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Université Batna 2 – Mostefa Ben Boulaïd Thèse Doctorat En

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Université Batna 2 – Mostefa Ben Boulaïd Thèse Doctorat En République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l‟Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Batna 2 – Mostefa Ben Boulaïd Faculté de Technologie Département d’Hydraulique Thèse Préparée au sein du Laboratoire de Recherche en Hydraulique Appliquée (LARHYA) Présentée pour l‟obtention du diplôme de : Doctorat en Sciences Spécialité : Hydraulique Option : Hydraulique Sous le Thème : Impacts de l’irrigation sur la qualité des eaux souterraines des régions semi-arides. Cas de la région de Tébessa Présentée par : ZEREG Salah Devant le jury composé de : M. MESSAID Belkacem MCA Université de Batna 2 Président M. BOUDOUKHA Abderrahmane Prof. Université de Batna 2 Rapporteur M. TIRI Ammar MCA Université de Batna 2 Examinateur M. BAALI Fethi Prof. Université de Tébessa Examinateur M. FEHDI Chemseddine Prof. Université de Tébessa Examinateur M. GOUAIDIA Layachi Prof. Université de Tébessa Examinateur Janvier 2019 Remerciements Au terme de ce Travail, mes remerciements s'adressent à tous ceux qui, directement ou indirectement, ont contribué à faciliter ma tâche. Le professeur Abderrahmane Boudoukha, a bien voulu diriger, suivre et orienter ce travail. Ses encouragements et ses recommandations ont permis de finaliser ce projet. Qu'il trouve ici l'expression de ma reconnaissance, de mon amitié et de ma profonde gratitude. Je suis très honoré que Monsieur MESSAID Belkacem Maîte de Conférence « A » à l’Université de Batna 2 qu'il ait voulu accepter de présider mon jury et je l’en remercie. Je suis très honoré que Dr. TIRI Ammar Maîte de Conférence « A » à l’Université de Batna 2, le Dr. BAALI Fethi, le Dr. FEHDI Chemseddine et le Dr. GOUAIDIA Layachi ; Professeurs à l’Université de Tebessa qu'ils aient bien voulus accepter d’être les examinateurs. Leurs compétences dans le domaine me sont d’un concours précieux pour améliorer et valoriser les résultats obtenus. Je n’oublie pas de remercier mes collègues de la station INRAA de Biskra et mes anciens collègues du haut commissariat au développement de la steppe de Tébessa pour leur soutien, sans oublier aussi le personnel des directions des ressources en eau et des services agricoles de la wilaya de Tébessa pour leur disponibilité durant ce parcours. Et aussi tous mes amis, pour leur soutien et encouragements. Qu'ils trouvent ici mes meilleures salutations les plus distinguées. Dédicaces A la mémoire de mes parents, à la mémoire du Dr. Rouabhia Abdelkader, pour eux je prie Dieu le tout puissant de les accueillir dans son vaste paradis A ma petite famille (ma femme et mes quatre enfants) A ma grande famille frères et sœurs A tous mes amis A tous ceux qui me sont cher(e)s A tous les universitaires Je dédie ce modeste travail Zereg Salah ملخــــــــص ذمغ" انًشجح " ْٙٔ طثمح يائٛح ضذهح فٙ سٓم ذثسح فٙ شًال ششق انجضائش، تًُار شثّ جاف ٔأَشطح صساٛػح - سٕٚػح. ْٕٔ ًٚصم انخضاٌ انًائٙ انز٘ ﻻ غُا ػُّ ٔانز٘ ذسرخذيّ يخرهف انمطاػاخ. خاصح نهرضٔد تًٛاِ انششب ٔانضساػح. أدٖ اسرصﻻح اﻷساضػ ٙهٗ أساط ذجُٛذ يٕاسد انًٛاِ انجٕفٛح ، كجضء يٍ تشَايج انذػى انضساٙػ يُز ػاو 0222 ، إنٗ َشٕب انًُافسح تٍٛ انًضاسٛػٍ نﻻسرفادج يٍ انثشَايج. ٔنٓزا انغشض ، فإٌ سٓم ذثسح ْٕ يٍ تٍٛ انًُاطك انرٙ ذى فٛٓا دفش ػذد كثٛش يٍ اٜتاس ، ذسرغم يٛآْا انجٕفٛح. تاﻹضافح إنٗ رنك ، لشب انًذُٚح يٍ ْزِ انطثمح انًائٛح ٚجؼهٓا ػشضح نهرهٕز. ٔفما نهذساساخ انرٙ أجشٚد فٙ انساتك ، فإٌ طثمح انًٛاِ انجٕفٛح ْزِ ذخضغ نرذْٕس يٕسًٙ نجٕدج انًٛاِ )تٍٛ يٕسى سطة ٔ آخشجاف( سثثّ أساسا اﻷَشطح انًرؼهمح تًًاسسح انُشاط انفﻻدٙ. ذؼرثش انذساسح فٙ غاٚح اﻷًْٛح ﻷَٓا ذرؼمة ٛػَٕح انًٛاِ انجٕفٛح ٔذٓذف إنٗ فٓى كٛفٛح ذأشٛش سمٙ انًذاصٛم ٔ انظشٔف انطثٛؼٛح ػهٗ ْزا انًٕسد انٓاو ػهٗ كﻻ انُطالٍٛ: انُطاق انضيُٙ )تٍٛ انسُٕاخ(، ٔ انُطاق انجغشافٙ. يٍ خﻻل سسى ذطٕس انؼُاصشانكًٛٛائٛح انًكَٕحنهًٛاِ، تذٛس ذى جًغ ٔذذهٛم ٔادذ ٔسثٛػ ٍٛؼُح يٍ انًٛاِ انجٕفٛح يٍ آتاس انششب ٔانش٘ انًرٕاجذج تانًُطمح، ػهٗ يذٖ أستغ دًﻻخ يٛذاَٛح )0222 ٔ 0222 ٔ 0222 ٔ 0222(. تؼذْا ذى ذذهٛم انٛؼُاخ فٙ انًخرثش ٔفمًا نهؼًاٛٚش انذٔنٛح انؼًًٕل تٓا فٙ ْزا انًجال. انُرائج انرٙ ذى انذصٕل ػهٛٓا كاَد يٕضٕع يؼانجح إدصائٛح )يرغٛش ٔادذ ٔيرؼذد انًرغٛشاخ( ، لذيد فٙ شكم سسٕو تٛاَٛح ، َسة إَّٔٛٚح ٔخشائظ. يٍ خﻻل انؼًانجح تٓزِ اﻷدٔاخ انمُٛح ذأكذ دمٛمح ذهٕز انًٛاِ. ذى انكشف ػٍ ذهٕشاخ َمطٛح تانُرشاخ ٔانًهٕدح ػهٗ انخشائظ راخ انصهح نٓزِ انًكَٕاخ خاصح فٙ اذجاِ انًصة نًذُٚح ذثسح .كًا ذجهٗ ذهٕز انًٛاِ تصفح يُرششجػهٗ يؼظى يسادح انسٓم. يٍ خﻻل يخطظ Piper ذى ذسجٛم اسرمشاسَسثٙ نُٕع انًاء كًا اذضخ أٌ ْطٕل اﻷيطاس ٚهؼة دٔساً فٙ انؼًانجح انطثٛؼٛح يٍ خﻻل انًساًْح فٙ إػادج ذغزٚح طثمح انًٛاِ انجٕفٛح. ذٕضخ انُسة اﻷَٕٛٚح ٔانرذهٛم اﻷساسٙ نهؼُاصش، ػهٗ انرٕانٙ ، أٌ انرغٛش انضيُٙ نجٕدج انًٛاِ انجٕفٛح لذ أشاسذّ ػًهٛح انرثادل اﻷػ ًَٕٙٚهٛح ذذهم ٔ ذجٕٚح انصخٕس. ٚٔثمٗ انًصذس انشئٛسٙ نهرهٕز تانُرشاخ اسرخذاياخ اﻷسًذج )انسًاد انكًٛٛائٙ ٔانؼضٕ٘( ٔيٛاِ انصشف انصذٙ. RESUME La plaine de Tebessa communément appelée la «Merdja», est située dans le nord-est de l'Algérie avec un climat typique des steppes semi-arides, où les activités agro-pastorales extensives dominent. Cette région renferme un aquifère peu profond qui constitue la principale ressource en eau utilisée par les principaux secteurs, notamment pour l‟alimentation en eau potable et pour l‟agriculture. La mise en valeur des terres basée sur la mobilisation des ressources hydriques souterraines, dans le cadre du programme du soutien agricole depuis 2000, avait enclenché une concurrence entre les agriculteurs pour bénéficier du dit programme. A cet effet, la plaine de Tébessa figure parmi les zones où un nombre important de puits et de forages ont étaient réalisés exploitants l‟aquifère de celle- ci. En plus, la proximité de la ville rend cet aquifère vulnérable à la pollution. Selon des études antérieures, des fluctuations saisonnières de la qualité d'eau (entre les saisons sèches et humides), provoquées par des activités liées principalement à l‟agriculture. L'étude est extrêmement importante car elle suit la qualité des eaux souterraines et vise à comprendre comment les activités anthropiques telle que l‟irrigation et les conditions naturelles influencent cette ressource à des échelles temporelles (interannuelles) et spatiales, en suivant la tendance d'évolution des paramètres hydrochimiques de la nappe de la Merdja. Soixante et onze échantillons d'eau souterraine ont été collectés à partir de puits d'eau domestique / d'irrigation, à travers quatre campagnes de terrain, durant la période des hautes eaux (nov. 2001, jan. 2006, jan. 2009 et déc. 2010). Les échantillons sont ensuite analysés au laboratoire selon les normes internationales telles que décrites par les règles de l‟art. Les résultats obtenus ont fait l‟objet de traitement statistiques (à une et à plusieurs variables), présentés sous forme de diagrammes, de rapports ioniques et de cartes. Ces outils ont permis de confirmer le fait de la pollution des eaux de la région. Des pollutions ponctuelles anormales avec les nitrates et la salinité sont révélés sur les cartes respectives de ces paramètres, en particulier en aval dans les zones voisines de la ville de Tebessa. Des sources diffuses de pollution des eaux souterraines se manifestent également. L‟établissement du diagramme de Piper révèle une relative stabilité du type d'eau. Les rapports ioniques et l'analyse en composantes principales mettent en évidence que le changement temporel de la qualité des eaux souterraines résulte respectivement: (i) du processus d'échange ionique et de la dissolution des évaporites; (ii) l'application excessive d'engrais azotés inorganiques, d'engrais organiques et d'effluents d'eaux usées, qui demeurent les sources de nitrates dans les eaux souterraines de la région. On note aussi que les précipitations enregistrées entre 2001 et 2006 ont joué un rôle dans l‟auto-dépollution naturelle en participant à la recharge de l'aquifère. ABSTRACT The “Merdja” is the shallow aquifer of Tebessa plain, located in the northeast of Algeria. The climate is typical of semi-arid steppes, where extensive agro-pastoral activities are dominating. It is still the main water resource used by major sectors, especially, for the supply of drinking water and for agriculture. Land reclamation based on the mobilization of groundwater resources, as part of the agricultural support program since 2000, has triggered competition among farmers to benefit from the program. For this purpose, the plain of Tébessa is among the areas where a large number of wells and boreholes have been made, exploiting its aquifer. In addition, the proximity of the city makes this aquifer vulnerable to pollution. According to earlier studies, this aquifer undergoes seasonal water quality fluctuations (between wet and dry seasons), induced by activities mainly related to agriculture .The study is utmost important, as it tracks the groundwater quality and aims to gain an understanding of how the irrigation as anthropogenic activity and natural conditions influence this resource at temporal (interannual) and spatial scales, by following up the evolution trend of hydrochemical parameters of the “Merdja” aquifer. Seventy-one groundwater samples were collected and analyzed from drinking/irrigation wells, through four field measurement campaigns (2001, 2006, 2009, and 2010). The samples are then analyzed in the laboratory according to international standards as described by the state of the art. The results obtained have been the subject of statistical processing (one variable and multivariate), presented in the form of diagrams, ionic ratios and maps. These tools confirm the fact of water pollution. Point- sources of pollution with nitrate and salinity are revealed on the respective maps of these parameters, especially downstream at the nearby areas of Tebessa City. Non-point sources of groundwater pollution are also manifested. The Piper diagram reveals a relative stability of water type and that rainfall plays a role in the natural remediation, by taking part in the aquifer recharge. The ionic ratios and the principal components analysis highlight that the temporal change of groundwater quality results respectively from: (i) ionic exchange process and the dissolution of evaporites; (ii) the sources of nitrate in groundwater remain the excess application of inorganic nitrogenous fertilizers, organic manures, and wastewater effluents.
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