REMERCIEMENTS Je tiens tout d’abord à remercier le Professeur A.BENALI, directeur de cette thèse, pour m’avoir fait confiance malgré les connaissances plutôt légères que j’avais en septembre 1999 en hydrodynamique des systèmes karstiques, puis pour m’avoir guidé, encouragé, conseillé, tout en me laissant une grande liberté surveillée. Je tiens à lui exprimer mes sincères remerciements pour sa bienveillance et ses conseils avisés ainsi que pour la gentillesse et la patience qu’il a manifestées à mon égard durant cette thèse. A Mr M. BAKALOWICZ, j’exprime ma respectueuse gratitude pour le soutien, l’encadrement et les conseils qu’il m’a prodigué au cours de mes séjours successifs au laboratoire HydroSciences de Montpellier. Il a su manifester une grande patience à mon égard et un vif intérêt pour ce travail, qu’il a ponctué de ses remarques empreintes de toutes ses connaissances scientifiques et de sa connaissance du karst. Je lui adresse aussi mes remerciements pour la générosité de son accueil, sa disponibilité permanente, malgré ses nombreuses charges scientifiques et pour avoir diligenté auprès du professeur de Marsily, la publication de notre article. Je tiens aussi à exprimer toute mon amitié à Mr M.BAKALOWICZ et Mme A. BAKALOWICZ, et à les remercier de m’avoir chaleureusement accueilli lors de mes séjours de stage. Je remercie, également, le professeur S.PISTRE, du laboratoire HydroSciences de Montpellier ainsi que le professeurH.JOURDE, pour m’avoir accueilli au sein de cette institution et pour leurs conseils avisés. Je remercie vivement Monsieur H.MANSOUR, Professeur, Doyen de lafaculté des Sciences de la Terre et de l'Univers de l'Université d’Oran II, pour l’honneur qu’il me fait en présidant le Jury de cette thèse et pour les précieux conseils et le soutien moral qu'il m'a prodigués dans des moments très difficiles. Je remercie aussi, tous les membres du jury pour l'honneur qu'ils me font par leur participation au jury de cette thèse en qualité d’examinateurs : Je tiens à exprimer ma profonde gratitude et ma reconnaissance au Professeur A.KHALDI, Recteur de l'Université de Mascara pour sa disponibilité et sa générosité. Sa présence durant cette thèse, malgré ses charges administratives et scientifiques m'honore considérablement. Je remercie Monsieur A.GUENDOUZ, Professeur à la faculté des Sciences de la Terre et de l’Univers de l’Université de Blida. Madame N.DJEBBAR Maître de Conférence A, à la faculté des Sciences de la Terre et de la Géographie et de l'Aménagement du Territoire de l'Université de Constantine 1. Je tiens à assurer tous mes proches de mon affection pour leur patience et leur soutien. Je dédie, enfin, ce travail à mes parents défunts, mon père en 2008 et ma mère en 2013, mes enfants et mon épouse pour ses encouragements et son soutien indéfectible durant ces très longues années. SOMMAIRE RESUME V ABSTRACT Vii INTRODUCTION GENERALE 1 PREMIERE PARTIE PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDE 5 CHAPITRE 1 CONTEXTE GEOLOGIQUE ET STRUCTURAL 6 1.1. Contexte géologique et structural régional 6 1.2. Le domaine Atlasique 6 1.3. Géologie de la bordure nord des hautes plaines oranaises 7 1.4. Du contexte tectonique du domaine tlemcenien 9 1.5. Géologie des monts de Saïda 9 1.5.1. Tectonique 9 1.5.2. Stratigraphie 10 CHAPITRE 2 13 CADRE HYDROGEOLOGIQUE DU PLATEAU DE HASSASNA‐SAÏDA 2.1. Cadre géologique et structural 13 2.1.1. Stratigraphie 13 2.1.2. Tectonique 18 2.2. Conséquences Hydrogéologiques 21 2.2.1. Les unîtes hydrogéologiques 21 2.2.2. Les unités du fossé du Saïda‐Nazereg, Tidernatine et Nord Hassasnas ‐ Djebel Khenifer 23 2.2.3. Les exutoires 24 2.2.4. Les prélèvements 31 2.2.5. Caractéristiques Hydrodynamiques du réservoir Aaléno‐Bathonien dans les 3 unités: (plateau 32 Nazreg‐Saïda, plateau de Tidernatine, Djebel Khenifer‐Nord Hassasnas). 2.2.5.1. Sens d'écoulement de la nappe 32 2.2.5.2. Paramètres hydrodynamiques 34 2.2.5.3. Les réservoirs 35 2.2.5.4. Chimie des eaux 36 Conclusion 39 CHAPITRE 3 41 CADRE PHYSIQUE ET CLIMATIQUE DE LA REGION D’ETUDE 3.1. Situation géographique 41 i 3.2. Géomorphologie et hydrographie 41 3.3. Synopsis sur le climat de la région 46 3.4. Focus sur les chroniques pluviométriques locales 49 3.5. Focus sur l’hydrologie 50 DEUXIEME PARTIE 61 LE KARST DE SAIDA ET LA KARSTIFICATION CHAPITRE 1 62 LE KARST DE SAIDA ET LA KARSTIFICATION 1.1. Le contexte environnemental et structural 62 1.2. la karstification : synthèse bibliographique 63 1.3. Synopsis de la karstification des formations dolomitiques du plateau de Saida 67 CHAPITRE 2 71 APPROCHES FONCTIONNELLES 2.1. Structure et fonctionnement des aquifères karstiques 71 2.2. Méthodes et différents modèles d’étude du milieu karstique 76 2.2.1. Approches géomorphologique et spéléologique 76 2.2.2. Différents modèles en hydrogéologie 77 2.3. Méthode de caractérisation des karsts 79 2.3.1. Approche hydrodynamique 79 2.3.1.1. Analyses correlatoire et spectrale. 79 2.3.1.2. Analyse spectrale 81 2.3.2. Approche hydrogéochimique 84 2.3.2.1. Facteurs responsables de la chimie des eaux 84 2.3.2.2. Systèmes chimiques impliqués dans la chimie des eaux 85 2.3.2.3. Les traceurs naturels des aquifères 86 2.3.2.4. Les outils de l'hydrochimie 89 2.3.2.5. Les méthodes descriptives utilisées dans le cas des traçages naturels 90 CHAPITRE 3 93 LE KARST DE SAÏDA : ETAT DES LIEUX 3.1. De la notion de système karstique 93 3.2. Définition du système karstique de Saïda 93 3.3. Conditions aux limites 94 3.4. Estimation du bilan hydrologique du système 95 3.4.1. Analyse du tarissement des sources 95 3.4.2. Bilan hydrologique de l’oued Saïda 96 ii 3.4.2.1. Estimation du bilan par sous – bassins selon Pitaud 99 3.4.2.2. Ré‐estimation du bilan hydrologique par sous‐bassins 100 TROISIEME PARTIE 104 TRAITEMENT DES DONNEES HYDROMETRIQUES ET HYDROCHIMIQUES CHAPITRE1 105 TRAITEMENT DES DONNEES HYDROMETRIQUES 1.1. Données et méthodes 105 1.2. Variabilité des écoulements annuels 108 1.3. Détection des anomalies systématiques de VT par rapport à VR 111 1.4. Traitement des données 113 1.4.1. Analyse des débits classés 113 1.4.2. Analyse des courbes de récession 117 1.4.2.1. Analyse du débit de base 117 1.4.2.2. Application aux sous bassins de Saïda et de sidi Mimoun 119 1.5. Problématique de l’analyse des séries chronologiques dans le contexte du changement climatique 123 1.5.1. Position et traitement du problème 124 1.5.2. Mise en œuvre du test 125 1.5.2.1. Tests d’analyse de tendance 126 1.5.2.2. Analyse des séries pluviométriques 128 1.6. Approche hydrodynamique 130 1.6.1. Analyses correlatoire et spectrale. 130 1.6.1.1. ACS du PK 50 130 1.6.1.2. Station de Sidi Mimoun 138 1.6.2. Classification 144 1.6.3. Modélisation de la relation pluie‐débit 149 1.6.3.1. La relation pluie‐débit 149 1.6.3.2. Les modèles 149 1.6.3.3. Traitement des données enregistrées au niveau de la station PK‐50 (Saïda). 151 Conclusion 155 CHAPITRE 2 158 TRAITEMENT DES DONNEES HYDROCHIMIQUES ET ISOTOPIQUES 2.1. Etat des connaissances 158 2.1.1. Caractéristiques hydrochimiques et isotopiques des précipitations 160 2.1.2. Composition chimique et isotopique des eaux souterraines 160 2.2. Description et réinterprétation des données du système‐calco‐carbonique 162 iii 2.3. Description et interprétation des données des forages au moyen des analyses multidimensionnelles 164 2.4. Composition isotopique des eaux souterraines 168 2.4.1. Composition isotopique en oxygène 18 des eaux souterraines 168 2.4.2. Teneurs en tritium dans les eaux souterraines 169 2.4.3. Composition isotopique en carbone‐13 et carbone‐14 des eaux souterraines 170 2.4.4. Discussion et conclusion 170 2.5. Description et interprétation des données physico‐chimiques récentes 173 2.5.1. Matériels et méthodes 173 2.5.2. Description et interprétation des données physico‐chimiques de la campagne de 2010 176 2.5.2.1. Distribution des espèces carbonées en solution 178 2.5.2.2. Rapports caractéristiques 182 2.5.2.3. Les faciès chimiques 183 2.5.3. Interprétation des résultats de l'Analyse en Composantes Principales de la campagne de 2010 185 2.5.3.1. ACP des sources (avril 2010) 185 2.5.3.2. Interprétation des résultats de l'Analyse en Composantes Principales de la campagne de 187 septembre 2010. 2.6. Discussion et conclusion 190 CHAPITRE 3 192 CARTOGRAPHIE MULTICRITERE DE LA VULNERABILITE DE LA NAPPE KARSTIQUE DE SAÏDA 3.1. Méthodologie 192 3.2. Caractéristiques de la zone d’étude 194 3.3. Résultats 202 Conclusion 204 CONCLUSION GENERALE 205 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 209 Lite des figures 214 Liste des Tableaux 217 Annexes 219 iv RÉSUMÉ La région de Saïda satisfait une grande partie de ses besoins en eau de l’exploitation des formations aquifères carbonatées des terrains jurassiques. Le dispositif hydrogéologique est celui des régions à tectonique active soumises à un flux de CO2 d’origine profonde. Sa complexité résulte de l’origine mixte de son réseau karstique de drainage héritée tant de l’activité hydrothermale du gaz carbonique que de la dissolution du calcaire par le gaz carbonique de l’eau de ruissellement. Les manifestations des phénomènes climatiques extrêmes de ces dernières années, sécheresses et crues, ont notablement altéré la quantité et la qualité des eaux emmagasinées.