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Relations Hydrogéochimiques Des Nappes Profonde Et Superficielle Dans La Plaine De Djeffara Du Nord : Cas De Gabes-Sud, Tunisie

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Relations Hydrogéochimiques Des Nappes Profonde Et Superficielle Dans La Plaine De Djeffara Du Nord : Cas De Gabes-Sud, Tunisie Formation post-grade inter-universitaire Gestion des ressources en eau Module de spécialisation en hydrogéologie RELATIONS HYDROGEOCHIMIQUES DES NAPPES PROFONDE ET SUPERFICIELLE DANS LA PLAINE DE DJEFFARA DU NORD: CAS DE GABES-SUD, TUNISIE TRAVAIL DE DIPLÔME, YVES HaURIET DECEMBRE 2003 ~Pfl EidgenOssische EÇO LI:: POL YTEC HN[QIJF: Technische Hochschule FEDÉRALE DE LAUS.\Nh1J Zürich REMERCIEMENTS Mes parents pour leur soutien absolument sans faille Dr. Zwahlen F. Prof. CHYN pour l'existence du CHYN et son Neuchâtel enthousiasme Dr. Perrochet P. Prof. CHYN pour ses conseils, son ouverture d'esprit et Neuchâtel son humour Dr. Renard Ph. Chargé de cours CHYN pour son aide précieuse et sa grande Neuchâtel disponibilité Dr. Coudrain-Ribstein A. à l'origine du présent travail et Chargée de Mission IRD responsable de celui-ci, pour l'excellence de Montpellier son soutien scientifique Dr. Seidel J.-L. Chargé de Recherche CNRS pour la finesse de ses analyses et de son Montpellier humour Dr. d'Etat Bouhlila R. Prof. ENIT responsable du présent travail en Tunisie, Tunis pour avoir organisé mon séjour, sans qui ce document n'aurait pas pu être écrit Dr. Brahim Abidi Directeur OGRE pour ses multjples conseils, documents, Gabès discussions et pour l'air conditionné de son bureau L'équipe de la OGRE en particulier MM. Ghoudi R., Atia M. et Gabès Beshir C. Dr. Cornet A. Représentant IRD pour la confiance accordée à ma personne Tunis L'équipe de l'IRD en particulier MM. Ben Younès M., Tunis Guillaume H. et Romagny B., pour les documents fournis Babassy M. pour sa spontanéité et les documents fournis Doctorant, OSS Carolina pour la companie Relations hydro-geochimiques des nappes profonde et superficielle dans la plaine de Djeffara du nord : cas de Gabès-sud, Tunisie par Yves Houriet * Dans la zone côtière au sud de la ville de Gabès (centre-sud tunisien), deux aquiîeres constituent la majeure partie des ressources en eaux : un aquifère alluvial quaternaire à 3 porosité de chenaux (Vvide : 220 Mm ) et un aquiîere calcaire crétacé karstifié (Coniacien, 3 horizon A, Vvide : 3300 Mm ), confiné dans sa partie côtière par quelque 15 à 90 mètres d'argiles mio-pliocène; ce dernier est artésien à proximité de la côte. Ces deux aquifères sont les principaux réservoirs, dans la zone de Gabès-sud, d'un système multi-couches se prolongeant jusqu'en Libye. La nappe superficielle est alimentée par les pluies et, dans une moindre mesure, par des flux de drainance venant de la nappe profonde à la faveur de failles normales (rejet> IOOm) lardant les argiles mio-pliocènes. Nos estimations montrent pour l'année pluvieuse 1995 (370 mm) une recharge de la nappe superficielle (rech. mét. 37,6+drain. 0,57) excédant l'exhaure (10,4), alors que pour l'année 2003, qui affiche une faible pluviosité (150 mm), c'est l'inverse qui se produit (rech. mét. 14,2+drain. 0,32 / pomp. 3 14), unité en Mm • Par conséquent, lors des années déficitaires, le biseau salé progresse. Qualitativement, l'aquiîere superficiel montre une forte hétérogénéité spatiale des éléments majeurs et des éléments traces. Les conductivités électriques s'échelonnent entre 4 et 9 mS/cm. Celles-ci sont très élevées à proximité des sabkras (14 mS/cm) ; les valeurs élevées de conductivité sont aussi liées à la présence de gypse dans les terrasses alluviales ainsi qu'à une intrusion marine (estuaires). Une dilution semble induite par les flux de drainance provenant de la nappe profonde (salinité plus faible que la nappe superficielle).Nous avons mis en évidence une« diminution» des conductivités électriques dans la nappe superficielle de environ 1 mS/cm depuis 1978-79, en regard des comparaisons de quatre missions de terrain (1978, 1979, 1995, 2003). Cette « diminution» peut être liée à un phénomène de rétention des sels dans la zone non­ saturée lors des années à faible pluviosité (1999-2003). Par contre, lors des années à forte pluviosité, un transfert des sels de la zone non-saturée à la nappe augmenterait les conductivités de celle-ci. Ce serait l'augmentation des conductivités lors des années à forte pluviosité qui impliquerait une diminution (ce dernier terme est de ce fait abusif) des conductivités durant les années à faible pluviosité. Les concentrations de l'élément Fluor (total) s'échelonnent entre 0,8 et 2,4 mg/l dans la nappe superficielle. • Centre d'hydrogéologie, Université de Neuchâtel, Rue Emile-Argand Il, CH-2007 Neuchâtel HOURIET : HYDRo-GEOCHIMIE DES NAPPES DE GABES-SUD, DJEFFARA DU NORD La nappe profonde est indirectement alimentée par les eaux du Continental Intercalaire (C.r., NWSAS). Celle-ci transite vraisemblablement par une dolomie (Turonien) en profondeur, au nord des monts de Matmata (2003 : 23.5 Mm3, extrapol. lin. 1972-2000) ; elle est aussi alimentée par des eaux météoriques et par un flux de drainance venant d'une unité calcaire sous-jacente (Coniacien, horizon B). Ces alimentations sont dépassées par les débits d'exploitation, destinés à l'irrigation et à l'industrie (cimenterie de Gabès). Cette nappe accuse une diminution de sa charge hydrodynamique de l'ordre de 0,8 rn/an au niveau du rivage (extrapol. lin. 1962-1988). L'aquifère profond est caractérisé par une composition chimique très homogène et des conductivités électriques plus faibles et plus stables que celles de la nappe superficielle (3,4 +/- 0,1 mS/cm. Nous avons mis en évidence une augmentation des conductivités depuis 1967-88. L'hypothèse la plus plausible admet une augmentation de l'alimentation par la nappe superficielle, les flux de drainance augmentant. Cela est conforme à la baisse de la charge hydrodynamique de la nappe profonde et à une salinité de la nappe superficielle plus grande que celle de la nappe profonde. Parmi les différents éléments analysés (majeurs + traces), on remarque que le Fluor total varie spatialement (0,22 - 2,15 mg/l), alors que tous les autres éléments n'évolue pratiquement pas; cela pourrait être l'objet d'une étude ultérieure. ZONE O'INVERSI<:>f\ol DRAINANCE VERS NI PROF. 1 1~ANCE VERS N. SU" 1 1 ~ 1 ARTESIANISME 1 NAPPE SUPERFICUOUE' LI 1 _ /'~ r~ " 9 NAPPe PROFONDE (-'-- : .. "..-:- ' ... 504> Ca, Na, CI > Mg c.I.1 CI> Na.S04 > Ca. Mg _ s.o4:--. 1 Ca, Na, CI > l Mg 504. Ne> ___ CQ,CI~ Mg C8.0> CH.M'~.C_~) 504> 0--- Na> 5ABKRA Mg CONo. EL (mS/on) CONO- EL_ (mS/an) C ~-~- .... L±: ALLUVIONS: (0). NIV. GVP'SSUX ~.:s-1.S o 4-4.2: ____ S-" fi ARGILES GYPSEUSES (Mlo-PLlO.... K.) o 6..3-7.2 ____ MI!R C CALCAIRE _________o 9-'" ,..AILL..I: Figure de synthèse: géochimie et dynamique du système aquifère dans la zone de Gabès-sud. 2 Bulletin d 'Hydrogéologie No 21 (2004) 1. INTRODUC·rION 5 1.1 ENVIRONNEMENT DE TRAVAIL 5 1.2 SITUATION GEOGRAPHIQUE 6 1.3 MISSION DE TERRAIN 6 1.3.1 LOGiSTIQUE 6 1.3.2 ECHANTILLONNAGE 7 1.4 DON NEES CLIMATIQUES ••.......................................•.......••.....•..•.•.•.•.................8 1.4. 1 PLUVIOMETRIE ET EVAPORA TlON POTENTIELLE. 8 1.4.2 HyDROGRAPHIE 10 1.5 MISE EN FORME DES DONNEES 10 2. GEOLOGIE 13 2.1 TECTONIQUE REGIONALE 13 2.2 GEOLOGIE LOCALE 14 2.2.1 PERMO-CARBONIFERE 14 2.2.2 TRIAS 14 2.2.3 JURASSIQUE 14 2.3 CRETACE 15 2.3.1 CRETACEINFERIEUR 15 2.3.2 CRETACE SUPERIEUR 15 204 MIOCENE ETPLIOCENE (FORMAll0N ZARZ/S) - (AQUIFERE) 18 2.5 QUATERNAIRE - AQUIFERE 19 2.5.1 QUATERNAIRE ANCIEN(VILLAFRANCHIEN) 19 2.5.2 QUATERNAIRERECENT 19 2.5.3 QUATERNAIREMODERNE 20 2.6LOG STRAllGRAPHIQUE DE GABES-SUD 20 2.7 CARIE GEOLOGIQUE DUBASSIN VERSANTDEGABES-SUD 21 2.8 COUPES GEOLOGIQUES 22 2.8.1 COUPE 12 22 2.8.2 COUPE 13 22 2.8.3 COUPE 14 23 3 HYDROGEOLOGIE 25 3.1 HYDROGEOLOGIE REGIONALE 25 3.1.1 LECONllNENTALINTERCALAIRE : 25 3.1. 1. 1GEOLOGIE DUCONTINENTAL INTERCALAIRE 25 3.1.1.2 LE SEŒLDE « ELHAMMA » 27 3.1. 1. 3 AIRESDERECHARGEETEXUTOIRES 28 3.1.104 AGEET TEMPERATUREDESEAUXDUC./.. 29 3.1.1.5 HISTORIQUE 29 3.2 HYDROGEOLOGIE LOCALE 30 3.2.1 AQUIFERE SUPERFICIEL (S) 30 3.2.1.1 PIEZOMETRIE (S) 31 3.2.1.2 DONNEESDEPOMPAGE (S) 33 3.2.1.3 DONNEESDERECHARGE (S) 33 3.2.1.4 DRAINANCES (S-P) 34 3.2.1.5 ESTIMATIONS VOLUMETRIQUES (S) 36 3.2.1.6 BILANSYNTHEllQUE (S) 37 3.2.1.7 DISCUSSION(S) 38 3.2.2 AQUIFERE PROFOND (P) 39 3.2.2.1 PIEZOMETRIE (P) 39 3.2.2.2 DONNEESDEPOMPAGEETDERECHARGE (P) 42 1 3.2.2.3 BILANSYNlHEllQUE (P) 43 3.2.2.4 ESTIMAll0N VOLUMETRIQUE (P) 43 3.2.2.5 DISCUSSION (P) 44 3.2.2.6 CONCLUSIONS 45 4 ANALYSES DES PARAME·rRES PHYSICO-CHIMIQUES 47 4.1 INTRODUCTION 47 4.1.1 MESURES SUR LE TERRAIN 47 4.2 ANALYSE DES PARAME"rRES PHYSIQUES 48 4.2.1 AQŒFEREPROFOND 48 4.2.1.1 CONDUC11VITE (P) 48 4.2.1.2 TEMPERA.TURES (P) 49 4.2.1.3 VAlEURS DEpH (P) 50 4.2.2 AQŒFERESUPERFICIEI, 51 4.2.2.1 CONDUC11VITES (S) 51 4.2.2.2 TEMPERA.TURES (S) 54 4.2.2.3 VALEURS DEpH (S) 55 4.2.3 INTERPRETAll0NDESRESULTATS 55 4.2.3.1 AQŒFEREPROFOND 55 4.2.3.2 AQŒFERESUPERF'ICIEI, 56 4.3 ANALYSE DES PARAMETRES CHIMIQUES 60 4.3.1 MESURES ENUBORA.TOIRE 60 4.3.1.1 MESURE DESIONSMAJEURS PAR EI,ECTROPHORESE 60 4.3.1.2 MESURE DES VAlEURS DE BROMUREPAR CHROMA TOGRA.PHIE 60 4.3.2 ANALYSEDESIONSMAJEURS 61 4.3.2.1 DIAGRAMMES DE SCHOELT.ER 61 4.3.2.2 DIAGRAMMES DE PIPER 64 4.3.2.3 GRAPHIQUES DE CORRELAll0N 68 4.3.2.4 DISCUSSION 71 4.3.2.5 INTERPRETAll0NDESRESULTATS 71 4.4.
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