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Thèse BASSIN TIMGAD 2021.Pdf

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Thèse BASSIN TIMGAD 2021.Pdf République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université de MOSTEPHA BEN BOULAID BATNA 2 Institut des Sciences de la Terre et de l'Univers Département de Géologie THÈSE En vue de l'obtention du diplôme de DOCTORAT DE TROISIÈME CYCLE OPTION Gestion des ressources en eau Thème ETUDE HYDROGEOLOGIQUE DU BASSIN NEOGENE DE TIMGAD (WILAYA DE BATNA -- NORD-EST ALGERIEN) Présentée par: LEBCHEK SOUMIA Soutenue publiquement le : 28 /01 / 2021 Devant le jury composé de : BRINIS Nafaa MCA Président Université de BATNA 2 MENANI Med Redha Prof Rapporteur Université de BATNA 2 DRIAS Tarek Prof Examinateur Université de BATNA 2 KHEDIDJA Abdelhamid MCA Examinateur Université de BATNA 2 CHABOUR Nabil Prof Examinateur Université de Constantine 1 HADJI Rihab MCA Examinateur Université de Sétif 1 Dédicace Je dédie ce modeste travail et ma profonde gratitude A ma chère maman ; A la mémoire de mon cher père ; A la mémoire de mon très cher frère Yousef ; A la mémoire de ma chère sœur Saliha ; A mon oncle Abdelhakim ; A mes sœurs et mes frères; A mes belles-sœurs et mes beaux-frères; A mes chères nièces et mes chers neveux: Raoua Assil, Med Anes, Abederrahim safi, Ali Zakarya, Meriem Dalia, Adam, Meriem, Hibat errahmane et Djaoued Ibrahim ; A toute ma famille ; A mes chers amis. II Remerciement Je voudrai, en premier lieu, témoigner mes vifs et sincères remerciements à dieu tout Puissant de m’avoir permis de mener à terme ce travail. En préambule à cette thèse, je souhaite adresser ici tous mes remerciements aux personnes qui m’ont apporté leur aide et qui ont ainsi contribué à l'élaboration de ce travail. Précisément mon directeur de thèse de doctorat professeur MENANI Med Redha, qui m’a encadré tout au long de cette thèse et qui m’a fait partager ses brillantes intuitions. Qu’il soit aussi remercié pour sa disponibilité permanente et pour les nombreux encouragements qu’il m’a prodiguée. A Mr. Brinis. N, Docteur à l’université du Batna pour ses conseils précieux et son aide scientifique. A mes enseignants de Graduation d’avoir enrichi mes connaissances et m’avoir guidé durant toutes ces dernières années. Le staff de la direction DRE de la wilaya de Batna, Précisément à l’ingénieur hydrogéologue Mr. Zakaria. Mes remerciements vont également à messieurs les maires des communes : Timgad, Ayoun el Assafir, Oued Taga, Foum Tob, Touffana, Yabous et Taouazianet qui n’ont épargné aucun effort afin que je réussisse mon travail sur terrain. Ainsi que tous ceux qui ont aidé de prés ou loin à la réalisation de ce travail, sans oublier mes collègues. Je remercie les membres du jury qui ont bien voulu accepter, et ce, malgré leurs lourdes responsabilités pour procéder à l'évaluation de ce modeste travail. III Hydrogeological study of Neogene' Timgad basin (Batna province -- Northeastern Algeria) Abstract Timgad Basin is a part of the North-East Algerian Saharan Atlas. It is located at the Northern of the Aurès Mountain. It is bordered in the North by Bou Arif, Amrane and Tagratine mountains, while in the South it is limited by Chelia, Rdam and Nerdi Bouhmar mountains. It is shaped as a synclinal gutter oriented East-West and covers an area of about 1000 Km2. The climate is semi- arid (cold winter and hot summer) with average annual rainfall not exceeding 350 mm. The basin is composed by varied lithology, showing large folded structures down sloping towards the center, which favor groundwater storage where the Miocene sandstone aquifer is the most important. It is characterized by a wavy shape, which forms series of shale-marl filling depressions. Recent wells drilled in the basin edges and center, showed its artesian character. The piezometric survey shows a groundwater convergent flow oriented towards its East outlet (Bou el Freis), likewise the sandstone aquifer is marked by the presence of a West-East drainage axis, which separates the basin in northern part, characterized by a low reservoir hydraulic capacity, and southern part distinguished by groundwater relative abundance. The physico-chemical analyzes carried out on the sandstone aquifer groundwater samples showed the dominance of bicarbonate facies (81%), of which 67% is calcium, and the appearance of evaporate facies (19%) towards the basin' outlet. The combination of geology study and hydrochemistry study explains the development of the groundwater mineralization through the basin along the flow direction and has permit to identify the chemical families characterizing these waters. Keywords Timgad Miocene Basin, sandstone aquifer, shale-marl filling, hydrous potentials, Chemical facies, carbonates, evaporates. IV Étude hydrogéologique du bassin Néogène de Timgad (Wilaya de Batna -- nord-est algérien) Résumé Le bassin de Timgad appartient à l’Atlas saharien nord-oriental, à la terminaison septentrionale du massif des Aurès. D’une superficie de 1000 Km², il a la forme d’une gouttière de direction Est- Ouest, limitée au nord par les massifs Bou Arif, Amrane et Tagratine, et au sud par les massifs Chelia, Rdam et Nerdi Bouhmar. Le bassin est soumis au climat semi-aride (hiver froid et été chaud) avec des précipitations annuelles moyennes n’excédant pas les 350 mm. L’étude géophysique a montré la présence de deux niveaux géologiques gréseux et carbonaté (d’âge miocène et crétacé) relativement résistants affectés par un réseau de fracturation et qui constituent très probablement des aquifères en charge. En effet, des forages récents réalisés en bordure et au centre du bassin, ont montré le caractère artésien de l’aquifère gréseux. Les mesures piézométriques indiquent un écoulement convergent orienté vers l’est du bassin, marqué par la présence d’un axe drainant de direction Ouest-Est. Ce dernier sépare la partie nord du bassin, marquée une faible capacité hydraulique des réservoirs, de la partie sud, caractérisée quant à elle par une relative abondance. Les analyses physico-chimiques réalisées sur les eaux souterraines de l’aquifère gréseux ont montré la dominance de faciès bicarbonaté (81%) dont 67% sont calciques, et l’apparition de faciès évaporitique (19%) vers l’exutoire. La combinaison entre la géologie et l’hydrochimie permet d’expliquer le développement de la minéralisation des eaux souterraines dans le bassin suivant le sens d’écoulement et d'identifier les familles chimiques caractérisant ces eaux Mots-Clés : Bassin néogène de Timgad, aquifère gréseux, le remplissage argilo-marneux, potentialités hydriques, faciès chimique, carbonates, évaporites. V دراسة هيدروجيولوجية لحوض تيمقاد النيوجيني )وﻻية باتنة - شمال شرق الجزائر( ملخص ينتمي حوض تيمقاد لﻻطلس الصحراوي الشمالي الشرقي بالتحديد على الجهة الشمالية لجبال اﻻوراس.حيث يتربع على مساحة قدرها 1000 كيلومتر مربع ، وهو على شكل مزراب ذو اتجاه شرق غرب ، يحده من الجهة الشمالية كل من جبال؛ بوعريف، عمران و تاغراطين ، ومن الجنوب جبال؛ شيليا وردم ونردي بوحمار. يتميز الحوض بمناخ شبه جاف )شتاء بارد وصيف حار( بمعدل تساقط سنوي ﻻ يتجاوز 350 ملم. أظهرت الدراسة الجيوفيزيائية للحوض وجود طبقتين جيولوجيتين مشكلتين من الصخور الرملية والكلسية مقاومين نسبيًا، متاثرة هاتين اﻻخيرتين بشبكة من الصدوع ومن المرجح جدا احتواءها على المياه الجوفية. في الواقع ، أظهرت أعمال الحفر لﻷبار العميقة على حافة و وسط الحوض الطابع اﻻرتوازي لطبقة الصخور الرملية الحاوية للمياه الجوفية. اشارت قياسات مستوى المياه الجوفية )المستوى البييزومتري( إلى تدفق المياه بشكل متقارب موجه نحو شرق الحوض ، حيث يتميز بوجود محور تصريف ذو اتجاه غرب - شرق. هذا اﻷخير يفصل الجزء الشمالي من الحوض ، والذي يتميز بضعف القدرة الهيدروليكية للخزانات)الصخور الرملية( ، عن الجزء الجنوبي ، والذي يتميز بوفرة نسبية للمياه الجوفية. وأظهرت التحاليل الفيزيوكيميائية التي أجريت على المياه الجوفية لخزان المياه الرملي هيمنة الطابع الكاربوني للمياه )81 ٪( ، حيث تعتبر 67 ٪ منها كاربونية مشبعة بالكالسيوم ، بالنسبة للمياه ذات الطابع التبخري )19 ٪( فيتمركز ظهورها نحو منفذ الحوض بالجهة الشرقية. الجمع بين دراسة التركيبة الجيولوجية والكيميائية لخزانات المياه الجوفية يمكننا من شرح ظاهرة التمعدن للمياه الجوفية عبر الحوض باتباع اتجاه التدفق وتحديد العائﻻت الكيميائية التي تميز هذه اﻻخيرة. الكلمات الجوهرية: حوض تيمقاد ؛ خزان المياه الحوفية )الصخور الرملية(؛ تشكيلة المﻷ الطينية الصلصالية ؛ القدرة الهيدروليكية؛ الطابع الكيميائي؛ الصخور الكربونية و الصخور التبخرية. VI Sommaire Page Dédicace……………………………………………………………………….................... Remerciements………………………………………………………………..................... I Abstract………………………………………………………………................................. II Résumé……………………………………………………………….................................. III IV V ....................................……………………………………………………………… ملخص Sommaire……………………………………………………………….............................. VI Liste des figures………………………………………………………................................ XI Liste des tableaux………………………………………………………............................. XIII Introduction générale………………………………………………………...................... XV Chapitre I : LE CADRE GENERAL DU MILIEU PHYSIQUE 1. Situation géographique……………………………………………………………….… 2 2. Description géomorphologique…………………………………………………….…... 3 2.1. Le relief………………………………………………………................................ 3 2.2. Le couvert végétal………………………………………………………………… 3 2.3. Le réseau hydrographique…………………………………………........................ 3 2.4. Le climat……………………………………………………….............................. 4 3. Aperçu socio-économique de la région ………………………………...........……...… 4 3.1. Population et démographie……………………………….......................……...… 4 3.2. Secteur de l'Agriculture ………………………………...........................……...… 5 Chapitre II : LE CADRE GEOLOGIQUE 1. Introduction ………………………………………………………................……….…
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