l’année 2012

- Discussion

Les figures 7 et 8 montrent que les valeurs du transport solide sont importantes en période des crues où il y a une forte turbidité. Durant la période des crues, l’eau est très chargée. Donc l’utilisation de ces eaux risque de provoquer le colmatage des fonds des bassins d’infiltrations. Alors, il faut prendre les mesures nécessaires pour éviter cette problématique.

Remarque

 La série de données de transport solide pour l’année 2012 est incomplète à cause des travaux effectués dans la région du rocher des pigeons.  Manque de valeurs de transport solide dans les bassins de décoration vu le manque d’une station de mesures à cet endroit. Pour mener à bien ce projet, il est donc, nécessaire d’installer une station de mesures en collaboration avec les services de l’ANRH.

16 * En résume

Les résultats de suivi de la qualité des eaux de l’oued pour les trois années d’étude (2010,2011 et 2012) montrent que :

 La couleur, l’odeur et la saveur de l’eau sont acceptables pour faire la recharge de la nappe.  La turbidité est faible. Les concentrations de Ca, Mg, et Na sont identiques, inferieures à 200 mg/l ce qui signifie que l’eau est moins dure.  Les concentrations du potassium sont égales à 3 mg/l (inférieure à 12 mg/l : normes).  Les concentrations des chlorures varient entre 10 – 500 mg/l (inférieures à 250 mg/l).  Les concentrations des sulfates varient entre 100 – 400 mg/l (inférieures à 250 mg/l).  Les concentrations des bicarbonates varient entre (214 – 275) mg/l (inférieures à 200g/l).  Les concentrations des nitrates varient entre 0 – 8 mg/l (inférieures à 50 mg/l).  Les valeurs du pH obtenus varient entre 7,7 – 8,3.  Les valeurs de la conductivité électrique varient entre (400 – 3000) µS/cm, alors que le résidu sec varie entre 279 – 1847.  Les matières en suspension (MES) sont très riche en sable.

- Discussion

Les résultats obtenus de ces analyses montrent :  Une bonne qualité chimique de l’eau qui sera utilisée pour la recharge de la nappe de la Mitidja.

 Les valeurs de la matière en suspension sont importantes.

On a constaté que ces particules fines proviennent du broyage des calcaires de la sablière qui est située en amont de la zone du système de recharge proposée. Ce problème peut être réglé soit :  par une amenée d’eau à l’amont de cette sablière. Cette solution est très coûteuse vu la longueur importante de la dérivation qui sera éventuellement réalisée.

Cette partie a fait l’objet de deux communications i:

- Abdelmadjid BOUFEKANE, Mohamed MEDDI : Study of surface water quality in the Wadi El Harrach for its use in the artificial groundwater recharge of the Mitidja (North Algeria). 2ème Colloque International sur la Gestion des Ressources en Eau - Batna, le 22 et 23 Octobre 2013. - Abdelmadjid BOUFEKANE, Mohamed MEDDI : Etude de la qualité des eaux souterraines et superficielles utilisées pour l’irrigation et ses risques dans la Mitidja orientale. Séminaire National : Irrigation en Algérie, Enjeux et Perspectives, les 29 et 30 mai 2012, Université de Chlef.

17 II.3. Modélisation de la zone pilote de la recharge artificielle de la nappe de la Mitidja

II.3.1. Introduction

Nous avons décrit dans la partie précédente (II.2) la singularité des phénomènes responsables de la formation des dépressions piézométriques fermées dans la nappe libre de la Mitidja. Les objectifs de la modélisation sont le suivi et la surveillance de l’état piézométrique dans la zone pilote avant et après l’utilisation de la technique de la recharge artificielle ainsi que les risque pouvant être engendrés et de chercher une meilleure solution à travers des scénarios proposés.

II.3.2. Présentation de la structure modélisée a. Aperçu sur le système existant de la recharge artificielle dans le projet pilote

Le projet pilote de la recharge de la nappe de la Mitidja comporte :

1ère expérience (de l’ANRH) : au bord de l’oued El Harrach amont, Il existe :

 Un (01) bassin de décantation des particules fines (50 m x 46 m x 3 m).  Trois (03) bassins destinés à l’infiltration des eaux (31 m x 15 m x 3 m). Ces bassins sont alimentés par un canal d’amenée d’eau à partir de l’oued. Le projet comporte également des piézomètres qui ont été réalisés en aval pour suivre l’impact de la recharge sur le niveau d’eau souterrain.

2ème expérience (de la DRE de Blida) : située à 3Km au Nord-ouest du site de l’ANRH. Ces bassins sont de grandes dimensions (50 à 100 m de long sur 30 à 50 m de largeur) qui sont alimentés par des canaux d’irrigation datant de 1827 acheminant les eaux d’oued Hammam Melouane.

Actuellement, cinq (05) bassins ont été réalisés dans la région comprise entre Bouinan et Bougara qui rechargent la nappe avec de grand débit :

. Bassin 1 : avec un débit d’infiltration variant de 40 à 70 l/s, . Bassin 2 : avec un débit de 306 l/s (jaugeage du 14/03/2005) . les deux autres bassins reçoivent de 20 à 40 l/s . Un grand bassin de décantation avant sa finalisation avait un débit entrant de 986 l/s.

Remarque importante Ce projet a donné de bons résultats localement, étant donnés que les forages agricoles situés dans ce domaine exploitent les eaux souterraines à grand débit. Cette constatation est appuyée par un faible rabattement de la nappe malgré les grands pompages effectués dans la région.

Actuellement, ces bassins sont à l’arrêt. Donc, il est primordial de prendre en charge ce système en créant un nouveau moyen d’alimentation.

18 Fig. 9. Les différents systèmes de recharge de la nappe de la Mitidja (ANRH, 2012)

Fig. 10. Situation du projet pilote pour la recharge de la nappe de la Mitidja (ANRH, 2012)

19 b. Délimitation de la zone modélisée

Le projet pilote de la recharge de la nappe est localisé au bord de l’oued El Harrach qui représente l’objet à modéliser. Ce dernier correspond à l’étendue de la formation perméable de la région orientale de la Mitidja. Il est situé dans la région comprise entre les villes de Bouinan et de Bougara. c. Outil

Ce projet pilote de la recharge artificielle représente l’objet modélisé, appelé aussi "Système réel". Nous considérons l’aquifère dans cette région "monocouche" avec écoulement à surface libre, bidimensionnel dans l’ensemble du domaine et à faible pente hydraulique.

Dans telles conditions, nous avons utilisé un modèle d’écoulement bidimentionnel à savoir le modèle A.S.M (Aquifer Simulation Model) établi par W. Kinzelbach & R. Rausch (heidelberg/Stuttgart) en 1992, version 5.0 E. d. Discrétisation spatiale

C’est l’étape permettant la "discrétisation" de la zone du projet dans les limites de l’extension de ce dernier, c’est à dire son découpages en "n" parties (ou mailles) d’égales dimensions. Le programme du modèle va résoudre "n" équations, sous la forme d’une matrice de "n" lignes et "n" colonnes.

La zone étudiée a ainsi été subdivisée en un ensemble de mailles carrées, de 500 m de coté, réparties suivant une matrice de 17 lignes et 10 colonnes (Fig. 12), soit, 135 mailles actives, couvrant une superficie de 33,75 Km².

Le fond de carte servant de référence pour le modèle est obtenu par numérisation de la carte piézométrique (Fig. 11) de la nappe de la Mitidja (compagne d’octobre 2012, établie par l’ANRH).

20 Fig. 11. Carte piézométrique de la nappe de la Mitidja (ANRH, Campagne, octobre 2012)

e. Les conditions aux limites

Les conditions aux limites sont définies comme toutes conditions hydrodynamiques, de flux ou de potentiels, permanents ou variables, imposées au sein d’un système aquifère. Leurs définitions nécessitent la description quantitative du système.

. Limites géologiques : Les caractéristiques et la position des limites de la zone d’étude, ont été élaborées à partir des informations recueillies lors de la synthèse hydrogéologique de la région.

. Le mur : l’aquifère alluvionnaire de la Mitidja repose sur les marnes du Plaisancien imperméables. Le mur représente une limite à flux nul, sans échange par drainance avec l’aquifère plus profond. Dans la zone du projet, la morphologie de cette surface a été interpolée afin d’obtenir une altitude pour chaque maille du modèle.

. Le toit : à l’échelle de la région d’étude, la nappe alluviale modélisée est considérée comme libre, par conséquent, la limite du toit de l’aquifère correspond à la surface du 21 sol, et n’a pas d’importance dans le modèle du moins tant que la piézométrie modélisée n’atteint pas la surface du sol.

. Les limites à flux imposé : les conditions de flux imposé seront exprimées en termes de recharge nette :  une recharge directe par infiltration des précipitations (une recharge homogénéisée au niveau de chaque maille),  une recharge par l’infiltration à partir de l’oued El Harrach.

4045017

PZ 01

4044017 PZ 02

4043017

4042017 PZ 03

N 4041017

4040017 500072 501072 502072 503072 504072 505072 506072 507072 508072

Légende : PZ 01 0 1 km Flux entrant par l'oued Limites à flux entrant Limites de potetiels Piézomètre

Fig. 12. Maillage et conditions aux limites

Remarque

Pour simplifier le calage, l’aquifère modélisé dans se site est considéré comme un milieu continu et isotrope au sein d’une maille de calcul. Les paramètres hydrodynamiques sont la perméabilité et le coefficient d’emmagasinement, caractérisant l’état libre des alluvions quartenaires. Ces derniers sont identiques dans toutes les directions de l’espace, donc : Kx = Ky = Kz.

22 f. Calage du modèle f.1. Piézométrie

Le calage du modèle de simulation doit permettre la synthèse de toutes les données introduites, la reconstitution de celles manquantes et surtout l’établissement d’un accord entre l’état de la nappe observé à une période donnée (Fig. 13) et celui calculé par le modèle. Il est effectué en régime permanent. Le procédé du calage consiste à ajuster l’état calculé à l’état réel, par modification des valeurs introduites aussi bien celles des paramètres hydrodynamiques que celles des hypothèses faites.

PZ 01 4045017

N 30

40 Domaine Serkadji Domaine Mansour 4044017

PZ 02 Bougara 50 60

4043017 Bouinan RN N°29 Domaine Alouache

Domaine El Bey 70

4042017 PZ 03 Harrach El Oued

Projet pilote pour la recharge de la nappe

4041017

4040017 500072 501072 502072 503072 504072 505072 506072 507072 508072

Légende : PZ 01 Piézomètre Oued 70 0 1 km Courbe isopièze Localité Limite de la zone sud Sens d'écoulement Route

Fig. 13. Piézométrie initiale utilisée pour le calage du modèle dans la région de la recharge (Octobre 2012)

Rappelons que l’état de la piézométrie calculée, dépend des paramètres suivants :

 La charge piézométrique initiale ;  Les perméabilités (k) ;  Le coefficient d’emmagasinement ;  La recharge par les précipitations (infiltration efficace) attribuée à chaque maille dans le domaine d’extension de la nappe étudiée ;  Les flux entrants "+", correspondant au débit d’inféroflux à l’amont estimé par l’expression de Darcy en régime permanent ;  Les flux sortants "-", correspondant au débit déplacé vers l’aval estimé aussi par l’expression de Darcy ;  Les débits d’exhaure (pompages) dans la région d’étude.

23 f.2. Bilan de la nappe issu du calage

La phase du calage en régime permanent a permis d’établir un histogramme (Fig. 14) et un organigramme (Fig. 15) représentent le bilan de la nappe modélisée en régime permanent dans la région pilote de la recharge de la Mitidja au mois d’Octobre 2012. .

Fig. 14. Bilan en eau de la nappe modélisée en régime permanent dans la région pilote de la recharge de la Mitidja (Octobre 2012)

Entrées à la nappe (+) : Entrées à la nappe (+) :

Recharge par l’oued = Recharge par précipitation =

0,52 m3/s soit 44 928 m3/j 1,69 m3/s soit 146 016 m3/j

Région pilote de la recharge

Reste dans la nappe =

0,39 m3/s soit 33 696 m3/j

Sorties de la nappe (-) : Sorties de la nappe (-) : Sorties de la nappe (-) : Drainage par l’oued = Fuite vers l’aval = 0,20 m3/s soit 17 280 m3/j Pompage des puits + évaporation = 0,42 m3/s soit 36 288 m3/j 1,20 m3/s soit 103 680 m3/j

Fig. 15. Calcul détaillé du bilan en eau de la nappe modélisée en régime permanent (Octobre 2012)

24 - Discussion

- On peut conclure que le bilan hydrologique de la nappe calculé (mois d’Octobre 2012), dans la zone du projet pilote, par le modèle en régime permanent est équilibré. - Le modèle est élaboré dans le cas où les bassins d’infiltration sont à l’arrêt (état actuel).

- Cependant, il faut signaler que le débit restant dans la nappe est insuffisant pour assurer son équilibre à court et moyen terme.

A titre d’exemple : Supposant que la région sera touchée par une sécheresse, cela obligera les utilisateurs d’augmenter le débit de pompage dans les puits et les forages. Si le taux augmenté atteint une valeur de 35 % (voir un pompage de 1,62 m3/s au lieu de 1,20 m3/s), un rabattement remarquable au niveau de la nappe sera provoqué. g. Exploitation du modèle

On passe à la phase d’exploitation qui représente les états futurs de la nappe dans le site pilote. On dispose à ce stade d’un outil permetant de prévoir les réponses de la nappe à différents schémas d’exploitation. Dans cette optique et à échéance de quatre (04) ans, avec quatre (04) laps de temps d’une (01) année chacun, cinq scénarios d’exploitation ont été envisagés.

Tableau. 4. Localisation des piézomètres d’observation dans les mailles

Piézomètre d’observation Maille (x,y) PZ 01 (11,10) PZ 02 (9,8) PZ 03 (11,4)

25 g.1. Premier scénario

Avec les ouvrages de captages existants et leurs débits actuels sans apport des bassins d’infiltration, on a fait une simulation sur une période de 4 ans.

Sur la base des valeurs des entrées et sorties actuel, l’histogramme (Fig. 16) représentant le bilan de la nappe au bout de 4 ans d’exploitation, montre que la nappe garde sensiblement les mêmes valeurs actuels. Le risque de la sécheresse toujours existe.

Fig. 16. Bilan de la nappe dans le cas du premier scénario

La représentation graphique de l’évolution piézométrique au cours du temps (Fig. 17) montre un léger rabattement (0,35 à 0,76 m) dans les deux piézomètres de la partie aval (PZ 01 et PZ 02) et un rabattement important (1.80 m) dans la partie amont (PZ 03) durant les quatre années.

26 Fig. 17. Piézométrie en fonction du temps dans le cas du premier scénario g.2. Deuxième scénario

Dans ce cas, on suppose que la région est soumise à une sécheresse. Cette situation nous oblige à augmenter le débit d’exploitation de la nappe de 35 % (passant de 1,20 m3/s à 1,62 m3/s) et réduire les apports entrant dans la nappe de 15 % (passant de 2,21 m3/s à 1,88 m3/s). Les bassins d’infiltration sont toujours à l’arrêt. Pour ce deuxième scénario, sur 4 ans d’exploitation à une telle situation, le bilan de la nappe établi sera déficitaire avec "un excédent" négatif de : - 0,34 m3/s.

En effet, le rabattement est indiqué par une baisse très importante des profondeurs hydrostatiques aux trois piézomètres d’observation.

Ainsi, une importante dépression de la nappe (allant de 6,54 m à 16,43 m en 20 ans, selon le lieu) est enregistrée pour les trois piézomètres d’observation.

27 Fig. 18. Bilan de la nappe dans le cas du deuxième scénario

Fig. 19. Piézométrie en fonction du temps dans le cas du deuxième scénario

28 g.3. Troisième scénario

L’objectif de se scénario est de voir l’effet des bassins d’infiltration sur le rabattement de la nappe dans ce projet pilote. Pour cela, on garde le même débit d’exploitation actuel (1,20 m3/s) et en relance l’activité des bassins d’infiltration avec un débit d’infiltration de 0,22 m3/s.

La simulation, pour ce scénario sur une période de 4 ans, conduit à des résultats intéressants.

Dans ce cas, le bilan de la nappe montre une tendance vers un régime équilibré, avec un excédent de : 0,61 m3/s.

Fig. 20. Bilan de la nappe dans le cas du troisième scénario

Les résultats du tel scénario sur le plan de la piézométrie montrent :

29 - Dans la partie sud, le piézomètre PZ 03 montre un relèvement piézométrique durant la première année de 3,15 m, puis une diminution ne dépassant pas 0,65 m en quatre ans. - En revanche au nord, les fluctuations piézométriques sont plus prononcées (variant entre 2,10 m au PZ 011 et 1.05 m PZ 02).  Ce scénario améliore la situation de la nappe, mais il ne répond pas aux exigences croissantes de la population de la région.

Fig. 21. Piézométrie en fonction du temps dans le cas du troisième scénario

 Ce scénario améliore la situation de la nappe, mais il ne répond pas aux exigences croissantes de la population de la région.

30 g.4. Quatrième scénario

Dans ce cas, nous augmentons de 1,20 m3/s à 1,50 m3/s le débit d’exploitation de la nappe du fait de la demande croissante sur les ressources en eau. Les 0,30 m3/s supplémentaires sont repartis sur les puits et les forages de la région d’étude. Les bassins d’infiltration sont en service (0,22 m3/s) pour ce scénario.

Fig. 22. Bilan de la nappe dans le cas du quatrième scénario

Ce quatrième scénario, montre que, sur 4 ans d’exploitation, le régime de la nappe n’est pas déficitaire mais enregistre une réserve d’eau souterraine moins importante : 0,11 m3/s (Fig. 22). Suite aux variations hydrostatiques enregistrées au cours des quatre années dans les points d’observations de la région d’étude (Fig. 23). On observe :

- Dans la partie nord, une petite remontée piézométrique (première année de simulation) après une stabilisation du niveau de la nappe. La remontée dans les deux piézomètres est de l’ordre de 1.13 m dans le PZ 01 et 0.71 m dans le PZ 02. - Dans la partie sud, le piézomètre PZ 03 montre une stabilité piézométrique ensuite un rabattement de l’ordre de 0,45 m sur quatre années.

31 Fig. 23. Piézométrie en fonction du temps dans le cas du quatrième scénario g.5. Cinquième scénario

Pour ce scénario, nous proposons la solution suivante :

1. de garder le même dispositif de la recharge par bassins d’infiltration actuel (0,22 m3/s). 2. d’ajouter un nouveau site (des bassins d’infiltration dans la partie médiane de la zone d’étude) avec un débit de 0,25 m3/s. 3. d’utiliser trois forages déjà existants dans la partie aval avec un débit de 0,15 m3/s. Ces forages sont utilisés pour un usage double : alimentation et extraction.

Le diagramme qui en découle (Fig. 24) montre un meilleur résultat que précédemment,

Pour ce scénario, une tendance vers un régime très équilibré (l’excédent est de : 1,01 m3/s), Les valeurs piézométriques, dans les trois piézomètres d’observation, donnent des résultats satisfaisants en ce qui concerne la remontée du niveau piézométrique. Cette remontée varie entre 14,70 et 29,50 m.

32 Fig. 24. Bilan de la nappe dans le cas du cinquième scénario

Les valeurs piézométriques dans les trois piézomètres d’observation (Fig. 25), donnent les résultats satisfaisants sur la remontée du niveau piézométrique au niveau de la région d’étude. Cette remontée varie entre 14,70 et 29,50 m.

33 Fig. 25. Piézométrie en fonction du temps dans le cas du cinquième scénario

Remarque

On peut donc considéré ce cinquième scénario comme étant la meilleure solution.

Un projet de communication internationale, concernant cette partie, a été proposé au 41th International Congress of the IAH"Groundwater: challenges and strategies. September 15-19, 2014 in Marrakech (Morocco).

Conclusion et recommandations

Résultats obtenus et impacts des résultats du projet sur le secteur socio économique

Les résultats obtenus sont énumérés ci dessous:

- Etude des facteurs climatiques (pluies et températures) à travers lesquels, nous avons montré le degré d’impact du modification du régime pluviométrique sur les ressources en eau souterraines. La nappe a baissé d’environ de 40 m par endroit du fait de la diminution des apports atmosphériques depuis 1975 et la surexploitation des eaux souterraines pour l’AEP et l’irrigation. A travers cette partie, nous avons montré l’impact des changements climatiques sur les ressources en eau. Cet effet, montre la nécessité de la recharge artificielle pour faire augmenter la ressource en dehors de l’alimentation naturelle. - réalisation des modèles de prévision de la sécheresse en utilisant les chaines de Markov - Nous avons fait un suivi de la qualité des eaux superficielles qui seront destinées à la recharge artificielle de la nappe. Les résultats sont positifs et les eaux peuvent être utilisées pour la recharge. Le colmatage des bassins d’infiltration sera minime vu la nature des eaux (non chargées). Les caractéristiques physico-chimiques des eaux n’altèrent en aucun cas la qualité des eaux souterraines de la nappe de la Mitidja. Les objectifs de l’étude de la qualité des eaux est atteinte. - Inventaires des données nécessaires pour caler le model (Aquifer Simulation Model) pour envisager les différents scénarios de recharge de la nappe en voie de finalisation - Exécution du modèle pour la simulation du niveau piézométrique de la nappe sou l’effet de la recharge. Pour ce faire, cinq scénarios ont été proposés.

On dispose à ce stade d’un outil qui permet de prévoir les réponses de la nappe à différents schémas d’exploitation. A échéance de quatre (04) ans, avec quatre (04) laps de temps d’une (01) année chacun, cinq scénarios d’exploitation ont été envisagés.

PZ 01 4045017

N 30

40 Domaine Serkadji Domaine Mansour 4044017

PZ 02 Bougara 50 60

4043017 Bouinan RN N°29 Domaine Alouache

Domaine El Bey 70

4042017 PZ 03 Harrach El Oued

Projet pilote pour la recharge de la nappe

4041017

4040017 500072 501072 502072 503072 504072 505072 506072 507072 508072

Légende : PZ 01 Piézomètre Oued 70 0 1 km Courbe isopièze Localité Limite de la zone sud Sens d'écoulement Route

Piézométrie initiale utilisée pour le calage du modèle dans

1 – scénario n°1

Le contrôle de la piézométrie sera effectué au niveau de trois piézomètres, deux implantés dans la partie aval de la région d’étude et le troisième en amont. Néanmoins, Ce dernier garde toujours une position aval par rapport à la zone des bassins d’infiltration. Un léger rabattement (0,35 à 0,76 m) dans les deux piézomètres de la partie aval (PZ 01 et PZ 02) et un rabattement important (1.80 m) dans la partie amont (PZ 03) durant les quatre années à venir.

2 – scénario n°2 Dans ce cas, on suppose que la région est soumise à une sécheresse. Cette situation nous oblige à augmenter le débit d’exploitation de la nappe de 35 % (passant de 1,20 m3/s à 1,62 m3/s) et réduire les apports entrant dans la nappe de 15 % (passant de 2,21 m3/s à 1,88 m3/s). Les bassins d’infiltration sont toujours à l’arrêt. Pour ce deuxième scénario, sur 4 ans d’exploitation à une telle situation, le bilan de la nappe établi sera déficitaire avec "un excédent" négatif de : - 0,34 m3/s.

En effet, le rabattement est indiqué par une baisse très importante des profondeurs hydrostatiques aux trois piézomètres d’observation.

Ainsi, une importante dépression de la nappe (allant de 6,54 m à 16,43 m en 20 ans, selon le lieu) est enregistrée pour les trois piézomètres d’observation.

3 – scénario n°3

35 L’objectif de se scénario est de voir l’effet des bassins d’infiltration sur le rabattement de la nappe dans ce projet pilote. Pour cela, on garde le même débit d’exploitation actuel (1,20 m3/s) et en relance l’activité des bassins d’infiltration avec un débit d’infiltration de 0,22 m3/s.

La simulation, pour ce scénario sur une période de 4 ans, conduit à des résultats intéressants.

Dans ce cas, le bilan de la nappe montre une tendance vers un régime équilibré, avec un excédent de : 0,61 m3/s. Les résultats du tel scénario sur le plan de la piézométrie montrent :

- Dans la partie sud, le piézomètre PZ 03 montre un relèvement piézométrique durant la première année de 3,15 m, puis une diminution ne dépassant pas 0,65 m en quatre ans. - En revanche au nord, les fluctuations piézométriques sont plus prononcées (variant entre 2,10 m au PZ 011 et 1.05 m PZ 02).  Ce scénario améliore la situation de la nappe, mais il ne répond pas aux exigences croissantes de la population de la région.

4 – scénario n°4

5 – scénario n°5 Pour ce scénario, nous proposons la solution suivante :

4. de garder le même dispositif de la recharge par bassins d’infiltration actuel (0,22 m3/s). 5. d’ajouter un nouveau site (des bassins d’infiltration dans la partie médiane de la zone d’étude) avec un débit de 0,25 m3/s. 6. d’utiliser trois forages déjà existants dans la partie aval avec un débit de 0,15 m3/s. Ces forages sont utilisés pour un usage double : alimentation et extraction. 7. Pour ce scénario, une tendance vers un régime très équilibré (l’excédent est de : 1,01 m3/s), Les valeurs piézométriques, dans les trois piézomètres d’observation, donnent des résultats satisfaisants en ce qui concerne la remontée du niveau piézométrique. Cette remontée varie entre 14,70 et 29,50 m.

Nous allons, dans la suite du projet, travailler sur ce scénario pour essayer de réaliser le dispositif

36 sur terrain.

III. Conclusion et recommandations

Le système de recharge artificielle a montré son efficacité dans le développement de la ressource en eau. Pour cela, on a proposé le système de recharge suivant qui permettra :

- d’augmenter les réserves en ressources en eau exploitables. - à relever le niveau d’eau dans les puits et forages. - réduire les pertes vers la mer. - contribuer à l’instauration du développement durable puisqu’il assure la disponibilité des ressources en eau.

Dans notre secteur d’étude, la simulation du site pilote de la recharge artificielle de la nappe de la Mitidja (situé entre Bougara et Bouinan) montre que :

- Sous les conditions d’exploitations actuelles un rabattement notable.

- Il est indispensable de réactiver le dispositif de ce site pilote qui est à l’arrêt depuis 2005, vu son intérêt primordial.

- Il est obligatoire de réaliser d’autres bassins d’infiltration en vue de recharger artificiellement la nappe en période des crues dans d’autres sites (pied de l’Atlas Blidéen, oued Chiffa, oued Djemaa, …).

Perspectives

L’impact des ces résultats est d’ordre économique et social. Nus avons montré la nécessité d’une recharge de la nappe pour accroitre les volumes d’eau emmagasiné. Cette opération est pratiquée dans de nombreux pays du monde même dans les régions humides. Les premiers résultats sont très encourageants. Ils seront complétés pour trouver le meilleur moyen de gestion de cette opération lorsque la doctorante engagée dans ce projet finalisera ces travaux de thèses. Elle travaille sur les différents scénarios ainsi que sur les différents modes de recharge pour faire sortir le meilleur. Aussi, vu la positivité de ces résultats, nous allons engager un travail avec l’ANRH d’Alger sur la dynamique de l’intrusion des eaux salées dans la nappe de la côte Est d’Alger. Egalement, il sera question de l’impact de la recharge de la nappe, dans cette région, par les eaux traitées par la future station de BARAKI rentrant dans le cadre de l’aménagement et la réhabilitation d’Oued El Harrach. Cette deuxième partie complètera la première. Nous souhaitons continuer ce travail dans le cadre des projets stratégiques du pays.

37 L’accroissement des ressources en eau revêt un intérêt certain pour le développement socio- économique de la région. Aussi, la lutte contre l’intrusion des eaux marines est primordiale pour préserver les eaux douces des nappes côtières. Delà découle l’inter des résultats trouvés qui constituent une première phase de notre travail.

Pour la formation, nous avons engagé une doctorante qui est entraine de finaliser ces travaux et nous comptons mettre un doctorant sur la deuxième partie du sujet cette année.

38 Références Bibliographiques

ANRH. (2012) : « Note sur la piézométrie de la nappe de la Mitidja ». Rapport compagne 2012.

Arnaud M. (1985) : Contribution à l'étude stochastique markovienne des précipitations dans le bassin Adour-Garonne. Thèse présentée pour obtenir le titre de Docteur de l'Institut national polytechnique de Toulouse, octobre 1985. Belaidi M. et Rabehaoui (2007) : « Note sur l’évolution de la profondeur de la nappe et la qualité des eaux souterraines de la Mitidja ». ANRH Blida. Belaidi M. et Salhi H. (2010). « Le phénomène d’intrusion marine de la nappe de la Mitidja dans la baie d’Alger ». ANRH Blida.19p.

Benziada M. (1994) : « Etude hydrogéologique et hydrologique de la plaine de la Mitidja Est : Application d’un modèle mathématique (ASM) au besoin côtier Algérois – Algérie ». Thèse Doctorat en Science de la Terre. USTHB.

Bouwer H. (2002) : « Artificial recharge of groundwater: hydrogeology and engineering ».

BRGM. (2004) : « Possibilités de recharge artificiellede la nappe alluviale de la Loireen Saône-et- Loire pour sécuriser l’alimentation en eau potable ».

Mimouni O. (2010) : « les eaux de la region d’alger risques de pollution et d’inondation ». Thèse Doctorat en Science de la Terre. USTHB.

Kinzelbach. W, Rausch. R. (1992) : « Aquifer Simulation Model, Version 5.0 E ». Heidelberg/Stuttgart.

Meddi M., Hubert P. et Bendjoudi H. (2002) : Evolution du régime pluviométrique du Nord-Ouest de l’Algérie. Actes du colloque international sur l’eau dans le Bassin Méditerranéen : Ressources et développement Durable. Tunisie, pp 482-487.

Pettitt A .N.( 1979): A non-parametric approach to the change-point problem applied statistics , 28,n° 2, pp 126-135

SOGREAH. (2005) : « Modélisation de la recharge artificielle de la plaine de la Mitidja. Algérie ».

Takorabt. M. (2011) : « Aquifère côtier en zone fortement urbanisée. Évolution du comportement hydrodynamique et hydrochimique : cas de la Mitidja orientale ». Mémoire de magister e Sciences de la terre. USTHB.

Thirriot C. (1983) : Étude de la variabilité des séries suivant une chaîne de Markov binaire. Rapport interne. Institut de mécanique des fluides de Toulouse, CT 584, juillet 1983.