Evolution De La Salinité Des Eaux Des Nappes Du Complexe Terminal De La Région De M’Ya - Ouargla

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumedienne

Faculté des Sciences de la Terre, Géographie et Aménagement du Territoire

THESE

Pour l’obtention du grade de : MAGISTER EN GEOLOGIE

OPTION : Hydrogéologie

MEMOIRE

Evolution de la salinité des eaux des nappes du Complexe Terminal de la région de M’ya - Ouargla

Présentée par

Mme ABDERRAHMANE Nadhira née SAIL Soutenue publiquement : 03 / 06 /2006

Devant le jury :

Mr MEGARTSI M’hamed Professeur (USTHB, FSTGAT) Président Mr SAIGHI Omar Maître de conférence (USTHB, FSTGAT) Directeur de thèse Mr ISSAADI Abderrahmane Professeur (USTHB, FSTGAT) Examinateur Mme NEZZAL Fatiha Maître de conférence (USTHB, FSTGAT) Examinateur Mr BENZAOUI Ahmed Maître de conférence (USTHB, F. de Physique) Examinateur

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm REMERCIEMENTS

Au terme de ce travail, je tiens à remercier très vivement Monsieur Abdelkader RABHI, Ex Directeur Général de l’Agence Nationale des Ressources Hydrauliques (ANRH) de m’avoir autorisé à poursuivre mes études post-graduées. Ma présence au sein de l’Agence, en qualité d’Ingénieur hydrogéologue, m’a beaucoup aidé à réaliser ce travail.

Monsieur Omar SAIGHI, professeur à la FSTGAT.- USTHB m’a fait l’honneur de me compter parmi les étudiants - chercheurs qu’il dirigeait. Je tiens à le remercier très vivement de m’avoir consacré le meilleur de son temps et de m’avoir beaucoup aidé, par ses précieux conseils et ses fructueuses critiques, pour mener ce travail à terme.

J’adresse mes sincères remerciements au Professeur M. MEGARTSI d’avoir accepté de présider mon jury de thèse.

Mes vifs remerciements vont au professeur Abderrahmane ISSADI, dont j’avais suivi avec grand intérêt les cours et les travaux pratiques d’hydrochimie, pour avoir accepté d’examiner mon travail et faire partie du jury.

Mes vifs remerciements vont également à Madame Fatiha NEZZAL, Maître de Conférences à FSTGAT.- USTHB d’avoir accepté de juger ce travail et de faire partie du jury de ma thèse.

Je remercie Mr BENZAOUI Ahmed, Maître de conférence à la faculté de physique- USTHB, d’avoir accepté de juger ce travail et de faire partie du jury de ma thèse.

Je remercie Melle Nadia HIDOUCHE, Messieurs M. E. H.CHERCHALI, S. Adnane.MOULLA et Fayçal HELLAL pour leur aide qui m’a permis d’améliorer et d’enrichir mon travail.

J’exprime ma profonde gratitude à mes amis et collègues D. DJOUDAR, O. HELLAL, M. CHAIR et K. BOUADEL pour leur amitié et leur soutien.

En fin, je dédie ce travail à mes parents que j’aime beaucoup, mes frères et sœurs, à mes filles Katia et Elyssa-Aya et mon époux qui m’ont beaucoup encouragé et soutenu.

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Page

INTRODUCTION GENERALE………………………………..……………………..…… 01

CHAPITRE I : HYDROCLIMATOLOGIE

I.1-INTRODUCTION……………………………………………………………..……...... 07 I.2- LES RECIPITATIONS…………………………………………………...…..…………. 07 I.2-1- Le réseau pluviométrique 'observation……………………………………………… 07

I.2-2- Les précipitations moyennes mensuelles …………………………….…………… 07

I.2-3- Les précipitations annuelles et leur répartition spatiale ……………………...…… 09

I.2-4- Variation interannuelle des précipitations ………………………………..……… 09

I.2-5- Analyse statistique des précipitations ……………………………………….…… 10

I.2-5-1- Caractéristiques des précipitations annuelles …………………….……… 10

I.2-5-2- Définition de Loi de Galton ou Log-normale…………………………….. 11

I.2-5-3- Définition de la loi racine carrée normale…………………….……….…. 11

I.2-5-4-Résultats du Test d’adéquation……………………………….…….……. 11

I.3- LES TEMPERATURES………………………………………………………..………. 12 I.3-1-Températures moyennes mensuelles…………………………………...………… 12

I.3-2-Température moyenne annuelle …………………………………………..…....…… 13

I.4- L’HUMIDITE DE L’AIR…………………………………………………….…………. 14 I.5-LES VENTS ……………………………………………………………………………… 15 I.6-L’EVAPOTRANSPIRATION………………………………………………………..…… 15 I.6-1-Estimation de l’évapo-transpiration potentielle (ETP) ……………………...…...… 16

A-Formule de Thornthwaite…………………………………………………..…… 16

B- Formule de Serra……………………………………………………………...... … 16

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm I.6-2- Evapo-transpiration réelle……………………………………………………...... … 17

C- Récapitulation des résultats et discussion…………………………………..…..… 17

I.7- HYDROLOGIE……………………………………………………………………..…… 18 A- Le bassin de M’ya…………………………………………………………………. 19

B -Bassin du M’zab…………………………………………………………….…...… 20

I.8- CONCLUSION…………………………………………………………………………. 21 CHAPITRE II : GEOLOGIE –STRUCTUROLOGIE ET HYDRODYNAMISME

II.1-ASPECT GEOLOGIQUE ……………………………………………………………... 22 II.1-1-Introduction………………………………………………………………………. 22 II.1-2-Cadre géologique régional…………………………………...…………………… 22 II.1-3- Historique des dépôts de la région de Ouargla - M'ya……………..……………. 22 II.1-3-1- Lithostratigraphie………………………………………………….…… 22 II.1-3-1-A.Le Secondaire…………………………………………..……………. 22 II.1-3-1-A-1- Barrémien ………………………………….……………. 22 II.1-3-1-A-2- Aptien……………………………………………………. 24 II.1-3-1-A-3- Albien ……………………………………..………….…. 24 II.1-3-1-A-4-L’Albo-Vraconien.…………………………………….…. 24 II.1-3-1-A-5. Cénomanien……………………………………...... 24

II.1-3-1-A-6- Turonien …………………………………………………. 24 II.1-3-1-A-7- Sénonien lagunaire……………………………………….. 25 II.1-3-1-B-Fin du secondaire et début du Tertiaire………………..………….. 25 II.1-3-1-B-1-Maestrichtien et Eocène (Sénonien carbonaté)………….. 25 II.1-3-1-B-2- Mio-pliocène……………………………………..……… 26 II.1-3-1-C- Le Quaternaire……………………………………………..……...... 26 II.1-4-interpretation de coupes géologiques………………………………..…………...... 26 II.2-PALEOGEOGRAPHIE ET TECTONIQUE……………………..…………….…….. 27 II.2-1- Paléogéographie……………………………………….…………………………... 27 II.2-2- Tectonique……………………………………………………….……………….. 30 II.3-HYDROGEOLOGIE……………………………………………………… 31

II.3-1-Introduction……………………………………………………………………….. 31 II.3-2- Hydrogéologie régionale…………………………………………………...……… 32 II.3-3- Hydrogéologie du complexe terminal de la région M’ya-Ouargla………………... 34 II.3-4 - Constitution et géométrie des couches réservoirs ……………………..………… 36 II.3-4-1- La nappe des calcaires du Sénonien - Eocène marin …………..……….. 38 II.3-4-2- Les nappes des sables du Continental Terminal………….....…………... 39 II.3-5- Substratum et toit du Complexe Terminal……………………….………..……… 40 II.3-6- Puissance totale et puissance utile du réservoir…………………………………... 40 II.3-6-1- Les sables du Mio-Pliocène…………………………………..…………. 40 II.3-6-2- Le réservoir carbonaté du Sénonien-Eocène inférieur…………..………. 41 II.3-7- Caractéristiques hydrodynamiques du système aquifère………………..………... 41 II.3-7.1- Détermination par les pompages d’essais………………………………. 41 II.3-7-2- Détermination par modèle mathématique……………………...……….. 42

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm II.3-8- Piézométrie du système hydraulique "Complexe Terminal"………………….... 42 II.3-8-1- Piézométrie locale……………………………………………….……… 44 II.3-8.1.1- La nappe du Sénonien……………………………………….. 45 II. 3-8-1-2- La nappe du Mio-pliocène …………………………...…….. 45 II.3-8-1-3- La nappe Phréatique…………………………………..…….. 45 II.3-9- Communications inter-nappes………………………………………………...... 47 II.3-9-1- Communication nappe phréatique / nappe mio-pliocène………………… 47 II.3-9-2- Communication nappe mio-pliocène / nappe du Sénonien………………. 48 II.3-10- Alimentation et exhaures………………………………………………..……….. 48 II.3-11- Exploitation des ressources hydriques…………………………………….…….. 48 II.4-CONCLUSION………………………………………………………………………….. 49

CHAPITRE III : HYDROCHIMIE DE LA NAPPE DU SENONIEN

III.1- INTRODUCTION……………………………………………………………………... 51 III.2- PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES…………………………………….…….. 53 III.2-1- Le pH………………………………………………………………...... 53 III.2.2- La température…………………………………………………………….. 53 III.2.3- La conductivité électrique…………………………………………………. 54 III.2.4- Les résidus secs……………………………………………………………. 55 III.3- LES CONCENTRATIONS IONIQUES………………………….………...... 56 III.3.1- Répartition globale des concentrations ioniques………………………...... 57 III.3.2- Les chlorures……………………………………………………………………. 57

III.3.3- Les sulfates…………………………………………………………...... 58 III.3.4- Les bicarbonates……………………………………………………….…...... 58 III.3.5- Les nitrates…………………………………………………………...... 58 III.3.6- Le sodium ………………………………………………………………………. 60 III.3.7- Le potassium……………………………………………………………………. 61 III.3.8- Le magnésium…………………………………………………………………… 62 III.3.9- Le calcium……………………………………. 63 III.4- REPRÉSENTATIONS GRAPHIQUES DES RÉSULTATS ANALYTIQUES….. 64 III.4.1- Représentation sur le diagramme vertical de Schoeller-Berkaloff……………. 65 III.4.2- Représentation sur le diagramme losangique de Piper……………...... 67 III.5- INTERPRETATIONS DES CARTES D’EQUI-RAPPORTS CARACTE- RISTIQUES…………………………………………………………………...... 67 — - III.5.1- La carte d'equi-rapport [rSO4 /rCl ]……………………………………… 67 III.5.2- Carte d'equi- rapport [rNa+ / rMg++]……………………………………… 68 III.5.3- Rapport caractéristique [rMg++/rCa++]…………………………...... 69 III.6- FACIES CHIMIQUES ET FORMULES CARACTERISTIQUES………. ………. 71 III.6.1- Les eaux sulfatées magnésiennes………………………………………….. 71 III.6.2- Les eaux chlorurées sodiques……………………………………………… 71 III.6.3- Les eaux sulfatées sodiques………………………………………………. 71 III.6.4- Les eaux chlorurées magnésiennes……………………………………….. 71 III.7- LES VARIATIONS DU CHIMISME DES EAUX…………………………………. 73 III.7.1- Evolution du faciès chimique…………………………………………….. 73 III.7.2- Evolution de la salinité……………………………………………………. 73 III.8- EVOLUTION DE LA SALINITE EN FONCTION DE L’EXPLOITATION….. 74

III.9- INDICE D'ECHANGE DE BASE……………………………………...... 74 III.10- DURETE TOTALE DES EAUX……………………………………………………. 74

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm III.11- APTITUDE DES EAUX A L'IRRIGATION…………………………...... 75 III.11.1- Le S.A.R…………………………………………………….……………… 76 III. 11.2- Le pourcentage de sodium……………………………….………………... 76 III. 12- LES SUBSTANCES TOXIQUES ET INDESIRABLES…………………………. 76 III. 13 ANALYSE BACTERIOLOGIQUE…………………………………...……………. 76 III. 14- CONCLUSION…………………………………………………………..………….. 78

CHAPITRE IV : HYDROCHIMIE DE LA NAPPE DU MIO-PLIOCENE…………….. 80 IV.1- PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES………………………………………….. 80 IV.1.1- Le pH…………………………………………………………...……………... 80 IV.1.2- Température……………………………………………...…………………… 81 IV.1.3- Les conductivités électriques……………………………..…………………… 81 IV.2- ETUDE DES CONCENTRATIONS IONIQUES…………….…………………….. 83 IV.2.1- Répartition globale des concentrations………………………………………... 83 IV.2.2- Les résidus secs……………………………………...………………………… 84 IV.2.3- Les chlorures……………………………………………...……...... 85 IV.2.4- Les sulfates…………………………………………………...... 86 IV.2.5- Les bicarbonates……………………………………………………………….. 86 IV.2.6- Les nitrates………………………………………………………...... 86 IV.2.7- Le sodium……………………………………………………………………... 88 IV.2.8- Le potassium………………………………………………………………….. 89 IV.2.9- Le magnésium……………………………………………………………...... 90 IV.2.9- Le calcium…………………………………………………………………….. 91

IV.3- REPRESENTATIONS GRAPHIQUES DES CONCENTRATIONS……………… 93 IV.3.1- Représentation sur le diagramme de Schoeller-Berkaloff…………………….. 93

IV.3.2- Représentation sur le diagramme de Piper…………………………………….. 93 IV.4- INTERPRETATIONS DES CARTES D’EQUI-RAPPORTS CARACTE- RISTIQUES……………………………………………………….…………………… 97 — - IV.4.1- Carte d'equi-rapport [rSO4 /rCl ]…………………………..…………………. 97 ++ ++ IV.4.2- Carte d'equi-rapport [rMg / rCa ]……………………..…………………… 98 -- - ++ ++ IV.4.3-Comparaison des rapports caractéristiques [rSO4 /rCl ] et [rMg /Ca ]……… 99 IV.5- FACIES CHIMIQUES ET FORMULES CARACTERISTIQUES………………... 99 IV.5.1- Les eaux chlorurées sodiques…………………………………………………. 99 IV.5.2- Les eaux chlorurées magnésiennes……………………………………………. 99 IV.5.3- Les eaux sulfatées magnésiennes……………………………………………… 99 IV.5.4- Les eaux sulfatées sodiques…………………………………………………… 99 IV.6- ETUDE DE VARIATIONS DU CHIMISME AU COURS DU TEMPS…...... 101 IV.6.1- Evolution du faciès chimique………………………………………………….. 101 IV.6.2- Evolution de la salinité…………………………………………..…………….. 101 IV.7- RELATION SALINITE-EXPLOITATION…………………………………………. 102 IV.8- EVOLUTION DU CHIMISME AU COURS DES ESSAIS DE POMPAGES………………………………………………………………………………….. 102 IV.9- L’INDICE D'ECHANGE DE BASE (I.E.B.)………………………………………… 102 IV.10- LA DURETE DES EAUX……………………………………………………………. 102 IV.11- APTITUDE DES EAUX A L'IRRIGATION………………………………………. 102 IV.12-LES SUBSTANCES TOXIQUES ET INDESIRABLES…………………………… 105 IV.13-ANALYSE BACTERIOLOGIQUE………………………………………………….. 106 IV.14- CONCLUSION……………………………………………………………………….. 106

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm CHAPITRE V : HYDROCHIMIE DE LA NAPPE PHREATIQUE

V.1- INTRODUCTION………………………………………………………………………. 108 V.2- LES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES……………………………………… 108 V.2.1- Le pH………………………………………………...…………………… 108 V.2.2- Les Températures……………………………..………………………….. 108 V.2.3- Conductivité électrique et résidu sec………..……………………………. 108 V.2.4- Evolution spatiale de la salinité………………………………………….. 111 V.3- ETUDE DES CONCENTRATIONS IONIQUES……………………………………. 112 V.3.1- Répartition globale des concentrations………………………………………… 112 V.3.2- Le couple chloro-sodique………………………………………………………. 115 V.3.3-Les sulfates et le Magnésium…………………………………………………… 117 V.3-4- Les autres éléments majeurs…………………………………………………… 117 V.3.5- Les nitrates…………………………………………………………………….. 119 V.4- REPRESENTATIONS GRAPHIQUES DES RESULTATS………….…………….. 119 V.5- INTERPRETATION DES CARTES D’EQUI-RAPPORTS CARACTERISTIQUES ……………………………………………………………….. 124 — - V.5.1- Carte d'equi-rapports [rSO4 / rCl ]……………………………………….. 124 V.5.2-. Carte d'equi- rapports [rMg++ /rCa++]……………………………………… 124 V.6- FACIES HYDROCHIMIQUES ET FORMULES CARACTERISTIQUES………. 124 V.7- L’INDICE D'ECHANGE DE BASE…………………………………………………... 125 V.8- LA DURETE DES EAUX……………………………………………………………… 125 V.9- APTITUDE DES EAUX A L'IRRIGATION…………………………………………. 129

V.9.1- le SAR…………………………………………………………………………... 129 V.9.2- Le pourcentage de sodium………………………………………………………. 129 V.10- CONCLUSION……………………………………….……………………………….. 129

CHAPITRE VI : APPLICATION DE L’ANALYSE EN COMPOSANTES PRINCIPALES

VI.1- INTRODUCTION……………………………………………………………………... 133 VI.2- PRINCIPE DE LA METHODE………………………………………………. 133

VI.3- APPLICATION A LA NAPPE DU SENONIEN…………………………….. 133 VI.3.1- Analyse statistique………………………………….………………….. 134

VI.3.2- Matrice de variance covariance………………………………………… 135 VI.3.3- Matrice de corrélation…………………………………………...... 135 VI.3.4- valeurs propres et vecteurs propres…………………………………….. 136 VI.3.4.1- Analyse des variables de la nappe du Sénonien sur le plan factoriel (1×2)…………………………………………………………………………… 137 VI.3.4.2- Analyse des variables sur le plan factoriel [1×3]…………………… 138 VI.3.5- Etude des individus de la nappe du Sénonien………………………….. 139 VI.3.6- Discussion des résultats……………………………………………….. 139 VI.4- Application à la nappe du Mio-pliocène……………………………….. 141 VI.4.1- Analyse statistique des données……………………………………….. 141 141 V.4.2- Etude des variables dans la nappe du Mio-pliocène…………………….. 143 VI.4.3- Analyse des individus de la nappe du Mio-pliocène…………………… 144 VI.4- CONCLUSION………………………………………………………...... 146

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm CHAPITRE VIII : APPROCHE ISOTOPIQUE

VIII-1.INTRODUCTION…………………………………………………...... 147 VIII-2.TENEURS EN ISOTOPES STABLES (OXYGENE 18 ; DEUTERIUM) DES EAUX VIII-2-1.Teneurs 18O et 2H des précipitations……………………………...... 147 VIII-2-2.Teneurs en oxygène-18 et deutérium des eaux souterraines………………… 148 VIII-2-2-1. Nappe du Continental Intercalaire………………………………… 148 VIII-2-2-2. Nappe du Complexe Terminal…………………………………….. 148 VIII-2-2-3 Nappe phréatique………………………………………………….. 149 VIII-3.TENEURS EN CHLORURES ET OXYGENE-18 DES NAPPES SOUTERRAINES……………………………………………………………………………. 149

VIII-4. VARIATIONS DES TENEURS EN ISOTOPE RADIOACTIF DU TRITIUM……………………………………………………………………………………… 150 3 VIII-4-1.Teneurs en H dans les eaux de précipitations……………………………….. 150 VIII-4-2.Teneurs en Tritium dans les eaux souterraines……………………………….. 151 VIII-4-2-1. Nappes du Complexe Terminal…………...... 151 VIII-4-2-2. Nappe phréatique…………… ………………………………... 151 VIII-5.GAZ NOBLES………………………………………………………………………… 152 VIII-6.CONCLUSION………………………………………………………...... 152

CHAPITRE VIII : IMPACT DE L’EXPLOITATION DES NAPPES SUR L’ENVIRONNEMENT

VIII.1- INTRODUCTION……………………………………………………………………. VIII.2- REMONTEE DE LA NAPPE PHREATIQUE……………………………………. 153 VIII.2.1- Remontée des eaux dans la vallée du Souf………………………………... 153 VIII.2.2- Cas de la région de Ouargla …………………………………………………. 153 VIII.2.3- Constat du bureau d’études B.G……………………………………………... 154 VIII.2.4- Solutions techniques proposées par le Bureau d’Etudes B.G………………... 156 VIII.3- LES INCONVENIENTS DU RECOURS ABUSIF AUX NAPPES 156 PROFONDES…………………………………………………………………………. VIII.3.1- Le problème d’entartrage des conduites de distribution……………………... 157 VIII.3.2- Les paramètres de l’entartrage……………………………………………….. 157 VIII.3.3- Influence du tartre sur le fonctionnement des installations….………………. 158 VIII. 4- MALADIES A TRANSMISSION HYDRIQUE…………………………………... 159 VIII.5- DEMINERALISATION DES EAUX DE DISTRIBUTION……………………… 160 VIII.6- TRAITEMENT DES EAUX USEES……………………………………………….. 160 VIII.7- PROBLEMES POSES PAR LES ANCIENS PUITS……………….…………….. 161 VIII.8- AUTRES CONSEQUENCES DE L’EXPLOITATION DES NAPPES 162

PROFONDES (ALBIEN ). …………………………………………………. 163 VIII .8.1- Forages pétroliers reconvertis en puits d’eau…………….…………………. 163 VIII.8.2- Effondrement du forage pétrolier OKN32…………………………………… 163 VIII.8.3. Le cas du forage de Zaccar…………………………………………………... 165 VIII.9- CONCLUSION………………………………………………………………………. 165

CONCLUSION GENERALE………………………………………….…………………….. 166 BIBLIOGRAPHIE ANNEXE

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LISTE DES FIGURES

INTRODUCTION GENERALE Fig. 1- Situation géographique de la zone d’étude Fig.-2. Aire de la zone d’étude Fig.-3. Photos de la région M’ya-Ouargla prise par satellite (BG, 2001)

CHAPITRE I Fig.I.1- Histogramme des précipitations moyennes mensuelles à la station de Touggourt Durant les deux périodes [1913-1961] et [1974-2002] Fig.I.2- Histogramme des précipitations moyennes mensuelles à la station de Ouargla Durant la période 1970-2000 Fig. I.3- Carte en isohyètes moyennes annuelles (mm) du Sahara algérien (Période : 1940-1961 Fig. I.4- Indice d’irrégularité pluviométrique interannuelle à Touggourt [1974/2002] Fig. I.5-Ajustement à une loi Log-normale, station de Ouargla Fig. I.6- Ajustement à une loi racine-normale, station de Ouargla Fig. I.7- Ajustement à une loi Log-normale, station de Touggourt Fig. I.8- Ajustement à une loi racine-normale, station de Touggourt Fig. I.9- Ajustement à une loi Log-normale, station de Hassi Messaoud Fig. I.10- Ajustement à une loi racine-normale, station de Hassi Messaoud Fig.I.11- Diagramme des températures moyennes mensuelles à Ouargla, période 1991-2000. Fig.I.12- Variation des températures par rapport à la moyenne annuelle (Période 1991-2000) Fig.I.13- Variation de l’humidité en fonction des températures (période 1991-2000) Fig.I.14- Humidité relative mensuelle moyenne à la station de Touggourt (Période 1975-2002) Fig.I.15- Carte des sous-bassins versants du Sahara (Code 13) Fig.I.16- Réseau hydrographique du Nord -Est du Sahara (sous bassin :13/04)

CHAPITRE II Fig.II-1. Carte géologique régionale du Sahara (BUSSON, 1967). Fig.II-2. Localisation des traits de coupes géologique. Fig.II-3. Coupe géologique N°1 (orientée S- NO) Fig.II-4. Coupe géologique N°2 (orientée SO- NE) Fig.II- 5- Limites des deux grands systèmes aquifères du Sahara Septentrional Fig.II-6 - Coupe hydrogéologique schématique du bassin hydrogéologique du Sahara septentrional Fig.II-7- Log récapitulatif des formations géologiques et les aquifères du bassin saharien algérien Fig.II-8- Système aquifère du Complexe Terminal du Sahara Septentrional Fig.II-9- Coupe hydrogéologique schématique méridienne du Complexe Terminal du Bas Sahara, entre le grand Erg oriental et les Aurès. Fig.II-10- Coupe détaillant la géométrie Est-Ouest de l’aquifère du Complexe Terminal Fig.II-11- Situation hydrogéologique à l'Est de la dorsale de M’zab. Fig.II-12- Système d’écoulement du Complexe Terminal ; carte piézométrique de 1950. Fig.II- 19- Carte piézométrique du Complexe Terminal Fig.II-20- Carte piézométrique de la nappe phréatique : Axe Ouargla- Mya (année 2003. Fig.II-21- Carte piézométrique de la nappe du Sénonien dans l'axe Ouargla-Mya (Année 1998) Fig.II-22- Carte piézométrique de la nappe du Mio-pliocène de l'axe Ouargla-M’ya (Année 1998) Fig.II-23- Carte piézométrique de la nappe phréatique de l'axe Ouargla-M’ya (ENAGEO, 1992)

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CHAPITRE III Fig. III.1- Histogramme des fréquences des valeurs du pH Fig. III.2- Histogramme des fréquences des conductivités électriques Fig. III.3- Histogramme des fréquences des résidus secs Fig. III.4- Carte d’isoconductivité des eaux de la nappe du Sénonien (année 1997/98) Fig. III.5- Carte des résidus secs des eaux de la nappe du Sénonien Fig. III.6- Teneurs ioniques moyennes les plus fréquentes (meq/l) dans la nappe du Sénonien de la région de M’ya – Ouargla Fig.III.7- Distribution des teneurs ioniques dans la nappe du Sénonien Fig. III.8- Carte des chlorures des eaux de la nappe du Sénonien (année 1997/98) Fig. III.9- Carte des sulfates de la nappe du Sénonien Fig. III.10- Carte d’égales teneurs en sodium de la nappe du Sénonien Fig III.11- Carte d’égales teneurs en magnésium des eaux de la nappe du Sénonien Fig. III.12- Carte d’égales teneurs en calcium des eaux de la nappe du Sénonien (année 1997/98) Fig. III.13a- Représentation des échantillons provenant de la ville de Ouargla Fig.III.13b- Echantillons de la région Nord et Nord- Est Fig. III.13c- Echantillons de la région Sud – Ouest Fig. III.14- Représentation des analyses chimiques d’eaux de la nappe du Sénonien (année 1997/98) -- - Fig. III.15- Carte d’égale rapport [ rSO4 /rCl ] des eaux de la nappe du Sénonien Fig. III.16- Carte d’égale rapport [ rNa +/ rMg++] des eaux de la nappe du Sénonien -- - ++ ++ Fig. III.17- Diagramme montrant les variations des rapports [rSO4 / rCl ] et [rMg /Ca ] Fig. III.18- Diagramme montrant les variations des rapports [rSO4--/ rCl-] et [rMg++/Ca++] Fig. III.19- Répartition des faciès hydrochimiques dans la nappe du Sénonien Fig. III.20- Carte d’indice d’échange de base des eaux de la nappe du Sénonien de la région de M’ya-Ouargla Fig. III.21- Diagramme de classification des eaux d’irrigation pour la nappe du Sénonien Fig. III.22- Carte d’égales valeurs du SAR des eaux de la nappe du Sénonien (année 1997/1998)

CHAPITRE IV Fig. IV.1- Localisation des points d’eau sélectionnés pour l’étude hydrochimique de la nappe du Mio-pliocène Fig. IV.2- Histogramme de fréquences des valeurs de pH Fig. IV.3- Histogramme des fréquences des conductivités électriques ( à 25 °C) Fig. IV.4- Histogramme des fréquences des résidus secs Fig. IV.5- Carte d’iso-conductivité électrique des eaux de la nappe du Mio-pliocène (année 1997/98) Fig. IV.6- Répartition des concentrations moyennes les plus fréquentes (meq/l) des eaux de la nappe du mio-pliocène Fig. IV.7- Carte du résidu sec des eaux de la nappe du Mio-pliocène(année 1997/98) Fig. IV.8- Histogrammes de distribution des teneurs ioniques dans la nappe du Mio-pliocène Fig. IV.9- Carte d’égales teneurs en chlorures des eaux de la nappe mio-pliocène (année 1997/98) Fig. IV.10- Carte d’égales teneurs en sulfates des eaux de la nappe mio-pliocène(année 1997/98) Fig. IV.11- Carte d’égales teneurs en sodium des eaux de la nappe mio-pliocène(année 1997/98) Fig. IV-12. Carte d’égales teneurs en magnésium des eaux de la nappe mio-pliocène(année 1997/98)

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Fig. IV.10- Carte d’égales teneurs en calcium des eaux de la nappe mio-pliocène(année 1997/98) Fig. IV.14a-Eaux de la nappe mio-pliocène du secteur Centre-Ouest (Ouargla-Bamendil) Fig. IV.14b- Echantillons du secteur des palmeraies du Centre-Est(Rouissat, Ain El Beida) Fig. IV.14c- Echantillons du secteur Nord (Ain Moussa, palmeraie de N’goussa) Fig. IV.14d- Echantillons du secteur Est et Nord-Est de Ouargla Fig. IV.14e- Représentation des eaux du secteur Sud (Gara Krima) Fig. IV.15- Représentation dans le diagramme de PIPER des concentrations chimiques (meq/l) des eaux de la nappe du Mio-pliocène -- - Fig. IV.16- Carte d'égal rapport caractéristique [rSO4 /rCl ]des eaux de la nappe mio-pliocène Fig. IV.17- Carte d'égal rapport caractéristiques [rMg++ / rCa++] Fig. IV.18- Répartition des faciès hydrochimiques de la nappe mio-pliocène Fig. IV.19- Carte de l’indice d’échange de base des eaux de la nappe du Mio-pliocène Fig.IV.20 - Diagramme de classification des eaux d’irrigation (Riverside). Application aux eaux de la nappe mio-pliocène Fig. IV.21- Carte d’égales valeurs du SAR des eaux de la nappe du Mio-pliocène (Année1997/98)

CHAPITRE V Fig.V.1- Histogramme de fréquence des valeurs de pH Fig.V.2- Histogramme des fréquences des conductivités électriques ( à 25 °C) Fig.V.3- Histogramme des fréquences des résidus secs Fig.V.4- Relation: résidus secs - conductivités électriques dans les eaux de la nappe phréatique Fig.V.5- Relation: résidus secs - conductivités électriques (Cas de la nappe du Mio-pliocène) Fig.V.6- Relation: résidus secs - conductivités électriques (Cas de la nappe du Sénonien) Fig.V.7- Carte d’égales valeurs des résidus secs des eaux de la nappe phréatique de M’ya- Ouargla (Campagne d’avril 1994) Fig.V.8- Relation résidus secs - niveaux hydrostatiques de la nappe phréatique de M’ya-Ouargla (Campagne d’avril 1994) Fig.V.9- Répartition des teneurs ioniques moyennes les plus fréquentes (meq/l) dans les eaux de la nappe phréatique de la vallée de Ouargla Fig.V.10- Distribution des teneurs ioniques (mg/l) dans la nappe phréatique Fig.V.11-Carte d’égales teneurs en chlorures dans la nappe phréatique (Campagne, 1994) Fig.V.12- Carte d’égales teneurs en nitrates dans la nappe phréatique (avril 2002) Fig.V.13- Représentation des eaux de la nappe phréatique dans le diagramme Shoeller – Berkaloff (Cas du secteur Nord de la vallée de Ouargla) Fig.V.14- Diagramme Shoeller –Berkaloff de la nappe phréatique (Cas du secteur sud) Fig.V.15- Représentation des eaux de la nappe phréatique dans le diagramme de PIPER (Campagne d’avril 1994) Fig.V.16- Diagramme Shoeller –Berkaloff pour les eaux des nappes du Complexe Terminal et du Continental Intercalaire de la région de M’ya-Ouargla Fig.V.17- Représentation des eaux des nappes du Complexe Terminal et du Continental Intercalaire de la région de M’ya-Ouargla selon le diagramme de PIPER — - Fig.V.18- Carte d'equi-rapport [rSO4 /rCl ] dans la nappe phréatique Fig. V.19- Carte d'equi- rapport [rMg++ /rCa++] dans la nappe phréatique Fig.V.20- Carte de répartition des faciès chimiques (Campagne d'échantillonnage d'avril 1994) Fig.V.21- Carte d’indice d’échange de base des eaux de la nappe phréatique (Campagne, avril 1994) Fig.V.22- Diagramme de classification des eaux d’irrigation (Riverside)

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CHAPITRE VI Fig. VI.1- Projection des variables sur le plan factoriel [1-2] Nappe du Sénonien Fig. VI.2 - Projection des variables sur le plan factoriel [1-3] Pour la nappe du Sénonien Fig. VI.3 - Représentation des individus pour la nappe du Sénonien sur le plan factoriel (1-2) Fig. VI. 4- Représentation des individus pour la nappe du Sénonien sur le plan factoriel [1-3] Fig. VI.6- Représentation des variables sur le plan factoriel [1-2] Pour la nappe du Mio-pliocène Fig. VI.7- Représentation des variables sur le plan factoriel [1-3] Pour la nappe du Mio-pliocène Fig. VI.8- Représentation des individus sur le plan factoriel (1-2 ) ( Nappe du Mio-pliocène, année 1997-1998) Fig. VI.9- Représentation des individus sur le plan factoriel (1-3) (Nappe du Mio-pliocène, année 1997-1998) Fig. VI.10- Représentation des variables sur le plan factoriel (1-2) pour la nappe phréatique Fig. VI.11 Représentation des variables sur le plan factoriel (1-3) pour la nappe phréatique Fig. VI.12- Représentation des individus sur le plan factoriel (1-2 ) pour la nappe phréatique Fig. VI.13- Représentation des individus sur le plan factoriel ( 1-3 ) pour la nappe phréatique

CHAPITRE VII Fig.VIII..1- Relation δ 2H - δ 18O des précipitations (d’après document CDTN, 1993) Fig. VIII..2- Relation Chlorures-Oxygène-18 des eaux souterraines de la cuvette de Ouargla (CDTN, 1993)

CHAPITRE VIII Fig. VIII .1- Accumulations de sels en surface à Sebkhet Safioune Fig. VIII.2- Entartrage d’une installation hydraulique par les eaux albiennes à Touggourt Fig. VIII.3- Le cratère OKN32 peu de temps après sa formation Fig.VIII.4- Etapes montrant l’évolution du cratère

ANNEXE

Fig. I.5-Ajustement à une loi Log-normale, station de Ouargla Fig. I.6- Ajustement à une loi racine-normale, station de Ouargla Fig. I.7- Ajustement à une loi Log-normale, station de Touggourt Fig. I.8- Ajustement à une loi racine-normale, station de Touggourt Fig. I.9- Ajustement à une loi Log-normale, station de Hassi Messaoud Fig. I.10- Ajustement à une loi racine-normale, station de Hassi Messaoud Tab.III-1-Résultats d’analyses chimiques des eaux de forages captant la nappe du Sénonien (Campagne1997/98) Tab.III-2-Résultats d’analyses chimiques des eaux de forages captant la nappe du Moi-pliocène (Campagne1997/98) Tab.III-3-Résultats d’analyses chimiques des eaux de forages captant la nappe phréatique (Campagne, avril 1994)

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A B R E V I A T I O N S

- ANRH Agence Nationale des Ressources Hydrauliques. - ACP Analyse en composantes principales. - AEP Alimentation en Eau Potable. - BG Bonnard et Gardel. - BRL Compagnie d'Aménagement du Bas Rhône et du Languedoc. - Bull. B.R.G.M. Bulletin du Bureau de la Recherche Géologique et Minière - CDTN Centre de Développement des Techniques Nucléaires.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm - C.E.E. Communauté Européenne

- CRNA Centre de Recherches Nucléaires d’Alger. - CT Complexe Terminal. - CI Continental Intercalaire. - DHW Direction de l’Hydraulique de Wilaya. - EPDEMIAO Etablissement Public de Distribution d’Eau Ménagère et Industrielle et d'Assainissement de la Wilaya de Ouargla. - ERESS Etude des Ressources en Eau du Sahara Septentrional. - ENAGEO Entreprise Nationale de Géophysique. - GPS Global Position Systems. - HAB Habitant - IND Industrie - IRRIG Irrigation - O.M.S. Organisation Mondiale de la Santé - ONM Office Nationale de la Météorologie. - OSS Observatoire du Sahara et Sahel. - MEQ/L Milliéquivalent par litre. - PNUD Programme des Nations Unies pour le Développement. - SASS Systèmes aquifères du Sahara Septentrional. - SAR Sodium Absorption Ratio. - STEP Station de Traitement et d’Epuration - UNESCO United Nations Educational Scientific and Cultural Organisation. - U.T. Unité Tritium

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INTRODUCTION GENERALE

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm INTRODUCTION GENERALE

1. Problématique

La région de M’ya - Ouargla se situe au Nord du Sahara algérien, plus précisément au Centre-Ouest du grand bassin sédimentaire du Bas Sahara. Enclavée en milieu hyper aride, son sous-sol renferme néanmoins deux vastes systèmes aquifères profonds, le Complexe Terminal et le Continental Intercalaire, saturés d’eau fossiles accumulées durant les phases humides du Néolithique. Localement, dans les Oasis et le long des oueds, des nappes phréatiques alimentées par les retours d’irrigation et/ou par une drainance ascendante, se sont développées ici et là, comme à Ouargla.

Ces systèmes hydrauliques sont actuellement exploités à profusion pour approvisionner la population en eau potable, développer les Oasis et subvenir aux besoins en eau industrielle des champs pétroliers de la région. On parle même de l’existence d’un projet de transfert des eaux du Sahara vers les hauts plateaux : c’est un projet qui permettra d’exploiter un volume annuel de l’ordre de 120 Millions de m3 à partir des champs de captage situés entre le sud de Djelfa et Ghardaia, pour répondre aux besoins de développement de la région de Djelfa, Tiaret, la nouvelle ville de Boughezoul et la région de M’sila.

Depuis le milieu du dix neuvième siècle, le nombre de captages, traditionnels ou modernes, s’est considérablement accru. Il en est résulté une importante augmentation des superficies cultivées et, corrélativement, une diminution ou une disparition de l’artésianisme, et l’apparition de problèmes chroniques d’altération de la qualité chimique des eaux et des sols. Actuellement, les nappes exploitées sont celles du Complexe Terminal et du Continental Intercalaire, mais les unes sont souvent à eaux très minéralisées et les autres, chaudes, favorisent le dépôt du tartre obstruant les canalisations et engendrent des problèmes de santé aux consommateurs. A la salinisation primaire des eaux s’ajoute une pollution d’origine anthropique qui rend, le plus souvent, l’eau impropre à la consommation et quelques fois même à l’irrigation.

Le recours abusif aux nappes profondes, le surplus d’eau d’irrigation et l’insuffisance de drainage des eaux usées et des palmeraies, ‘’gonflent’’ la nappe phréatique et alimente des lacs insalubres de plus en plus nombreux. La propagation de la pollution dans les nappes entraîne la détérioration de la qualité chimique et bactériologique des ressources hydriques et le développement des maladies à transmission hydrique.

Mais il y a d’autres raisons de s’inquiéter du recours abusif aux nappes profondes menaçant la dégradation de l’environnement et la pérennité des ressources en eau, parmi les quelles citons :

● Les contraintes liées aux équipements vétustes ou inadéquats, à l’origine de nombreuses fuites et de cas de contaminations des nappes.

● La reconversion des forages pétroliers en puits d’eau par les sociétés pétrolières est à l’origine d’intercommunications entres nappes, créant la contamination des nappes du Complexe Terminal : à la suite de cas de recherche infructueuse, certains sondages, faute d’être bouchés avant abandon ont été convertis en forages d’eau destinés souvent à l’irrigation. Cette conversion qui concerne surtout les forages au Continental Intercalaire (Albien) est réalisée de façon expéditive (perforation du tube plein) et sans étude

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm préalable. Cette conversion est à l’origine des risques d’effondrements autour des ouvrages de captage dont on ignore encore l’ampleur et les conséquences.

Enfin, Les ressources renouvelables étant insignifiantes par rapport aux réserves existantes, l’extraction de quantités d’eau importantes et de manières irrationnelles et l’absence de rigueur dans la gestion des ressources hydriques, va déboucher inexorablement sur des conséquences graves tels que l’abaissement important des niveaux piézométriques et du débit d’artésianisme ainsi qu'une inévitable dégradation de la qualité chimique des eaux.

2- Situation géographique de la zone d’étude et géomorphologie Notre étude s’intéresse aux nappes du Complexe Terminal de la région de M’ya - Ouargla, située dans le Bas-Sahara. Celui-ci se présente comme une vaste cuvette synclinale, plus ou moins circulaire de 600 Km de diamètre, limité : - Au Nord par les premiers contreforts des monts des Aurès ; - A l’Ouest, par la dorsale du M’zab ; - Au Sud par les falaises septentrionales des plateaux du Tademait et du Tinhert ; - Et à l’Est par les plateaux du Dahar Tunisien.

La région de M’ya-Ouargla occupe le Centre-Ouest de cette dépression et se situe à 800 Km au Sud-Est d’Alger et est repérée approximativement par les longitudes 31°15’ et 32° 30’ et les latitudes 4° 45’ et 5° 41’. Elle est limitée au Nord par la vallée de l’oued Righ, au Sud et à l’Est par l’extension du Grand Erg Oriental et à l’Ouest par le versant Est de la dorsale du M’zab (Fig.1et 2).

8° 0° Alger 8° Mer Méditerranée Annaba Oran

Zone d’étude h g i R

. o

Tunisie

Maroc

Ghardaia ● ● Ouargla 32°

Grand Erg Occidental Grand Erg Oriental

Plateau de Tademait Plateau de Tinhert Libye

e i 24° n a t i r u a Mali M

Niger 0 500 Km réalisée par synapse-communication

Fig.1- Situation géographique de la zone d’étude

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Légende

Echelle des teintes hypsométriques

Côte maximale (m)

0 20Km Echelle :

Fig.2- Aire de la zone d’étude

Du point de vue géomorphologique, notre région d’étude se trouve encaissée au fond d’une cuvette très large de la basse vallée de l’oued M’ya. Cette dernière est mise en évidence par une dissymétrie marquée par la présence d’une falaise occidentale particulièrement nette et continue, tandis que la limite oriental est imprécise.

A l’Ouest un plateau calcareux surplombe la cuvette, à environ 230 mètres d’altitude, à la confluence de l’oued M’zab et l’oued N’sa. A l’Est, il y a un plateau dont les limites ne sont pas nettes, démantelées, d’altitude ne dépassant pas les 160 mètres. Les rebords de ce plateau disparaissent souvent sous les sables formant les ergs : Erg El Touil, Erg Boukhezana et Erg Arifdji). Au Sud, un massif dunaire recouvre les ruines de Sedrata et se trouve au pied d’une falaise; son altitude dépasse 155 mètres et dominent de 20 mètres le point le plus bas de la vallée.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Au Nord, la vallée reprend une direction SSO-NNE. La sebkhet Safioune occupe le centre, tandis que ses rives sont recouvertes par les massifs dunaires. En fin, tout le long de la vallée, les sebkhas et les massifs dunaires alternent avec les fonds sur lesquels se sont installées les cultures irriguées et bours ainsi que les centres anciens de peuplement (Fig.3).

Sebkhet Safioune

N'Goussa

Sebkhet Oum E'Ranneb

Ouargla ville

Fig.3- Photo satellitaire de la région M’ya-Ouargla (BG, 2001)

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Le territoire de la wilaya de Ouargla couvre une superficie de 163 230 Km2 et compte actuellement 21 communes regroupées en 10 dairate. C’est un pôle économique important et son chef lieu de wilaya est parmi les plus importants centres urbains du pays. Avec une population croissante (197 300 hab. en 1977, 496 261 en 2000 et 579 608 hab. en 2004), une industrie pétrolière en plein essor et une agriculture renaissante, les pouvoir publics sont appelés, non seulement à veiller à une exploitation rationnelle de la ressource en eau (non renouvelable), mais aussi à veiller à la préservation de sa qualité afin de prévenir des conséquences néfastes sur la santé de la population.

La croissance démographique, le développement urbain et l’extension des surfaces agricoles ont induit une augmentation des besoins en eau des villes et agglomérations. Les prélèvements à partir des nappes sont passés de 298 Hm3/an en 1989, à 440 Hm3/an en 1998 pour atteindre 519 Hm3/an en 2004 (ANRH, 2004), avec une dotation journalière de l’ordre de 390 litres par jour et par habitant (320 l/j/hab dans la région de M’ya – Ouargla) qui débouchent inexorablement sur la situation très dangereuse que vivent les villes d’ El Oued et de Ouargla. Le nombre total de forages exploités (CT+CI) est de 949 forages dont 851 captent la nappe du Complexe Terminal. Ils fournissent un débit total de l’ordre de 519 Hm3/an. Leur répartition par usage est comme suit:

Prélèvements/Usage (Hm3/an) AEP. IRRIG. IND. MIXTE Totaux Aquifère

Complexe Terminal 41 310 15 12 378

Continental Intercalaire 41 43 51 7 142

Totaux 82 353 66 18 519

L’extension et le développement de certaines agglomérations bien alimentées en eau, non dotées d’un réseau d’assainissement, sont à l’origine de la formation de lagunes des eaux rejetées après décantation.

Les réserves du Complexe Terminal sont de l’ordre de 15 000 Km3. Son exploitation en Algérie se fait essentiellement par pompage, d’autant plus que par artésianisme, elle a toujours été faible, ne dépassant pas 1.8 m3/s (SASS, 2003). L’exploitation de cette nappe atteignait 50.3 m3/s en 2000, dont 21.2 m3/s en Algérie. En 1950, elle n’était que 5.77 m3/s mais a accusé depuis, une évolution importante qui s’est accélérée au début des années 1980. En effet, jusqu’en 1970, les prélèvements sont restés inférieurs à 8.5 m3/s puis, ils sont passés à 11.5 m3/s, en 1980, pour atteindre 17.4 m3/s en 1990.

Dans la région de M’ya-Ouargla, le volume d’eau prélevé à partir de la nappe du Complexe Terminal est passé de 55 Hm3/an en 1989, à 71 Hm3/an en 1998 et atteint 113 Hm3/an en 2004. Cet accroissement des prélèvements est en liaison avec la multiplication du nombre de forages qui est passé de 179 en 1989 à 247 en 1998 pour atteindre 307 en 2004 (ANRH, 2004).

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3- Objectifs de l’étude

L’objectif de cette étude consiste en une approche des problèmes posés par les minéralisations excessives des eaux des nappes du Complexe Terminal de la région de M’ya – Ouargla. L’étude s’articulera sur les points essentiels suivants :

- La caractérisation des conditions climatiques au Sahara, la spécifité pluviométrique locale et les phénomènes des crues d’oueds, unique possibilité de recharge des nappes ; - La présentation géologique et structurale des formations mésozoïques et cénozoïques de la plate forme saharienne, la description des niveaux aquifères et l’exposé des caractéristiques hydrodynamiques et potentialités hydriques ; - Le chapitre III entre dans le vif du sujet et traite de l’hydrochimie de la nappe du Sénonien. Evolution spatio-temporelle de la salinité des eaux, Relation entre la salinité et les différents paramètres hydrogéologiques locaux ; - Le chapitre IV traite de l’hydrochimie de la nappe du Mio-pliocène ; - Dans le chapitre V, après avoir exposé les caractéristiques hydrochimiques de la nappe phréatique, aussi bien qu’un aperçu de la nappe profonde du CI, puis s’attache à examiner les intercommunications et relations pouvant exister entre ces différentes nappes. - Le chapitre VI est la partie relative à l’application de l’analyse statistique multidimensionnelle (ACP normée) aux différents éléments chimiques - Le chapitre VII est consacré à la chimie isotopique des eaux. - Dans le chapitre VIII nous avons exposé les problèmes liés à l’exploitation des nappes souterraines et son impact sur l’environnement. - Enfin, nous proposerons des recommandations qui intéresseront le consommateur ainsi que les services de gestion concernés par cette ressource vitale.

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CHAPITRE I : HYDROCLIMATOLOGIE

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I.1- INTRODUCTION

La région hyper-aride de Ouargla est enclavée dans le Bas-Sahara, au Nord Est du Sahara algérien. Ecrasée d’un soleil torride durant la moitié de l’année, l’atmosphère y est particulièrement sèche et le pouvoir évaporant intense. Le sol et les basses couches de l’atmosphère sont toujours avides d’eau et les rares précipitations s’évaporent en partie avant d'atteindre le sol. Dans ce chapitre, il sera question des paramètres climatiques qui caractérisent le climat régnant dans cette région. Nous examinerons alors successivement : la pluviométrie, les températures et l'humidité relative de l’atmosphère, les vents et l'évaporation. Nous terminerons par un aperçu sur l’hydrologie très particulière de cette région.

I.2- LES PRECIPITATIONS I.2-1- Le réseau pluviométrique d'observation En plus de la station de Ouargla, nous avons pris en considération 2 autres stations limitrophes: Touggourt et Hassi–Messaoud, dont les coordonnées sont indiquées dans le tableau I.1.

Tab..I.1- Caractéristiques des stations météorologiques considérées dans l’étude Coordonnées Altitude Période de Stations X Y ( m ) mesure Ouargla 5° 24 ‘ E 31 ° 55 ‘ N 139 1970 – 2000 Touggourt 6° 08 ‘ E 33 ° 07 ‘ N 85 1974 – 2000 Hassi- Messaoud 6° 09 ‘ E 31 ° 40 ‘ N 142 1974 – 1997

I.2-2- Les précipitations moyennes mensuelles Les valeurs des précipitations moyennes mensuelles enregistrées durant la période [1970- 2000] aux 3 stations, sont consignées dans le Tableau I. 2.

Tab.I.2- Répartition mensuelle des précipitations

Mois J F M A M J J A S O N D Moy

Station mm Ouargla 6,71 3,82 7,75 2,9 1,9 0,6 0,12 0 1,9 4,08 8,4 2,98 41,40 (1970-2000) Touggourt 10,6 5,63 10,2 5,86 4,04 1,85 0,59 0,55 1,83 4,5 8,78 3,66 57.93 (1974-2000) Hassi-Messaoud 7.70 3.00 10.3 3.21 2.4 0.12 0.02 0.03 1.99 4.3 3.66 3.70 41.10 (1974-1997)

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Les valeurs portées dans le tableau I.2, montrent que les mois de Novembre, Janvier et Mars, sont les plus pluvieux, avec environ 9 mm/mois. Les figures I.1 et I.2 illustrent la répartition mensuelle des précipitations moyennes.

) 1913-1961 m

m 1974-2002

e 12 (

n o i t a t i p

i 10 c é r P

0 Sep Oct Nov Dec Jan Fev Mar Avr Mai Juin Juil Août

Fig.I.1- Histogramme des précipitations moyennes mensuelles à la station de Touggourt Durant les deux périodes [1913-1961] et [1974-2002]

9 P Moy (mm) 8

) 7 m m

6 n e ( 5 n o i t

a 4 t i p i 3 c é r

P 2 1 0 Sep Oct Nov Déc Jan Fev Mar Avr Mai Juin Juil Aôut

Fig.I.2- Histogramme des précipitations moyennes mensuelles à la station de Ouargla Durant la période 1970-2000.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm I.2-3- Les précipitations annuelles et leur répartition spatiale Les précipitations moyennes annuelles aux stations considérées sont les suivantes : 57.9 mm à Touggourt, 41.4 mm à Ouargla et 41.1 mm/an à Hassi Messaoud. Ces valeurs montrent une diminution des précipitations du Nord au sud et s’inscrivent parfaitement dans la carte en isohyètes du Sahara extraite des « Cahiers de la sécheresse » (fig. I. 3), élaborée à l’aide de données couvrant une période d’observation différente, celle de [1941 1960].

Fig. I.3- Carte en isohyètes moyennes annuelles (mm) du Sahara algérien (Période : 1940- 1961), d’après Cahiers de Sécheresse, N° 1/98 (Internet).

I.2-4- Variation interannuelle des précipitations Ces faibles précipitations sont, de surcroît, caractérisées par une très forte irrégularité interannuelle comme le montre la figure I.4, élaborée en fonctions des indices d’irrégularités x - x i = pluviométriques ( s ) ;

Avec x = modules pluviométriques annuels, enregistrés à la station de Ouargla ;

x = valeur moyenne des modules pluviométriques annuels;

s = écart type des modules pluviométriques.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 3 0 8 9 0 1 9

i2,5 9 1 2

2 9 9 5 1 7 9 1 1,5 6 7 9 1 6 6 9

1 8 9 9 9 1 1 9 9 2 1 0,5 8 9 7 1 9 9 1 0 5 9 4 3 9 7 8 9 9 1 9 8 7 9 4 1 -0,5 9 9 1 9 7 1 1 1 7 9 7 8 1 8 8 1 1 9 9 9 9 9 0 1 8 5 1 9 9 2 1 0 7 3 8 4 1 1 -1 0 2 9 8 9 8 0 1 9 1 9 0 2 1 1 0 0 2

-1,5 9 8 9 1 -2

Fig. I.4- Indice d’irrégularité pluviométrique interannuelle à Touggourt [1974/2002]

Ce digramme souligne les phases de plus grande sècheresse [1981-89] et [1993-2002] qui ont affecté cette région, en 30 ans.

I.2-5- Analyse statistique des précipitations Etant donné l’irrégularité importante du régime pluviométrique en zones arides, les totaux annuels ne suivent pas, comme en domaine méditerranéen, une loi normale de distribution. Dans ces cas extrêmes, une loi dissymétrique est plus appropriée. En effet, la normalité n’est vraisemblable que pour des coefficients de variation faibles, et vice et versa. Or, les coefficients obtenus aux stations de Ouargla et alentours (Tab. I.3), s’avèrent très élevés (> 0.5). Dans ce qui suit, nous allons essayer de déterminer, parmi les lois dissymétriques, celle qui est susceptible de s’ajuster le mieux aux modules pluviométriques annuels étudiés. On prendra de préférence, celles qui permettent le retour à la normalité par changement de variable, telles la loi de Galton et la loi Racine carrée, ou encore la loi des valeurs extrêmes de Galton.

I.2-5-1- Caractéristiques des précipitations annuelles A partir des séries de valeurs des précipitations annuelles aux stations considérées (Tab. I.3), nous avons déterminé leurs principales caractéristiques statistiques, à savoir : la moyenne, l’écart type, la variance et le coefficient de variation.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Tab.I.3- Principales caractéristiques statistiques des précipitations annuelles

Stations Paramètres Touggourt Ouargla Hassi-Messaoud (1974-2000) (1970-2000) (1974-1997)

Moyenne 57,93 41,40 41.10

Ecart-type 34,53 23.54 24.03

Variance 1192.26 554.44 577.44 Coefficient de variation 0.59 0,56 0.58

I.2-5-2- Définition de Loi de Galton ou Log-normale La représentation de la loi Log-normale est donnée par la fonction suivante :

2 u 1 - F (x) = e 2 du 2p ò

Elle est identique à l’expression de la loi normale, mais avec u= a log ((x-x0)+b

1 b L’équation d’Henry est de la forme : log(x - x ) = u - 0 a a

Tel que a et b : coefficients d’ajustements

x0 : paramètre de position

u : variable réduite de Gauss

I.2-5-3- Définition de la loi racine carrée normale Cette loi utilise la moyenne des racines carrées des valeurs de précipitations x ainsi que

2 l’écart type des racines carrées, des précipitationss .

2 La droite d’Henry s’écrit : X = x-s u

L’application de ces lois et le tracé des graphiques correspondants (fig.I.5 à I.10, en annexe), ont été réalisés à l’aide du logiciel Hydrolab.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm I.2-5-4-Résultats du Test d’adéquation On juge généralement l'adéquation d'une loi à un échantillon de valeurs, par la probabilité

2 du KHi² P ( c ). La valeur la plus élevée du KHI2 est celle qui correspond à la meilleure

adéquation.

Tab. I. 4- Récapitulation des résultats du test d’adéquation KHI2

2 2 2 Station TYPE DE LOI c P ( c ) Adéquation P ( c )

Log normale 1.33 0 . 10

2 Les valeurs de P ( c ) obtenues, montrent que nos échantillons s'ajustent mieux

à la loi racine carrée normale qui semble caractériser le régime pluviométrique dans ce type de

régions, à climat aride et hyper-aride et où les précipitations sont faible, rares et très irrégulières.

I.3-LES TEMPERATURES Plus particulièrement dans cette région, la température est un paramètre météorologique important, pour la caractérisation du climat et l’établissement du bilan hydrologique.

I.3-1-Températures moyennes mensuelles Le diagramme de la figure I.11, élaboré à partir des moyennes mensuelles de la dernière décennie [1991-2000], permet de constater que : les mois de Juillet et Août sont les plus chauds, avec des moyennes avoisinant 35°C et des maxima moyens de l’ordre de 42 °C. C’est d’ailleurs durant cette saison que la pluviométrie est la plus faible ; En revanche, le mois de Décembre, Janvier et Février sont frais, avec des températures moyennes oscillant autour de 12,5°C et des minima moyens, entre 3 et 6°C.

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Tab I.5- Valeurs moyennes des températures ; station de Ouargla : 1991-2000.

Mois S O N D J F M A M J J A Moy. annuelle Températures

Tmin °C 23 16,5 9,85 6,03 3,75 6,01 10 13,1 19,24 24,9 26 26,1 15,36 Tmoy °C 30 23,3 16,7 12,3 11,2 13,4 17 21,2 26,85 31,2 35 34,7 22,73

Tmax °C 37 30,4 22,2 19,2 18 20,6 24 28,2 34,75 39,3 42 42,3 29,83

La région d’étude se caractérise par un climat aride très chaud en été avec une moyenne maximale de 42 °C au mois de juillet et une température moyenne minimale de 3.8 °C au mois de janvier, durant la période 1991-2000.

50 Tmoy(°C) 45 Tmin( °C) 40 Tmax(°C) 35 C

30 s e r u

t 25 a r é p

p 20 m e m e T

T 15

Ja F M A M Ju Ju A S Oc N D nv ev ars vr ai in il out ept t ov ec

Fig.I.11- Diagramme des températures moyennes mensuelles à Ouargla, période 1991-2000.

I.3-2-Température moyenne annuelle La température moyenne annuelle est de 22.7°C. En se référant à cette valeur, l’année peut être distinguée en deux périodes : - l’une chaude à très chaude, s’étalant de Mai à Octobre, caractérisée par des températures moyennes supérieures à la moyenne annuelle, et un maximum de chaleur aux mois Juillet et Août ; - l’autre fraîche, couvrant le reste de l’année.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Le diagramme de la figure.I.12 nous permet de constater que la période allant de 1991 à 2000 correspond à une période sèche.

23,4 23,2 23 22,8 22,6 22,4 22,2 22 21,8 Temp.moy 21,6 Moy.annuelle 21,4 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Fig.I.12- Variation des températures par rapport à la moyenne annuelle (Période 1991-2000)

I.4- L’HUMIDITE DE L’AIR L’humidité relative, ou état hygrométrique est « le rapport exprimé en %, de la tension de vapeur, à la tension maximum, correspondant à la température t ». La température étant lue au thermomètre sec.

Tab.I.6 - Valeurs moyennes de l’humidité relative de l’atmosphère(%) à Ouargla, période 1991-2000.

Mois Moy. S O N D J F M A M J J A annuelle Station 45.8 Ouargla 38 51,8 60,7 65,6 66,5 58,3 49 40,2 34,9 29,7 27 28,7

Les valeurs du tableau I.6, montrent que l’humidité relative est plus conséquente en hiver (≈ 60%), qu’en été (≈ 33%), quand les fortes températures régnant en cette saison, absorbent avidement la vapeur d’eau atmosphérique (fig. I.13). A la station de Touggourt, située 200 Km plus au Nord, on a, pour une période d’observation plus longue [1975-2002], des valeurs légèrement plus élevées, avec une moyenne annuelle de 48%, contre 45.8% à Ouargla (fig.I.14 ).

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 40 80

35 70

30 60

25 50

20 40

15 30

10 20 Temp.moy (°c) 5 Humid.moy(%) 10

0 0 Jan FévMarsAvr Mai Juin Juil AôutSept Oct Nov Dec

Fig.I.13- Variation de l’humidité en fonction des températures (période 1991-2000)

) 70 %

n 65,79 e

( 64,07

t 61,46 i 60 d i m

u 54,82

H 52,54 50 49,11 48,26 44,61 44,43 40 40,71 35,50 33,96 30 32,18

10 L'humidité relative mensuelle La moy de l'humidité 0 Jan Fev Mar Avr Mai Juin Juil Août Sep Oct Nov Dec

Fig. I.14- Humidité relative mensuelle moyenne à la station de Touggourt (Période 1975-2002).

I.5-LES VENTS En diminuant le taux d’humidité de l’air, le vent a un rôle desséchant. Les moyennes mensuelles des vitesses du vent enregistrées à Ouargla durant la décennie 1991-2000 (Tab. I.7) montrent des valeurs plus élevées en été (5.21 m/s au mois de Juin), que pour le reste de l'année.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm En conséquences, l’hiver apparaît comme une période de calme relatif, notamment les mois de novembre, décembre et janvier.

Tab.I.7-Vitesses moyennes du vent ; station de Ouargla- Période 1991-2000.

Mois S O N D J F M A M J J A Moy. annuelle

Vitesse du 4,3 3,74 2,73 2,74 2,7 3,16 4,1 4,72 4,72 5,21 4,6 4,03 3,89 vent (m/s)

I.6-L’EVAPOTRANSPIRATION L’évapotranspiration est un phénomène important intervenant dans le cycle hydrologique. Elle s’effectue soit par des pertes directes par retour dans l’atmosphère, à partir des réservoirs de surface et souterrains, soit par la respiration des plantes. Son intensité dépend de plusieurs facteurs : température de l’air, taux d’humidité de l’atmosphère, rayonnement solaire, vents et pression atmosphérique.

I.6-1-Estimation de l’évapo-transpiration potentielle (ETP) L’évapo-transpiration potentielle correspond à l’évapotranspiration d’une surface qui serait suffisamment approvisionnée en eau pour évaporer la quantité d’eau maximale permise par les conditions climatiques (ROCHE, 1963). Elle est estimée ici à l’aide des formules empiriques de Thornthwaite et Serra ;

A-Formule de Thornthwaite a a E.T.P=16(10T) =KT I

E.T.P. : Evapo-transpiration en (mm)

T : Température moyenne mensuelle en °C

12 I =åi: : Indice thermique annuel =125.07 1

1.514 i=(T) : Indice thermique mensuel 5

-7 3 -5 2 -2 a= Constante= 6.7510 I -7.7110 I +1.7910 I+0.492

k : Facteur de correction, fonction du mois et de la latitude

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Tab.I.8- Estimation de l’ETP par la formule de Thornthwaite station de Ouargla, période 1991-2000

Mois

Paramètres Sept Oct Nov Dec Jan Fev Mar Avr Mai Jun Jul Aôut

T °C 30.14 23.26 16.7 12.3 11.2 13.4 17.1 21.2 26.9 31 34.8 34.7 I 15.18 10.25 6.22 3.91 3.38 4.44 6.41 8.909 12.8 16 18.9 18.8 ETP 196 93.66 36.6 15.3 11.6 19.4 38.7 71.91 142 216 295 293 K 1.03 0.98 0.88 0.87 0.89 0.86 1.03 1.08 1.19 1.2 1.21 1.15 ETP.Corrigée 201.9 91.79 32.2 13.3 10.3 16.7 39.9 77.66 169 257 357 337

La valeur trouvée par cette méthode est de 1603.88 mm/an.

B- Formule de Serra a ETP =16(10T) I

ETP : Evapo-transpiration potentielle mensuelle en mm ;

12 I : I =åi: Indice thermique annuel=123.04 ; 1

3/2 i : Indice thermique mensuel = 0.09 T ;

a=1.6 I+1 ; 100 2

a= 2.47 ;

Tab. I.9-Estimation de l’E.T.P par la formule de SERRA, station de Ouargla ; période 1991-2000.

Mois Sept. Oct. Nov. Dec. Jan. Fev. Mar. Avr. Mai Jun. Jul. Aôut. Paramètres T °C 30.14 23.26 16.7 12.3 11.2 13.4 17.1 21.2 26.9 31 34.8 34.7 I 14.89 10.1 6.15 3.89 3.36 4.41 6.34 8.785 12.6 16 18.5 18.4 ETP SERRA 146.3 77.13 34.1 16 12.6 19.7 35.9 61.34 110 159 209 207 K 1.03 0.98 0.88 0.87 0.89 0.86 1.03 1.08 1.19 1.2 1.21 1.15 ETP.Corrigée 150.7 75.59 30 13.9 11.2 17 36.9 66.25 131 190 252 238

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Avec la méthode de Serra, nous obtenons une valeur de 1213.32 mm/an.

I.6-2- Evapo-transpiration réelle On appelle évapotranspiration réelle (ETR) dans un intervalle de temps déterminé, l’évapo-transpiration qui se produit pendant cette durée de temps dans les conditions réelles de teneur en eau du sol. La Formule de Turc qui tient compte des précipitations et des températures moyennes annuelles, est applicable à toutes les régions. Elle est donnée par l’expression suivante :

ETR= P 2 P 0.9+ 2 L

P : Pluviosité moyenne annuelle en mm ; P = 41.40 mm ;

L : 300 + 25T +0.05T3 ;

T : Température moyenne annuelle en °C ; T = 22.73 °C ;

L =1455.426 ;

Le résultat obtenu est : E.T.R = 43.20 mm ;

Remarque

Etant donnée la faiblesse des précipitations annuelles, la formule de Coutagne pour le calcul de l’évapo-transpiration réelle, n’est pas applicable dans telles conditions.

C- Récapitulation des résultats et discussion Les valeurs de l’évapo-transpiration potentielle et réelle obtenues par les différentes méthodes d’évaluation sont récapitulées dans le tableau ci-dessous.

TabI.10- Estimation de l’évaporation à la station de Ouargla, Récapitulation des résultats.

Paramètre Méthode d’évaluation Résultat (en mm) ETR moyenne annuelle Turc 43.20 Thornthwaite ETP Annuelle : 1603.88 ETP moyenne annuelle Serra ETP Annuelle : 1213.32

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Avec des moyennes annuelles de 22.7°C, pour la température et 41.40 mm, pour la pluviométrie, l’estimation de l’E.T.R. par la formule de Turc, aboutit à une valeur de 43.20 mm pour la région de Ouargla. L’évapotranspiration réelle est donc supérieure aux précipitations moyennes annuelles. En conséquences, il ne faut espérer une quelconque recharge directe, aussi faible soit-elle, par les maigres pluies survenant au bas Sahara. Seuls la concentration du ruissellement engendré par des orages violents sur la dorsale du Mzab et le plateau du Tadmait, sont générateurs de recharge efficace.

I.7- HYDROLOGIE

Par l'infiltration des eaux des crues d'oueds, l’hydrologie superficielle joue un rôle crucial dans l’alimentation des nappes de cette région. A la circulation souterraine, le "Bas –Sahara" joint une circulation superficielle d’eaux météoriques (J. Dubief, 1953 et M. Ripert ,1968). En effet, à la suite de précipitations suffisamment intenses, des écoulements plus ou moins importants, drainent les parties hautes, et convergent vers des fonds de cuvettes. Certains écoulements utilisent un réseau hiérarchisé d’oueds du pourtour du bassin ; d'autres, d’allure diffuse, balaient les versants, avant d’inonder certaines régions déprimées. Dans tous les cas, il s’agit de réseaux hydrographiques endoréiques. La région M’ya – Ouargla appartient au sous-bassin, dont le code est13/ 04 (fig. I.15). Dans le bassin 13/04 (Fig. I. 8), les oueds les plus importants qui atteignent la région de Ouargla sont: - les Oueds N’sa, M’zab et Metlili, drainant le versant oriental de la dorsal du M’zab ; - l’Oued M’ya, venant du Sud, constituant son propre sous bassin versant.

Fig.I.15- Carte des sous-bassins versants du Sahara (Code 13)

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm A- Le bassin de M’ya

Au sud-Ouest du Bas Sahara, des oueds descendant du plateau de Tadmait, et circulant sur les affleurements du Crétacé supérieur et du Continental Terminal se dirigent vers Ouargla au Nord Est (fig.I. 16). Parmi eux, le principal est l'oued M'ya, qui draine un bassin de 19 800 Km2. Cet oued présente, en moyenne, 3,4 jours de crues par an. En 59 ans d’observation, c'est- à-dire entre 1893 et 1951, l’oued M'ya a coulé au minimum : - Quinze fois jusqu’à 300 kilomètres de sa source ; - et Sept fois sur 380 kilomètres.

En 1952-1953, cinq nouvelles crues atteignirent ce dernier site et deux d’entre elles le dépassèrent de 30 Km. En décembre 1960, une crue a été estimée à 1600m3/s, mais le lendemain du jour de pointe, le débit n’était plus que de 120 m3/s et le surlendemain, de 50 m3/s.

Fig.I.16- Réseau hydrographique du Nord -Est du Sahara (sous bassin :13/04) (d'après .SAMSOEN, 1941)

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Tous ces faits dénotent de la fréquence élevée de pluies intenses survenant sur le plateau de Tadmait, et témoignent de l’importance de cette région pour l’hydrologie du Bas-Sahara (Dubief, 1953). Les crues ont leurs plus grandes fréquences en Juin, Mai, Octobre et Novembre, (par ordre décroissant). Elles sont à mettre en relation avec des précipitations générées par des dépressions atmosphériques soudano-saharienne et les orages d’été. Aussi bien à Ouargla que plus au sud, la vallée de l’oued M’ya est bordée par deux lignes de falaises, très irrégulières, entaillées d’échancrures multiples et découpées en "buttes témoins". Le fond de la vallée est d’une largeur inusitée (25 à 30 Km). Cependant, les crues qui se manifestent assez régulièrement à l’amont, ne parviennent plus à Ouargla, et l’ancien lit fluvial est remplacé par un chapelet discontinu de sebkhas allongées et sinueuses, à quelque distance de la falaise occidentale. L’action des vents a transformé en « reg » ou en dunes, les bandes alternantes de cailloux ou de sables qui emplissent cette vallée d’une largeur démesurée, et effacé toute trace du passage des eaux. Le dernier ancien lit fluvial est maintenant décomposé en un chapelet de sebkhas isolées, et aucune ligne de points bas n’assure plus une pente continue vers l’aval.

B -Bassin du M’zab Sur le versant oriental de la dorsale du M’zab, dévalent des oueds dont le cours supérieur est creusé dans les affleurements calcaires turono-sénoniens. Ils conduisent leurs crues les plus puissantes sur les terrains détritiques du Continental Terminal, situés en contre-bas. Certaines crues parcourent plusieurs dizaines de kilomètres, mais seules les plus puissantes atteignent les formations sableuses du Tertiaire continental. Les oueds de la partie septentrionale de la dorsale ont des crues plus puissantes, plus fréquentes et mieux connues. Parmi eux, on distingue du Nord au sud :

- Oued N’sa qui draine un bassin d’environ 7 800 Km² et dont les limites avales sont peu précises. L’artère maîtresse, longue de 320 Km, part de la région de Tilhremt, au Nord de Berriane, à 750 m d’altitude, et aboutit à Sebkhet Safioune, à la côte 107m, située à une trentaine de Km au Nord de Ouargla. Cet oued se distingue en un cours supérieur, de direction NNW-SSE, sur 100 Km, se développant sur les formations carbonatées du Crétacé supérieur (Turonien et Sénonien) et un cours inférieur qui se dirige vers l'Est sur 160Km, et qui se perd dans les terrains sablonneux du Pliocène continental. Dans sa partie terminale, l'artère principale fait un brusque coude vers le Sud pour venir se jeter, une vingtaine de kilomètres plus loin, dans Sebkhet Safioune. Ses écoulements sont d'importance variable et ce n'est qu'exceptionnellement qu'ils atteignent Sebkhet Safioune. Le débit de la crue qui s'est produite en 1994 est de 35m3/s.

-Oued M’zab draine un bassin d’environ 5 000 Km² mais ses contours sont très imprécis à l’aval. Il coule sensiblement d’W en E sur 320 Km, de la région de Botma Rouila, à 750 m d’altitude, à Sebkhet Safioune. Les crues atteignant Sebkhet Safioune sont assez rares. Depuis 1900, on en a compté deux : en 1901 et en 1951, auxquelles vient s’ajouter celle, plus récente, de septembre 1994. Mis à part les crues exceptionnelles, la plupart d’entre elles, sont arrêtées au niveau de petits d’aménagements hydrauliques (petits barrages), avant leur sortie des formations calcaires du Turonien.

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Oued Metlili: Le bassin de Metlili, d'une superficie ne dépassant pas 400 Km2, commence à 30 Km au Nord Ouest de l'oasis du même nom, qui correspond au site où sont notées les crues. Il est mal délimité à l’aval. D'une longueur totale de 214 Km, l'oued Metlili est barré à 134 Km de son origine par le cordon dunaire de l'erg Ghenam. Exceptionnellement, les écoulements peuvent atteindre le bouchon de dunes de cet erg. Toutefois, il est possible que des écoulements exceptionnels se produisent, d’une façon toute indépendante ou non, dans la vallée inférieure, jusqu’à la Daia Remta, à 198km de l’origine. En avril 1952, l’oued Metlili donna une crue violente qui parvint jusqu’à cette Daia.

I.8- CONCLUSION La région de Ouargla est caractérisée par une pluviométrie très faible (41,40 mm/an), et très irrégulière (coefficient de variation >50%). Les rares pluies surviennent durant l’hiver, entre Novembre et mars et le meilleur ajustement des modules pluviométriques annuels est obtenu avec une loi dissymétrique du type "racine carrée normale". La température moyenne annuelle y est de 22.7 °C, mais les étés sont très chauds, avec une moyenne de 35°C en juillet et une moyenne des maxima de 42°C. En revanche, l’hiver est frais avec des températures moyennes oscillant autour de 12,5°C et une moyenne des minima entre 3 et 6°C. Le taux d’humidité de l’air varie selon la saison de 33 à 60%. Sur le plan éolien, l’hiver est une saison relativement calme, avec des vents de 2.7 m/s, et l’été un peu plus agité avec des valeurs d’environ 5.2 m/s). L’évapotranspiration, estimée par différentes formules empiriques, est comprise entre 1603 et 1214 mm/an. Quand à l’évapotranspiration réelle, elle est de l’ordre de 43.20 mm/an, c’est à dire légèrement supérieure à la pluviométrie annuelle. En conséquences, la recharge des nappes par infiltration directe des précipitations parait inexistante et seules les crues engendrées par des précipitations suffisamment intenses, peuvent contribuer à la réalimentation des nappes. Les oueds les plus important intervenants dans ce processus, sont ceux qui drainent le versant oriental de la dorsale du Mzab (oueds : N’sa, M’zab et metlili), ainsi que l’oued M’ya qui, venant du Sud, charrie des crues générées en été par des dépressions atmosphériques soudano-saharienne, sur le plateau du Tadmait.

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CHAPITRE II : DESCRIPTION GEOLOGIQUE, DEFINITION DES AQUIFERES ET HYDRODYNAMISME

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm II.1-ASPECT GEOLOGIQUE

II.1-1-Introduction La reconnaissance géologique du Sud de l'Algérie est basée sur les travaux réalisés par plusieurs auteurs, parmi eux, nous citons: A. Cornet (1961), N. Gouskov, F. Bel et F.Demargne (1966), G.Busson (1972) et J.Fabre (1976).

II.1-2-Cadre géologique régional La région de M'ya - Ouargla fait partie du Bas-Sahara qui se présente comme une cuvette synclinale. Cette région est caractérisée par un remplissage sédimentaire plus ou moins circulaire ayant un diamètre de 600 Km. Tous les terrains affleurent plus ou moins sur les bordures, depuis le Cambrien jusqu'au Tertiaire (fig.II.1), s'enfonçant sous la couverture sédimentaire en grande partie dissimulée par le Grand Erg Oriental. Le Bas Sahara est divisé en deux parties : le bassin occidental du Tademaït et le bassin oriental du Tinhert. Il se limite : - Au Nord par l'accident Sud atlasique - A l'Est par les affleurements crétacés du Dahar - Au Sud par la falaise méridionale du Tinhert - A l'Ouest par la dorsale du M'Zab.

Au sud de la flexure sud atlasique, s'étend le domaine du Sahara caractérisé par ses reliefs plats: La plate forme saharienne ayant plus ou moins résisté aux différents plissements qui ont affecté le nord du Maghreb, alors, tout au tour des affleurements du socle (Hoggar et Réguibat) les zones basses de la structure ont été remplies de couches sédimentaires marines ou continentales, occupant toute l'étendue du Sahara central.

II.1-3- Historique des dépôts de la région de Ouargla - M'ya La connaissance de la nature des roches nous permet de déterminer, dans une certaine mesure, leurs propriétés hydrodynamiques. Pour cela, nous allons étudier la nature lithologique des terrains présentant un grand intérêt hydrogéologique, il s'agit des formations post- paléozoïques, allant du Barrémien jusqu’au Quaternaire. Dans la région d'étude, seuls les terrains mio-pliocènes affleurent, recouverts, par endroits, par une faible épaisseur de dépôts quaternaires, ergs et dunes.

II.1-3-1- Lithostratigraphie C'est grâce aux données de forages pétroliers et des forages d'eau profonds ''albiens'' que la description des différentes formations a pu être effectuée.

II.1-3-1-A.Le Secondaire La série débute par les formations jurassiques. Dans cette partie de l'étude, nous nous limitons à la description des formations débutant au Barrémien.

II.1-3-1-A-1- Barrémien Il correspond à une formation sablo-gréseux, secondairement argileuse, qui s’intercale avec beaucoup de constance entre les faciès argilo-carbonaté ou argilo-gréseux du Jurassique supérieur-Néocomien, dessous, et la « barre aptienne », carbonatée et argileuse, dessus. Les forages ont traversé des séries épaisses (jusqu’à 383 m dans la fosse de l’oued M’ya. Alors qu’il n’est signalé que de grès fins à très fins, à grains subarrondis, toutes les coupes d’Haoud Berkaoui font état de sables fins à très grossiers, hyalins à jaunâtre, avec intercalations de grès fins à moyens, à ciment argileux, parfois carbonaté. Des dolomies microcristallines et des calcaires argileux existent, ici, en général cantonné dans la partie inférieure.

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Fig.II..1- Carte géologique régionale du Sahara (BUSSON, 1967)

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II.1-3-1-A-2- Aptien Il constitue une barre « barre aptienne » qui s’individualise particulièrement bien dans la partie Nord Est du domaine saharien : Il s’agit là, en effet, d’une passée dolomitique relativement massive, qui s’inter stratifie au sein des grès « albiens » et « barrémiens », d’une épaisseur variant entre 20 et 26 mètres. Les diagraphies marquent cette passée avec beaucoup de netteté.

II.1-3-1-A-3- Albien Il correspond à la série lithologique supérieure du Continental Intercalaire. Il est caractérisé par l’apparition de grés.

Au Nord de la zone d’étude (Gueddich – Oulougga), les données de forages montrent que l’Albien est formé de grés et des pélites, avec quelques intercalations d’anhydrite et quelques bancs métriques de dolomies. A Haoud-Berkaoui, les éléments détritiques non argileux deviennent largement prépondérants (70 à 90%). Il s'agit de grès fins, avec minces passées de grès moyens et parfois intercalations de sables grossiers à ciment argileux ou, souvent, carbonaté. Les épaisseurs de l’Albien gréseux y sont très importantes, elles varient de 417m à 432m.

II.1-3-1-A-4-L’Albo-Vraconien : Il correspond au faciès carbonaté de la partie supérieure de l’Albien. Lithologiquement, on peut en général distinguer avec une assez bonne précision les couches gréseuses de l’Albien et les couches argilo-carbonatées de l’Albo-Vraconien.

Dans la région de Ouargla-Berkaoui, la présence de l’intercalation albo-vraconienne, est caractérisée par la présence de bancs dolomitiques et quelquefois de calcaires dolomitiques, d’argiles et marnes dolomitiques et des éléments détritiques : Il s’agit des grès et sables très fins en général argileux parfois à ciment carbonaté. La région de Ouargla au sens large, précieuse par l’abondance de ses forages, montre donc l’évolution de la série «albo-vraconienne » à l’approche de son biseautage : amincissement, disparition progressive de bancs de dolomies, progression de faciès rouges, apparition et installation de passées clastiques en proportion notable.

II.1-3-1-A-5. Cénomanien Il est formé de bas en haut par : - La série inférieure : Epaisse de 65 à 80m selon les puits. Elle est surtout argileuse. A Haoud-Berkaoui, ce sont des argiles dolomitiques et des marnes grises avec parfois des argiles brun-rouge ou gris-vert.

- La série supérieure, est épaisse de 60 à 70m à Haoud-Berkaoui : alternance d’argiles et de marnes dolomitiques grises, parfois d’argile salifère, de bancs d’anhydrite (au total, une vingtaine de mètres), de quelques intercalations de calcaires dolomitiques. Dans certains puits s’ajoutent une passée ou quelques passées de sel gemme.

II.1-3-1-A-6- Turonien

A Haoud-Berkaoui, la série est relativement peu épaisse (65 à 72 m), mais s’accroît dans la partie sud du champ (OKR31 ,85m). La barre est surtout formée de calcaires crayeux, beiges à blancs. A Ouargla, la barre turonienne se présente encore comme un intervalle très conducteur qui contraste de ce fait avec les intervalles encaissants. L’uniformité de la barre turonienne est

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm clairement démontrée par les diagraphies. Les calcaires, affectés parfois par un début de dolomitisation, forment l’essentiel de l’intervalle.

II.1-3-1-A-7- Sénonien lagunaire Dans la région de Ouargla, le Sénonien lagunaire est particulièrement épaisse, de l’ordre de 400m ou même plus. On distingue de bas en haut :

1- l’anhydrite inférieure Dans cette unité l’anhydrite est très largement dominante. Elle n’admet que quelques intercalations d’argiles 2- le salifère : L’épaisseur comprise entre l’anhydrite inférieure et l’anhydrite moyenne s’établit entre 151 et 168m. En plus du sel massif, on note des passées d’argiles. De l’anhydrite blanche représente au total 3 à 6m à Haoud – Berkaoui. 3-l’anhydrite moyenne Son épaisseur est largement supérieure à 100m sur le champ de Haoud- Berkaoui. Dans la partie sud, elle augmente jusqu’à 149m. L’intervalle comporte deux parties assez différentes : a - la base, sur environ une cinquantaine de mètres, correspond à une zone conductrice, argiles dolomitiques avec des passées d’anhydrite et de calcaires dolomitiques; b - la partie supérieure, plus résistante, alternent anhydrite, marnes et calcaires dolomitiques.

4 - la zone calcaréo-argileuse : Elle est plus épaisse dans l’Est (70m à Okp.24) qu’ailleurs (50m environ). A Haoud –Berkaoui, on note des calcaires, des dolomies, des argiles et de l'anhydrite.

5 - l’anhydrite supérieure Son épaisseur est importante : une partie de l’intervalle sous- jacent s’intègre ici à l’anhydrite supérieure. L’anhydrite massive, souvent gypseuse, forme 55% à 70% du total de l’intervalle.

II.1-3-1-B-Fin du secondaire et début du Tertiaire

II.1-3-1-B-1-Maestrichtien et Eocène (Sénonien carbonaté) De nombreux logs ont mentionné un « Sénonien carbonaté » intercalé le plus souvent entre le « Sénonien lagunaire » et les dépôts grossièrement détritiques du « Mio-pliocène ». Une certaine homogénéité lithologique et une grande constance géographique confèrent à ce « Sénonien carbonaté » une extrême individualité. L’extrême homogénéité de ces deux ensembles et l’impossibilité de les séparer dans de très nombreuses régions justifient le fait que ces unités soient décrites simultanément.

Dans la région de Berkaoui, il devient impossible de distinguer Maestrichtien et Eocène : La disparition du repère à anhydrite qui séparait conventionnellement dans le détail ces deux ensembles stratigraphiques. L'ensemble carbonaté est épais de 200 à 150m. Lithologiquement les carbonates forment la quasi-totalité de l’intervalle : calcaires dolomitiques, plus rarement argileux ; calcaires cristallins ou argileux, ou calcaires fins à Ophtalmidudés. Les faciès argileux apparaissent quelque fois, principalement dans le tiers inférieur : argile et marne blanchâtre ou grise, anhydritique, ou marne dolomitique, ligniteuse grise (OK101).

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm II.1-3-1-B-2- Mio-pliocène Le Mio-pliocène correspond au Continental Terminal tel qu’il a été défini par C. Kilian. C’est un puissant ensemble de sables et d’argiles qui s’étend sur tout le Sahara et qui repose en discordance indifféremment sur le primaire, le continental Intercalaire, le Cénomanien, le Sénonien et l’Eocène. Son épaisseur varie de quelques mètres à plus de 2000m dans la fosse sud- atlasique. L'étude géologique entreprise par F. Bel. et F. Demargne (1966) a permis de mettre en évidence plusieurs niveaux alternativement sableux ou argileux dans cette épaisse formation continentale, les seuls renseignements utilisables étant les coupes de forages. Cette différenciation du Mio-pliocène en plusieurs niveaux perméables et imperméables a été rendue difficile et imprécise pour les raisons suivantes :

- Le Mio-pliocène est constitué par un empilement de niveaux sableux, argileux ou argilo-sableux. Ces niveaux sont souvent lenticulaires et ne se suivent pas sur de grandes distances. - Les coupes lithologiques des forages pétroliers sont généralement imprécises, les formations supérieures, sans intérêt pétrolier, étant traversées rapidement. - Dans la plus part des cas les diagraphies ne sont pas enregistrées, ou du moins mal enregistrées, dans les niveaux supérieurs et il est difficile, sinon impossible, de vérifier la coupe lithologique établie à partir des cuttings.

Aux environs de Ouargla, la lithologie du Continental Terminal est très hétérogène et ressemble à celle rencontrée à l’oued Righ. Nous distinguons de haut en bas :

- calcaires, gypse et marnes lacustres imperméables, de 15 à 20 mètres d’épaisseur; - sables grossiers et graviers de 20 à 30 mètres d’épaisseur. - 20 mètres d’argiles rouges reposant sur les calcaires sénoniens

II.1-3-1-C- Le Quaternaire Les dépôts quaternaires sont formés d’une couche de sables au sommet gypseux, de 20 m d’épaisseur, en moyenne.

II.1-4-interpretation de coupes corrélatives: Grâce aux données de forages d’eau, captant le Crétacé inférieur, nous avons pu établir deux coupes géologiques (fig. II.2 à 4). Coupe N°1 (Orientée S- NO) : Cette coupe montre un accroissement des épaisseurs des formations du Sud vers le Nord Ouest. Vers le Nord, les séries carbonatées de l’Eocène et du Sénonien sont séparées et forment deux ensembles différents. Coupe N°2 (Orientée SO-NE) : Cette coupe nous montre : - un accroissement des épaisseurs des formations du Sud-ouest vers le Nord Est. - Au sud, nous observons une continuité lithologique entre l’Eocène et le Sénonien carbonaté (absence de Nummulithes ne permet pas d’identifier l’Eocène). Le Mio-pliocène repose directement sur le Sénonien carbonaté. - Au Nord Est, l’ Eocène et le Sénonien carbonatés sont séparés. Entre le Mio- pliocène et le Sénonien, nous observons l’apparition de l’Eocène évaporitique.

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200 Oullouga Kef El Argoub 413J010

621J010 Echelle: 190 0 5 km Coupe Coupe

180

N'goussa 170

Ain Moussa 160 GuellalaNE3 Guellala Ouargla

GLAH2 El Hdeb 150 OA5

Berkaoui 140 OKJHA1

Ben Kahla

130 OKPHA1 720 730 740 750 760 770

Fig.II.2- Localisation des traits de coupes

II.2-PALEOGEOGRAPHIE ET TECTONIQUE

II.2-1- Paléogéographie L'étude paléogéographique ci-dessous s'inspire des travaux de A.Cornet (Initiation à l’hydrogéologie saharienne, 1961) et F.Bel et F.Demargne (Etude géologique du continental Terminal, 1966 ), elle s'applique surtout au Bas-Sahara.

Après les dépôts des formations marines du primaire, le Sahara subit des mouvements tectoniques hercyniens verticaux et horizontaux, puis des mouvements post-triasiques, le Sahara oriental s'affaisse. Le Trias se caractérise essentiellement par des dépôts d'argiles et de calcaires marquant une vaste transgression, au Keuper un régime lagunaire s'installe sur l'ensemble de la cuvette. Au Jurassique et au Crétacé inférieur, les sédiments accumulés à cette époque sont des sables éoliens et fluviatiles et des argiles continentales. L'ensemble de ces dépôts transformés en grés poreux, est appelé‚ " Continental Intercalaire". Du Crétacé supérieur à l'Eocène : Au Vraconien : Un régime de lacs et de lagunes apparaît, il engendre des dépôts alternés d'argiles, de dolomies, d'argiles sableuses et de grés à ciment calcaire. Au Cénomanien inférieur : Une mer peu profonde s'avance vers le sud jusqu'aux Tassilis, mais elle connaît plusieurs phases de régression, ces dépôts se composent ainsi d'une alternance d'argile et d'anhydrite.

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20km 15km 34km Ben Kehla Ouargla Ain Moussa Kef El Argoub 200- Sables Grés, Calcaire et Sables MIO -PLIOCENE 100 - Sables Calcaire, - - - Marne et Silex Calcaire et Dolomie,Silex Calcaires 0 - - - - EOCENE Calcaire gréseux Calcaires v v -100 - - - - Alternance de calcaire v v Anhydrite parfois dolomitique - - - v v et d'argile - v - v- Anhydrite argileuse v v Calcaire SENONIEN -200 - Dolomie v - v traces de calcaire v v - v - v - dolomitique v v Anhydrite - v - -v v Anhydrite - Dolomie plus - - v - - ou moins marneuse Dolomie - v - - argileuse ------Argile -300 - v - - v v v v v - - - v v Anhydrite v v Anhydrite v - - - - - v v

v - - - - Argile avec traces - - - Argiles ------SENONIEN d'anhydrite - - - v - - - -400 - - - - - v v Dolomie ANHYDRITIQUE v v Sel et anhydrite - - - Anhydrite

- - - Sel et argile - - - - - v v

- - - - - Sel et argile - - - -500 - - - v Anhydrite

- - - Sel massif - v v Sel et argiles

- -

Dolomie et sel avec - - - -

- trace d'argile - - -

Calcaire - SENONIEN - - -600 - - Sel massif et argiles - - v v Anhydrite -

SALIFERE - v - - Marne calcire beige - -

- - Argile à anhydrite Calcaire -700 - v- - v avec passée Sel - - - Calcaire, Dolomie et marne TURONIEN

- - v - dolomitique - v - - - - Argile v - v - v v Anhydrite v - v - Argile à anhydrite - v - -800 - - - v - v v - v ? Dolomie - v - v - - - ? ------v - v - - ? Argile dolomitique - - - Argile CENOMANIEN - - - v - Argile,anhydrite et dolomie - - - Vraconienne - - -900 - -- - . - . - . ? v - v . . . Calcaire glauconieux v - - - Argile sableuse . . . ------. - . - . - - - v v - Argile avec traces - - v - -1000- Grés argileux - - v v - - de dolomie ------Sable fin argileux ------. . . ------. - . - . - . - - -- Grés argileux ------Argile sableuse - - - Grés, argiles . - . - . - - - - - ALBIEN - - . . . . ------Sable argileux ------

Fig.II.3- Coupe corrélative N°1 (orientée S- NO)

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21km 16km 37km OKJHA1 GLAH2 GUELLALA 200 OULOUGGA NE3 100 Grés Sables et grés blancs à faune Mio-pliocène 0 Marnes blanches à silex et argiles ) ) - ) -) )- sableuses et silteuses beiges ) ) ) ) ) v v v ) - - à rouges brunâtres - - - v v Calcaire v v 100 v v v v Gypse , anhydrite,dolomie compacte v- v - v - - v -v - - - - v v avec traces de sable grossier et d'argile Eocène v v - - v v v v v v v brune 200 - - - - - v v v v v Anhydrite v v v - - - v - v - v v v Calcaire compacte

v v 300 - - - - - Dolomie Anhydritique - - - / / calcaire cristallin blanc à beige à intercalation ------

- - - / d'anhydrite, de marne et d'argile,

- - - 400 - - - - Argile

- - trace de cherts , dolomie ------Sénonien carbonaté - - - v v v - - - - - Anhydrite Calcaire rose et marnes grises 500 v v v ------v v ------Sel et argiles rouges - - -

Salifère - - vv vv v v Alternance d'anhydrite, de dolomies

600 d'argiles calcaires ou silteuses )

) ) ) ------) ) ) - - ) ) v v v ) -) )- - v v v v v Anhydrite ) - - Interrcalation de siltstones ) - ) )- v v 700 ) ) Calcaire - - ) - - )- - - - et de calacaires ) ) ) - - - - ) ) - - - Senonien lagunaire - - - v v v ) ) ) v v Argile et anhydrite ) - ) -) - ) ) ) ) 800 ) - - - - v - v - ) ) ) ) ) Dolomie ) ) ) ) ) - - ) ) ) -v - v - ) - - ) ) ) ) ) - - - - v - v - ) ) ) - - - - - ) ) ) Argile Turonien ) ) ) -) -) )- Dolomie et calcaire crayeux et argiles calcaires 900 ) ) ) ) ) ) - - - ) - ) - - - - ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) - - ) -) - - ) ) ) Calcaire glauconieux - ) - ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) v v v Marnes, anhydrite, dolomie avec ) ) ) ) ) v v v 1000 -) - - ) )) ) ) traces de sel ) ) ) Cenomanien ) ) ) ) ) ) - ) - - - v ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) v v ) -) ) - - - ) )- Intercalation d'argiles et de cherts )) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ))))))) -) -) - - -) - )) )) )) ) Argile gréseuse ) ) ) ) ) ) ) ) Grés silteux blancs et gris 40% ) ) ) - -) ) ) ) -) - - ) ) )) - )- )- ) ) - -) ) ) ))- ) -) )- avec dolomie, argile et marne ) -) - ) ) - ) ) ) ) ) ) ) ))))))) ) - ) - ) - ) ))) ) ) ) ) ) ) Calcaires bariolés avec fines - -) - Albien ) ) ) ) - ) - ) - intecalations d'anhydrite Dolomie et argile - - - )) ) ))) ) ) ) )) ) ) ) - ) - - ) ) ) -) -) )- ) ) ) ) ) ) ) ) - - - Dolomies gris clair à faune et Aptien argile bariolée

Fig.II.4- Coupe corrélatives N°2 (orientée SO- NE)

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Au Cénomanien supérieur : Le régime est plus franchement marin avec des dépôts de dolomie et de calcaires dolomitiques disposés en bancs de quelques mètres d'épaisseur. Au Turonien :Un régime marin franc s'est établi, responsable du dépôt de calcaires et de dolomies sur l'ensemble du Sahara algérien ; à la fin du Turonien, la mer est remplacée par des lagunes, les dépôts présentent une alternance irrégulière de bancs d'anhydrite, de dolomie, d'argile et de sel. L'ensemble de ces dépôts appartient au Sénonien lagunaire (inférieur). Au Sénonien supérieur : Une nouvelle transgression marine se manifeste ; elle est responsable du dépôt de dolomies, de calcaires dolomitiques et d'intercalations de marnes, d'argile quelque fois d'anhydrite. A l'Eocène : La mer s'étendait à l'ensemble du bassin, tandis que se poursuit au Nord un mouvement de subsidence révélé‚ par un accroissement des épaisseurs des dépôts carbonatés du Sénonien et de l'Eocène de 160m prés d'Ouargla à 600 m dans la région des chotts. Après l'Eocène inférieur la mer n'occupe qu'un golf très réduit au Nord de la cuvette. Il s'agit d'une mer résiduelle où se déposait alternativement des calcaires, des argiles, des marnes et de l'anhydrite. Cet Eocène‚ évaporitique achève d'ailleurs sa formation l'Eocène moyens quand la mer se retire définitivement de la plate forme saharienne. Au Mio-pliocène (Tertiaire continental): Les hautes montagnes de l’atlas subissent, à partir du Miocène surtout, une érosion intense qui permet la construction d’un vaste glacis au piémont composé de sables et d’argiles rouges reposant, en discordance, sur des terrains variés allant du primaire à l’ouest à l’Eocène à l’Est. Ces terrains fluvio - lacustres recouverts d’immenses étendues de part et d’autre de la dorsale Mzabite émergée et s’étalent très loin vers le sud où ils forment aujourd’hui le substratum des grands ergs. Leur épaisseur varie de quelques mètres à plus de 2000 mètres dans la fosse sud aurasienne toujours affectée par la subsidence. Malgré de grandes difficultés de différenciation de strates homogènes alternativement sableuses et argileuses dans un épais empilement de formation lenticulaire et d’extension limitée, quatre niveaux ont pu être distingués dans le Tertiaire Continental du Bas Sahara : A la base, un dépôt argileux peu épais recouvre, dans la partie centrale de la cuvette, suivant une bande Nord- Sud les formations du Sénonien et de l'Eocène carbonatés‚ et de l'Eocène évaporitique. Il est recouvert par un dépôt gréso-sableux qui devient argileux vers le sommet, à proximité du niveau supérieur. Ce dernier est formé d'argile et de sables à limites mal définies. La sédimentation continentale s'achève, après la mise en place des formations lagunaires discordantes (pliocène) assurant le dépôt d'une dalle calcaire de 2 à 10m sur une grande partie des affleurements antérieurs (La présence d’un étage attribué au Pliocène au dessus d’atterrissements miocènes justifie pour certains auteurs l’appellation de Mio-Pliocène donnée à l’ensemble des formations du Tertiaire Continental).

II.2-2- Tectonique La région d'Ouargla fait partie du Bas-sahara, elle est située entre les dépressions de l'oued M'ya à l'Ouest et Ghardamés à l'Est. Le Bas-sahara est structuralement divisé en deux parties par les failles hercyniennes du Hoggar, s'avançant loin vers le Nord et passe à l'Est de Ouargla, connue sous le nom d'Amguid-El-Biod.

L'orogenèse atlasique semble avoir eu des conséquences sur l'ensemble du Sahara:

Les calcaires crétacés du M'zab sont transformés en dorsale, ceux du Tademaït en cuvette. Les bancs rigides de la couverture sédimentaire saharienne, celui du Turonien et celui du Sénonien et de l'Eocène sont affectés de nombreuses diaclases, des factures et même des failles. D'importantes pertes de boues ayant été constatées lors des forages, il n'est pas impossible qu'une karstification se soit développée à la faveur de ces factures, au moins sur les affleurements des bancs sénoniens et éocènes avant leur recouvrement par les formations du Continental Terminal.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Ainsi, le choc de la surrection atlasique semble avoir fait naître des ondes concentriques sur la couverture sédimentaire du socle saharien. A la fin du pliocène, une phase tectonique intervient, affaissant la fosse sud-aurasienne, exhaussant le M’zab et les rides anticlinales septentrionales, déprimant l’axe synclinal Tadmait- Melrhir, flexurant et faillant même la bordure de la cuvette où vont, pendant le Quaternaire, s’écouler les oueds M’ya, Igharghar et Righ et se former les grandes dunes de l’Erg oriental. Le Bas Sahara a désormais atteint sa structure actuelle en cuvette synclinale dissymétrique bordée à l’ouest, au sud et à l’est par des bancs à pendages faibles. Tandis qu’au Nord une fosse profonde se creuse au pied de l’Aurès et redresse presque à la verticale, les sédiments déposés.

II.3-HYDROGEOLOGIE

II.3-1-Introduction La rareté des précipitations au Sahara permet de comprendre pourquoi les nappes souterraines profondes constituent les seules ressources sûres et fiables pour l'alimentation en eau potable et l’irrigation.

Cette région comporte deux vastes systèmes aquifères profonds (le Complexe terminal et le Continental intercalaire) qui recèlent d'importantes réserves d'eau. Relativement individualisés en Algérie, ils se confondent en Tunisie où se situe leur principal exutoire commun (fig.II.5). Localement, dans les Oasis et le long des oueds, des nappes phréatiques, alimentées par les retours d’irrigation et/ou par une drainance ascendante, se sont développées.

Depuis le milieu du dix neuvième siècle, le nombre de captages, traditionnels ou modernes, s’est considérablement développé. Il en est résulté une importante augmentation des superficies cultivées mais aussi, corrélativement, une diminution (ou une disparition) de l’artésianisme et l’apparition de problèmes chroniques de qualité des eaux et des sols. De ce fait, les aquifères risquent de voir leur caractéristiques se dégrader dangereusement par suite d’une exploitation exagérée : baisse importante du niveau hydrostatique entraînant le tarissement des puits de surface et des émergences naturelles, par-ci, "remontées des eaux" et invasion d’eaux salées, par là, effondrements autour de certains ouvrages de captages, etc.

Cependant, des prélèvements, d'une manière continue, de quantités importantes d'eau sur ces réserves, sont possibles. Des études ont été réalisées dans ce but, pour déterminer, compte tenu des contraintes fixées, le schéma optimal d'utilisation des eaux.

Un projet de gestion concerté des ressources entre les 3 pays, l'élaboration et la mise au point d'un modèle mathématique, ont eu pour but de : - simuler des scénarios d'exploitation des aquifères; - identifier les risques et délimiter les zones les plus vulnérables; - mettre fin aux travaux d'études parcellaires.

Les études globales permettent de mieux délimiter les zones vulnérables, d'une part et de localiser les nouvelles zones de prélèvement, d’autre part.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm II.3-2- Hydrogéologie régionale

Le bassin sédimentaire du Sahara septentrional comporte à sa base des formations marines paléozoïques, renfermant de l’eau salée et des gisements d’hydrocarbures. Elles sont surmontées, en discordance, par des couches tantôt continentales tantôt marines, du Secondaire et du Tertiaire, épaisses de plus de 2000 m. Au dessus, le Quaternaire est essentiellement constitué par des sables dunaires, qui peuvent atteindre plusieurs centaines de mètres d’épaisseur.

Les caractéristiques morphologiques (dorsales, dépressions endoréiques) et structurales, permettent, en Algérie, de distinguer cet ensemble en deux bassins hydrogéologiques, délimités par la dorsale subméridienne du M’zab (axe Ghardaia-In Salah). Il s’agit (fig. II.5) : - Du bassin occidental, d'une superficie de 280 000 Km2, drainé vers le sud et situé à l'Ouest de la dorsale de M'zab où on voit remonter à l'affleurement les séries peu perméables du Turonien et du Sénonien ; - Du bassin oriental, plus étendu, avec 600 000 Km2 en Algérie. Il est drainé vers le Nord et recouvert, en grande partie, par le grand Erg oriental et où C.I., et C.T. sont individualisés.

Les pendages sont en général faibles et la série géologique est affectée de grandes failles subverticales, sur toute son épaisseur. Les failles les plus importantes sont celles de la zone de fracture longitudinale sud atlasique au nord-est et méridienne de la dorsale de Amguid-El-Abiod, au centre du sous-bassin oriental (fig. II.6).

Erg Légende

1 : Système aquifère du Continental Intercalaire 2 : Système aquifère du Complexe Terminal (CT) 3 : Limite de l’aire d’exploitation du système aquifère CT 4 : Erg 5 : Trait de coupe de la figure N°2

Fig.II- 5- Limites des deux grands systèmes aquifères du Sahara Septentrional (d'après Castany,1982)

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Sw 1 Limite de sous - bassins NE 3 A 2 B Plateau du Tademait - 1000

Grand Erg Oriental Dahar a

f f

500 e - j Surface piézo C.I. métrique du D T 0 Mp 0 S CCoommpleplexxe tTeertmerrmminaliinalnal

s Ss Terminal

r Si t

è P T C T T m - -500 R o i C eau I t Toit M

salée - -1000 A CI I R CI N E - -1500

SU B M S M T M RATU - -2000 Failles de Amguid El Biod 100 200 300 400 Km

Fig.II.6 - Coupe hydrogéologique schématique du bassin hydrogéologique du Sahara septentrional (d'après des documents UNESCO, 1972)

En haut :Mp : Mio-pliocène; S:Formation perméable sablo-gréseuse du Complexe Terminal du Crétacé sup. au Miocène; Au centre: Si: Sénonien inférieur argilo-gypseux; T: Turonien dolomitique aquifère à eau salée; C:Cénomanien argileux et évaporitique ; En bas: C.I.: Formation géologique perméable sablo-gréseuse du Continental Intercalaire, du Crétacé inférieur. Substratum de l'aquifère: N: Néocomien argileux; M:Malm (Jurassique sup.).

La série supérieure (formations post-paléozoïques) est seule à contenir des eaux souterraines de qualité utilisable. Constituée, en alternance, de sables, grès, sable argileux, calcaires ou dolomies, et d’argiles et évaporites, elle comporte en Algérie, deux grandes formations géologiques perméables, auxquelles correspondent deux grands réservoirs aquifères, à savoir:

- Le système aquifère du Complexe Terminal (C.T), au sommet, qui couvre 270 000 Km2 en Algérie et se prolonge en Tunisie. Il est d’une puissance moyenne 50 à 100 m et des extrêmes de 30 à 1000 m. Tantôt carbonaté tantôt sablo- argileux, d’âge Crétacé supérieur à Pliocène, il s’individualise lui-même en deux réservoirs l’un constitué par les sables mio-pliocènes, l’autre par des formations carbonatées du Crétacé supérieur-Eocène. Il est à nappes libres ou localement captives (Eaux et sols, 1997) ; - Le Continental Intercalaire (C.I.) à la base, qui couvre en Algérie, Tunisie et Libye, une superficie de 1 000 000 Km2 (700 000 Km2 en Algérie), avec une puissance du réservoir utile, de 120 à 1000 m. Il est sablo-gréseux, d’âge Crétacé inférieur principalement, et à nappe captive ou localement libre.

Le SASS (Système Aquifère du Sahara Septentrional) renferme des réserves d'eau considérables, estimées à 30 000 milliards de m3 partagées entre les 3 pays, sur plus de 1 million de Km2 d’extension, dont 700 000 Km3 se trouvent en Algérie, 250 000 Km3, en Libye et 80 000 Km3 en Tunisie.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm L'exploitation de ces ressources en eau est passée de 600 millions m3/an à 2.5 milliards au cours de ces 30 dernières années. 7000 points d'eau sont répertoriés dans les 3 pays. Sur les 2.5 milliards/an, l'Algérie en exploite 1.3 milliard, pour 6500 points d'eau, la Tunisie, 0.5 milliard avec 1200 forages et la Libye, 0.3milliard, avec 1 100 points d'eau.

La présente étude s’intéresse uniquement aux nappes du Complexe Terminal de la région de M’ya- Ouargla, c’est à dire une petite partie du « bas Sahara », incluse dans le bassin oriental, où le système aquifère est individualisé dans son comportement hydrodynamique.

Le « Bas-Sahara forme une vaste cuvette à fond plat, limitée : - au Nord, par les premiers contreforts du massif des Aurès ; - à l’Ouest par la dorsale du Mzab ; - au Sud par les falaises des plateaux du Tinhert, du Tademait et des Hamada ; - à l’Est, il s’ouvre sur le golfe de Gabes et la mer Méditerranée.

Cette cuvette dont l’altitude décroît du Sud au Nord de 400 à -40m (fig.II.7), est centrée sur une grande dépression endoréique, aire d’évaporation dont l’altitude est souvent au dessous du niveau de la mer, occupée par une série de chotts : Melghir (-40 m), El Rhar sa (-30 m), Djerid et Fedjadj (+20 m).

La disposition des formations sédimentaires dans la cuvette du Bas – Sahara favorise une circulation souterraine des eaux précipitées sur les affleurements en auréoles concentriques du pourtour. L’alternance de terrains perméables et imperméables, assure en outre, leur mise en charge au fur et à mesure qu’elles s’écoulent vers les parties déprimées. Les conditions géologiques particulièrement favorables sont à l’origine de la formation des nappes souterraines qui alimentent les oasis.

II.3-3- Hydrogéologie du Complexe Terminal de la région M’ya-Ouargla Le nom de « Complexe Terminal », désigne les couches sédimentaires les plus récentes (Sénonien, Eocène, Mio-Pliocène) déposées au Bas – Sahara. Localement, le Turonien peut être englobé à cet ensemble. Les différentes nappes contenues dans cet intervalle géologique, ont été groupées sous le nom de "système aquifère du Complexe Terminal". Le Complexe Terminal, dont les affleurements sont très étendus, couvre la majeure partie du Sahara septentrional sur 350 000 Km2, dont près de 260 000 Km2 sont en Algérie (fig.II.8). Dans cette région, on distingue du Nord au sud trois secteurs, à structures hydrogéologiques particulières : - Le secteur Nord des chotts, avec deux à trois formations sableuses du Mio-Pliocène, inter-communicantes. Les calcaires profonds de l'Eocène inférieur renferment une nappe séparée par l’intercalation de marnes et évaporites ; - le secteur de l’Oued Righ, avec trois formations aquifères individualisées : * la première et la deuxième nappe des sables du Mio-pliocène ; * troisième nappe des calcaires de l'Eocène inférieur. - le secteur de Ouargla avec deux formations aquifères : sables de la base du Mio- Pliocène et calcaires du Sénonien, séparées par quelques mètres de marnes et évaporites.

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Bas-Sahara Ouargla M’zab Erg occi. Oued Rhigh Saoura Gourara Tidikelt

QUATERNAIRE

MIO-PLIOCENE Continental Terminal

Eocène Eocène moyen évaporitique EOCENE Eocène inférieur Eocène Carbonaté PALEOCENE

Sénonien Maestrichtien Supérieur

Sénonien Campanien carbonaté

Santonien

Sénonien inférieur Sénonien lag.

CRETACE SUPERIEUR Turonien Nappe salée

Cénomanien

Albien Aptien Continental CRETACE INFERIEUR intercalaire Barrémien

Fig.II.7- Log récapitulatif des formations géologiques et les aquifères du bassin saharien algérien (SASS, 2003)

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Biskra) Golfe de Gabès # # # # N # # # * # # E # # I Laghouat # # # # R # # # 100 Km # # # # A # # # # H # # Echelle: ) r # # D A i # j S # e h # # ff # a D r

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O S h A Touggourt L a T # # r A # ) # # ## Ghardaia # # # # L ) ## # A # # ) # T N B Ouargla I E Bechar A

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G R E D Ghadamès El Go:lea N ) A R G

T R E H R I N T T In Amenas A I ) D E M T A

# # # 4 In Salah 1 ) 2 5 3

Fig.II.8 - Système aquifère du Complexe Terminal du Sahara Septentrional (d’après G. Castany)

1 : Affleurements du Crétacé supérieur et de l'Eocène ; 2 : Crétacé supérieur ou Mio-pliocène sous Recouvrement perméable ; 3 : Chott ; 4 : Zone de percolation verticale et cuvettes d'évaporation ; 5 : Direction d'écoulement souterrain.

Un axe anticlinal, Djamaâ-Tozeur, limitant l'extension de l'Eocène moyen imperméable, sépare deux grandes zones (fig. II.9) : - au nord, la fosse subsidente sud atlasique, à sédiments mio-pliocènes (oued Righ septentrional, chotts Merouane et Melghir en Algérie, Rharsa et Djérid en Tunisie); limitée au nord par l’accident sud atlasique ; - Au sud, un vaste bassin à faible pendage nord, englobant le sud de l'oued Righ et la région de Ouargla.

II.3-4 - Constitution et géométrie des couches réservoirs Les formations très hétérogènes du Complexe Terminal, englobent les assises perméables du Sénonien et du Mio-Pliocène et celles du Turonien des bordures (M’zab, Dahar). En fait, il est possible de distinguer deux couches aquifères principales, séparées par des formations semi- perméables ou imperméables (fig. II-9 et II-10) : - au sommet, les sables du Mio-Pliocène ou Continental Terminal, qui couvrent, en discordance, presque tout le Bas-Sahara et s’interrompent à l’Ouest, dans le M’zab et à l’Est, sur le Dahar (Tunisie) ; - à la base, les formations carbonatées du Sénonien supérieur (Maestrichtien) et de l'Eocène inférieur. Les calcaires sénoniens s'étendent sur l'ensemble du bassin, alors que l’Eocène inférieur n'existe qu'au nord d'une ligne Djemâa-Tozeur. Sur les bordures Est et Ouest, les calcaires et dolomies du Turonien affleurent et constituent un aquifère relié avec les autres formations carbonatées par les sables du Mio-Pliocène qui le recouvrent. Vu leur faible degré de fissuration dans la région d'étude, les

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm calcaires turoniens ne sont pas exploités. En fait, en dehors de la région de Hassi Messaoud, le Turonien n’est pas un bon aquifère (SASS, 2003).

N S Bordure sud-atlasique O.Rhir Touggourt Ouargla

2 2 1

naire n lagu nonie Mp Sé

S Surface piézométrique Em des sables Système Sables et graviers Ei aquifère Calcaires Surface piézométrique du CT Argiles, évaporites des calcaires

Fig. II.9- Coupe hydrogéologique schématique méridienne du Complexe Terminal du Bas Sahara, entre le grand Erg oriental et les Aurès (in Edmunds et al, 1997).

Est Ouest Légende Discordance Ouargla Forage et son identification 480J10 El Hobra 140m Altitude au sol /niveau de la mer Zelfana2 Daia Remta Ouargla Gla1 OL1 Hassi-Messaoud 400- 350m 17J9 15J9 190m 480J10 475J10 MdH101-8J11 Fond de forage # 250m 233m #### 140m 168m # 146m - ### Lithologie 300 ### ## ## # M ## IO # # # Dol. ou cal. - # # Sable ou grès PL # IO ### # - C ### # dolomitique 200 EN # # # # ### # # ## # E # # # ## ### # v ## ## # ## # # v # ## ### # # # ## S ### ## ### Argile # S E #### # ## Calcaire E N ## # # # ##### #### # ### ## # # # 100- N O ## ## # # gréseux O N ## ## # # # N I # # ## E ## ### # Sable argileux ou IE N # ### # N # # # Marnes C # # # T L A v # # # # # U R # # ### # argile sableuse 0 R AG B v O U O ### v N N N A ## v C IE A # Calcaire Calcaire E N IR T E N v v SENONIEN CARBONATE ### -100- O E # marneux # v M ## v A # v N Calcaire fissuré v I v Gypse E v v v v N v v v -200- (Evaporite) Hydrogéologie -300- v Terrains de perméabilité forte à moyenne

v -400- v Terrains de perméabilité moyenne à faible Terrains imperméables ou semi-perméables Echelle des longueurs 10 000m Echelle des hauteurs 100m Niveau piézométrique 1970 de la nappe du Complexe Terminal Fig.II.10- Coupe détaillant la géométrie Est-Ouest de l’aquifère du Complexe Terminal (d’après ERESS, 1972)

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm II.3-4-1- La nappe des calcaires du Sénonien - Eocène marin Le réservoir des calcaires du Sénonien-Eocène marin possède une extension évaluée à 100 000 Km2 (G. Mauget, ). Il est limité tout autour par les affleurements sénoniens.

Cette nappe procure des ressources hydrauliques non négligeables dans les oasis de Ouargla, de l'oued Righ et des Zibans. Elle appartient à des formations dont l'épaisseur varie dans la partie septentrionale du Bas Sahara de 120 à 600 m (F. Bel et F. Demargne, 1966) mais à Ouargla, les forages sénoniens ne montrent que 70 m environ, pour la formation aquifère.

Sa profondeur est faible sur le versant oriental de la dorsale du M'zab et s'accroît vers l'Est et le Nord du Bas-Sahara : D’environ 100 m dans la région de Ouargla, elle passe à 200 m à Touggourt et 500 m au Nord de l'Oued Righ. Dans la région d’étude, les profondeurs finales atteintes par les forages, varient entre 140 m (Ouargla) et 280 m (Hassi Ben Abdellah).

Le substratum de la formation aquifère se compose d’argiles, dolomies, anhydrite et sel, du Sénonien lagunaire (Sénonien inférieur). Il constitue une barrière imperméable, dont l'épaisseur dépasse 500 m au nord, isolant le Turonien du Sénonien carbonaté, sur la plus grande partie de leur extension.

Au sommet du Sénono-Eocène aquifère, l'Eocène moyen évaporitique, constitué d'alternances répétées de calcaire, d'anhydrite et d'argile, forme avec les argiles de base du Tertiaire Continental un toit souvent imperméable. Mais ces formations n'existant pas partout, il se produit une percolation ascendante vers les niveaux aquifères supérieurs. Ces remontées s'ajoutant à une uniformité des zones d'alimentation du Turonien et du Sénonien, ainsi qu’une identité presque générale de leur niveau statique, ont incité plusieurs auteurs à considérer les nappes du Crétacé supérieur et de l'Eocène et du Tertiaire Continental, comme un seul et même ensemble hydraulique, appelé Complexe Terminal.

La circulation des eaux est liée aux cavités résultant de la fissuration et de karstification, souvent importante, des calcaires et des dolomies. Les bancs utiles représentent une épaisseur toujours comprise entre 70 et 90% de l'épaisseur totale des deux formations (F. Bel et F. Demargne, 1966). Leur porosité, d'après les rares mesures effectuées, se situe entre 20 et 25 %. Sur le versant oriental de la dorsale du M'zab, les calcaires du Sénonien s'enfoncent sous les argiles sableuses et les grés du Continental Terminal, selon un fort pendage (fig. II.11). Le niveau statique contenu dans ces calcaires est également affecté d'une pente vers l'Est, en raison d'un fort drainage des eaux en direction du Bas Sahara. Les sables argileux du Tertiaire Continental sont coupés de couches d'argiles imperméables qui, étant donné la pente de l'ensemble, permettent une mise en charge des eaux et provoquent l'apparition des nappes ascendantes qui conduisent aux nappes artésiennes de Ouargla et de l'oued Righ.

La décroissance régulière du niveau piézométrique de la nappe des calcaires sénono- éocènes vers le centre de la cuvette indique un écoulement général des eaux vers les principaux exutoires : les chotts Melghir et Djerid.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Calcaires dénoyés Nappe libre Nappes captives W dans les dans les calcaires calcaires et ascendante jaillissante E Ghardaia les sables Ouargla 500 - Zelfana Hofra Trajma Daia Remta

400 - -300 300 - s e r t

è - 200 200 - s

e r

-100 t è

100 - m - 0 0 - 1 4 - 100 100 - 2 5 0 30Km -200 200 - 3

Fig.II.11- Situation hydrogéologique à l'Est de la dorsale de M’zab (D’après les travaux de A. Cornet, 1964)

1 : Niveaux imperméables; 2 : Sables du Sénonien supérieur; 3 : Calcaires du Sénonien supérieur; 4:Niveau hydrostatique du Sénonien ; 5 : Niveau hydrostatique du Continental Terminal.

II.3-4-2- Les nappes des sables du Continental Terminal Les formations du continental terminal recèlent deux grandes catégories de nappes souterraines : - les nappes captives, en charge sous des toits imperméables, à plusieurs dizaines de mètres de la surface du sol (nappe mio-pliocène) ; - les nappes phréatiques libres, profondes seulement de quelques mètres.

· Les nappes captives fournissent aujourd'hui à l'oasis de Ouargla, par pompage et par artésianisme, l'essentiel de sa ressource en eau. C’est son exploitation, très ancienne, qui a permis la création des palmeraies irriguées, à Ouargla comme dans l'oued Righ. Des calcaires et marnes imperméables, de 15 à 20 m d’épaisseur, forme leur substratum de continuité incertaine (Geohydraulique, 1968). On distingue de bas en haut : - Des argiles rouges (20 m) reposant sur les calcaires marins aquifères du Sénonien (ou Eocène à Hassi Ben Abdellah) ; - Un ensemble détritique sableux de formations continentales du Pontien, constituant la nappe dite du Mio-Pliocène (20 à 30 m de Sables grossiers et graviers) ; - Des calcaires et marnes imperméables de 15 à 20 m d’épaisseur, formant le substratum de continuité incertaine, de la nappe phréatique (Géohydraulique, 1968).

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm · La nappe phréatique Dans la partie supérieure des formations continentales, des nappes non captives, profondes de deux à dix mètres, viennent augmenter les réserves hydrauliques du Bas Sahara où elles sont exploitées par les puits de parcours. Présentes dans les oasis de Ouargla, d'El Hadjira, de l'Oued Righ, du Souf, du Zab Chergui et du Zab Rharbi, leur alimentation se fait à la périphérie du Bas Sahara par les infero-flux et les crues d’oueds. Elles sont constituées de sables fins avec des cristaux de gypse. Dans l'oued M'ya elles présentent une épaisseur de 20 m et une perméabilité qui varie de 1.3 10-3 à 5.6 10-3 cm/s (ENAGEO, 1990).

Le niveau inférieur argileux du Tertiaire Continental assure la mise en charge des eaux du Sénonien et permet des jaillissements dans l'oasis de Ouargla. Mais l'eau du Sénonien et celle du Mio-Pliocène ont la même origine puisque le niveau argileux qui les sépare à Ouargla n'existe pas dans la zone d'alimentation, le versant oriental de la dorsale de M'zab.

Le niveau qui contient la nappe du Mio-Pliocène constitue un drain excellent. Il est alimenté par : - les précipitations et les ruissellements sur les rebords du bassin, surtout sur le versant oriental du M'zab (fig. II.11) et le Nord Est du Tademait ; - les remontées artésiennes des eaux du Sénonien et de l'Eocène sous-jacents ; - des venues d'eau du Pontien du sud tunisien, lui-même probablement alimenté par le Continental Intercalaire ; - le toit de la nappe formé de calcaires, calcaires gréseux, poudingues (niveau repère inférieur) n'étant pas d'une étanchéité parfaite, une partie des eaux percole de bas en haut et va enrichir les nappes supérieures.

Dans la région d'El Hadjira, à 90 Km au Nord de Ouargla, la couche inférieure argileuse existe encore mais elle repose sur les calcaires de l'Eocène évaporitique très peu aquifère dans cette région. Au dessus, des sables grossiers situés entre 250 et 200 mètres de profondeur correspondent aux sables grossiers de Ouargla. Ils contiennent une nappe seulement ascendante dont le niveau hydrostatique relativement bas (85 m) pourrait résulter du rôle d'exutoire joué par les petits chotts qui s'étendent au nord.

II.3-5- Substratum et toit du Complexe Terminal Le substratum du système hydraulique est constitué par la formation lagunaire argilo- gypseuse, surface de base du Complexe Terminal, attribuée au Sénonien inférieur. Ce sont des évaporites (sel gemme et gypse) avec des intercalations carbonatées, renfermant de l'eau salée, à l'exception du Nefzaoua où la présence d'eau douce indique un excellent aquifère.

Le toit est, en général, constitué d’argiles plus ou moins sableuses, du sommet du Mio- Pliocène. Dans les zones de bordures où l'aquifère est localisé dans le réservoir carbonaté éocène, le toit est formé de marnes et évaporites de l'Eocène moyen.

II.3-6- Puissance totale et puissance utile du réservoir

II.3-6-1- Les sables du Mio-Pliocène La puissance du réservoir total varie, en moyenne de 50-100 m. Avec un minimum de 30 m à Hassi-Messaoud, elle augmente vers le sud, pour atteindre 400 m et surtout vers le nord, dans la fosse sud atlasique, où elle atteint 600 m sous le chott Melghir, 2000 m au nord, 1100 m sous la Rharsa et 700-900 m au Djerid. Vers le Dahar, le réservoir s'amincit puis disparaît (Bull. B.R.G.M., 1982).

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm La puissance du réservoir utile est calculée en cumulant les épaisseurs des couches sableuses à teneur en argile inférieure à 50%, situées au-dessous de la surface piézométrique (Bull. B.R.G.M., 1982). Dans la moitié sud les épaisseurs sont voisines de celles du réservoir total. Par contre dans le secteur Nord (fosse sud atlasique) et sur les bordures, les puissances des sables sont faibles (50 à 100 m), comparées aux épaisseurs totales (Bull. B.R.G.M., 1982).

II.3-6-2- Le réservoir carbonaté du Sénonien-Eocène inférieur La puissance du réservoir total, seule cartographiée, est en moyenne de 100 à 200 m et augmente progressivement vers le nord (600 m dans la fosse sud atlasique) et 500 m sous le Djérid (B.R.G.M., 1982).

II.3-7- Caractéristiques hydrodynamiques du système aquifère Le système aquifère du Complexe Terminal est de type général à nappe libre, sauf dans le secteur central où les eaux souterraines sont captives. Ce secteur central englobe les régions de Ouargla, El Hadjira, Oued Righ nord et sud (ERESS, 1972) : sous des argiles du Miocène supérieur, le toit du réservoir est relativement peu profond, 100 à 400 m et la surface piézométrique est voisine de la surface du sol, voire plus élevée, avec eau jaillissante.

Les paramètres hydrodynamiques ont été déterminés par des pompages d'essai ou reconstitués puis homogénéisés et régionalisés lors du calage des modèles de simulations hydrodynamiques numériques.

II.3-7-1- Détermination par les pompages d’essais Les figures II.12 à II.17, représentent les droites des rabattements / logarithmes des temps de pompages, pour les "descentes" et des rabattements résiduels / logarithmes des temps "remontées", des essais disponibles pour cette région (Hassi Ben Abdellah, Hassi Sayeh, Gara Krima et El Gueddachi). La transmissivité est déterminée par la pente de la droite représentative, exprimée par l’accroissement des rabattements au cours d’un module logarithmique. L’expression d’approximation de Jacob utilisée pour cette détermination s’écrit :

0.183Q s= .log2.25Tt T x2S T : Transmissivité de l’aquifère t : Temps de pompage x : Distance du puits d’observation à l’axe du puits de pompage S : Coefficient d’emmagasinement de l’aquifère s : Rabattements en mètre.

Les résultats de cette interprétation, pour la nappe du Mio-pliocène, donne des valeurs de transmissivités comprises 2 10-2 et 5.2 10-2 m2/s (Tableau ci-après):

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Tab. II.1 -Paramètres hydrodynamiques de l'aquifère du Complexe Terminal, déduits de l’interprétation de pompage d’essai

T (10-2m2/s) T (10-2 m2/s) Forages « Descente » « Remontée » Hassi Sayeh N°12 2.6 2.1 Hassi Sayeh N°15 3.2 2.9 Hassi Sayeh N°17 3 3.1 Hassi Ben Abdellah N°6 3.8 2.6 Gara Krima N°2 2 2.1 El Gueddachi N°9 5.2 3

Les valeurs du cœfficient de perméabilité sont faibles, elles varient de 0.197 10-5 m/s à 54 -5 m/s pour les sables mio-pliocènes et de 0.0168 -5 m/s à 13.65 -5 m/s pour les calcaires du Sénonien (SONATRACH, 1984).

II.3-7-2- Détermination par modèle mathématique Les valeurs retenues lors du calage du modèle sont portées dans le tableau II-2, ci-après, (Bull. B.R.G.M., 1982).

Tab.II-2- Paramètres hydrodynamiques déduits par le modèle mathématique

Situations Transmissivité Coefficient (10-3 m2/s) d'emmagasinement (10-3) Ouargla 8 à 100 5 à 30 Oued Rhir 4 à 50 0.5 à 5 Nefzaoua-Djerid 20 à 200 0.5 à 2 Centre du bassin 50 à 300 5 à 150 Sud-Ouest 40 à 70 150 (30) Sud-Est 15 à 150 25 (150)

En définitive, il ressort que pour la zone de Ouargla, les ordres de grandeur adoptés pour les transmissivités de l’aquifère du Complexe Terminal sont de 4 à 25 10-3 m2/s (SASS, 2003).

II.3-8- Piézométrie du système hydraulique "Complexe Terminal"

A l’échelle de tout le bassin Nord oriental, l'écoulement dans le système aquifère est identifié par l'analyse de la surface piézométrique à 1/1 000 000, de l'année 1950, retenue pour le calage du modèle de simulation hydrodynamique en régime permanent. Elle a été construite à partir des points de mesure et en se basant, en dehors des zones d'exploitation, sur la surface piézométrique mieux connue, de 1970. Elle montre que les lignes de courant sont dirigées Sud- Nord, et convergent des zones d'alimentation vers les principaux exutoires: dépressions d'évaporation et d'émergences de sources des grands chotts du Sud algérien (Merouane et Melrhir) et du Sud tunisien (Rharsa et Djerid), ainsi que l'exutoire souterrain du golfe de Gabès.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Cependant, il est possible de distinguer quatre sous-bassins (fig.II.18): - sous-bassin à nappe radiale convergente occupant tout le territoire du sud et les bordures SSE et SSW. Les niveaux piézométriques décroissent du sud au nord, de 160 m à 110 m, avec des gradients hydrauliques respectifs de 2.5 10-4 dans l'axe, 1.10- 3 à l'est et de 1.4 10-3 à l'ouest (région de Ouargla); - sous-bassin central à nappe plane, à très faible gradient hydraulique, 1.10-4 vers le nord ; - sous-bassin de l'oued Righ, au nord ouest (entre Touggourt et Biskra): vaste dépression piézométrique dissymétrique à axe subméridien, centrée sur El Meghaïer, due à des groupes d'exploitation intensive, fonctionnant depuis plusieurs décennies; - sous-bassin du Rharsa-Nefza-Djerid, au nord-est, vaste dépression piézométrique, allongée W-E imposée par les grandes cuvettes d'évaporation à drainance ascendante, et leurs émergences: Rharsa (niveau piézométrique 50 m) et Djerid (40 m à l'est). Cette dépression est largement ouverte vers l'est, dans la région de Gabès par drainage souterrain du golfe de Gabès.

Biskra 0.30 ZRIBET EL OUED 100 Km 2.10 Echelle * 70 0

8 0 M 9 elg 60 ES hir Fedjadj GAB Rharsa El Megheir 60 Djérid 0.90 3 70 1.70 80 Foum Tataouine

TOUGGOURT 90 5.60

1 100

0 1

9 2

7 0 110 OUARGLA 120 5 130

2.10 140 1 150

160 1.40 1.30 RHADAMES

Fig.II.18- Système d’écoulement du Complexe Terminal ; carte piézométrique de 1950. Conditions aux limites, flux entrant et sortant en m3/s (ERESS, 1972).

1- Nappe radiale convergente du sud ; 2- Nappe plate centrale ; 3- Nappe de l’oued Rhigh ; 4- Nappe du Rharsa-Djerid.

La carte piézométrique établie par le SASS en l’an 2000 (fig.II-19), présente une allure similaire à celle de 1950 avec, toutefois, un rabattement généralisé de la surface piézométrique qui est plus accentué au niveaux des zones de forte exploitation ( entre Touggourt et Biskra).

A travers la configuration de cette piézométrie, les chotts algériens (chotts Merouane et Melghir) et tunisiens (chotts Djérid et Fedjej) continuent à être des exutoires de cette nappe avec,

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm toutefois, une faible charge ayant enregistré de 30 à 70m de rabattement par rapport à 1950 (SASS, 2003).

Fig.II-19- Carte piézométrique du Complexe Terminal (D'après OSS-SASS, 2000)

Les fluctuations piézométriques de la nappe du Complexe Terminal sont suivies depuis 1950. Malheureusement, ce suivi est discontinu dans le temps et ne se fait qu’à l’occasion des campagnes de mesures spécifiques. Les résultats de ces mesures piézométriques, montrent que la baisse est relativement faible aux alentours de Ouargla, où elle est passée de 3.5 à 8.5 m, en 27 ans, et encore plus atténuée à Gassi Touil et à Hassi Messaoud (0.5 à 5.5 m en 30 ans). En revanche, elle est plus importante (0.9 m/an) entre Touggourt et El Oued (SASS, 2003).

II.3-8-1- Piézométrie locale Nous avons élaboré les cartes piézométriques locales, spécifiques aux nappes mio- pliocène et sénonienne, en nous basant sur des relevés effectués en 1998 par l’Agence Nationale des Ressources Hydrauliques. Seuls les points d’eaux nivelés ont été pris en considération. Ils se répartissent ainsi : - 14 forages captant la nappe du Sénonien ; - 14 forages captant la nappe du Mio-pliocène ;

II.3-8.1.1- La nappe du Sénonien Cette carte détaillée présente, à peu près, la même configuration que la carte d’ensemble. L’écoulement est sommairement dirigé vers le Nord et converge vers la zone de N’goussa. Le gradient hydraulique moyen est de l’ordre de 0.0006. Une anomalie locale est observée à Ouargla, alors qu’un axe de drainage apparaît au sud ouest de N’goussa fig.II.20).

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Le toit de l’aquifère est situé à une profondeur comprise entre 110 m au forage de Berkaoui au sud ouest et de 120 m à Ngoussa, tandis que la profondeur du niveau piézométrique varie respectivement de 146 m à 124 m.

II. 3-8-1-2- La nappe du Mio-pliocène Ses côtes piézométriques sont assez proches de celles de la nappe du Sénonien, mais les sens d’écoulement sont quelque peu différents, puisqu’ils sont dirigés dans ce cas vers le Nord Est, avec un gradient hydraulique moyen de 0.0008 (fig.II.21). La côte piézométrique varie de 117.6 m au forage El Bour situé au Nord à 126.87 m au forage Bamendil situé à l’ouest de la ville de Ouargla. Dans la partie sud, on observe un écoulement convergeant des eaux vers le Nord Est de Hassi ben Abdellah, tandis que dans la partie Nord-Ouest, il se fait vers l’Est, de la région de Ain Moussa vers El Bour.

II.3-8-1-3- La nappe Phréatique Pour ce qui concerne la nappe phréatique, nous avons exploité des mesures de l’année 1992, effectuées par ENAGEO. La carte piézométrique de cette nappe montre un écoulement général qui se fait du Sud vers le Nord. Cependant, des particularités peuvent être observées ici et là, comme au sud Ouest (Hassi Berehla) où l’écoulement se fait localement du Sud Est vers le Nord Ouest (fig.II.22).

Les réserves d’eau emmagasinées dans l’aquifère du Complexe Terminal sont estimées à 15 000 Km3. Sa réalimentation est faible et s’effectue aux limites du système hydraulique par des apports de crues d'oueds et, en année pluviométrique exceptionnelle, par infiltration directe sur les dunes du Grand Erg Oriental.

Les exutoires sont constitués principalement par les grandes cuvettes d’évaporation, les sources qui y émergent dans les points les plus bas et les prélèvements par un grand nombre de forages.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm D6F104 Légende 180 D6 F104 Numéro du Forage N'goussa Courbe 122 isopièze Localité Sens d’écoulement 170 des eaux

GL/N1 souterraines

D8F43 Hassi Ben Abdellah

160 Sidi Khouiled D5F80

D2F66 Guellala Ouargla D1F112 GS-1 D4F111 D1F91 D3F21 D3F10 Rouissat 150

Berkaoui

HB4

HB7 140 Echelle: 0 2 4Km 725 735 745 755 765

Fig II.20- Carte piézométrique de la nappe du Sénonien dans l'axe Ouargla-Mya (Année 1998)

D6F109 El Bour Légende N'goussa D6 F109 Numéro du 175 Forage Courbe Houa 118 isopièze

Localité

170 Sens d’écoulement des eaux Ain Moussa souterraines

D9F13 165

Hassi Ben Abdellah

160 HBA F10 Bamendil D2F54 D5F123 D7F2 D2F56 Ain El Beida Ouargla D2F55 Hassi D4F89 Sayeh 155

D4F30

Rouissat 150 D8F68 Echelle: 0 2 4 Km 745 750 755 760 765 770

Fig.II.21- Carte piézométrique de la nappe du Mio-pliocène de l'axe Ouargla-Mya (Année 1998)

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Sebkhet Safioune

Fig. II-22- Carte piézométrique de la nappe phréatique : Axe Ouargla- Mya (ENAGEO, 1992)

II.3-9- Communications inter-nappes Les relevés piézométriques de la nappe du Mio-pliocène réalisés en 1968 par le bureau d’études Géohydraulique, ont permis de constater que la surface piézométrique de cette nappe surplombe la nappe phréatique, principalement sur la bordure Est de la cuvette de Ouargla et dans la secteur de Beni-Thour. A l’inverse, la nappe phréatique « domine » la nappe du Mio- pliocène principalement sous la ville de Ouargla, dans les palmeraies de Ouargla (Beni Brahim et Beni Sessine) et dans les palmeraies de Chott, à l’Est de la ville.

II.3-9-1- Communication nappe phréatique / nappe mio-pliocène La continuité des couches de marnes, d’argiles ou de calcaires compactes, sensés constituer le substratum imperméable de la nappe phréatique, n’est pas certaine. Dès lors, l’éventualité d’échanges avec la nappe mio-pliocène sous jacente ne sont pas à écarter (soit du fait de l’absence locale de substratum, soit par drainance à travers celui-ci dans les zones où il est semi-perméable) : Un forage mio-pliocène mis en production crée alors une dépression locale

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm entraînant la percolation vers le bas des eaux de la nappe phréatique. Cet appel d’eau se traduit par une augmentation progressive la salinité des eaux pompées (Géohydraulique, 1968).

II.3-9-2- Communication nappe mio-pliocène / nappe du Sénonien Les couches argileuses qui constituent à Ouargla le mur de la nappe mio-pliocène et la séparent à cet endroit de la nappe du Sénonien, disparaissent vers l’Ouest, entraînant la confusion des deux nappes (Cornet A., 1964).

II.3-10- Alimentation et exhaures La recharge, bien qu’importante en valeur absolue, est faible vis à vis des ressources exploitables à partir des réserves. Elle est le fait :

- D’apports aux limites du système aquifère, par infiltration des eaux de ruissellement à la périphérie du bassin hydrogéologique (Atlas saharien, M’Zab, Dahar) ; - D’infiltrations sur les parcours des oueds venant des reliefs périphériques, quand ils s'écoulent sur les affleurements perméables ; - D’apport, faible mais non négligeable, provenant de l'infiltration directe des précipitations, en année exceptionnelle, notamment dans le Grand Erg oriental.

Les exhaures sont constitués principalement par :

- les grandes cuvettes d'évaporation, correspondant à de grandes dépressions endoréiques des chotts, alimentées par drainance ascendante des aquifères profonds ; - les sources qui émergent dans les points les plus bas ; - les prélèvements par un grand nombre de forages.

II.3-11- Exploitation des ressources hydriques Dans le cas des nappes à faibles dimensions, on estime généralement que les ressources sont équivalentes à la recharge de la nappe. Cependant, ce concept ne peut s'appliquer aux grandes nappes du Sahara septentrional. Les réserves du Complexe Terminal, estimées sur la base d’une superficie de 350 000 Km2, une épaisseur moyenne utile de 300 m et une porosité efficace de 10%, représentent 15 000 Km3, qui se seraient accumulés lors des périodes pluvieuses du Quaternaire.

L’exploitation globale de cette nappe, évaluée en l’an 2000, est de l’ordre de 50 m3/s, dont 22 m3/s en Algérie. Elle a donc considérablement augmenté depuis 1950, quand elle ne représentait que de 5.8 m3/s. Cette augmentation s’est surtout manifestée au début des années 1980 car, les prélèvements sont restés inférieurs à 8.5 m3/s jusqu’en 1970 pour passer à 11.5 m3/s en 1980, et atteindre 17.4 m3/s en 1990.

Sur le territoire algérien, l’exploitation de la nappe du Complexe Terminal est réalisée essentiellement par pompage. Son artésianisme ayant toujours été relativement faible, hors pompage, l’exploitation ne dépasse pas 1.8 m3/s (SASS, 2003).

Dans le but de faire à l’échelle de la wilaya la synthèse des connaissances hydrogéologiques, nécessaire à toute mobilisation de la ressource, sa gestion et à sa planification, l’ANRH (Agence Nationale des ressources hydrauliques) a effectué en 1989 un premier inventaire des forages et des débits extraits. Le but était de recenser le nombre d’ouvrages en exploitation, de quantifier leurs prélèvements et de prélever des échantillons d’eau à des fins d’analyses. Il en est ressorti que le nombre total de forages exploités dans la zone d’étude est de

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 169, alors que les prélèvements, estimés en fonction des fréquences de pompage, s’élèvent à 55 Hm3/an (1.75 m3/s).

En vue d’actualiser ces connaissances, l’ANRH a procédé en 1998 à un second inventaire. Le nombre d’ouvrages d’exploitation (forages et puits), captant les nappes du Complexe Terminal dans la région d’étude, est passé à 247 et le volume extrait à 71 Hm3/an (2.3 m3/s).

L’accroissement des prélèvements par forages, a provoqué des abaissements du niveau statique et du débit d’artésianisme (Tableau II.3) :

Tab. II.3-Valeurs des rabattements piézométriques observés.

Localités Evolution du niveau statique

Ville de Ouargla Baisse de 3 mètres Ouest de Ouargla Baisse de 3 mètres Nord de la ville Baisse de 5 mètres Sud de la ville Baisse de 5 mètres Rouissat Baisse de 2.5 mètres Hassi Miloud Forages sont encore artésiens Debiche Forages sont encore artésiens Hassi Ben Abdellah Baisse de 1 mètre

II.4-CONCLUSION La région de M’ya – Ouargla, dans le bas Sahara est particulièrement bien pourvue en eau souterraines. Les études géologiques et hydrogéologiques mettent en évidence dans les formations post-paléozoïques deux grands ensembles aquifères, le Complexe Terminal et le Continental Intercalaire. L’alternance de couches perméables - imperméables, assure la mise en charge des niveaux aquifères.

Le système hydraulique du Complexe Terminal auquel nous intéressons dans cette étude comprend de bas en haut :

- une nappe contenue dans les carbonates du Sénonien, de 70 m d’épaisseur, reposant sur la formation imperméable du Sénonien lagunaire (salifère). - une nappe du Mio-pliocène, contenue dans les formations essentiellement sableuses continentales du Pontien. D’une épaisseur variant de 20 à 30 m, son substratum est constitué d’argiles rouges, de 20 m d’épaisseur, qui reposent sur les calcaires marins aquifères du Sénonien et assure, en même temps, leur mise en charge. - une nappe phréatique, située à 20 m de profondeur, se développe localement, contenue dans les sables quaternaires de perméabilité variant de 1.27 à 5.6 10-5 cm/s. Son substratum est formé de calcaires compacts et marnes imperméables de 15 à 20 m d’épaisseur, de continuité est incertaine.

La disparition, sur le versant oriental de la dorsal du M’zab, du niveau argileux qui sépare les nappes mio-pliocène et sénonienne, laisse penser que la source d’approvisionnement de ces nappes a même origine.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Le système aquifère du Complexe Terminal est de type captif et individualisé dans son comportement hydrodynamique. Ses transmissivités varient de 4 à 25 10-3 m2/s et le coefficient d’emmagasinement de 5 à 30 10-3.

La carte piézométrique de l’aquifère du Complexe Terminal, établie à l’échelle régionale, montre que les lignes de courant principales sont dirigées vers le Nord Nord-Est, convergeant depuis les zones d’alimentation (dorsale du Mzab, plateaux du Tadmait et Tinghert) vers les principaux exutoires, les dépressions d’évaporation et d’émergence de sources des grands chotts du sud algérien (Merouane et Melghir) et du sud tunisien (Rharsa et Djerid), ainsi que l’exutoire souterrain du Golfe de Gabès. Les cartes piézométriques locales donnent plus de précisions sur les perturbations dues aux cônes de dépressions des zones de surexploitation.

Les réserves de l’aquifère "Complexe Terminal" sont estimées à 15 000 Km3. Son alimentation, estimée à 18 m3/s, s’effectue, en années pluviométriques exceptionnelles, aux limites du système hydraulique par des apports de crues d’oueds et sur le Grand Erg Oriental. Son exploitation actuelle est évaluée à 25 m3/s

Les exutoires sont constitués principalement par les grandes cuvettes d’évaporation, les sources qui y émergent dans les points les plus bas et les prélèvements par un grand nombre de forages.

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CHAPITRE III : HYDROCHIMIE DE LA NAPPE DU SENONIEN

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm III.1- INTRODUCTION

L’objectif est de cerner les mécanismes intervenant dans l’acquisition des minéralisations élevées constatées dans les eaux des différentes nappes de la région de Ouargla. En effet, aussi bien la nappe phréatique que celle dite des sables du Mio-pliocène ainsi que l’aquifère carbonaté du Sénonien, sont saturées d’eaux très chargées en sels dissous.

Tout en permettant d’apprécier le degré de potabilité des eaux destinées à l’alimentation humaine et leur aptitude à l’irrigation, l’hydrochimie apporte à l’hydrogéologie une somme considérable de renseignements utiles à la compréhension des circulations souterraines, notamment en ce qui concerne les phénomènes de «drainance» et les communications hydrauliques entre les différents aquifères.

Cette étude porte essentiellement sur des mesures de conductivités électriques et les concentrations des eaux en ions chimiques majeurs.

La température et la conductivité ont été mesurées in situ à l’aide de thermomètre et conductivimètre portables. Quant au pH, il a été déterminé au laboratoire par la méthode colorimétrique.

Les variations de ces paramètres seront, dans ce qui suit, examinés successivement pour les 3 nappes du système hydraulique du Complexe Terminal, à savoir (de bas en haut) : l’aquifère carbonaté du Sénonien, la nappe des sables du Mio-pliocène et la nappe phréatique.

Pour les deux premières nappes, les échantillons d’eaux analysés, ont été prélevés dans des forages en fonctionnement, lors de trois campagnes d'échantillonnages, effectuées entre 1989 et 2001 par l'A.N.R.H (Agence Nationale des Ressources hydrauliques) (Tab.III.1 à III.6, en annexe). Les points de mesures sont malheureusement trop mal répartis et se cantonnent le plus souvent dans les zones de forte exploitation (palmeraies, agglomérations). Leur nombre se repartit comme suit : · Pour la campagne de prélèvements de 1989 - 39 échantillons dans la nappe du Mio-pliocène ; - 15 échantillons dans la nappe du Sénonien.

· Pour la campagne de 1997 / 1998 -138 échantillons dans la nappe du Mio-Pliocène, dont 09, en analyse partielle ; - 34 échantillons dans la nappe du Sénonien dont 01 en analyse partielle.

Trois analyses complètes et deux partielles ont été également effectuées sur des échantillons de forages sénoniens, prélevés entre 1999 et 2000.

· Lors de la campagne de 2001, 41 forages constituant le réseau de surveillance de l'ANRH, ont été échantillonnés, soit : - 31 points d’eau de la nappe du Mio-pliocène; - 10 points dans la nappe du Sénonien.

Pour ce qui concerne la nappe phréatique, nous avons exploité les analyses de la campagne effectuée en 1994. Les échantillons ont été prélevés dans des piézomètres au nombre de 114, dont 70 en analyses partielles ((Tab.III.7, en annexe).

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Les analyses chimiques ont porté sur les éléments majeurs suivants: - Cations: Ca++, Mg++, Na+ et K+; ------Anions: Cl , SO4 , HCO3 , CO3 et NO3 -- Notons que le dosage des carbonates (CO3 ) n’a pas été fait de façon systématique et n’a concerné que les eaux à pH supérieur à 8.3.

Potabilité chimique des eaux

L'eau destinée à la consommation humaine ne doit contenir en quantités dangereuses ni substances chimiques ni germes nocifs pour la santé. L'appréciation de cette qualité se fait par comparaison des valeurs observées aux normes recommandées ou admises. En absence de normes nationales, nous adoptons celles recommandées par des directives internationales comme l’O.M.S. (Organisation Mondiale de la Santé), la C.E.E. (Communauté Européenne), ou encore la réglementation française (Tab.III.8).

Ces normes, résumées ci-dessous, définissent généralement deux types de concentrations qui traduisent des limites de potabilité : - Le niveau guide qui correspond à la concentration maximale acceptable. Selon RODIER (1978), cette valeur correspond à la limite à partir de laquelle la qualité d'une eau est diminuée et provoque chez le consommateur une certaine réticence. - La concentration maximale admissible qui est la quantité maximale des substances tolérées ; Des teneurs supérieures pouvant être dangereuses pour la santé.

Tab. III.8- Normes de qualité, des eaux destinées à la consommation humaine (Selon directives du Conseil des Communautés Européennes; 1980)

Paramètres Niveau guide M aximum Observations (mg/l) admissible (mg/l) Température 12°C 25°C pH 6.5 ≤ pH ≤ 8.5 9.5 Ne devrait pas être agressive. Conductivité à 20° 400 (µS/cm) Chlorures 25 200 Calcium 100 A partir de 200 mg/l, sérieux inconvénients Sulfates 25 250 Magnésium 30 50 Avec percentile de 80 Sodium 20 175 Potassium 10 12 Nitrates 25 50 Bicarbonates 10 350 Résidu sec ≤1500mg/l

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm III.2- PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES

III.2-1- Le pH Le pH d'une eau exprime son alcalinité. Un des objectifs de sa connaissance et de sa maîtrise, réside dans la surveillance de la corrosion et des incrustations pouvant affecter les canalisations d’eau. En effet, les relations complexes entre le pH et d'autres caractéristiques physico-chimiques comme la température, le dioxyde de carbone (CO2), la dureté totale (TH) et l’alcalinité (TAC), ont des effets néfastes sur la santé des consommateurs et occasionnent des problèmes techniques lors de l’exploitation et la distribution de l’eau. Ainsi: - des pH acides (< 7) provoquent la corrosion des tuyauteries métalliques et entraînent des concentrations élevées en certaines substances toxiques, comme le plomb (Pb); - tandis que des pH basiques entraînent des dépôts de tartres dans les circuits de distributions. De plus, au dessus d’un pH 8 il y a diminution de l'efficacité de la décontamination par le chlore (J. RODIER, 1996).

Selon la valeur indicative recommandée par l’O.M.S. (Organisation Mondiale de la Santé), un pH compris entre 6.5 et 8.5 est acceptable pour l'eau de boisson mais cette fourchette pourrait être plus large en absence d'adduction.

Dans notre région d'étude, les eaux de l'aquifère sénonien, présentent un pH qui oscille entre 7, valeur obtenue au Nord de la ville de Ouargla (Said Otba) et 9.33, valeur exceptionnelle mesurée dans un forage du centre ville de Ouargla (D1F142). Cependant, la valeur la plus couramment observée est de l’ordre de 8 (fig.III.1), valeur caractéristique de milieux carbonatés, qui est conforme aux normes recommandées.

2 0 6. 7. 7. 7. 8. 8. 9. 88 23 59 95 30 66 02

------7. 7. 7. 8. 8. 9. 9. 23 59 95 30 66 02 38

Fig. III.1- Histogramme des fréquences des valeurs du pH

La comparaison de ces valeurs à celles du pH d’équilibre correspondant, permet de constater que la majorité de nos échantillons présentent un caractère incrustant, favorisant les dépôts calcaires dans les circuits de distribution.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm III.2.2- La température

Les valeurs de températures mesurées lors de la campagne de 1997/98 sont généralement comprises entre 24 °C et 27 °C et n’atteignent 30°C que dans les forages situés au Nord Est de la zone d’étude (Hassi Ben Abdellah).

III.2.3- La conductivité électrique

Elle exprime la propriété de l'eau à conduire le courant électrique et traduit ainsi sa teneur en sels dissous. Les eaux de la nappe du Sénonien présentent des valeurs de conductivité électrique comprises entre 1.9 mS/cm (D1F128) à 5.5 mS/cm (forage Ben Kahla), mais les valeurs les plus fréquentes oscillent entre 2 et 2.6 mS/cm (fig. III.2).

10 14 12 8 10 s f

s i f t 8 i 6 c t e c f e f

f 6 f E

E 4 4 2 2 0 1 1 2 2 3 3 4 0 2 6 1 6 1 6 1 1 2 2 3 3 4 4 00 86 71 57 43 29 14 .5 .1 .6 .2 .8 .4 .9 ------1 2 2 3 3 4 4 2 2 3 3 4 4 5 6 1 6 1 6 1 6 .1 .6 .2 .8 .4 .9 .5 86 71 57 43 29 14 00

Limites des classes Limites des classes

Fig. III.2- Histogramme des fréquences Fig. III.3- Histogramme des des c onductivités électriques (à 25 °C) fréquences des résidus secs

La carte d'iso-conductivité (fig. III.4) présente une configuration identique à celle des résidus secs qui sera examinée ci- dessous. De l’ordre de 1.9 mS/cm dans la partie médiane et autour de la ville de Ouargla, les conductivités électriques dépassent 4 mS/cm dans certains forages du Sud (Ben Kahla), du centre (Rouissat et Chott) et du Nord (N'goussa).

Ces fortes conductivités peuvent s’expliquer, d’une part par le phénomène de lessivage de la formation aquifère, en liaison avec des temps de séjours importants, et d’autre part à une possible contamination par des eaux plus salées provenant d’autres niveaux aquifères, tels ceux du Mio-Pliocène sus jacent, ou de l’Albien sous jacent. Ainsi : - Dans la zone Sud (forage F27 de Ben Kahla), la conductivité atteint 5.43 mS/cm, en relation avec une contamination par des eaux salées provenant de la zone effondrée de Berkaoui. En effet, d'après les services de Sonatrach, l'évolution de la salure liée à l'effondrement du forage OKN32 progresse vers le SE de la zone effondrée. A une distance de 3838 m au Sud Est d'OKN32, un forage d'investigation (CD01) captant le Sénonien a été réalisé dans le but de suivre l'évolution du front de saumure provenant d'OKN32, les services chargés du suivi ont constaté qu'en 1994 une anomalie commence à apparaître entre 70 et 140 m. L'écart de température passe de 0.5°c en 1994 à 5 °C en 1997, traduisant un avancement du front de saumure provenant d'OKN32.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm - Les contaminations par des eaux de la nappe Mio-Pliocène, dont la conductivité peut atteindre 8 mS/cm (voir plus loin) sont aussi à incriminer dans la zone de chott (Est de la ville de Ouargla) et à N’goussa, au Nord.

Dans la partie Ouest, les valeurs relativement faibles sont dues au fait que les calcaires sénoniens affleurent, l’infiltration est plus rapide et l’évaporation n’intervient pas.

Les faibles valeurs observées dans la zone centrale (ville de Ouargla), sont probablement liées à une dilution provoquée par des eaux provenant de la nappe albienne (cf § VII-2-2-2).

16 El Bour Légende 20 15 N'goussa Numéro du forage 18 25 Localité Courbe d'égale valeur de 3.8 conductivité electrique 170 (mS/cm)

15 Hassi Ben 4.8 Abdellah 4.3 14

3.8 Sidi Khouiled 160 3.3

13 Guellala 17 2.8 12 Chott Ouargla 10 23 Ain El Beida 2.3 28 6 24

2 4 8 1.8 21

150 Rouissat

Haoudh Berkaoui

30 26 140

OKN32 Ben Kahla CD01 27

130 Ain Zougga 38 Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765

Fig. III.4- Carte d’isoconductivité des eaux de la nappe du Sénonien (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

III.2.4- Les résidus secs

Le résidu sec exprime la teneur en matières dissoutes et en suspension. Ses valeurs permettent donc, comme la conductivité, d'apprécier la minéralisation totale de l'eau : Pour des valeurs inférieures à 600 mg/l, l'eau peut être considérée comme bonne à la consommation humaine, mais au dessus de 1500 mg/l, elle est désagréable.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Les eaux de la nappe du Sénonien présentent des résidus secs qui s’échelonnent entre 1.6g/l au forage de l’Hôpital, situé en ville) et 4.4 g/l, au forage du Chott. Néanmoins, les valeurs les plus fréquentes se situent autour de 2g/l (fig. III .3). La carte d'égales valeurs des résidus secs montre une configuration à peu près analogue à celle des conductivités. En effet, malgré quelques points particuliers, cette carte (fig. III.5) indique une augmentation du résidu sec du Nord-Ouest (1600 mg/l) vers le Sud Est (4370 g/l) selon une diagonale passant par la ville de Ouargla.

Dans le détail, deux secteurs se distinguent : - l’une peu minéralisée (Rs < 2,5g/l), couvrant le quart Nord Ouest de la région étudiée; - l’autre plus minéralisée (2.5 > Rs > 5g/l), englobant tout le reste.

Des anomalies locales, à résidu sec élevé (> 4g/l), peuvent apparaître dans les sites de surexploitation, comme dans les palmeraies de Ouargla, du chott, Rouissat, ainsi que dans la partie sud (Benkahla, Ain Zougga).

16 EEll BBourour Légende 20 N'goussa 15 N'goussa18 Numéro du forage 25 Localité Courbe d'égale valeur 2900 170 de résidu sec (mg/l)

Hassi Ben 15 HassAi Bbdenel lAahbdellah 4100 14 3800 160 SSididi iK Khohouuiliedled 3500 13 Guellala 17 Guellala CChohotttt 3200 Ouargla 12 Ouargla 10 23 Ain El Beida 28 6 24 2900 2 4 8 21 2600 150 RRououississatat 2300

Haoudh Berkaoui 2000

Berkaoui 1700 30 26 1400 140

OKN32 Ben Kahla CD01 Ben Kahla 27

130 Ain Zougga 38 Echelle: Echelle: 0 2 4Km 725 735 745 755 765 Fig. III.5- Carte des résidus secs des eaux de la nappe du Sénonien (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

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III.3- LES CONCENTRATIONS IONIQUES La variation des teneurs ioniques est liée d’une part au sens des écoulements souterrains et d’autre part à la nature lithologique des terrains traversés.

Les fortes teneurs en sels dissous peuvent être favorisées par l’existence et la densité des fissures. En effet, plus la roche est fissurée et plus rapidement l’eau se charge en éléments chimiques dissous. De même, la charge en sels augmente avec le temps de contact dans la roche magasin. Néanmoins, au-delà d’une certaine limite, l’eau entre en équilibre chimique avec le terrain encaissant. Cette étude hydro-chimique se base sur les résultats analytiques de la campagne d’échantillonnage de 1997/98 lesquels permettent de constituer des zonalités regroupant les mêmes faciès d’eau. Les résultats analytiques des autres campagnes serviront de comparaison pour l’appréciation des variations du chimisme des eaux au cours du temps.

III.3.1- Répartition globale des concentrations ioniques Mis à part le potassium et les bicarbonates, les teneurs des autres éléments dissous dans la nappe du Sénonien se révèlent très élevées. Sulfates et chlorures, parmi les anions, magnésium et sodium, parmi les cations, sont présents en quantités importantes, avec plus de 10 meq/l par élément. Exprimées en mg/l, la somme des teneurs en sulfates et chlorures, atteint 1050 mg/l, soit les 1/2 de la minéralisation globale des eaux d la nappe du Sénonien.

L’histogramme représentant ces teneurs (fig. III.6) illustre parfaitement cette surcharge et la dominance des ions magnésiens, sodiques, chlorurés et sulfatés. Pour ces 5 éléments, le niveau guide est très largement dépassé, tandis que le maximum admissible n’est respecté que pour le calcium.

12,5

MA 10

7,5 MA

MA NG MA MA 5 MA

2,5 NG NG NG NG NG 0 G Ca++ Mg++ Na+ K+ Cl - SO4--HCO3 -NO3 -

valeur moyenne la plus fréquente (meq/l)

Fig. III.6- Teneurs ioniques moyennes les plus fréquentes (meq/l) dans la nappe du Sénonien de la région de M’ya – Ouargla (NG : Niveau guide et MA : Maximum admissible

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III.3.2- Les chlorures Leur gamme de variation s’établit entre 270 mg/l et 1140 mg/l, avec une distribution très étalée vers les grandes valeurs où apparaît un maximum secondaire qui traduit l’hétérogénéité du mode d’acquisition de la minéralisation. Le maximum principal se situe dans l’intervalle 360- 490 mg/l (fig. III.7a), bien au dessus du niveau guide (25 mg/l) et du maximum admissible (200 mg/l), des normes de l’OMS. Il traduit la part provenant de la matrice par lixiviation des intercalations argileuses, marneuses et évaporitiques, dans l’aquifère carbonaté. Le mode secondaire (800 mg/l) résulterait d’autre source comme, par exemple, la contamination par des eaux plus salées des nappes supérieures.

La carte en iso-teneurs (fig. III.8) permet de visualiser l’évolution des teneurs en chlorures, qui rappelle celle des valeurs de conductivités et résidus secs. A l’exception de quelques points particuliers, le secteur Sud-Est de la région d’étude est le plus chargé en chlorures : les concentrations y dépassent 900 mg/l, comme à Chott, Ben Kahla et Rouissat. En revanche, le quart nord ouest est quant à lui, le secteur où les eaux sont moins chargées.

III.3.3- Les sulfates Cet anion est tellement prépondérant qu’il imprime, conjointement aux chlorures, le faciès « Chloruré et sulfaté », à la nappe du Sénonien. Son histogramme de variation est unimodal (maximum = 624 mg/l), mais également très étalé vers les grandes valeurs, atteignant 1900 mg/l (fig. III.7c). La valeur la plus fréquente (624 mg/l) dépasse très largement le maximum admissible de 250 mg/l.

Les sulfates proviennent de la dissolution de l’anhydrite (Ca SO4) du Sulfate de Magnésium (MgSO4) et du lessivage des marnes salifères intercalées dans les bancs carbonatés aquifères.

La prépondérance des sulfates dans les eaux, fait que l’allure de la carte en iso-valeurs coïncide approximativement avec celle des résidus secs soulignant l’importance de cet ion dans la charge saline totale. Elle montre ainsi une augmentation des teneurs du Sud vers le Nord (fig. III.9) et les plus fortes teneurs sont observées au Sud et au Sud Est (Ben Kahla et Zougga). Notons cependant que la zone centrale (Ouargla et Guellala) est relativement peu chargée (< 650 mg/l).

III.3.4- Les bicarbonates Les bicarbonates sont peu abondants, variant dans la fourchette [10 - 230] mg/l, bien que la majorité des valeurs se situent entre 72 à 139 mg/l (fig. III.7e). C’est le seul élément dont la concentration se situe en dessous du « maximum admissible». Ces faibles valeurs expriment la faiblesse d’apports en eau, récents.

La carte d’égales teneurs en bicarbonates ne montre aucune particularité notable si ce n’est, comme pour tout ce qui précède, que le secteur Nord -Ouest est le moins minéralisé.

III.3.5- Les nitrates Leurs teneurs (7 à 51 mg/l) sont souvent inférieures au maximum admissible, mais fréquemment supérieures au niveau guide de 25 mg/l. C’est surtout dans le secteur Est de Ouargla (Sidi Khouiled et Hassi Ben.Abdellah) que les teneurs en nitrates sont importantes (> 50 mg/l), en relation avec des sources de pollutions et autres réactions d’oxydo-réduction (Guendouz et Moulla, 2003).

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a- Les chlorures b- Le sodium

c- Les sulfates d- Le calcium

e- Les bicarbonates f- Le magnésium

Fig.III.7- Distribution des teneurs ioniques dans la nappe du Sénonien

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16 El Bour Légende 20 15 N'goussa Numéro du forage 18 25 Localité Courbe d'iso-teneur 800 170 en Cl (mg/l)

Hassi Ben 15 1200

Abdellah 1100 14 1000

160 Sidi Khouiled 900

13 800 Guellala 17 Chott 12 Ouargla 23 700 28 6 24 Ain El Beida 2 8 600 5 3 4 21 500 Rouissat 150 400

300

Haoudh Berkaoui 200

30 26 140

OKN32 CD01 Ben Kahla 27

130 Ain Zougga 38 Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765 Fig. III.8- Carte des chlorures des eaux de la nappe du Sénonien (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

III.3.6- Le sodium Par ordre d’abondance dans la nappe, cet élément vient en 4ème position. Ses teneurs sont donc élevées, variant entre 195 mg/l et 725 mg/l, avec un pic situé dans l’intervalle 185- 264 mg/l (fig. III.7b), où le maximum admissible (175 mg/l) est très souvent dépassé. Comme pour les chlorures et les sulfates, son histogramme de répartition est très dissymétrique vers les grandes valeurs.

Comme pour les chlorures, ses fortes teneurs sont dues à la dissolution d’intercalations évaporitiques, de marnes et argiles, contenues dans l’aquifère carbonaté (cf.§ II.1-3-1-B-1). Cependant, une contamination par des venues d'eaux salées à partir d’autres horizons aquifères, par l’intermédiaire de forages à équipements vétustes, est également possible (cas à Ben Kahla, au Sud est de Berkaoui).

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm L’allure de la carte d’égales teneurs en sodium est identique à celle des chlorures, exprimant que les zones situées dans le coin Sud – Est, sont celles où la nappe est plus chargée en sodium (dépassant 550 mg/l) tandis que le Nord- Ouest est le moins chargé (fig. III.10).

16 El Bour Légende 20 15 N'goussa Numéro du forage 18 25 Localité Courbe d'iso-teneur 800 170 en SO4 (mg/l)

Hassi Ben 15

Abdellah 1700 14

160 Sidi Khouiled 1550

13 Guellala 17 Chott 1400 12 Ouargla 23 Ain El Beida 28 6 24 2 8 1250 3 4 21

150 Rouissat 1100

950 Haoudh Berkaoui

800 30 26 140 650

500 OKN32 Ben Kahla

CD01 27

130 Ain Zougga 38 Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765

Fig. III.9- Carte des sulfates de la nappe du Sénonien (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

III.3.7- Le potassium Ses teneurs varient entre 10 et 31 mg/l mais plus fréquemment situées autour de 13 mg/l, donc légèrement au dessus du maximum admissible pour la consommation humaine. Les valeurs comprises entre 10 et 12 mg/l ne représentent que 16% des échantillons et correspondent à des eaux prélevées au centre de la cuvette (D1F142, D1F151, D1F137, Hôpital), à l’Ouest (Guellala) et au Nord, à N’goussa (Ain N’sara).

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 16 El Bour Légende 20 15 N'goussa Numéro du forage 18 25 Localité Courbe d'iso-teneur 400 170 en Na (mg/l)

750 15 Hassi Ben 700 Abdellah 650 14 600 160 Sidi Khouiled 550 500 13 Guellala 17 Chott 450 12 Ouargla 23 Ain El Beida 400 28 6 24 2 8 350 3 4 21 300 150 Rouissat 250 200

150

Haoudh Berkaoui 100

30 26 140

OKN32 Ben Kahla CD01 27

130 Ain Zougga 38 Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765

Fig. III.10- Carte d’égales teneurs en sodium de la nappe du Sénonien (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

III.3.8- Le magnésium L’aquifère Sénonien est de nature carbonatée et dolomitique [(Ca, Mg) CO3]. Ceci pourrait justifier les teneurs très élevées en magnésium, observées dans la nappe. En effet cet élément significatif de la dureté totale de l’eau constitue le cation prépondérant dans la nappe du Sénonien, dépendant aussi bien de la nature calcaro-dolomitique de la matrice que son degré de solubilité. Ses concentrations se situent entre 90 et 450 mg/l et se distribuent également de façon très dissymétrique (fig. III.7f), avec un maximum des fréquences situé dans l’intervalle 138 et 191 mg/l. Les normes internationales indiquent comme niveau guide, 30 mg/l et comme concentration maximale admissible, 50 mg/l. On s’aperçoit donc que les concentrations observées dans la nappe du Sénonien se situent très largement au dessus du seuil recommandé.

L’ensemble de la région est caractérisé par des teneurs en magnésium supérieures à 150 mg/l (fig.III.11) alors que valeurs particulièrement élevées (250 à 500 mg/l) sont enregistrées dans la partie Sud Est de la région étudiée.

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16 El Bour Légende 20 N'goussa 15 18 Numéro du forage 25 Localité Courbe d'iso-teneur 170 200 en Mg (mg/l)

Hassi Ben 15 Abdellah 440

14 400

160 Sidi Khouiled 360

13 Guellala 17 Chott 320 12 Ouargla 23 280 28 6 24 Ain El Beida 2 4 8 3 240 21

150 Rouissat 200

160

Haoudh Berkaoui 120

30 80 26 140

OKN32 Ben Kahla CD01 27

130 Ain Zougga 38 Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765

Fig III.11- Carte d’égales teneurs en magnésium des eaux de la nappe du Sénonien (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

III.3.9- Le calcium Ses teneurs varient de 63 à 273 mg/l mais se situent plus couramment entre 92 à 124 mg/l, dépassant le niveau guide de 100 mg/l. L’histogramme de répartition est unimodal (maximum à 110 mg/l) mais très dissymétrique vers les grandes valeurs (fig. III.7d). La nature carbonatée de l’aquifère justifie de telles valeurs, qui auraient pu être plus élevées si l’état de saturation de la calcite n’est pas atteint. Notons que les directives du conseil des communautés européennes mettent particulièrement en garde contre de sérieux inconvénients, en cas de consommation humaine, pour des concentrations supérieures à 200 mg/l.

Sa carte en iso-teneurs (fig. III.12) présente une configuration à peu près analogue à celle des sulfates, impliquant aussi le gypse dans l’acquisition de la charge en ion calcium.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm C’est la partie sud qui présente les valeurs maximales (>150 mg/l), tandis que la zone centrale et le quart Nord ouest montrent des minima. 14% des forages présentant des teneurs inférieures à 100 mg/l sont situés à Ouargla ville.

16 El Bour Légende 20 15 N'goussa Numéro du forage 18 25 Localité Courbe d'iso-teneur 130 en Ca (mg/l) 170

270 Hassi Ben 15 Abdellah 250 14 230 Sidi Khouiled 160 210

13 17 190 Guellala Chott 12 Ouargla 23 170 28 6 24 2 8 3 4 150 21 130 150 Rouissat 110

90 Haoudh Berkaoui 70

30 26 140

OKN32 Ben Kahla CD01 27

130 Ain Zougga 38 Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765

Fig. III.12- Carte d’égales teneurs en calcium des eaux de la nappe du Sénonien (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

En Résumé, les histogrammes de distribution des teneurs des ions dominants (sulfates, sodium, calcium et en magnésium) montrent une configuration unimodale, très étalée vers les grandes valeurs. Celle des chlorures fait apparaître deux maximums correspondant chacun à un mode d’acquisition de la charge ionique en cet élément. Les paramètres statistiques de position (variances), permettent de constater que les teneurs en nitrates, bicarbonates et en potassium sont homogènes et centrées autour de leur valeur moyenne. En revanche, les chlorures, sulfates, magnésium, sodium et le calcium sont très dispersés.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm III.4- REPRESENTATIONS GRAPHIQUES DES RESULTATS ANALYTIQUES

Les teneurs en ions majeurs exprimées en mg/l, ramenées à des quantités en réaction pour cent, permettent d’établir des formules caractéristiques dites de Stabler. Portés sur des diagrammes facilitant leur interprétation globale, ces résultats analytiques définissent des types d’eau qu’on peut comparer entre eux. Nous avons utilisé à cet effet deux types de diagrammes:

- Le diagramme semi-logarithmique de Schoeller-Berkaloff dont, la représentation graphique tient compte de l'importance des anions et cations majeurs. Ce type de diagramme permet de définir le faciès chimique d’une eau et de comparer des eaux de la même région entre elles.

- -Le diagramme de PIPER permet d’avoir une approche globale de la composition chimique des eaux. Le principe consiste à représenter dans chacun des triangles du diagramme (l’un pour les anions, l’autre pour les cations), les quantités en réaction en pour cent (r %) de chaque ion. Les points représentatifs obtenus donnent un point unique dans le losange du diagramme, lequel définit le faciès chimique de l’échantillon

III.4.1- Représentation sur le diagramme vertical de Schoeller-Berkaloff Pour ne pas trop surcharger la figure, trois diagrammes ont été établis (fig.III.13a à 13c), sur la base d’un découpage géographique.

Fig. III.13a- Représentation des échantillons provenant de la ville de Ouargla

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Fig.III.13b- Echantillons de la région Nord et Nord- Est

Fig. III.13c- Echantillons de la région Sud – Ouest

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm III.4.2- Représentation sur le diagramme losangique de Piper

Le report des points représentatifs des analyses dans ce diagramme (fig.III.14) montre que les eaux présentent une tendance vers le pôle magnésien et à degré moindre pour le sodium. Cependant, un petit nombre d’échantillons se placent au centre du triangle des cations, indiquant des teneurs presque identiques en sodium et magnésium. Pour les anions nous observons une tendance franche vers le pôle sulfaté et, à degré moindre, chloruré. Le résultat obtenu dans notre cas montre que la majorité des échantillons de la campagne de 1997-1998), appartiennent à la famille chlorurée et sulfatée calcique et magnésienne. Cependant, un petit nombre d’échantillons présente un faciès chloruré sodique et potassique ou sulfaté.

Chlorurée et sulfatée calcique et magnésienne

Bicarbonatée Chlorurée sodique calcique et et potassique ou magnésienne sulfatée

Carbonatée sodique et potassique

Fig. III.14- Représentation des analyses chimiques d’eaux de la nappe du Sénonien dans le diagramme de PIPER (Campagne d’échantillonnage de 1997 / 1998)

III.5- INTERPRETATIONS DES CARTES D’EQUI-RAPPORTS CARACTERISTIQUES

— - ++ ++ Les rapports utilisés sont : [rSO4 /rCl ] et [rMg /rCa ]. Le premier, pour ses indications sur les directions et les vitesses d’écoulement des eaux souterraines, quant au second, c’est pour reconnaître la dominance lithologique et son impact sur la composition hydrochimique.

— - III.5.1- La carte d'equi-rapport [rSO4 /rCl ]

La variation dans l’espace du rapport [rSO4/ rCl] donne généralement des indications sur la recharge des nappes et la circulation des eaux souterraines.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm La carte obtenue dans le cas de la nappe du Senonien montre que la courbe d’égale rapport [rSO4 / rCl] = 1 délimite deux domaines (fig. III.15) : - l’un, avec [rSO4 / rCl] > 1, s'étend sur la moitié Ouest de la région, englobant la ville de Ouargla ainsi que la marge sud de la région M'ya–Ouargla. Il traduit un enrichissement en sulfates par rapport aux chlorures ; - l’autre, couvrant le reste de la région (Est et Nord Est), traduisant le cas inverse.

La diminution de ce rapport est liée à la vitesse de dissolution des chlorures et leur solubilité qui est beaucoup plus grande que celles des sulfates alcalino-terreux. Au cours de leur parcours souterrain, les eaux se chargent d’abord en sulfates jusqu’au voisinage de la saturation où les ions chlorures plus solubles continuent à se dissoudre.

16 El Bour Légende 20 15 N'goussa Numéro du forage 18 25 Localité Courbe d'égal rapport 1.4 rSO4/rCl 170

Hassi Ben 15 Abdellah 14

160 Sidi Khouiled

13 Guellala 17 35 Chott Ouargla 2212 337 11 10 23 Ain El Beida 28 96 19 24 2 1 8 5 3 4 21

150 Rouissat

Haoudh Berkaoui

3130 2632 29 140

OKN32 Ben Kahla

CD01 27

130 Ain Zougga 3839 Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765

Fig. III.15- Carte d’égale rapport [rSO4-- /rCl-] des eaux de la nappe du Sénonien (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

III.5.2- Carte d'equi- rapport [rNa+ / rMg++]

Comme précédemment, la courbe d'égal rapport [rNa+ / rMg++] =1, délimite deux domaines (fig. III.16) qui se superposent approximativement et respectivement aux domaines des chlorures et sulfates :

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm - l’aire de prédominance de l'ion Na+ correspond à celle de chlorures de la figure ; - tandis que l’aire de prédominance de l’ion Mg++ se superpose à celle des sulfates.

16 El Bour Légende 20 N'goussa 15 18 Numéro du forage 25 Localité Courbe d'égal rapport 1.4 170 rNa/rMg

Hassi Ben 15 Abdellah

160 Sidi Khouiled

13 Guellala 17 35 Chott Ouargla 2212 337 11 10 23 Ain El Beida 28 9619 24 2 1 8 5 3 4 21

150 Rouissat

Haoudh Berkaoui

3130 2632 29 140

OKN32

CD01 Ben Kahla 27

130 Ain Zougga 3839 Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765

Fig. III.16- Carte d’égale rapport [ rNa +/ rMg++] des eaux de la nappe du Sénonien (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

III.5.3- Rapport caractéristique [rMg++/rCa++] L’utilisation du rapport caractéristique [rMg++/rCa++] permet d’avoir une idée sur le caractère dominant de la lithologie de l’aquifère. Les valeurs obtenues dans notre cas indiquent un rapport supérieur à 1 sur la majeure partie de la région d’étude, traduisant le caractère dominant du magnésium. En revanche, ce rapport est inférieur à 1, dans la zone située au sud de la ville de Ouargla (D1F123, D1F144, D3F22, D3F21) suggérant des circulations lentes.

La prépondérance du magnésium s’explique par le fait que les eaux sont à l’origine saturées en calcium et que la dissolution des sels CaSO4 et CaCl2 est moins rapide que celle des sels MgSO4 et MgCl2.

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm L’augmentation de la concentration dans la région d’étude peut s’expliquer par un ralentissement de la circulation dû à la perméabilité des terrains. Il existe un moyen chimique de déceler les zones de circulation active et celles de

circulation lente. Il consiste à comparer les rapports caractéristiques [rSO4/ rCl] et [rMg/ rCa] évalués en milliéquivalents. Plus la durée de contact d’une eau avec un terrain est prolongée, -- - ++ ++ plus le rapport [rSO4 / rCl ] tend à diminuer et le rapport [rMg / rCa ] à augmenter (J.GUYOT, 1955).

Dans notre cas, à l’exception du forage Sokra (D3F21), les rapports [rMg++/ rCa++] sont -- - supérieurs aux rapports [rSO4 / rCl ] suivant le sens d’écoulement des eaux souterraines (fig. III.17 et III. 18) et soulignent des circulations lentes.

4,5 4 3,5 3

2,5 rMg/rCa 2 rso4/rCl 1,5 1 0,5 0

e e e a d ui ui ll ll ll le le le le le le d d hl su i i i il il il il il il r r a ao ao v v v v v v v v v o o k k k d d d N N r r u u u en e e S S S B B B

-- - ++ ++ Fig. III.17- Diagramme montrant les variations des rapports [rSO4 / rCl ] et [rMg /Ca ]

Ouest Est

3,5

2,5 rMg/rCa 2 rSO4/rCl 1,5

0,5

0 Guellala Chott S.Khouiled H.Ben Abdellah H.Ben Abdellah

Fig. III.18- Diagramme montrant les variations des rapports [rSO4--/ rCl-] et [rMg++/Ca++]

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm III.6- FACIES CHIMIQUES ET FORMULES CARACTERISTIQUES

Les analyses chimiques de la campagne d’échantillonnage de 1997/98 ont mis en évidence des zonalités où se regroupent les mêmes faciès hydrochimiques (fig. III.19). Ce faciès est déduit de la classification de Stabler qui tient compte de l'importance des quantités en réaction, en pour cent, des principaux anions et cations. Du point de vue des anions, 66% des échantillons sont sulfatés et 34%, chlorurés : Un tel résultat peut s'expliquer par la présence d'évaporites (gypse et anhydrite) et de marnes salifères, intercalés dans la formation aquifère carbonatée du Sénonien (cf. § II.1-3-1-B-1-). De plus, une contamination par les eaux de la nappe du Mio-Pliocène sus jacente, plus minéralisée, n’est pas à écarter. Du point de vue des cations, 61% des échantillons sont magnésiens et 39%, sodiques. La prédominance en magnésium peut se justifier par le fait que les eaux de l'aquifère sénonien circulent dans des calcaires dolomitiques.

La classification de Stabler définit les formules caractéristiques des faciès hydrochimiques, qui sont, dans le cas présent, de 04 types. Cependant, deux faciès principaux se partagent la zone d’étude:

III.6.1- Les eaux sulfatées magnésiennes (58%) Ce type d'eau couvre une bonne partie de la zone d'étude, précisément toute la moitié ouest de Mya - Ouargla. Sa formule caractéristique s'écrit: -- - - - ++ + ++ + rSO4 > r Cl > rHCO3 > rNO3 ; avec rMg > rNa > rCa > r K

III.6.2- Les eaux chlorurées sodiques (31%) Ce type de faciès se rencontre dans la moitié Est (Chott, Sidi Khouiled), et au Nord (N'goussa). Sa formule caractéristique s’écrit : - -- - - + ++ ++ + rCl > rSO4 > rHCO3 > rNO3 ; avec rNa > rCa > rMg > r K et - -- - - + ++ ++ + rCl > rSO4 > rHCO3 > rNO3 ; avec rNa > rMg > rCa > r K

Remarque: Dans la zone de bordure Sud Ouest, les eaux sont, dans l’ensemble, sulfatées magnésiennes, excepté au forage Ben Kahla (F27), où elles présentent un faciès chloruré-sodique et où la conductivité est l’une des plus élevées enregistrées (5.5 mS/cm). Ce cas met en évidence la possibilité d’une contamination de la nappe sénonienne par des eaux ayant transité par la couche « salifère » d’age Sénonien inférieur.

Des faciès secondaires se rencontrent localement, ainsi :

III.6.3- Les eaux sulfatées sodiques ( 8%), Elles caractérisent les forages de Sokra (Rouissat) et d'El Bour (N’goussa). Leur formule caractéristique s'écrit: -- - - - + ++ ++ + rSO4 > r Cl > rHCO3 > rNO3 ; avec rNa > rCa > rMg > r K (à Sokra) et -- - - - + ++ ++ + rSO4 > rCl > rHCO3 > rNO3 ; avec rNa > rMg > rCa >> r K (à El Bour, N’goussa et Rouissat -D3F10).

III.6.4- Les eaux chlorurées magnésiennes (3%) caractérisent les forages AEP de Hassi Ben Abdellah, dont la formule caractéristique s'écrit: - -- - - ++ + ++ + rCl > rSO4 > rHCO3 > rNO3 ; avec rMg > rNa > rCa > r K

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16 20 El Bour N'goussa 18 25

170

15 Hassi Ben Abdellah 14

160 Sidi Khouiled 13 17 35 Chott Guellala Ouargla 2212 Ain El Beida 337 1110 23 28 9619 24 1 8 5 2 3 4 21

150 Rouissat

Haoudh Berkaoui

3130 32 2926 140

OKN32 Ben Kahla CD01 27

130 3839 Ain Zougga Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765 Légende

Chloruré sodique Sulfaté magnésien

Chloruré magnésien Sulfaté sodique

Fig. III.19- Répartition des faciès hydrochimiques dans la nappe du Sénonien (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm III.7- LES VARIATIONS DU CHIMISME DES EAUX

Nous nous intéressons dans un premier temps à la comparaison des faciès hydrochimiques relatifs à 2 périodes d’échantillonnages différentes (1989 et 1997/98), puis à l’évolution des salinités au cours du temps.

III.7.1- Evolution du faciès chimique

La comparaison des résultats d’analyses chimiques des eaux prélevées lors des deux campagnes d’échantillonnages 1989/90 et 1997/98, nous a permis de constater que :

- le faciès chloruré sodique des eaux de forages situés à l’Ouest, au Sud (Sokra) à l’Est (Sidi Khouiled), ne change pas au cours du temps, mais, on note une augmentation des teneurs en chlorures et en sodium.

- dans les forages servant à l’alimentation en eau potable de la ville de Ouargla (D1F112, D1F128, D1F149, D2F66, D1F137, D4F73), le faciès chimique passe du sulfaté sodique au sulfaté magnésien, avec une augmentation des teneurs en sulfates. Elle est maximale (237 mg/l), au forage de Ain Louise qui est exploité depuis 1966.

- dans les forages de l’hôpital et El Gara Nord D1F140, il passe du chloruré sodique au sulfaté magnésien

- dans le forage D3F10, situé à Rouissat, il passe du chloruré sodique au sulfaté Sodique, avec une augmentation des teneurs en sulfates (500 mg/l)

- les eaux du forage AEP de Hassi Ben Abdellah, indiquent un changement du faciès chimique, passant du sulfaté sodique au chloruré magnésien.

- les faciès sulfaté magnésien et Chloruré sodique rencontrés dans la palmeraie de N’goussa ne changent pas au cours du temps, mais on note une augmentation des teneurs en magnésium et sodium.

- et à El Bour (Nord de Ouargla), il passe du sulfaté magnésien au sulfaté sodique.

Nous remarquons donc, qu’au cours du temps, dans certaines zones, les ions Na+ sont ++ - -- remplacés par les ions Mg , tandis que les Cl , sont remplacés par S04 , et réciproquement. L’augmentation des teneurs en éléments chimiques au cours du temps est liée essentiellement à l’exploitation.

III.7.2- Evolution de la salinité

La comparaison de la salinité des eaux prélevées lors des deux campagnes, nous permet de constater qu’elle varie peu dans les secteurs peu minéralisés (Rs <2g/l). Ceci peut être dû: - soit à un bon isolement de la nappe du Sénonien ; - soit à une dilution, par drainance de la nappe du Continental Intercalaire (cf.§V- 5-1-2-B). Partout ailleurs, nous constatons une augmentation de la salinité des eaux au cours du temps. Elle est de l’ordre de 125 mg/l à El Bour, 180 mg/l au forage D3F21 (Rouissat), 265 mg/l au forage de Ain Louise et de 350 mg/l au chott de Ouargla. Cette augmentation est maximale

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm dans la région de Sidi Khouiled (606 mg/l), à Hassi Ben Abdellah (666 mg/l) et dans la palmeraie de N’goussa (746 mg/l).

III.8- EVOLUTION DE LA SALINITE EN FONCTION DE L’EXPLOITATION

Le suivi des variations du résidus sec, depuis la mise en production de l’ouvrage permet de constater que: - Dans les forages situés en ville, la salinité varie peu et donne l’image d’une évolution stationnaire. Ceci est peut être dû au fait que cette zone reçoit, par drainace, de l’eau albienne (cf.§VII-2-2-2).

- Dans ceux de Sidi-Khouiled, Hassi Ben Abdellah, N’goussa et Rouissat, on constate une augmentation continue au fil des années.

III.9- INDICE D'ECHANGE DE BASE Les échanges ioniques entre l’eau et la matrice sont étudiés en considérant l'indice d’échange de base (IEB) de Schoeller, qui détermine le sens dans le quel se font les échanges :

rCl - - r (Na + + K + ) i.e.b. = rCl - - si l’i.e.b est positif, les eaux échangent des ions Na+ contre des ions Ca++ et Mg++ ; - si l’i.e.b est négatif, les eaux échangent des ions Ca++ et Mg++ (alcalino-terreux), contre Na+.

La carte de répartition de l’i.e.b. (indice d'échange de base) de la nappe du Sénonien, de la région de Mya-Ouargla, montre que ce rapport est positif dans la presque totalité de la zone d’étude (fig.III.20). Les concentrations élevées en chlorures dans la nappe expliquent un tel résultat. A l’exception de la petite marge méridienne du Nord Ouest de la région d’étude où les eaux sont peu minéralisées ainsi qu’au sud de la ville (forage F21) et à Said Otba (D2F66).

III.10- DURETE TOTALE DES EAUX

La dureté de l’eau ou degré hydrotimétrique correspond à la somme des ions calcium et magnésium. Ces éléments précipitent avec le savon qui perd ainsi son pouvoir détersif et ne mousse plus que difficilement. Les eaux provenant des terrains calcaires et surtout des terrains gypseux peuvent avoir des duretés très élevées susceptibles d'atteindre 1g/l de CaCO3.

d H° = rCa + rMg (meq/l) ou d H° = (rCa + rMg ) * 5 °F

Les eaux de bonne qualité chimique, présentent une dureté, ou degré hydrotimétrique, inférieure à 15 °F. Elles sont acceptables jusqu'à 50°F :

d H° 0 – 7 7 – 22 22 – 32 32 -54 >54 Qualification Douce Modérément Assez Dure Très dure de l'eau douce douce

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Dans le cas de la nappe du Sénonien, les valeurs obtenues indiquent des eaux très dures, présentant un titre hydrotimétrique compris entre 76 et 263°F. Ces fortes valeurs sont d’ailleurs favorisées par la substitution des ions Na+, par Mg++ et Ca++.

16 El Bour Légende 20 N'goussa -0.27 to -0.0062 18 0.0048 to 0.33 25 Localité Courbe d'égal indice 170 0.1 d'échange de base (IEB)

Hassi Ben 15 Abdellah 14

160 Sidi Khouiled 13 Guellala 17 35 Chott Ouargla 2212 337 1110 23 Ain El Beida 28 9619 24 1 8 5 2 3 4 21

150 Rouissat

Haoudh Berkaoui

3130 32 2926 140

OKN32 Ben Kahla CD01 27 130 Ain Zougga 3839 Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765

Fig. III.20- Carte d’indice d’échange de base des eaux de la nappe du Sénonien de la région de M’ya-Ouargla

III.11- APTITUDE DES EAUX A L'IRRIGATION

L'effet de la salinité est une des plus importantes considérations de la qualité de l'eau d'irrigation. Sous l’effet de l’évaporation, la concentration en sel du sol peut rapidement augmenter. Un fort pourcentage en sodium échangeable dans le sol contenant de l'argile, entraîne alors des conditions défavorables au mouvement de l'eau et à la croissance des plantes.

Il n'est pas pratique de situer des degrés de qualités strictes pour les eaux d'irrigation, à cause de facteurs complexes et variés, tels que la porosité du sol, les conditions climatiques, la chimie du sol et le drainage naturel et artificiel. Alors, l'aptitude des eaux à l'irrigation est généralement évaluée par certains coefficients plus ou moins fiables tels :

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm - Le SAR, Sodium Absorption Ratio - Le pourcentage de sodium.

III.11.1- Le S.A.R (Coefficient d'absorption du Sodium) exprime le pourcentage de sodium absorbé: S.A.R. = rNa + rCa ++ +rMg ++ 2

Pour la nappe du Sénonien de la dépression M’ya-Ouargla, les valeurs de SAR s'échelonnent entre 2.60 et 8.20. Ces valeurs et les conductivités correspondantes exprimées en μmhos/cm à 25°C, placées sur le diagramme de classification des eaux d'irrigation (fig. III.21), montrent que presque tous les échantillons étudiés présentent une forte salinité. En effet :

- 92% d’entre eux présentent une alcalinisation pour les sols, faible à moyenne ; - et 8%, présentent un fort danger d’alcalinisation.

La carte d'égale valeur du SAR (fig.III.22), montre que les valeurs les plus élevées se situent au Sud (Rouissat, Berkaoui et Ben Kahla), au Nord Est (Hassi Ben Abdellah) et dans la palmeraie de N'goussa.

III. 11.2- Le pourcentage de sodium (% Na)

Du point de vue agricole, le sodium est un élément de bases alcalins et alcalino-terreux jouant un rôle dans le maintien de la perméabilité des roches sols pour l'irrigation. On utilise assez souvent un coefficient correspondant au pourcentage de Na, donné par la formule suivante: (Na +K)*100 % Na = Na, K, Ca et Mg sont exprimées en mg/l Ca+ Mg+(Na + K) Le chiffre de 60% est considéré comme limite maximale à ne pas dépasser pour les usages agricoles.

Les 36 forages captant la nappe du Sénonien et échantillonnés dans la région de Ouargla, indiquent des valeurs comprises entre 34 et 64% avec une moyenne de 51%. La valeur seuil de 60% n’est dépassée que dans 8% des cas (D4F95 et D3F10 situés à Rouissat et D5F77, situé au chott).

III. 12- LES SUBSTANCES TOXIQUES ET INDESIRABLES Des prélèvements d'eau ont été effectués en Mai 2003 par le bureau d'études ENHYD, au niveau de certains forages sénoniens, destiné à l'A.E.P (D1F144, D3F22, D1F137, D1F112, D4F110, D3F21, D1F149, D2F66, D1F151et D1F140). Ces échantillons étaient destinés aux analyses des teneurs en Fer (substances indésirable), Cadmium et Nickel (substances toxiques). Les résultats de ces analyses ont montré que les teneurs en fer sont nulles, celles du Cadmium et le Nickel, sont inférieures à 0.005 (limite de détection de l’appareil de mesure). Donc elles ne dépassent pas les limites maximales admissibles (< 5microg/l pour le Cadmium et < 50microg/l pour le Nickel).

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm III. 13- ANALYSE BACTERIOLOGIQUE Suite à des réclamations émanant de différentes composantes de consommateurs, le groupe de travail EDEMIAO - ANRH, a procédé en 1999 à des analyses bactériologiques sur des échantillons prélevés (avant chloration) dans 10 forages captant le Sénonien. Les résultats des tests se sont révélés négatifs, traduisant l’absence de germes microbiens dans les eaux. D’autres analyses, effectuées sur des échantillons prélevés sur le réseau de distribution des quartiers de Sidi–Amrane, Rouissat et Sokra, n’ont, également, rien révélé. Une seconde phase d’analyse bactériologique a été effectuée en mai 2003 par le bureau d'études ENHYD, dans certains forages sénoniens, destinés à l' A.E.P (D1F144, D3F22, D1F137, D1F112, D4F110, D3F21, D1F149, D2F66, D1F151 et D1F140). Là encore, les résultats ont conclu à l’absence de coliformes fécaux, à l’exception du forage D1F140 qui

indique un taux de 25%.

t s r è

r 30 o T F 4 28 C1-S4 C2-S4 26

t C3-S4 r

o 24 N F O C4-S4 I

T 22 A 3 C5-S4 S I C1-S3 R N 20 . I A L . A S

18 C

L C2-S3 e A y ’ 16

o D

14 C1-S2 C3-S3 R E 12 G

N A 10 C2-S2 C4-S3 D 2

8 C3-S2 C5-S3 e

b i 6 C4-S2 a C1-S1 F

4 C2-S1 C5-S2 2 C3-S1 C4-S1 C5-S1 0 100 1000 10000 CONDUCTIVITE-MICROOHMOS/ CM (à 25°C) 1 2 3 4 5

FAIBLE MOYEN FORT TRES FORT EXTREME

Fig. III.21- Diagramme de classification des eaux d’irrigation pour la nappe du Sénonien

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 16 El Bour Légende 20 15 N'goussa Numéro du forage 18 25 Localité Courbe d'égale 5.5 170 valeur de SAR

Hassi Ben 15 Abdellah

160 Sidi Khouiled

13 Guellala 17 Chott Ouargla 12 23 Ain El Beida 28 6 24 2 8 3 4 21

150 Rouissat

Haoudh Berkaoui

30 26 140

OKN32 Ben Kahla CD01 27

130 Ain Zougga 38 Echelle: 0 2 4 Km 725 735 745 755 765

Fig. III.22- Carte d’égales valeurs du SAR des eaux de la nappe du Sénonien (Année 1997/1998)

III. 14- CONCLUSION Les eaux de la nappe du Sénonien présentent un pH légèrement basique (≈ 8) et des températures avoisinant 25 °C. Les valeurs de conductivités électriques (2 à 3 mS/cm), traduisent une minéralisation globale importante, confirmée par les valeurs élevées en résidu sec (1.5 à 2.5 g/l). Les concentrations augmentent généralement dans le sens de l’écoulement des eaux souterraines mais nous pouvons distinguer plusieurs secteurs, parmi lesquels celui qui occupe le centre-ouest (Bamendil) est le moins minéralisé et celui qui couvre le coin Sud-Est (BenKahla) est le plus minéralisé. Ces eaux sont très dures et constituent un risque d’entartrage des canalisations. Néanmoins, elles peuvent être utilisées pour l’irrigation sans grand danger d’alcalinisation

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Ces fortes conductivités résultent, d’une part du temps du lessivage de la matrice liés aux temps de séjours importants des eaux dans l’aquifère et d’autre part, à de possibles contaminations par des eaux plus salées provenant d’autres niveaux aquifères. Mis à part le potassium et les bicarbonates, les concentrations des éléments majeurs dissous sont très élevées et dépassent les normes de potabilité. Dans l’ordre décroissant, les éléments les plus abondants sont le magnésium, les sulfates, le chlore et le sodium, avec environ 10 meq/l, chacun. Bien qu’un apport d’eau de la nappe du Mio-pliocène plus minéralisée, n’est pas à exclure, l’abondance de ces éléments peut s’expliquer par la présence de lentilles évaporitiques (anhydrites) et de marnes salifères intercalées dans la formation aquifère carbonatée. La prédominance du magnésium s’explique par la nature calcaro-dolomitique de l’aquifère, tandis que la relative faiblesse de la part du calcium, s’explique par l’état de saturation atteint par ce minéral. Le rapport rMg++/rCa++, supérieur à 1 sur la majeure partie de la zone d’étude, souligne le -- - caractère dominant du magnésium. Quant au rapport rSO4 / rCl , sa diminution vers le Nord- Est, conformément au sens général de l’écoulement des eaux souterraines, est liée à la vitesse de dissolution des chlorures et leur solubilité beaucoup plus grande que celle des sulfates alcalino- terreux. La comparaison de ces deux rapports selon les axes d’écoulements, permet de mieux appréhender la lenteur des circulations souterraines. Les bicarbonates, peu abondants, soulignent la faible recharge de cette nappe, par rapport aux réserves accumulées.

La classification de Stabler indique deux faciès dominants, le sulfaté magnésien, sur les bordures Sud et ouest et le chloruré sodique qui domine le long de l’axe de l’oued M’ya. Dans la région Sud-Ouest, les eaux sont le plus souvent sulfatées magnésiennes, excepté autour de Ben Kahla où la conductivité est l’une des plus élevées enregistrées et où le faciès est chloruré- sodique. Ce dernier cas met en évidence la possibilité d’une contamination de la nappe sénonienne par des eaux ayant transité par la couche « salifère » du Sénonien inférieur. Le diagramme de PIPER visualise cette organisation hydro-faciès des eaux de la nappe du Sénonien, qui appartiennent en général à la famille chlorurée et sulfatée calcique et magnésienne.

La comparaison des résultats d’analyses effectuées à différentes périodes a permis de suivre l’évolution de la salinité au cours du temps. Elle a permis de constater le peu de variation dans les secteurs peu minéralisés comme Ouargla et ses environs, et inversement. On peut alors penser que dans le premier cas il y a un apport d’eau en provenance de la nappe albienne. En revanche, dans les autres cas, là où on a constatée une augmentation de la salinité entre 1987 et 1998, le faciès hydrochimique a changé, les ions Na+ sont progressivement remplacés par les ++ - -- ions Mg , et les Cl par S04 . Les concentrations trop élevées en chlorures, induisant des indices d'échanges de bases, positifs dans la presque totalité de la zone d’étude favorise une telle situation.

Signalons enfin que les teneurs en Fer, Cadmium et en Nickel sont faibles et ne dépassent pas les concentrations maximales admissibles et que par ailleurs les résultats des tests bactériologiques effectués entre 1999 et 2003 ont conclu à l’absence de coliformes fécaux, à l’exception du forage El Gara qui indique un taux de 25%.

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CHAPITRE IV : HYDROCHIMIE DE LA NAPPE DU MIO-PLIOCENE

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm IV.1- PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES Les échantillons d’eaux analysés ont été prélevés dans des forages en fonctionnement, lors de la campagne d'échantillonnage effectuée en 1997 par l'A.N.R.H (Agence Nationale des Ressources hydrauliques). Pour l’établissement des cartes d’iso-valeurs, nous avons sélectionné 49 points de mesures (fig.IV.1).

3740 175 130 N'goussa 9 Ghers Boughoufala

170 33 Oum Raneb Ain Moussa 138 6 136 19 5 137 129 Hassi Ben Hassi Miloud 127 Abdellah 165 7 Bour El Haicha 11 24 Bamendil Nord 111 160 Bamendil 14 112 3 Said Otba Sidi Khouiled 86 119 126 71 99 Chott 118 42 155 Ouargla 64 135 1 105 102 56 Ain El Beida Hassi Sayeh 55 28 122 131 132 133 Rouissat 12 134 150 10 51

145

142141 139 140

140 31 Gara Krima

26 135 Echelle: Sedrata 0 2 4 Km 740 745 750 755 760 765 770 775

Fig. IV.1- Localisation des points d’eau sélectionnés pour l’étude hydrochimique de la nappe du Mio-pliocène

IV.1.1- Le pH Comme pour la nappe du Sénonien, les eaux de la nappe mio-pliocène sont légèrement basiques (7.2 à 8.7). Seuls quelques forages (D9F17 à Sidi Khouiled), D1F119 à Ouargla-ville et D7F7 à Bamendil), indiquent des valeurs plus élevées, atteignant 9.7 (fig.IV.2).

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm La comparaison de ces valeurs avec les pH d’équilibre correspondants, permet de constater que la majorité des échantillons (65%) sont à caractère incrustant. 60

50 40 s f i t c

e 30 f f E 20 10 0 7 7 7 8 8 9 9 .2 .5 .9 .3 .6 .0 .3 ------7 7 8 8 9 9 9 .5 .9 .3 .6 .0 .3 .7

Limites des classes

Fig. IV.2- Histogramme de fréquences des valeurs de pH

IV.1.2- Température Les températures sont aussi du même ordre de grandeur que celles observées dans la nappe sénonienne, c'est-à-dire le plus souvent comprises entre 22°C et 29.4°C. Cependant, elles peuvent atteindre jusqu’à 33°C, comme à Aouinet Moussa, région où certains propriétaires de forages ont signalé une élévation de la température due à des venues d’eau de la nappe albienne par l’intermédiaire d’un puits «SONATRACH» reconverti en forage d’eau, puis bouché.

IV.1.3- Les conductivités électriques Elles sont comprises entre 1.8 mS/cm (Bamendil à l’Ouest de Ouargla) et 9.3 mS/cm (dans le chott de Ouargla, à l’est de la ville). Les valeurs les plus fréquentes se situent entre 4 et 5.2 mS/cm (fig. IV.3). Elles sont donc légèrement plus élevées que celles observées dans la nappe du Sénonien.

60 70

50 60 50 s

40 f s i f t 40 i c t e c

f e 30 f

f 30 f E

E 20 20 10 10 0 1 2 3 4 5 6 8 0 2 3 5 6 8 9 1 5 9 3 7 2 6 0 1 2 4 5 6 7 8 0 3 6 9 1 4 7 .8 .9 .0 .2 .3 .5 .6 ------2 3 4 5 6 8 9 ------3 5 6 8 9 1 2 2. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 9 3 7 2 6 0 5 9 0 2 3 5 6 8 3 6 9 1 4 7 0 Limites des classes Limites des classes

Fig. IV.3- Histogramme des fréquences Fig. IV.4- Histogramme des fréquences des conductivités électriques ( à 25 °C) des résidus secs

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm La carte des conductivités électriques (fig.IV.5) montre, sommairement, une augmentation des conductivités du Sud Ouest vers le Nord Est, c'est-à-dire, sensiblement, selon le sens d’écoulement des eaux souterraines (cf. § II. 3-8-1-2).

Les faibles valeurs constatées vers Bamendil et le Nord-Ouest de la région étudiée, s’expliquent par des arrivées d’eaux récentes dues aux ruissellements engendrés par les pluies survenant sur le versant Est de la dorsale du Mzab (cf § I.7-B). Tandis que les valeurs élevées sont souvent situées dans les zones de surexploitations. Ainsi, le chott de Ouargla est considéré comme un petit « Tchad », dont une partie des eaux est évacuée souterrainement, contribuant à l'alimentation d’autres niveaux aquifères du Tertiaire continental. Ceci peut expliquer en partie les fortes salures remarquées dans les puits et forages des alentours de Ouargla (A. Cornet, 1964). C'est le cas aussi du puits de Beni-Sissine qui présente une conductivité de 7.7 mS/cm. Une autre origine de ces fortes salinités peut être due à des venues d’eaux de la nappe phréatique, nettement plus minéralisée : la contamination pouvant se faire à travers les coffrages et les tubages des puits anciens, présentant des défauts d'étanchéité. Mais les puits vétustes existent partout, comme au nord dans la palmeraie de N'goussa, où les eaux de certains forages montrent une conductivité très élevée, atteignant 8 mS/cm (forages de Galloussen et Ain Arab). Une forte valeur est aussi constatée dans la région de Gara Krima, à la limite sud de la région d'étude.

La nature lithologique de la formation réservoir (présence de lentilles de gypse au sein des alternances sables, argiles et marnes) ainsi que les longs temps de séjour des eaux dans l’aquifère, sont les facteurs essentiels intervenant dans l’importance de la charge saline.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Légende 40 N'goussa 37 175 130 14 9 Numéro du forage Ghers Boughoufala Localité Courbe d'iso-conductivité 2.5 (mS/cm)

33 138 Ain Moussa 6Oum Raneb 5 137 136 19 129 Hassi Ben 8.5 127 Abdellah 165 Hassi Miloud 7 8 Bour El Haicha 11 7.5 24 7

Bamendil Nord 6.5 111 14 6

112 5.5 Bamendil3 Said Otba 86 Sidi Khouiled 5 119 Chott 126 71 99 4.5 118 42 155 4 64 Ouargla 135 1 56 105 102 3.5 28 122 Ain El Beida Hassi Sayeh 131 55 3 132 133 2.5 Rouissat 134 12 2

10 1.5 51

145

141 142 140 Gara Krima 139

26Sedrata Echelle: 135 0 2 4Km 740 750 760 770

Fig. IV.5- Carte d’iso-conductivité électrique des eaux de la nappe du Mio-pliocène (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

IV.2- ETUDE DES CONCENTRATIONS IONIQUES

IV.2.1- Répartition globale des concentrations Les variations des teneurs ioniques dépendent d’abord de la nature lithologique de la matrice, ensuite du temps de séjour dans l’aquifère et de la dynamique des écoulements souterrains. Comme pour la nappe du Sénonien, les concentrations en calcium, potassium bicarbonates et en nitrates sont faibles, tandis que celles des autres éléments majeurs sont élevées, dépassant largement les normes recommandées par l’OMS pour la consommation humaine.

Sulfates et chlorures parmi les anions, magnésium et sodium, parmi les cations sont largement dominants (fig. IV.6), et représentent chacun un peu plus de 20 meq/l. Exprimées en

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm mg/l, la somme des teneurs en sulfates et chlorures, atteint 2100 mg/l, soit près de la moitié de la minéralisation globale des eaux. La faible part en bicarbonates souligne le caractère ancien des eaux, très faiblement rechargées.

35 30 25 20 15 MA 10 MA MA MA MA 5 NG MA NG NG NG NG 0 Ca++ Mg++ Na+ K+ Cl- SO4--HCO3- NO3- valeur moyenne la plus fréquente (meq/l)

Fig. IV.6- Répartition des concentrations moyennes les plus fréquentes (meq/l) des eaux de la nappe du mio-pliocène (n=133 échantillons). (NG:Niveau guide et MA; Maximum admissible)

IV.2.2- Les résidus secs Ils varient entre 1,6 g/l à Bamendil (Ouest de Ouargla) et 8,9 g/l, au chott de Ouargla, avec un pic des fréquences dans la fourchette [3,5 - 4,6 g/l], qui est deux fois plus élevé que celui observé dans la nappe du Sénonien.

L’allure de la carte d’égales valeurs des résidus secs, rappelle celle des iso-conductivités et met en évidence quelques secteurs, relativement homogènes (fig. IV.7) : - L’un peu minéralisée (<2 g/l), qui couvre le secteur Nord Ouest (de Bamendil à Bour El Haicha) ; - Un autre, moyennement minéralisée (2 à 4g/l), constituant une bande diagonale Nord-Est / Sud-Ouest, passant par Hassi Ben Abdellah, Sidi Khouiled, le sud de la ville de Ouargla et Rouissat ; - un troisième, très minéralisé (4 à 9 g/l), se rencontre localement, comme dans la partie centrale de la région d’étude : palmeraies de Ouargla et N'goussa, Chott de Ouargla, Gara Krima etc..., dont la répartition parait être en relation avec les zones de surexploitations de la nappe. La constitution de cônes de dépression engendre un appel d’eau de la nappe phréatique, très salée, vers la nappe mio-pliocène. Le mélange se fait, soit par « drainance » verticale quand le toit imperméable de la nappe est peu épais ou carrément absent, soit à travers les coffrages vétustes et détériorés d’anciens puits, non bouchés. Les

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm fortes valeurs de salinité (> 4500 mg/l) se rencontrent aussi à l’extrême sud (Gara Krima).

N'goussa3740 Légende 175 130 9 14 Ghers Boughoufala Numéro du forage

Localité courbe d'égale valeur de 3900 résidu sec (mg/l) 33 138 Ain Moussa 6 Oum Raneb 5 137 136 19 129 Hassi Miloud 127 Hassi Ben Abdellah 165 7 8100 Bour El Haicha 11 24 7500

Bamendil Nord 6900 111 14 6300 Said Otba Bamendil112 Sidi Khouiled 3 5700 86 119 126 71 Chott 99 5100 118 42 155 64Ouargla 135 4500 1 56 105 102 Ain El Beida 28 122 131 55 Hassi Sayeh 3900 132 133 134 3300 Rouissat 12

10 2700 51 2100

1500 145

141 142 140Gara Krima 139

26 Sedrata Echelle: 135 0 2 4 Km 745 755 765 775

Fig. IV.7- Carte du résidu sec des eaux de la nappe du Mio-pliocène (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

IV.2.3- Les chlorures Constituant l’ion dominant, les chlorures dans la nappe mio-pliocène présentent des concentrations très dispersées (310 et 3800 mg/l), avec un maximum de fréquence dans l’intervalle 810-1330 mg/l (fig.IV.8a). Avec de telles concentrations, ils se placent très au dessus des normes admises pour la consommation humaine.

Les chlorures proviennent la lixiviation des sables argiles et marnes de la roche encaissante ainsi que de la dissolution de lentilles de sel (NaCl) et autres types d’évaporites comme KCl (Sylvite), intercalées dans la formation aquifère.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm La carte d'égales valeurs en chlorures (fig.IV.9) montre que seule la partie périphérique Nord-Ouest présente des teneurs relativement faibles (300-1000 mg/l) alors que dans tout le reste de la zone d’étude, et en particulier dans la partie centrale (autour de Ouargla) et Est, les teneurs sont élevées, dépassant 1,5 g/l (palmeraie de Ain El Beida par exemple).

IV.2.4- Les sulfates Malgré des teneurs très variées (460 à 2100 mg/l), les sulfates présentent néanmoins un histogramme de distribution unimodal (Fig. IV.8c), avec des valeurs les plus fréquentes situées autour de 1 g/l. Cependant, des anomalies locales montrent jusqu’à 2 g/l, dépassant largement les normes recommandées pour la consommation humaine.

Les sulfates ont pour origine la dissolution de lentilles de gypse (Ca SO4 2H2O) mais aussi de Mg SO4, intercalées dans les sables mio-pliocènes.

La carte d'égales valeurs en sulfates, à peu près semblable à celles des chlorures (fig. IV.10), et met en évidence : - Des secteurs à faibles teneurs (600 à 1000 mg/l) situés au Nord-Ouest de la zone d'étude ainsi qu’au au Nord-Est (Hassi Ben Abdellah) et à l’Est-Sud-Est (Ain Beida) de la cuvette de Ouargla ; - Des secteurs moyennement sulfatés (1000 et 1400 mg/l), qui se rencontrent un peu partout et particulièrement à l’Est et la palmeraie de Ouargla ; - Les secteurs à fortes teneurs (1400-2000 mg/l) qu’on rencontrent au centre (palmeraies de Ouargla, Chott et Rouissat, au Nord-Ouest (N'goussa) et au Sud (Gara Krima), où la nappe est particulièrement sollicitée.

IV.2.5- Les bicarbonates Ils sont présents en faibles quantités, avec des teneurs situées entre les extrêmes suivants : 10 mg/l et 193 mg/l. Généralement, elles se situent entre 80 et 140 mg/l (fig. 8e), qui dénotent de la faiblesse de la recharge actuelle.

IV.2.6- Les nitrates Leurs concentrations sont généralement inférieures à 50 mg/l, seuil à partir duquel les eaux sont considérées polluées et impropres à la consommation humaine. Environ 10% des échantillons, dépassent ce seuil, mais sans toutefois atteindre 100 mg/l. C’est autour de la cuvette de Ouargla et dans la palmeraie de N'goussa au Nord, que la valeur maximale admissible est dépassée, en relation avec les pollutions anthropiques.

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a- Les chlorures b- Le sodium

c- Les sulfates d- Le calcium

e- Les bicarbonates f- Le magnésium

Fig. IV.8- Histogrammes de distribution des teneurs ioniques dans la nappe du Mio-pliocène

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 40 N'goussa37 175 130 Légende 9

Ghers Boughoufala 14 Numéro du forage

Localité

Courbe d'iso-teneur 33 138 1400 en Cl (mg/l) 6 Ain Moussa Oum Raneb 136 19 5 137 129 Hassi Miloud 127 Hassi Ben 165 7 Abdellah Bour El Haicha 11 3500 24 Bamendil Nord 3200 111 2900 14 Bamendil 112 Said Otba 3 Sidi Khouiled 2600 86 119 126 71 99 Chott 2300 118 42 155 Ouargla 64 2000 1 135 56 105 102 131 55 28 122 Ain El Beida Hassi Sayeh 1700 132 133 134 1400 Rouissat 12

10 1100 51 800

500 145 200

141 142 140 139 Gara Krima 31

Sedrata 26 Echelle: 135 0 2 4 Km 745 755 765 775

Fig. IV.9- Carte d’égales teneurs en chlorures des eaux de la nappe mio-pliocène (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

IV.2.7- Le sodium C’est le cation dominant. Son histogramme de répartition est, à l’image des chlorures, très dispersé (s’étalant entre 153 et 2000 mg/l), avec des teneurs les plus fréquentes situées entre 400 et 700 mg/l (fig.IV.8b). Ces concentrations sont très au dessus de la limite admissible.

Comme pour le chlore, ces fortes teneurs sont à attribuer à la dissolution des lentilles d’évaporites intercalées dans la formation aquifère (Cf. § II.1-3-1-B-2), mais aussi à de possibles mélanges avec les eaux de la nappe phréatique, plus salée.

La carte d'égales valeurs en sodium reproduit, à peu de choses près, la même configuration que celle des chlorures (fig. IV.11). Elle montre en effet que c’est autour du Chott

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm de Ouargla qu’on observe les concentrations les plus élevées (> 1000 mg/l). Localement aussi (forages des palmeraies de N'goussa, Ain El Beida et Gara Krima), les concentrations peuvent dépasser 1 g/l de sodium.

N'goussa 175 3740 Légende 130 9 14 Ghers Boughoufala Numéro du forage Localité

Courbe d'iso-teneur 33 1100 en SO4 (mg/l) Ain Moussa Oum Raneb 138 6 5 137 136 19 Hassi Ben 129 1900 165 Hassi Miloud 127 Abdellah 7 1800 Bour El Haicha 11 1700 24 1600 Bamendil Nord 1500 111 1400 14 1300 Bamendil112 Said Otba Sidi Khouiled 3 1200 86 119 126 71 1100 99 Chott 155 Ouargla 118 42 1000 64 135 900 1 56 105 102 Ain El Beida 131 800 55 28 122 Hassi Sayeh 132 Rouissat 700 133 134 600 12 500 10 51

145

141 142 140 139 Gara Krima 31

Sedrata 26 Echelle: 135 0 2 4 Km 745 755 765 775 Fig. IV.10- Carte d’égales teneurs en sulfates des eaux de la nappe mio-pliocène (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

IV.2.8- Le potassium Il se présente en faibles quantités, généralement inférieures à 50 mg/l, mais ses teneurs les plus fréquentes sont comprises entre 18 et 38 mg/l, dépassant ainsi les normes de l’OMS.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm N'goussa 175 3740 Légende 130 9 14 Ghers Boughoufala Numéro du forage Localité

Courbe d'iso-teneur 700 en Na (mg/l) 33 Ain Moussa 138 6 Oum Raneb 5 137 136 19 Hassi Ben Hassi Miloud 129 Abdellah 165 127 1900

7 1750 Bour El Haicha 11 24 1600 1450 Bamendil Nord 111 1300 14 Bamendil Said Otba 1150 112 3 Sidi Khouiled 1000 86 119 126 71 850 99 Chott 155 Ouargla 118 42 700 64 135 1 550 56 105 102 Ain El Beida Hassi Sayeh 131 55 28 122 400 132 Rouissat 250 133 134 12 100 10 51

145

141 142 140 139 Gara Krima

Sedrata 26 Echelle: 135 0 2 4 Km 745 755 765 775

Fig. IV.11- Carte d’égales teneurs en sodium des eaux de la nappe mio-pliocène (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

IV.2.9- Le magnésium Ce cation, dominant dans la nappe sénonienne, est ici moins abondant et cède la place au sodium. Mis à part quelques valeurs exceptionnelles, ses teneurs varient entre 86 et 720 mg/l. Beaucoup moins dispersées que celles du sodium, ses concentrations les plus fréquentes se situent entre 265 à 360 mg/l (fig. IV.8f). Rappelons que les normes européennes indiquent comme niveau guide, 30 mg/l et une concentration maximale admissible de 50 mg/l. On voit donc que la totalité des forages analysés affichent des teneurs en magnésium dépassant les valeurs acceptables. Ces fortes valeurs sont en liaison avec la transformation des carbonates de magnésium constituant le ciment des grès mio-pliocènes ainsi que la dissolution des intercalations argileuses et dolomitiques dans l’aquifère.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm La carte d’égale valeur en magnésium (fig. IV.12) indique que les teneurs les plus élevées (>500 mg/l) se retrouvent, sans surprise, dans le secteur centre-ouest (autour de Ouargla et du chott). Les teneurs plus modérées (< 250 mg/l) se localisent surtout au Nord et à l’Ouest de la zone d'étude.

N'goussa 40 175 37 Légende 130 9 14 Ghers Boughoufala Numéro du forage Localité

Courbe d'iso-teneur 250 en Mg (mg/l) 33 Ain Moussa 138 6Oum Raneb 5 137 136 19 Hassi Miloud 129 Hassi Ben 127 Abdellah 165 700 7 Bour El Haicha 11 650 24 600 Bamendil Nord 111 550 Bamendil 14 Said Otba 500 112 Sidi Khouiled 3 86 119 126 450 71 Chott 99 400 155 Ouargla 118 42 64 135 350 1 56 105 102 Ain El Beida Hassi Sayeh 131 55 28 122 300 Rouissat 132 133 250 134 12 200 10 51 150

100 145

141 142 140 139 Gara Krima

Sedrata 26 135 Echelle: 0Km2Km4Km 745 755 765 775

Fig. IV.12- Carte d’égales teneurs en magnésium des eaux de la nappe mio-pliocène (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

IV.2.9- Le calcium Les teneurs en calcium varient de 53 à et 393 mg/l, mais se situent le plus souvent entre 60 et 190 mg/l (fig. IV.8d). Sa répartition spatiale (fig. IV.13) diffère sensiblement de celle des autres éléments, malgré le fait que, là aussi, c’est le quart Nord-Ouest qui est le moins chargé en calcium (< 140 mg/l). Les secteurs les plus chargés (> 300 mg/l) se localisent au Nord-Est (Hassi Ben Abdallah) et au centre Est (Hassi Sayeh) et d’autres, moyennement chargés, apparaissent au Chott et au Sud de la ville de Ouargla.

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N'goussa 175 3740 Légende 130 9 14 Ghers Boughoufala Numéro du forage Localité

Courbe d'iso-teneur 260 en Ca (mg/l) 33 Ain Moussa Oum Raneb 138 6 5 137 136 19 129 Hassi Ben 165 Hassi Miloud 127 Abdellah 7 380 Bour El Haicha 11 24 340 Bamendil Nord 111 14 300 Bamendil 112 3 Said Otba Sidi Khouiled 86 119 126 260 71 99 Chott 155 118 42 Ouargla 220 64 135 1 56 105 102 Ain El Beida Hassi Sayeh 131 55 28 122 180 Rouissat 132 133 134 12 140

10 51 100

60 145

141 142 140 139 Gara Krima

26Sedrata Echelle: 135 0 2 4Km 745 755 765 775

Fig. IV.13- Carte d’égales teneurs en calcium des eaux de la nappe mio-pliocène (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

Les différences fondamentales qui distinguent cette nappe de celle du Sénonien sous jacente, sont : - une minéralisation plus élevée dans la nappe du Mio-pliocène (4g/l contre 2g/l, en moyenne) ; - l’abondance des chlorures par rapport aux sulfates dans la nappe Mio-pliocène, et le contraire dans la nappe du Sénonien.

113

IV.3- REPRESENTATIONS GRAPHIQUES DES CONCENTRATIONS

Nous utilisons les deux types de représentations les plus courantes : le diagramme vertical de Schoeller-Berkaloff et le diagramme losangique de Piper.

IV.3.1- Représentation sur le diagramme de Schoeller-Berkaloff Le grand nombre d’analyses disponibles, nous a contraint à les découper par lot géographique. Nous aurons ainsi 5 diagrammes verticaux représentant séparément les secteurs suivants : o le Centre-Ouest (Ouargla- Bamendil) ; o le Centre (Ain Beida, Rouissat) ; o le Nord (Ain Moussa- Ngoussa) ; o L’Est et le Nord-Est (Hassi Sayah) ; o Le Sud (Gara Krima).

Le diagramme vertical de Schoeller-Berkaloff souligne une certaine homogénéité des concentrations en bicarbonates et calcium alors qu’une grande dispersion est observée pour les ions chloro-sodiques, suggérant plusieurs origines possibles (fig. IV.14 a à e).

IV.3.2- Représentation sur le diagramme de Piper

Le report des résultats chimiques sur le diagramme de PIPER montre que les eaux présentent une tendance vers le pôle sodique et à degré moindre vers le pôle magnésien. Pour les cations, un certain nombre d’échantillons tendent vers le centre du triangle et indiquent des teneurs presque équivalentes en sodium et magnésium. Pour les anions nous observons une franche tendance vers le pôle chloruré et à degré moindre vers le pôle sulfaté. Les bicarbonates jouent un rôle négligeable

Ainsi, la majorité des échantillons de la campagne de 1997-1998, appartiennent à la famille chlorurée sodique et potassique ou sulfatée. Cependant, un petit nombre d’entre eux présente un faciès chloruré et sulfaté calcique et magnésien (fig.IV.15).

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Fig. IV.14a-Eaux de la nappe mio-pliocène du secteur Centre-Ouest (Ouargla-Bamendil)

Fig. IV.14b- Echantillons du secteur des palmeraies du Centre-Est (Rouissat, Ain El Beida)

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Fig. IV.14c- Echantillons du secteur Nord (Ain Moussa, palmeraie de N’goussa)

Fig. IV.14d- Echantillons du secteur Est et Nord-Est de Ouargla

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Fig. IV.14e- Représentation des eaux du secteur Sud (Gara Krima)

Chlorurée et sulfatée calcique et magnésienne

Bicarbonatée Chlor urée sodique calcique et et potassique ou magnésienne sulfatée

Carbonatée sodique et potassique

Fig. IV.15- Représentation dans le diagramme de PIPER des concentrations chimiques (meq/l) des eaux de la nappe du Mio-pliocène

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm IV.4- INTERPRETATIONS DES CARTES D’EQUI-RAPPORTS CARACTE-RISTIQUES

— - IV.4.1- Carte d'equi-rapport [rSO4 /rCl ] Hormis dans le secteur Nord-Ouest et sur la bordure Sud, ce rapport est inférieur à 1(fig.IV.16). Il diminue dans la direction d’écoulement traduisant un enrichissement des chlorures par rapport aux sulfates. Ceci peut s’explique par le fait que durant leur écoulement souterrain, les eaux se chargent d’abords en sulfates jusqu’au voisinage de la saturation où le NaCl plus soluble, continue à se dissoudre.

N'goussa 175 3740 Légende 3938 130 9 14 Ghers Boughoufala Numéro du forage Localité

Courbe d'égal rapport 0.7 rSO4/rCl 33 Oum Raneb 138 Ain Moussa 6 5 137 136 2319 128 129 Hassi Ben Hassi Miloud 165 22 127 Abdellah 7 Bour El Haicha 11 2430 44 Bamendil Nord 125 16 111 35 13 18 14 58 Said Otba 45 Bamendil112 80 Sidi Khouiled 3 87 9092 53 768586 119 126 54 8821 8183 72 71 Chott 11489 75 99 123 6979 120 66 4 14221 155 68 67 113115118107 65 Oua2rgla91 96 104 6462 117 10397 135 1 94116 Ain El Beida52 6056 77 93105 9536102 57 78 124 Hassi Sayeh 131 55 106110910101 2928 122 32 132 100 Rouissat 46 133 48 134 12 20 49 10 50 51 25 27 17 145

141 142 Gara Krima 140 139

Sedrata Echelle: 26 0 2 4Km 135 745 755 765 775

-- - Fig. IV.16- Carte d'égal rapport caractéristique [rSO4 /rCl ] des eaux de la nappe mio-pliocène (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

118

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm IV.4.2- Carte d'equi-rapport [rMg++ / rCa++]

Les eaux étant généralement plus rapidement saturées en calcium, et la dissolution des sels de MgSO4 étant plus rapide que celle de CaSO4, il s’en suit que ce rapport augmente habituellement d’amont en aval, suivant le sens d’écoulement. Dans notre cas, ce rapport est généralement supérieur à 1, et peut atteindre la valeur 7, mettant en évidence la dominance du magnésium sur le calcium. La prépondérance du magnésium s’explique probablement par le fait que les sels de MgCl2 et de MgSO4, sont plus abondants ou se dissolvent plus facilement que les sels de CaSO4 et CaCl2.

Dans le cas présent, c’est dans le secteur Centre (Ouargla et chott) que ce rapport est le plus élevé (>5) et c’est à l’Est (Hassi Sayeh et Hassi Ben Abdellah), qu’il est le plus faible (<2), traduisant sans doute un ralentissement de la circulation à ce niveau, du fait de mauvaises perméabilités.

N'goussa 3740 Légende 3938 175 130 9 14 Numéro du forage Ghers Boughoufala Localité Courbe d'égal rapport 0.6 rMg/rCa

33 138 Ain Moussa 6Oum Raneb 5 137 136 2319 128 129 Hassi Miloud 22127 Hassi Ben 7 165 7 Abdellah Bour El Haicha 11 2430 6 44 Bamendil Nord 125 16 111 35 13 18 14 5 45 58 Bamendil 112 Said Otba 80 3 87 9092 Sidi Khouiled 53 768586 119 126 8821 8183 4 54 72 71 11489 75 99 C123hott 79 120 66 469 12142 68 67 113115118107 65 2 91 96 155 Ouargla 104 3 6462 117 10397 135 1 94116 52 6056 77 93105 95 36102 Ain El Beida 57 78 124 Hassi Sayeh 131 55 106110910101 2928 122 32 132 100 2 Rouissat 46 133 48 134 12 20 1 49 10 50 51 25 17 27 0.6

145

141 142 140 139 Gara Krima 31

26Sedrata 135 Echelle: 0 2 4 Km

740 750 760 770 Fig. IV.17- Carte d'égal rapport caractéristiques [rMg++ / rCa++]

119

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm -- - ++ ++ IV.4.3-Comparaison des rapports caractéristiques [rSO4 /rCl ] et [rMg /Ca ]

Certaines techniques hydrochimiques permettent de déceler les zones de circulation active et celles de circulation lente. L’augmentation des concentrations en sels peut alors s’expliquer par un ralentissement de la circulation, dû à la faible perméabilité des terrains. L’une -- - ++ ++ des techniques consistent à comparer les rapports caractéristiques [rSO4 /rCl ] et [rMg /Ca ], évalués en milliéquivalents. Plus la durée de contact d’une eau avec la matrice est prolongée, -- - ++ ++ , plus le rapport [rSO4 /rCl ], diminue et le rapport [rMg /Ca ] augmente. Dans le cas de cette région, nous constatons que 97 % des échantillons prélevés ++ ++ -- - présentent des rapports caractéristiques [rMg /Ca ] supérieurs aux rapports [rSO4 / rCl ], traduisant la lenteur de la vitesse d’écoulement des eaux souterraines.

IV.5- FACIES CHIMIQUES ET FORMULES CARACTERISTIQUES

D’après la classification de Stabler, nous distinguons 4 types de faciès chimiques. Leur répartition est indiquée sur la figure IV.18. La répartition des anions indique que 73% des échantillons sont chlorurés et 27%, sulfatés. Tandis que pour les cations, 46% des échantillons sont magnésiens et 54%, sodiques. Un tel résultat s'explique par la présence d’évaporites dans l’aquifère et par l’abondance de marnes (cf. § II.1-3-1-B-2) ainsi que par d’éventuelles contaminations par les eaux plus salées de la nappe phréatique.

IV.5.1- Les eaux chlorurées sodiques (47 %) : Ce faciès occupe une bande orientée SW - NE. Il correspond aux forages situés à l'Est et au Sud de la ville de Ouargla Sa formule caractéristique s'écrit : ------+ ++ ++ + rCl > rSO4 > rHCO3 > rNO3 avec rNa > rMg > rCa > rK ( 41 %) et au forage D1F146, situé à Mekhadma (Ville de Ouargla) et à Hassi Ben Abdellah : - -- - - + ++ ++ + rCl > rSO4 > rHCO3 > rNO3 avec rNa > rCa > rMg > r K (6% )

IV.5.2- Les eaux chlorurées magnésiennes (26 %) : correspondent, généralement, aux forages de la ville de Ouargla. Leur formule caractéristique s'écrit: - -- - - ++ ++ ++ + rCl > rSO4 > rHCO3 > rNO3 , avec rMg > rNa > rCa > rK

IV.5.3- Les eaux sulfatées magnésiennes (20%): Les forages montrant ce faciès sont situés dans la partie ouest, peu minéralisée, de la zone d'étude. Sa formule caractéristique s'écrit: -- - - - ++ + ++ + rSO4 > rCl > rHCO3 > rNO3 avec rMg > rNa > rCa > r

IV.5.4- Les eaux sulfatées sodiques (7%) : sont celles des régions situées au Nord (Ain Moussa et N’goussa) et au Sud (Gara Krima) de la vallée de Ouargla. Leur formule caractéristique s'écrit: -- - - - + ++ ++ + rSO4 > rCl > rHCO3 > rNO3 avec rNa > rMg > rCa > rK

120

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm N'goussa3740 175 38 130 9

Ghers Boughoufala

33 138 Ain Moussa 6 Oum Raneb 5 137 136 2319 128 129 Hassi Miloud 22127 Hassi Ben 165 7 Abdellah

Bour El Haicha 11 2430 44 Bamendil Nord 125 16 111 35 13 18 14 Bamendil 45 58 112 Said Otba 80 3 87 9092 Sidi Khouiled 53 768586 119 126 54 8821 8183 72 71 Chott 11489 75 99 123 6979 120 66 4 12142 68 67 113115118107 155 65 Oua2rg91la 96 104 6462 117 10397 135 1 94116 52 6056 77 93105 9536102 57 78 124 Ain El Beida Hassi Sayeh 131 55 106110109101 2928 122 32 132 100 48 46 133 134 Rouissat 12 20 49 10 50 51 25 27 17

145

141 142 140 139 Gara Krima 31

Sedrata Echelle: 26 0 2 4 Km 135 745 755 765 775

Légende Chloruré sodique Sulfaté magnésien Sulfaté sodique Chloruré magnésien

Fig. IV.18- Répartition des faciès hydrochimiques de la nappe mio-pliocène

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IV.6- ETUDE DE VARIATIONS DU CHIMISME AU COURS DU TEMPS

IV.6.1- Evolution du faciès chimique Pour la nappe du Mio-pliocène nous constatons ce qui suit:

- A l’ouest de la ville de Ouargla, que ce soit à Bamendil ou à Mekhadma, les eaux ont gardé le même faciès chimique entre les deux périodes de mesures (1989 et 1997 / 98). - A Ouargla-ville, les faciès Sulfaté sodique et chloruré sodique observés en 1989 ont évolué dans 75% des forages: le sodium est remplacé par le magnésium au cours du temps. Rarement, les sulfates sont remplacés par les chlorures et les chlorures par les sulfates. - Au sud de la ville de Ouargla, à Rouissat, on ne constate pas de changement notable. - Dans la région de Hassi ben Abdellah, au Nord Est de la ville de Ouargla, les analyses chimiques effectuées au niveau de 4 forages montrent que le faciès chloruré sodique reste inchangé pour les deux forages, situés dans la partie nord (D8F20 et D8F7). Tandis qu’au forage D8F22, situé au Sud, le sodium est remplacé par le magnésium. Quant au forage D8F17, situé à l'Est, il y a remplacement des chlorures par les sulfates. - Dans la région de Ain El Beida, à l’exception du forage D4F75, situé dans la palmeraie, où les ions Na+ sont remplacés par les ions Mg++, les eaux restent caractérisées par un faciès chloruré sodique et qui ne change pas au cours du temps.

- A N’goussa, au Nord de Ouargla, le faciès chloruré sodique qui caractérisait les eaux du forage Galloussen, situé dans la palmeraie, lors de la campagne de 1989, est similaire à celui de 1997/98. Au forage Gueblia, destiné à l’AEP, les ions Na+ sont remplacés par les ions Mg++ et les chlorures par les sulfates.

IV.6.2- Evolution de la salinité L'historique de la salinité entre les deux campagnes de mesures (1989 et 1997/98), permet de constater que dans:

- la zone peu minéralisée de Bamendil, la salinité ne varie pas beaucoup au cours du temps et donne l’image d’une évolution stationnaire. - la partie Ouest de la palmeraie de Ouargla, les eaux des forages montrent une diminution du résidu sec, qui varie de 119mg/l (Baba Aissa) et 398 mg/l (Banounou). - la partie nord de la palmeraie de Ouargla, une forte augmentation est constatée (1838 mg/l au forage de Ain Tass et 2905 mg/l au D2F59). Cette augmentation est certainement liée d’une part à l’exploitation et d’autre part à une possibilité de contamination par les eaux de la nappe phréatique. - les forages situés dans les palmeraies de Mekhadma et Sidi Amrane présentent une augmentation de résidu sec qui varie de 51 mg/l (Ain Kahla) et 758 mg/l (D1F132). - la région de Rouissat et à l'Est, dans la région de Hassi Ben Abdellah et Ain El Beida, la salinité a augmenté au cours du temps, excepté pour certains forages qui révèlent une légère diminution.

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- Au chott de Ouargla, une augmentation très importante, de l'ordre de 1600 mg/l, est constatée au forage Freha (D5F81). - la région de Zaccar D5F116, on note une augmentation importante de la salinité de1264 mg/l. Il est à noter que ce forage est situé à proximité d'un forage albien, reconverti. Il y a donc possibilité de contamination par les eaux d’autres réservoirs. - A N'goussa, les résultas d'analyse chimique des deux périodes montrent une augmentation de la salinité au cours du temps. - A l'extrême sud, dans la région de Gara Krima, les forages situés dans la partie ouest montrent des valeurs de salinité stables au cours du temps, par contre ceux situés dans la partie Est montrent une augmentation très importante, elle est de 1685 mg/l pour le forage Sedrata II et 1998 mg/l pour le forage Sedrata III.

IV.7- RELATION SALINITE-EXPLOITATION Les variations du chimisme des eaux, et en particulier l’augmentation de leur minéralisation au cours du temps, est certainement en relation avec la durée d’exploitation ainsi que la proximité de la nappe phréatique qui est plus salée. Le suivi des variations du résidu sec des eaux de la nappe du Mio-pliocène, depuis la mise en production de l’ouvrage, nous permet de constater que la salinité augmente progressivement au cours du temps.

IV.8- EVOLUTION DU CHIMISME AU COURS DES ESSAIS DE POMPAGES Une certaine stratification peut exister au sein d’un même horizon aquifère. Cette digression peut être mise en évidence par les valeurs de résidu sec obtenues sur des échantillons prélevés régulièrement durant un essai de pompage. On constate alors qu'avec le développement du forage et la mise en production progressive de couches de plus en plus épaisse et perméables, attestée par l'augmentation du débit, la salinité augmente. Ceci relativise un peu la notion d'augmentations de la salinité notées après plusieurs années de production.

IV.9- L’INDICE D'ECHANGE DE BASE (I.E.B.) La carte de répartition de l'indice d'échange de base (i.e.b.) de la nappe du Mio-pliocène, est similaire à celle du Sénonien. Cet indice est généralement négatif à la périphérie de la cuvette de Ouargla (zone d’alimentation) où l’eau échange les alcalino-terreux (Ca++ et Mg++) contre les alcalins (Na+ et K+). Il est revanche, positif dans la majeure partie de la zone d’étude, notamment dans les palmeraies de Ouargla et Ain El Beida, au Nord (N'goussa) et à l’Est de l'axe M'ya– Ouargla (fig.IV.19). Dans les zones de bordures, les argiles présentes dans l’aquifère libèrent les ions Na+ et K+ et fixent les ions Ca++ et Mg++. Alors que vers l’aval les rôles s’inversent.

IV.10- LA DURETE DES EAUX Les eaux de la nappe du Mio-pliocène sont beaucoup plus dures que celles du Sénonien Leur degré hydrotimétrique (TH ) varie de 73 à 348 °F.

IV.11- APTITUDE DES EAUX A L'IRRIGATION Pour le S.A.R (Coefficient d'absorption du Sodium) la nappe du Mio-pliocène indique des valeurs qui varient de 2.4 à 16.2, dont les plus fréquentes se situent entre 4 et 6. Dans le diagramme de classification des eaux d'irrigation (fig. IV.20), presque tous les échantillons se place dans l’aire des fortes valeurs de salinité.

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175 N'goussa

Ghers Boughoufala

170

Ain Moussa Oum Raneb Hassi Ben 165 Hassi Miloud Abdellah

Bour El Haicha

Bamendil Nord 160 Bamendil Said Otba Sidi Khouiled Chott Ouargla 155

Ain El Beida Hassi Sayeh Rouissat

150

145

Gara Krima 140

Sedrata Echelle: 135 0 2 4 Km 745 750 755 760 765 770 775

Légende

-0.6 to-0.003 0.001 to 0.60

Fig. IV.19- Carte de l’indice d’échange de base des eaux de la nappe du Mio-pliocène (Campagne d’échantillonnage de 1997/98)

Quelques échantillons seulement (19%) montrent un faible danger d’alcalinisation des sols, mais la plupart (72%) présentent un degré d’alcalinisation pour les sols moyen à fort et 9% des forages situés au Sud (zones de Sedrata, Gara Krima et Rouissat), au Nord de la cuvette de

124

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Ouargla (Bamendil-Nord) et dans les palmeraies de Ain El Beida et N'goussa, présentent un danger appréciable (fort) d'alcalinisation.

è t

r 30 r 4 o T

28 C1-S4

26 C2-S4 t

r C3-S4 o 24 F

I 3 22 C4-S4 T

A S C1-S3 - C5-S4 I 20

N I L

R 18 . A n C A e . C2-S3 L y S 16 A o ’ D M

C3-S3

R C1-S2 E 12 G

N C2-S2 A 10 C4-S3 D

C3-S2 e 8 l C5-S3 b i C4-S2

a 1 6 F

C1-S1 4 C2-S1 C5-S2 C3-S1 2 C4-S1 C5-S1 0 250 750 2250 100 1000 5000 10000 CONDUCTIVITE-MICROOHMOS/CM (à 25°C) 1 2 3 4 5

FAIBLE MOYEN FORT TRES FORT EXTREME

Fig.IV.20- Diagramme de classification des eaux d’irrigation (Riverside).

Application aux eaux de la nappe mio-pliocène

La carte d'égale valeur du SAR (fig. IV.21), montre que les plus fortes valeurs se situent dans les régions de chott, N’goussa, Bamendil – nord et Gara Krima.

Quant au pourcentage de sodium, il est compris entre 43 et 77% avec une moyenne de 57.8 %. Les 38 % de forages qui présentent des valeurs dépassant la limite maximale se localisent dans les palmeraies de Ouargla, N'goussa et Ain El Beida, à Bamendil Chergui (Sebkhet Bamendil), à l'Est (Nouveaux périmètres agricoles de Hassi Ben Abdellah et Ain El Beida), et au sud de la ville ( Gara Krima, Rouissat).

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3740 175 130 9 N'goussa Ghers Boughoufala

170 33 138 Ain Moussa 6 Oum Raneb 136 19 5 137 129 127 Hassi Ben 165 Hassi Miloud 7 Abdellah Bour El Haicha 11 24

Bam111endil Nord 160 14 Bamendil 3112 86 Said O119tba 126Sidi Khouiled 71 99 118 42 Chott 155 64 Ouargla 135 1 56 105 102 28122 Hassi Sayeh131 55 Ain El Beida 132 Rouissat 133 12 134 150 10 51

145

142141 139140 Gara Krima 140 31

26 Echelle: 135 Sedrata 0Km2Km4Km 745 750 755 760 765 770 775 Légende 1 to 10 10.1 to 17

Fig. IV.21- Carte d’égales valeurs du SAR des eaux de la nappe du Mio-pliocène (Année 1997-1998)

IV.12-LES SUBSTANCES TOXIQUES ET INDESIRABLES Des prélèvements d'eau ont été effectués en Mai 2003 par le bureau d'études ENHYD, au niveau de certains forages mio-pliocènes destinés à l'A.E.P ( D7F4, D1F78, Khefdji 1) Ces échantillons étaient destinés aux analyses des teneurs en Fer (substances indésirable), Cadmium et Nickel (substances toxiques).

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Les résultats de ces analyses ont montré que les teneurs en fer sont nulles, celles du Cadmium et le Nickel, sont inférieures à 0.005 (limite de détection de l’appareil de mesure). Donc elles ne dépassent pas les limites maximales admissibles (< 5microg/l pour le Cadmium et < 50microg/l pour le Nickel).

IV.13-ANALYSE BACTERIOLOGIQUE Suite à des réclamations émanant de différentes composantes de consommateurs, le groupe de travail EDEMIAO - ANRH, a procédé en 1999 à des analyses bactériologiques sur des échantillons prélevés (avant chloration) dans 03 forages captant le Mio-pliocène. Les résultats des tests se sont révélés négatifs, traduisant l’absence de germes microbiens dans les eaux. D’autres analyses, effectuées sur des échantillons prélevés sur le réseau de distribution du quartier de Bamendil n’ont, également, rien révélé.

Une seconde phase d’analyse bactériologique a été effectuée en mai 2003 par le bureau d'études ENHYD, dans certains forages mio-pliocènes, destinés à l' A.E.P (D7F4, D1F78, Khefdji 1). Là encore, les résultats ont conclu à l’absence de coliformes fécaux.

IV.14- CONCLUSION Les eaux de la nappe mio-pliocène présentent un p H légèrement basique (≈ 8) et des températures comprises entre 22°C et 29.4°C. Les valeurs de ces deux paramètres sont du même ordre de grandeur que celles observées dans la nappe sénonienne. Les valeurs de conductivités électriques se situent, fréquemment, entre 4 et 5.2 mS/cm, indiquant des valeurs de résidus secs comprises entre 3,5 et 4,6 g/l. Les concentrations en sels dissous sont donc légèrement plus élevées que celles observées dans la nappe du Sénonien. Elles augmentent généralement du Sud Ouest vers le Nord Est, selon le sens d’écoulement des eaux souterraines. Leur répartition spatiale met en évidence des secteurs peu minéralisés tels que ceux constatés dans les zones centre-ouest (Bamendil) et centre-Nord (Bour El Haicha, Hassi Miloud et Aouinet Moussa). Les fortes valeurs sont rencontrées dans les palmeraies (chott et N’goussa) et sont souvent liées aux zones de fortes exploitations et à une alimentation par les eaux très salées de la nappe phréatique et du chott. Les eaux de la nappe du Mio-pliocène sont beaucoup plus dures que celles du Sénonien Leur degré hydrotimétrique (TH ) varie de 73 à 348 °F et présentent un degré d’alcalinisation pour les sols moyen à fort. La nature lithologique de la formation réservoir (présence de lentilles de gypse au sein des alternances sables, argiles et marnes) ainsi que les longs temps de séjour des eaux dans l’aquifère, sont les facteurs essentiels intervenant dans l’importance de la charge saline. Comme pour la nappe du Sénonien, les concentrations en calcium, potassium bicarbonates et en nitrates sont faibles, tandis que celles des autres éléments majeurs sont élevées, dépassant largement les normes recommandées par l’OMS pour la consommation humaine. Sulfates et chlorures parmi les anions, magnésium et sodium, parmi les cations sont largement dominants, et représentent chacun un peu plus de 20 meq/l. Exprimées en mg/l, la somme des teneurs en sulfates et chlorures, atteint 2100 mg/l, soit près de la moitié de la minéralisation globale des eaux. Les différences fondamentales qui distinguent cette nappe de celle du Sénonien sous jacente, sont : - une minéralisation plus élevée dans la nappe du Mio-pliocène (4g/l contre 2g/l, en moyenne) ; - l’abondance des chlorures par rapport aux sulfates dans la nappe Mio-pliocène, et le contraire dans la nappe du Sénonien.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Les histogrammes de variation des teneurs en chlorures, sulfates, sodium, calcium et en magnésium montrent que la distribution est étalée vers les grandes valeurs. Les paramètres statistiques de position (variances), confirment la dispersion des teneurs en chlorures, sulfates, magnésium, sodium et calcium. En revanche, les teneurs en potassium, calcium, nitrates et en bicarbonates sont assez homogènes et centrées autour de la valeur moyenne. — - Le rapport rSO4 /rCl est supérieur à 1 sur les zones de bordures et diminue dans la direction d’écoulement traduisant ainsi un enrichissement des chlorures par rapport aux sulfates. Quant au rapport rMg++ / rCa++, il est supérieur à 1 sur la majeure partie de la zone d’étude, montre le caractère dominant du magnésium. La comparaison de ces deux rapports permet de constater que 97 % des échantillons ++ ++ -- prélevés présentent des rapports caractéristiques [rMg /Ca ] supérieurs aux rapports [rSO4 / rCl-], traduisant la lenteur de la vitesse d’écoulement des eaux souterraines. La faible part en bicarbonates souligne le caractère ancien des eaux, très faiblement rechargées. La classification de Stabler, indique trois faciès dominants, le chloruré sodique, sur la majeure partie de la zone d’étude, le sulfaté magnésien, rencontré dans le secteur peu minéralisé et le chloruré magnésien qui caractérise surtout les eaux de la palmeraie de Ouargla. Un tel résultat s'explique par la présence d’évaporites dans l’aquifère et par l’abondance de marnes ainsi que par d’éventuelles contaminations par les eaux de la nappe phréatique, plus salée. Le diagramme de PIPER montre deux familles d’eau, chlorurée et sulfatée calcique et magnésien et chlorurée sodique et potassique ou sulfatée. La comparaison de la salinité des eaux prélevées lors des deux campagnes (1998/1990), a permis de constater qu’elle varie peu dans la zone peu minéralisée (Bamendil). Partout ailleurs, nous constatons une augmentation de la salinité des eaux au cours du temps. Elle est importante dans les palmeraies de Ouargla et Chott, à Sedrata et au forage de Zaccar, situé à proximité d'un forage albien, reconverti (possibilité de contamination par les eaux d’autres réservoirs). Dans les régions situées à l’Ouest, Nord Est (Hassi Ben Abdellah), Sud (Rouissat), centre est (Ain El Beida) et au Nord (N’goussa ) de la ville de Ouargla, les eaux ont gardé le même faciès chimique entre les 2 périodes de mesures. Tandis que dans les palmeraies de Ouargla et Chott, le faciès chimique change, les ions Na+ sont substitués par les ions Mg++. Dans la palmeraie de Rouissat, les chlorures sont remplacés par les sulfates et le sodium par le magnésium Les variations du chimisme des eaux, et en particulier l’augmentation de leur minéralisation au cours du temps, est en relation avec la durée d’exploitation et l’existence de la nappe phréatique, plus salée. Le suivi des variations du résidu sec des eaux du Mio-pliocène, depuis la mise en production de l’ouvrage, nous a permis de constater que la salinité varie de façon continue au fil des années. La carte de répartition de l'indice d'échange de base (i.e.b.) de la nappe du Mio-pliocène, est similaire à celle du Sénonien. Cet indice est généralement négatif à la périphérie de la cuvette de Ouargla (zone d’alimentation) où l’eau échange les alcalino-terreux (Ca++ et Mg++) contre les alcalins (Na+ et K+). Il est revanche, positif dans la majeure partie de la zone d’étude, notamment dans les palmeraies de Ouargla et Ain El Beida, au Nord (N'goussa) et à l’Est de l'axe M'ya– Ouargla. Les concentrations élevées en chlorures dans la nappe expliquent un tel résultat. Dans les zones de bordures, les argiles présentes dans l’aquifère libèrent les ions Na+ et K+ et fixent les ions Ca++ et Mg++. Alors que vers l’aval les rôles s’inversent. Notons enfin que les teneurs en fer, Nickel et Cadmium sont faibles et ne dépassent pas les concentrations maximales admissibles et que les résultats d’analyses bactériologiques effectués entre 1999 et 2003 ont conclu à l’absence de bactéries (E.Coli, coliformes fécaux et streptocoques fécaux).

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CHAPITRE V : HYDROCHIMIE DE LA NAPPE PHREATIQUE

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm V.1- INTRODUCTION

Les données disponibles sur la nappe phréatique proviennent d’échantillons prélevés en 1994 dans 114 piézomètres. Ils ont été analysés au laboratoire de l’A.N.R.H. (Agence Nationale des Ressources Hydrauliques) de Ouargla.

V.2- LES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES V.2.1- Le pH

A l’instar des autres nappes du « Complexe Terminal », les eaux de la nappe phréatique sont basiques, avec des pH variant entre 7 (P88, Chott) à 9 (P147, Debiche). Les valeurs les plus courantes se situent entre 7.7 et 8.3 (fig.V.1).

30 s f i

t c

e 20 f

f E 10 0 6 7 7 7 8 8 8 .7 .0 .3 .7 .0 .3 .6 ------7 7 7 8 8 8 8 .0 .3 .7 .0 .3 .6 .9

Limites des cla sses

Fig.V.1- Histogramme de fréquence des valeurs de pH

Les pH d’équilibres déduits du diagramme de Schoeller- Berkaloff et leur comparaison avec les pH mesurés, montrent que 96% des échantillons sont à caractère incrustant.

V.2.2- Les Températures Elles varient de 19 (L7, Chott) à 25 °C (P59, Bour EL Haicha). Malgré un niveau hydrostatique relativement peu profond, les variations de la température de l’air ne semblent pas trop influencer celles de la nappe.

V.2.3- Conductivité électrique et résidu sec Les eaux de la nappe phréatique sont très chargées en sels. En conséquences, au lieu des valeurs de conductivités, nous nous basons sur les valeurs de résidus secs, plus fiables. En effet, au delà d’un certain seuil de salinité, les mesures de conductivités électriques ne sont plus représentatives de la minéralisation. Ces conductivités indiquent des variations allant de 3 mS/cm (P59, Bour El Haicha), à plus de 90 mS/cm au Nord de Bour-El-Haicha et au Chott. L’histogramme de leur répartition (fig.V.2), très dissymétrique, montre un pic des fréquences dans l’intervalle des faibles conductivités [2 à 16 mS/cm], auquel fait suite un pallier.

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50 80

40 60 s s f f

i i 30 t t c c

e 40 e

f f f f E E 20 20 10

0 0 2 1 3 4 5 7 8 1 57 11 16 22 27 33 - 6 0 4 9 3 7 - 2 8 3 9 4 1 ------5 - 6 3 4 5 7 8 1 7 1 - - - - - 0 4 9 3 7 0 1 1 2 2 3 3 1 2 68 23 79 34 90

Fig.V.2- HistogLrimitammes dee sd celsass freséquences Fig.V.3- HLimstitogesr daemms claess deses

des conducti vités électriques ( à 25 °C) fréquences des résidus secs

Les valeurs du résidus secs, plus fiables, varient entre 2 g/l au piézomètre P59, situé à Bour El Haicha, à 385 g/l. au piézomètre P151, situé au chott de Said Otba. L’histogramme de leur variation (fig.V.3) présente cependant la même configuration que celui des conductivités, avec un maximum dans l'intervalle [1 - 57 g/l].

La corrélation entre ces deux paramètres qui reflètent la minéralisation de l’eau (fig.V.4), n'est pas linéaire pour les valeurs de résidus secs supérieures à [50 g/l - 50 mS/cm]. Ceci n'est pas le cas des 2 autres nappes (du Mio-pliocène et du Senonien), dans lesquelles le valeurs des résidus secs ne dépassent pas respectivement 10 et 5 g/l (fig.V.5 et V.6). Cette particularité résulte du fait que les eaux sont de moins en moins chargées en fonction de la profondeur. 400

300 ) l / g

( 200

s c e s

s u d i

s 100 é R

-100 0 20 40 60 80 100

Conductivités électriques à 25°C (mS/cm)

Fig.V.4- Relation: résidus secs - conductivités électriques dans les eaux de la nappe phréatique

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10000

8000 ) l / g

m 6000 (

s c e s

s u

d 4000 i s é R

2000

0 0 2 4 6 8 10

Conductivités électriques à 25 °C (mS/cm)

Fig.V.5- Relation: résidus secs - conductivités électriques Cas de la nappe du Mio-pliocène 5000

4000 ) l / g m (

s c

e 3000 s

s u d i s é R 2000

1000 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

Conductivités électriques à 25 °C (mS/cm)

Fig.V.6- Relation: résidus secs - conductivités électriques Cas de la nappe du Sénonien

V.2.4- Evolution spatiale de la salinité La carte d'égales valeurs de résidu sec (fig.V.7), montre globalement une augmentation vers le Nord ouest, suivant le sens d'écoulement, en relation avec la lixiviation des sables gypseux de la matrice. Cette carte met aussi en évidence des zones à très fortes minéralisations dans les aires des chotts et sebkhas, exutoires de cette nappe. Les fortes observées résultent donc de l’évaporation (Chott Said Otba : 385 g/l au P151, 230 g/l au P95, Sebkhet N’goussa : 190 g/l au P52, Sebkhet Safioune : 270 g/l au P37).

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Les zones à minéralisations inférieures à 10 g/l se situent au Sud Ouest de la ville de Ouargla. Dans ce cas, les valeurs de résidu sec [2 g/l (P115) à 4.30 g/l (P118)] sont comparables à ce qui est observé dans les autres nappes du « Complexe Terminal ». Précisons que ces valeurs faibles (2 g/l au piézomètre P59 ; 4.4 g/l au P62, situés à Bour El Haicha) peuvent résulter d'une dilution par des eaux de l’Albien, par l'intermédiaire de forages profonds aux tubages corrodés (CDTN, 1993).

195 P23 P24 Légende P37 39 P22 Numéro du pièzomètre

Sebkhet SafiouneP21 Localité P39 50 Courbe d'égale valeur du résidu sec (g/l) P1

300 P3 185 Oglat Larbaa 250 P4

200

150

P19 P7 100

P17 P8 Sebkhet 50 N'goussa P41 P9 Ghers Boughoufala P40 10 175 N'goussa P50 4

P44 P43

P45 P52 P12

P53 P135

P55 Aouinet Moussa

165 P167 P59

Bour El Haicha P62 Said Otba P94(63) P168

Sidi Khouiled P67 P66 P68 P93 P95 P96 Sebkhet P99 P103 P74 Bamendil Chott P75 P81 Ain El BPe100ida 155 P86 P85 P105 Sebkhet Ouargla L7 M'khadmaP84

P113 P104

P114 P121 Rouissat P115 P120 P119

P118 Hassi Berahla Echelle: 0 2 4Km 145 740 750 760 Fig.V.7- Carte d’égales valeurs des résidus secs des eaux de la nappe phréatique de M’ya-Ouargla (Campagne d’avril 1994)

133

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Le graphe établissant la relation entre le résidu sec en fonction de la profondeur de la nappe (fig.V.8), semble indiquer que dans la majorité des cas la salinité des eaux est acquise sous l'effet de l’évaporation. Cependant, dans les secteurs où le niveau piézométrique est à plus de 5 m du sol, la nappe apparaît relativement protégée du processus évaporatoire.

En conclusion, disons que les variations des teneurs ioniques dans la nappe phréatique, dépendent pour une faible part, de la nature lithologique de l’aquifère, et pour la plus grande part, de l'effet de l’évaporation.

R ésidus secs (g/l) 0 100 200 300 400 500 0

e 4 u q

i t a t )

s o m r (

6 d

N 8

Fig.V.8- Relation résidus secs - niveaux hydrostatiques de la nappe phréatique de M’ya-Ouargla (Campagne d’avril 1994)

V.3- ETUDE DES CONCENTRATIONS IONIQUES Sur 114 analyses disponibles nous n’avons retenu que celles dont le pourcentage d’erreur est inférieur à 5%, au nombre de 70 points d'eau.

V.3.1- Répartition globale des concentrations L’Analyse statistique des données (tab.V.1) montre que les concentrations moyennes sont très élevées, notamment pour le sodium et les chlorures avec environ 520 meq/l chacun. Viennent ensuite le magnésium et les sulfates avec environ 110 meq/l. Les paramètres de dispersion sont également très élevés pour le chlorures et le sodium (Ecart- type ≈ 800), les sulfates et le magnésium (≈110). En revanche, ils sont relativement faibles pour le calcium (15) et le potassium (24).

134

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Tab. V.1- Caractéristiques statistiques des teneurs ioniques (meq/l) de la nappe du phréatique

Ecart- Coef. Coef. Coef. Caractéristiques Effectifs Min. Max. Moy. Variance type Assym. Applat. Var. Eléments Ca++ 70 9.4 87 35 15.44 238.39 0.53 0.61 0.43 Mg++ 70 4.12 500 105 117.29 13756.94 1.48 1.53 1.11 Na+ 70 16.3 3348 510 819.01 670777.38 2.03 3.43 1.60 K+ 70 0.46 123. 14 23.83 567.86 2.65 8.04 1.67 Cl- 70 16.0 3296 529 804.14 646641.14 1.92 2.95 1.52 -- SO4 70 14.3 437 115 105.05 11035.50 1.29 0.62 0.91 - HCO3 70 0.39 14 3.8 2.80 7.84 1.47 2.21 0.73 - NO3 55 0.03 1.2 0.37 0.30 0.09 0.84 0.23 0.81

Le calcul des coefficients de corrélation entre les variables permet de déterminer les

fortes corrélations, à savoir : Cl-Mg, (r =0.80), SO4-Mg (r= 0.92), K-Na, (r =0.84), Cl-Na, r =0.99), SO4-Na, (r =0.86), Cl-K (r =0.85), (SO4-K, r=0.82), SO4-Cl (r =0.87).

Les eaux de la nappe phréatique se distinguent des eaux des deux autres nappes, sous- jacentes, du Complexe terminal, par leur minéralisation nettement plus élevée. Cependant, les éléments chimiques dominants sont les mêmes.

Ainsi, le sodium et les chlorures sont largement prépondérants (fig.V.9), avec environ 260 meq/l, chacun. Les sulfates, le magnésium et le calcium, viennent ensuite avec presque 40 meq/l. Tous ces éléments sont présents en quantités très supérieures aux normes admises pour la consommation. Seuls les bicarbonates, sont présents en quantités très faibles.

300

250

200

150

100

0 Ca++ Mg++ Na+ K+ Cl- SO4-- HCO3- NO3-

valeur moyenne la plus fréquente (meq/l)

Fig.V.9- Répartition des teneurs ioniques moyennes les plus fréquentes (meq/l) dans les eaux de la nappe phréatique de la vallée de Ouargla

135

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm V.3.2- Le couple chloro-sodique Les histogrammes de répartition des teneurs de ces deux éléments sont de configuration identique : Démarrant par un maximum, ils s’étalent largement vers les grandes valeurs (fig.V.10a et 10b). Cette analogie de configuration traduit une même cause d’acquisition de la minéralisation en Na+ et Cl-: Leur présence est liée à la remise en solution des cristaux de NaCl contenus dans les sables aquifères.

Pour les chlorures, le pic de fréquence maximale se situe dans l’intervalle 0.6-17.5 g/l ; quant au sodium, il se place entre 0.4 et 11.5 g/l, c'est à dire approximativement sa teneur dans l’eau de mer. Certaines teneurs atteignent même le seuil de précipitation des sels tels que la halite (NaCl) (CDTN, 1993).

136

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm

a- Les chlorures b- Le sodium

c- Les sulfates d-Le calcium

e- Les bicarbonates f- Le magnésium

Fig.V.10- Distribution des teneurs ioniques (mg/l) dans la nappe phréatique

La similitude des cartes de répartition des teneurs en chlorures et en sodium (fig V.11), en même temps que leur analogie avec la carte des résidus secs, souligne le rôle prépondérant de

137

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm ces deux éléments dans la charge saline globale des eaux. Parallèlement à une augmentation générale des teneurs vers le Nord-Est, c'est-à-dire suivant le sens d'écoulement, ces cartes mettent en évidence les zones de sebkhas (chotts de Ouargla et de Said Otba, Sebkhas de Bamendil, N’goussa et safioune), qui fonctionnent en « cuvettes exutoires » et « machines évaporatoires ». Les teneurs des chloro- alcalins y sont très élevées: celle du sodium par exemple, est de l’ordre de 50 g/l, soit 3 fois plus grande que dans l’eau de mer.

V.3.3-Les sulfates et le Magnésium Nettement moins abondants que les chlorures et le sodium, leurs concentrations sont néanmoins importantes : - Pour les sulfates, les valeurs les plus fréquentes sont comprises entre 0.6 et 3.6 g/l. Localement dans les sebkhas, elles peuvent atteindre 20 g/l (fig.V.10c); liés à la dissolution des niveaux gypseux (CaSO4, 2H2O) présents dans l’aquifère. - Quant au magnésium, il est présent à raison de 0.05 à 0.9 g/l, environ (fig.V.10f).

Les histogrammes de distributions de ces deux éléments sont analogues, de même que la configuration des cartes de leurs répartitions géographiques. On peut alors penser qu'ils obéissent aux mêmes processus de dissolution.

V.3-4- Les autres éléments majeurs Cinquième par ordre d’abondance dans la nappe phréatique, le calcium dont la concentration la plus fréquente est de l’ordre de 0.7g/l, présente l’histogramme le moins dissymétrique (fig.V.10d). Les teneurs inférieures à 0.6g/l se rencontrent sur les zones de bordures et à Bour El Haicha. Les plus élevées se situent dans les sebkhas et chotts.

Les bicarbonates sont en quantité très faibles (0.1g/l) et soulignent la faible part d’eaux récentes (fig.V.10e). Les teneurs les plus élevées (300 à 500 mg/l) se rencontrent au centre (Ouargla) et au Nord (N’goussa), en rapport, sans doute, avec les pluies récentes.

Quant au potassium, l’allure de son histogramme de distribution rappelle celle du sodium et ses concentrations les plus fréquentes, comprises entre 15 et 706 mg/l, dépassent le niveau admissible de 12 mg/l, des normes de l’OMS. Il est donc beaucoup plus abondant dans la nappe phréatique que dans les autres nappes du Complexe Terminal où sa concentration avoisine 25 et 12 mg/l, respectivement pour la nappe du Mio-pliocène et du Sénonien.

138

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 195 P23 Légende 23 Numéro du pièzomètre Sebkhet Safioune Localité

40 courbe d'égale teneur en chlorures (g/l)

P146

Oglat Larbaa 110

185 100

30 Sebkhet P8 20 N'goussa Ghers Boughoufala 10 175 0.5 N'goussa

p44 p43

p45 P52

p53 P135

P55 Aouinet Moussa

165

Bour El Haicha

P62 p167

Said Otba P168

P64 Sidi Khouiled p67 p68 P4 Sebkhet P66 P93 Bamendil P96 P103 p76 P99 Chott P81 P100Ain El Beida P15 Ouargla 155 p85 Sebkhet P13 p18 p17 P10 P104 M'khadma P84 P25 P28 P21 P27

P114 Rouissat P121 P115

P116 P119

P118 Hassi Berahla

Echelle:0 2 4 Km 145 740 750 760

Fig.V.11-Carte d’égales teneurs en chlorures dans la nappe phréatique (Campagne, 1994)

139

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V.3.5- Les nitrates Pour cet élément nous disposons aussi d’analyses effectuées plus récemment par le Bureau d’étude Suisse B.G. (Bonnard et Gardel), sur des échantillons prélevés en 2002. Indice de pollution organique, les concentrations les plus élevées en nitrates de la nappe phréatique (> 80 mg/l) se rencontrent : - au Nord Est de la zone d'étude; - dans et autour de la ville de Ouargla (193 mg/l au piézomètre L18, et 108 mg/l au L68, situé dans une zone de décharge au Nord de la ville); - dans le puits P 421 (188 mg/l), situé dans une plantation de palmiers bours et au P57, à 800 m de là (114 mg/l), en relation avec l’utilisation d’engrais ;

Ailleurs, elles sont inférieures à 50 mg/l, comme au sud-est (Rouissat, Ain Beida, Sidi khouiled) à Bour El Haicha, à l'est de N’goussa (piézomètres P404, P114 et P117) où les niveaux hydrostatiques, relativement profonds (entre 5 et 10 m), constituent une relative protection contre les sources de pollution (fig.V.12).

V.4- REPRESENTATIONS GRAPHIQUES DES RESULTATS

Le diagramme semi-logarithmique de Schoeller-Berkaloff a permis de définir 05 types de faciès chimiques parmi lesquels le chloruré sodique couvre la majeure partie de la région. Les faciès sulfaté sodique, chloruré magnésien, sulfaté calcique et sulfaté magnésien sont peu fréquents et se rencontrent dans la partie centrale (Ouargla et ses environs).

Deux diagrammes caractéristiques ont été établis pour cette nappe, le premier regroupe les eaux du secteur Nord de la vallée de Ouargla, tandis que le second, celles du secteur sud (fig.V.13 et V.14).

140

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm P417 Légende P34 34 P35 Numéro du pièzomètre 195 P36 P23 Localité P37 Sebkhet Safioune 20 courbe d'égale teneur

PP3921 en nitrates (mg/l) P401 P1

P3 185 170 P4 Oglat Larbaa

140

P6 110 P18 P7

Sebkhet P8 80 N'goussaP17 P41 P9 P40 Ghers 50 175 Boughoufala N'goussa 20 P44P43

-10

P54 P55 Aouinet Moussa P56 P415 P402 P57 P420 P421P404 165 P165 P59 PZ12 P160 PP440605 P162

Bour EPl408 Haicha P163 P409 P164 Said Otba Sidi P78 Sebkhet P67 L4 Khouiled P68 P403PP9396 BamendilP76 P74 Chott P419 L41 L23L30 Ain El Beida OuarglaL31 L9 155 P82 LSN1 L18 Sebkhet L17 L10 L13 M'khaPd84ma L25L28 L21 P113 L22L27 P114P410 PP411121 P112 Rouissat

P117 P412 Hassi Berahla P413

Echelle: 0 2 4 Km 145 740 750 760

Fig.V.12- Carte d’égales teneurs en nitrates dans la nappe phréatique (avril 2002)

141

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Fig.V.13- Représentation des eaux de la nappe phréatique dans le diagramme Shoeller – Berkaloff Cas du secteur Nord de la vallée de Ouargla

La représentation dans le diagramme de Piper (fig. V.15) montre elle aussi deux familles d’eau: - Chlorurée sodique et potassique ou sulfatée. - Chlorurée et sulfatée calcique et magnésien ;

La comparaison des teneurs en éléments chimiques, les plus fréquentes, des trois nappes du Complexe Terminal et celle de l’Albien permet de constater que la nappe mio-pliocène se distingue de la nappe du Sénonien par une minéralisation plus élevée et par l’abondance des chlorures par rapport aux sulfates. Les eaux de la nappe phréatique se distinguent des eaux de la nappe du Complexe Terminal par leur minéralisation beaucoup plus élevée où les éléments chimiques dominants sont les chlorures et le sodium (fig.V-16, 17). Pour ce qui concerne les eaux de la nappe du Continental Intercalaire, elles sont caractérisées par des températures élevées (de l’ordre de 50°C) et une salinité relativement plus faible, ne dépassant pas 2 g/l. Dans la région de Ouargla, les eaux de la nappe albienne présentent le même faciès chimique que celui qui caractérise les eaux de la nappe sénonienne (fig.V.16). La classification des eaux des trois nappes dans le diagramme de PIPER permet de constater que les eaux de l’Albien et celles du Sénonien appartiennent à une même famille d’eau: chlorurée et sulfatée calcique et magnésienne (fig.V.17). .

142

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Fig.V.14- Diagramme Shoeller –Berkaloff de la nappe phréatique Cas du secteur sud

Chlorurée et sulfatée calcique et magnésienne

Bicarbonatée Chlorurée sodique et potassique ou calcique et sulfatée

Carbonatée sodique et potassique

Fig.V.15- Représentation des eaux de la nappe phréatique dans le diagramme de PIPER (Campagne d’avril 1994)

Fig. V.15 -Représentation des eaux de la nappe phréatique dans le diagramme de PIPER (Campagne d’avril 1994)

143

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 3 : Phréatique 2 : Mio-pliocène 1 : Sénonien 3 4 : Albien

1 4

Fig.V.16- Diagramme Shoeller –Berkaloff pour les eaux des nappes du Complexe Terminal et du Continental Intercalaire de la région de M’ya-Ouargla

3 : Phréatique Chlorurée 2 : Mio-pliocène et sulfatée 1 : Sénonien calcique et 4 : Albien magnésienne

Chlorurée sodique Bicarbonatée et potassique ou calcique et sulfatée magnésienne

Carbonatée sodique et potassique

Fig.V.17- Représentation des eaux des nappes du Complexe Terminal et du Continental Intercalaire de la région de M’ya-Ouargla selon le diagramme de PIPER

144

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm V.5- INTERPRETATION DES CARTES D’EQUI-RAPPORTS CARACTERISTIQUES

— - V.5.1- Carte d'equi-rapports [rSO4 / rCl ] En dehors de quelques piézomètres situés dans la ville de Ouargla et à Ain Moussa, ce rapport est inférieur à 1 sur la majeure partie de la zone d’étude (fig. V.18), en liaison avec la faible vitesse de circulation favorisant la dissolution des chlorures, plus solubles que les sulfates. En effet: - il n'atteint 0.1 que dans les cuvettes de pertes (sebkhas), comme à Safioune et M’khadma et au chott de Ouargla. - dans les zones de bordures sud et ouest, (zones d’alimentation), il varie de 0.7 à 1.5. Durant leur parcours souterrain, les eaux se minéralisent d’abord en sulfates jusqu’au voisinage de la saturation puis, petit à petit, le NaCl continuant à se dissoudre, elles se chargent en chlorures. V.5.2-. Carte d'equi- rapports [rMg++ /rCa++] Les valeurs de ce rapport augmentent selon le sens d’écoulement. De l’ordre de 0.5 sur la bordure Sud et à Bour El Haicha (fig.V.19), elles atteignent jusqu’à 25 dans les cuvettes de perte (sebkha). Cela est dû au fait que les eaux sont à l’origine saturées en calcium, entravant la dissolution des carbonates et réduisant l’apport d’ions calciques (CDTN, 1993). Parallèlement, la ++ dissolution des corps magnésiens (Mg SO4), continuent de fournir des ions Mg . D’autant plus que la dissolution des niveaux gypseux (CaSO4 ; 2H2O) est moins rapide que celle des sels de sulfates de magnésium et chlorures de magnésium.

V.6- FACIES HYDROCHIMIQUES ET FORMULES CARACTERISTIQUES La classification des eaux selon leur formule caractéristique de Stabler a permis d’identifier 5 types d’hydrofaciès dans la nappe phréatique de la cuvette de Ouargla. Leurs formules caractéristiques sont consignées dans le tableau V.5. Concernant les répartition des cations, 83% des échantillons sont sodiques, 10% magnésiens et 7% calciques. Tandis que pour les anions, 76% des échantillons sont chlorurés et 24%, sulfatés. Ce résultat est dû à la présence d'évaporites (NaCl et CaSO4) dans la formation aquifère (ENAGEO, 1991 et CDTN, 1993). Les eaux chlorurées sodiques sont dominantes et représentent 70%. Elles couvrent presque toute l’étendue de la vallée (chotts, sebkhas et Sud Ouest de Ouargla).

Les autres types de faciès : sulfaté sodique (13%), sulfaté calcique (7%), chloruré magnésien (6%) et sulfaté magnésien (4%) se rencontrent localement (fig. V.20).

145

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Tab.V.2- Classification des eaux de la nappe phréatique selon Stabler

Faciès chimiques Formules caractéristiques Fréquence % rCl->rSO4-->rHCO3->rNo3- 4 rMg++>rNa+>rCa++>rK+ Chloruré magnésien rCl->rSO4-->rHCO3->rNo3- 2 rMg++> rCa++> rNa+>rK+ rCl-> rSO4-->rHCO3->rNo3- 20 Chloruré sodique rNa+>rCa++> rMg++>rK+ rCl-> rSO4-->rHCO3->rNo3- 50 rNa+> rMg++>rCa++>rK+ rSO4--> rCl-> rHCO3->rNo3- 10 Sulfaté sodique rNa+>rCa++> rMg++>rK+ rSO4--> rCl-> rHCO3->rNo3- 3 rNa+> rMg++>rCa++>rK+ rSO4--> rCl-> rHCO3->rNo3- 7 Sulfaté calcique rCa++> rNa+> rMg++> rK+ rSO4--> rCl-> rHCO3->rNo3- 3 Sulfaté magnésien rMg++>rNa+>rCa++>rK+ rSO4--> rCl-> rHCO3->rNo3- 1 rMg++>rCa++>rNa+>rK+

V.7- L’INDICE D'ECHANGE DE BASE La carte d’évolution géographique de l'i.e.b. (fig.V.21) montre une répartition assez homogène. L’i.e.b. (indice d’échange de base) est positif sur la majeure partie de la cuvette et négatif dans les zones de perte (chott et sebkhas), où l’eau est enrichie en sodium. Ainsi, l’eau échange les ions Na+, contre Ca++ et Mg++dans les zones de bordures, tandis qu’à proximité des zones de pertes, nous constatons le phénomène inverse. Ces échanges sont favorisés par l’existence de gypse et de sels Mg SO4 et Mg Cl2.

V.8- LA DURETE DES EAUX

Avec un titre hydrotimétrique variant entre 93 et 2700 °F, une moyenne de 700 °F et les valeurs les plus fréquentes sont comprises entre 90 et 300 °F : les eaux de la nappe phréatique sont très dures.

146

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 195 P23 P24 Légende 24 Numéro du pièzomètre Sebkhe Safioune Localité P147 0.1 courbe d'éque-rapport (rSO4--/rCl-)

P146

185 Oglat Larbaa

1.6

1.3

0.7 P8 Sebkhet N'goussa 0.4 175 Ghers Boughoufala 0.1 N'goussa p44 p43

p45 P52 P12

p53 P135

P16

P55 Aouinet Moussa

165

Bour El Haicha P62 p167

P168 Said Otba P64 Sidi Khouiled p67 P4 P3766 p68 P93P96 P103 p76 P99 Sebkhet Chott P81 Bamendil PA100in El Beida 155 P15 p85 Ouargla P13 p18 p17 P10 Pp7104 P84 P25 P28 P21 p1 Sebkhet P27 M'khadma P114 P121 P115 Rouissat

P116 P119

P118

Hassi Berahla Echelle: 0 2 4 Km 145 740 750 760 — - Fig.V.18- Carte d'equi-rapport [rSO4 /rCl ] dans la nappe phréatique

147

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 195 P23 P24 Légende 24 Numéro du pièzomètre

Sekhet Safioune Localité P147 0.5 courbe d'éque-rapport (rMg++/rCa++)

P146

185 Oglat Larbaa 21.5

18.5

15.5

12.5

P8 9.5 Ghers Boughoufala Sebkhet 6.5 N'goussa 175 3.5 N'goussa p44 p43 0.5

p45 P52 P12

p53 P135

P16

P55 Aouinet Moussa

165

Bour El Haicha P62 p167

P168

P64 Sidi Khouiled p67 p68 P4 P3766 PP9396 P103 p76 P99 Sebkhet Chott Bamendil P81 Ain El Beida P100 P15LTPS 155 p85 Ouargla P13 p18 Sebkhet p17 P10 Pp7104 P84 P25 P28 P21 M'khadma p1 P27 Rouissat P114 P121 P115

P116 P119

P118

Hassi Berahla Echelle: 0 2 4Km 145 740 750 760

Fig. V.19- Carte d'equi- rapport [rMg++ /rCa++] dans la nappe phréatique

148

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Légende 195 Faciès chloruré sodique P23P24 Faciès chloruré magnésien Sebkhet Safioune Faciès sulfaté calcique P147 Faciès sulfaté magnésien

P146 Faciès sulfaté sodique

Oglat Larbaa 185

Sebkhet P8 N'goussa Ghers Boughoufala 175 N'oussa p44p43 p45 P52 P12 p53 P135 P16 P55 Aouinet Moussa 165 Bour El Haicha P62 p167 Said Otba P168 P64 Sidi Khouiled p67 Sebkhet P3766 p68 P4PP9396 p76 Chott P99 P103 Bamendil Ouargla P81 Ain El Beida p41 P100 p85 P15 155 p18 Sebkhet p17 PP1013 Pp7104 P84 P25P28 P21 M'khadma P27 p1 P114 P121 P115 Rouissat P116P119 P118 Hassi Berehla Echelle: 0 2 4 Km 145 740 750 760

Fig.V.20- Carte de répartition des faciès chimiques (Campagne d'échantillonnage d'avril 1994)

149

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm V.9- APTITUDE DES EAUX A L'IRRIGATION

V.9.1- le SAR Les valeurs du coefficient d'absorption du Sodium (S.A.R.) de la nappe phréatique s'échelonnent de 4 à 280. Le digramme de Riverside correspondant (Fig.V.22), indique des eaux à fortes valeurs de salinité et un degré d’alcalinisation pour les sols, très variable (moyen à très fort).

V.9.2- Le pourcentage de sodium (% Na)

Dans le cas de la nappe phréatique, ce coefficient est compris entre 34 et 96%, avec une moyenne de 67% et des valeurs les plus fréquentes se situant entre 50 et 80%. Le seuil de 60% de Na est dépassé dans 66% des cas.

V.10- CONCLUSION

A l’instar des nappes du « Complexe Terminal », les eaux de la nappe phréatique sont basiques, avec des pH variant entre 7 et 9. Les températures varient de 19 °C à 29.4°C. Les valeurs de conductivités électriques varient de 3 mS/cm à plus de 90 mS/cm., indiquant des valeurs de résidus secs comprises entre 2 et 385 g/l. Le graphe établissant la régression entre ces deux paramètres traduisant la minéralisation de l’eau, révèle une non linéarité. Cette particularité commence à se manifester dans le cas de la nappe du Mio- pliocène. En revanche elle n’apparaît pas pour la nappe du Sénonien. Ceci est dû au fait de l’augmentation de la minéralisation des eaux vers le haut. La carte d'égales valeurs de résidu sec, montre une augmentation sommairement dans le sens de l’écoulement souterrain. L’acquisition de la minéralisation (salinité) est donc liée à la lixiviation des sables gypseux, formant l’aquifère, par les eaux de la nappe. La répartition spatiale met en évidence des zones à fortes minéralisations qui se situent aux alentours des chotts et sebkhas et sont essentiellement liées à l’évaporation. Les zones à faibles minéralisations sont situées au Sud Ouest de la ville de Ouargla et à Bour El Haicha où le résidu sec est comparable à celui de la nappe du Complexe Terminal. Dans ces zones le niveau hydrostatique est relativement profond n’est pas influencée par la température extérieure. Les eaux de la nappe phréatique sont beaucoup plus dures que celles de la nappe du Complexe Terminal. Leur degré hydrotimétrique (TH) varie entre 93 et 2700 °F et présentent un degré d’alcalinisation pour les sols moyen à très fort. Elles se distinguent des eaux du Mio- pliocène par leur minéralisation beaucoup plus élevée où les éléments chimiques dominants sont identiques pour les deux nappes. Les concentrations en éléments dissous sont très élevées. Le sodium et les chlorures sont largement prépondérants, avec plus de 250 meq/l, chacun. Les sulfates et le magnésium viennent ensuite avec presque 50 meq/l et enfin le calcium et le potassium sont présents en quantités importantes (40 à 10 meq/l, respectivement). Tous les éléments sont en quantité très supérieure aux normes admises pour l’utilisation. Les histogrammes de répartition des teneurs en Chlorures et Sodium sont de configuration identique. Cette analogie entre ces deux éléments prépondérants de la minéralisation totale, suggère des sources identiques d’acquisition de Na+ et Cl-. Leur origine est liée à la dissolution des cristaux sous forme de NaCl contenus dans les sables aquifères (CDTN, 1993).

150

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 195 Légende P23 P24 IEB<0 IEB>0

Sebkhet Safioune

P147

P146

185 Oglat Larbaa

P8 Sebkhet N'goussa 175 Ghers Boughoufala N'goussa p44 p43

p45 P52 P12

p53 P135

P16

P55 Aouinet Moussa

165

Bour El Haicha P62 p167 Said Otba P168

P64 Sidi Khouiled p67 p68 P4 P66CHOTTS.OTBA P93 P103 Sebkhet p76 P99 Chott Bamendil Ain El Beida P100 155 P15 p85 Ouargla Sebkhet P13 p18 p17 P10 Pp7104 M'khadmaP84 P25 P28 P21 p1 P27LTPS

P114 P121 P115 Rouissat

P116P119

P118

Hassi Berahla Echelle: 0 2 4 Km 145 740 750 760 Fig.V.21- Carte d’indice d’échange de base des eaux de la nappe phréatique (Campagne, avril 1994)

151

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm 300

290

280 270 260 250

240

230

220

R N . O A

I 210 . T S

A 200 m S I u

i N d

I 190 o L

u 180 C

L n

A 170 o

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d 150 R a ' E d G 140 t N

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e o t o r F C o 110

r 100

4 80

t r o

3 4 30 F

2 Moy. 20 Faible 10 1 0 100 1000 10000 100000 CM (à 25°C) /CONDUCTIVITE-MICROOHMOS 1 2 3 4 5 FAIBLE MOYEN FORT TRES FORT EXTREME

Fig.V.22- Diagramme de classification des eaux d’irrigation (Riverside)

Les ions sulfates et Magnésium sont nettement moins abondants que les chlorures et le sodium, leurs concentrations sont néanmoins importantes. L’analogie des histogrammes de leurs distributions et la similitude des configurations des cartes de leurs répartitions géographiques, nous incite à les regrouper et à leur attribuer une même origine.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Les bicarbonates sont en quantité très faibles, la valeur moyenne la plus fréquente est de l’ordre de 100 mg/l et soulignent la faible part d’eaux récentes. ). Les teneurs les plus élevées (300 à 500 mg/l) se rencontrent au centre (Ouargla) et au Nord (N’goussa), en rapport, sans doute, avec les pluies récentes. Les teneurs en nitrates sont généralement en quantité inférieures à 50 mg/l à Bour El Haicha et au Sud Ouest de Ouargla, aux piézomètres P404, P114 et P117, où les niveaux hydrostatiques, assez profonds, représentent une relative protection contre la pollution (fig.VI- 15). Cependant certaines zones en contiennent de grandes quantités, en relation avec des sources de pollution. En dehors de quelques piézomètres situés dans la ville de Ouargla et à Ain Moussa, le — - rapport rSO4 /rCl est inférieur à 1 sur la majeure partie de la zone d’étude, en liaison avec la faible vitesse de circulation favorisant la dissolution des chlorures, plus solubles que les sulfates. Quant au valeurs du rapport rMg++ / rCa++, elles augmentent selon le sens d’écoulement. Elles sont de l’ordre de 0.5 sur la bordure Sud et à Bour el Haicha et atteignent jusqu’à 25 dans les cuvettes de perte (sebkha). La classification de Stabler nous a permis de définir un faciès chimique dominant de type chloruré sodique. Ce résultat s'explique par la présence d’évaporites (Halite) dans la formation aquifère. Le diagramme de PIPER montre deux familles d’eau, chlorurée et sulfatée calcique et magnésien et chlorurée sodique et potassique ou sulfatée. La carte de l’évolution géographique de l'indice d’échange de base (i.e.b.) montre une répartition homogène. L’i.e.b. est positif sur la majeure partie de la vallée, et négatif dans les zones de perte (chott et sebkhas). Ceci permet de déduire que l’eau s’enrichit progressivement en sodium vers les zones de perte. Ainsi, l’eau échange les ions Na+, contre Ca++ et Mg++dans les zones de bordures, tandis qu’à proximité des zones de pertes, nous constatons le phénomène inverse. Ces échanges sont favorisés par l’existence de gypse et de sels Mg SO4 et Mg Cl2.

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CHAPITRE VI : APPLICATION DE L’ANALYSE EN COMPOSANTES PRINCIPALES

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm VI.1- INTRODUCTION Dans les chapitres précédents, traitant de l’hydrochimie classique des différentes nappes du Complexe Terminal, nous avons abordé de manière indépendante les divers paramètres physico-chimiques des eaux. Dans le but d’étudier les relations existant entre ces paramètres (variables) et les interactions qui sont à l’origine de ces relations, nous utilisons ci-après une méthodes multidimensionnelle. Celle-ci permet de traiter simultanément un ensemble de mesures afin d'explorer la structure globale des données, résumer les résultats principaux de l'étude, détecter les corrélations entre les variables et déterminer des groupes d'objets ou d'individus ayant des caractéristiques communes. Parmi les méthodes couramment utilisées, il y a l'analyse en composantes principales que nous allons appliquer.

L’analyse en composantes principales, communément appelée ACP, est une méthode statistique multidimensionnelle qui permet de résumer le maximum d’informations possibles pour faciliter l’interprétation d’un grand nombre de données initiales et de donner plus de sens aux données restreintes. L’ACP permet donc de réduire les tableaux de grandes tailles en un petit nombre de variables (2 ou 3 généralement) tout en conservant un maximum d’information. Elle fournit notamment une synthèse graphique des résultats.

VI.2- PRINCIPE DE LA METHODE

Les données sur les analyses chimiques permettent de constituer un tableau rectangulaire X de type individus/variables, formé en ligne par n individus ou unités statistiques (u.s) et en colonnes par p variables quantitatives.

Dans une ACP, les individus peuvent être représentés dans un espace à P dimensions dans lequel la visualisation du nuage de points, est impossible (Philippeau, 1986). Le nuage est alors projeté avec un minimum d’erreur dans des espaces à une dimension (une droite) ou, dans le cas le plus fréquent à deux dimensions (sur des plans). Ces plans sont caractérisés par deux axes factoriels orthogonaux qui expliquent le maximum de variance.

Les résultats obtenus de l’analyse de la matrice X, seraient erronés par les valeurs relatives des variables (unités différentes). Pour réduire ces effets, nous devons donc transformer cette matrice. On fait un centrage de chaque colonne : on soustrait la valeur de la moyenne de la colonne à chaque valeur. La nouvelle moyenne de la colonne va être 0. Puis on fait une réduction de la colonne : On divise chaque valeur par l’écart type de sa colonne. Le nouvel écart type de la colonne sera 1.

Les méthodes de données concernent des domaines où les problèmes qui mettent en jeu une masse importante de données et de variables, dont les représentations sous forme de tableaux ne permettent pas d’en cerner les principales caractéristiques et celle sous forme de graphiques sont souvent impossibles.

155

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm VI.3- APPLICATION A LA NAPPE DU SENONIEN Les données hydrochimiques de la nappe du Sénonien concernent 36 échantillons d’eau prélevés dans des forages (individus), et 11 variables physico-chimiques qui sont : le pH, la conductivité électrique, le résidu sec, les concentrations en chlores (Cl), sulfates (SO4), bicarbonates (HCO3), nitrates (NO3), calcium (Ca), Sodium (Na), Potassium (K) et Magnésium (Mg). Les concentrations ioniques sont exprimées en meq/l.

L’analyse en composantes principale (ACP. réduite) a été effectuée à l’aide d’un logiciel de statistique XLSTAT. Chaque échantillon (individu) est désigné par un numéro (exemple : F1). Les noms des forages qui leur correspondent sont consignés dans le tableau VI.1, en annexe.

VI.3.1- Analyse statistique Un tableau statistique comportant des données, quantitatives est parfois long à consulter, et ne permet pas d’avoir une idée suffisamment concise de la distribution statistique observée. On cherche alors à résumer celle-ci par les caractéristiques à tendance centrale (moyenne arithmétique, médiane et mode) et de dispersion (Ecart type et variance) de chaque variable.

Ainsi, l’examen du tableau VI.2- montre, qu’en ce qui concerne les anions, ce sont les sulfates qui présentent la concentration moyenne la plus élevée (19.24 meq/l), devançant les chlorures (17.53 meq/l). Mais pour les nitrates la valeur moyenne n’est que de 0.50 meq/l et pour les bicarbonates, 1.90 meq/l. En ce qui concerne les cations, la valeur moyenne la plus élevée est celle du magnésium (16.72), devant le sodium (15.52). Quant au calcium et potassium, ils présentent des valeurs moyennes relativement faibles, respectivement de 6.98 et 0.47 meq/l.

Les paramètres de dispersion (Ecart- type et variance) se révèlent souvent très élevés. Ainsi, parmi les anions, l’écart type est de [7.84] pour les chlorures et [7.30] pour les sulfates. Des valeurs plus faibles sont observées pour les bicarbonates [0.66] et les nitrates [0.30]. Parmi les cations, les valeurs les plus élevées sont celles du magnésium [7.21] devant le sodium [6.90] et les plus faibles, celles données par le calcium [3.79] et le potassium [0.15]. D’après ces résultats, nous constatons que les chlorures, les sulfates, le magnésium et le sodium présentent une grande dispersion, contrairement aux bicarbonates, nitrates, calcium et potassium.

Tab.VI.2- Caractéristiques statistiques des teneurs ioniques (meq/l) Des eaux de la nappe du Sénonien (n=36)

Caractéristiques Appla Ecart- Effectifs Min. Max. Moyenne Variance -tissement Coef.Var type Assymétrie Eléments Ca++ 36 3.1 13.6 6.98 2.79 7.83 0.95 0.04 0.40 Mg++ 36 7.4 37 16.72 7.21 51.99 1.35 1.77 0.43 Na+ 36 8.4 31.5 15.52 6.90 47.68 0.86 -0.36 0.44 K+ 36 0.25 0.79 0.46 0.15 0.022 0.66 -0.70 0.32 Cl- 36 7.6 32.1 17.53 7.84 61.56 0.52 -1.20 0.44 SO4-- 36 11.9 39.0 19.24 7.29 53.28 1.41 1.27 0.37 HCO3- 36 0.16 3.7 1.89 0.66 0.43 0.74 2.95 0.35 NO3- 35 0.11 1.2 0.50 0.30 0.09 0.92 0.46 0.61

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm + L’écart des variances, important [0.022 pour le K, à 53 pour SO4 et Mg], montre l’hétérogénéité des variables. La grande valeur du coefficient de variation [0.33 à 44] explique que ces variables sont de type aléatoire.

VI.3.2- Matrice de variance covariance

Elle correspond à la matrice des liaisons entres les variables prises deux à deux. Les paramètres initiaux sont, d’une part, les moyennes et les variances des p variables et d’autre part, les p(p-1)/2 covariances des différentes variables considérées deux à deux.

La covariance est un paramètre qui est déterminé lorsqu’il s’agit d’étudier deux séries de données (deux variables). Il permet d’avoir une idée sur la prédominance de l’une ou de l’autre catégorie de valeurs observées. Il est désigné par le symbole cov (x,y) :

n Cov (x,y) = 1 å(xi-x)(yi-y) ni=1

La covariance est toujours inférieure ou égale, en valeur absolue, au produit des écart- types. Il paraît donc logique d’utiliser cette limite comme élément de référence pour mesurer l’importance de la covariance. Les variances et les covariances sont présentées sous la forme d’une matrice carrée symétrique, appelée matrice des variances et covariances ou matrice de covariance ou encore matrice de dispersion. Dans un deuxième stade, la réduction des données peut conduire au calcul des coefficients de corrélation des différentes variables considérées deux à deux.

VI.3.3- Matrice de corrélation

Elle permet de mettre en évidence une éventuelle relation entre les variables. Ses éléments correspondent aux coefficients de corrélations entre les variables qui sont réunis en une matrice carrée symétrique à éléments diagonaux unitaires. Le coefficient de corrélation (r) est le rapport de la covariance à la valeur du produit des cov(x, y) écart-types. On le désigne par le symbole r ou r ou r(x,y) : r = xy SxSy Le coefficient de corrélation est toujours compris entre –1 et +1. Il ne peut d’ailleurs être égal à 1, en valeur absolue, que si les points observés se trouvent tous sur une même droite non parallèle aux axes de coordonnées. Il mesure l’intensité de la relation existant entre deux séries d’observations (variables). L’existence d’une corrélation entre deux séries d’observations n’implique pas nécessairement l’existence d’une relation directe de cause à effet entre les deux variables considérées. Souvent en effet, les corrélations observées sont dues au fait que les deux variables étudiées sont soumises à des influences communes.

La matrice de corrélation entre les variables nous permet de déterminer les fortes

corrélations, à savoir : K-Na (r = 0.89), Cl-Na (r =0.96), Cl-K (r =0.86), SO4-Mg (r =0.92), SO4-Na (r =0.68). Ainsi, en plus de la bonne relation qui lie ces différents éléments à Na ou Cl, il faut noter aussi la bonne adéquation entre SO4 et Mg.

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Tab. VI.3- Matrice de corrélation des paramètres physico-chimiques de la nappe du Sénonien

Ca Mg Na K Cl SO4 HCO3 NO3 Cond RS pH Ca 1 Mg 0.487 1 Na 0.607 0.59 1 K 0.559 0.46 0.89 1 Cl 0.619 0.65 0.96 0.86 1

SO4 0.662 0.92 0.68 0.54 1 1 HCO3 0.603 0.65 0.35 0.29 0 0.71 1

NO3 -0.06 -0.14 -0.1 -0.1 0 -0.1 -0.26 1 Cond 0.656 0.66 0.91 0.87 1 0.73 0.42 -0.1 1 RS 0.667 0.83 0.92 0.79 1 0.88 0.54 -0.1 0.922 1 pH -0.43 -0.07 -0 -0.1 -0 -0.1 -0.34 -0.1 -0.11 -0.1 1

VI.3.4- valeurs propres et vecteurs propres

Pour obtenir un nouveau système d’axes, on effectue la diagonalisation de la matrice de corrélation, on obtient alors une matrice diagonale dont les éléments sont les valeurs propres qui représentent la quantité d’information récupérée. A chaque valeur propre correspond un facteur. Chaque facteur est en fait une combinaison linéaire des variables de départ. Les valeurs propres et les facteurs sont triés par ordre décroissant de variabilité représentée. Leur somme constitue les traces de cette matrice (Tab. VI.4).

Tab. VI.4- Valeurs propres et pourcentages de contribution à la variance totale

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 Valeur propre 6.623 1.46 1.21 0.81 0 0.25 0.12 0.1 0.068 0 0.01 % variance 60.21 13.3 11 7.38 3 2.24 1.1 0.8 0.615 0.2 0.06 % cumulé 60.21 73.5 84.5 91.9 95 97.3 98.4 99 99.77 100 100

Le choix du nombre d’axes factoriels dépend de la règle de Kaiser qui consiste à ne retenir que les facteurs aux valeurs propres supérieures à 1. Le traitement des données a été donc limité à 3 facteurs (1.2 et 3) qui représentent 84.5 % de la variance totale (ou de l’inertie totale). Les plans factoriels sont définis de façon à présenter le maximum de la variance.

Il s’agit d’examiner en termes de corrélations, le positionnement des variables les unes par rapport aux autres de même que par référence aux axes factoriels. On effectue la projection des variables sur des plans formés par un couple d’axes factoriels.

158

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm VI.3.4.1- Analyse des variables de la nappe du Sénonien sur le plan factoriel (1×2)

Le plan factoriel (1×2) (ou plan principal) est engendré par les deux premiers axes principaux, il restitue une quantité d’informations plus importantes que les autres plans. Le premier axe factoriel représente 60.21% de l’inertie totale.

La représentation graphique des variables sur le plan principal (1×2) montre que le facteur F1 (fig. 21) est corrélé positivement avec les variables Rs, Cond, Na, Cl, SO4, K, Mg et Ca (proches de la périphérie du cercle de corrélation), éléments qui constituent la minéralisation naturelle de l’eau dans l’aquifère sénonien. Ces variables sont corrélées positivement entre elles et indiquent deux groupes d’éléments :

· Le premier représenté par : Rs, Cond, Na, Cl et K ; · Le second, par : SO4, Mg et Ca.

Le deuxième axe factoriel (13.3 % de l’inertie totale) oppose le pH aux bicarbonates (HCO3), tandis que les nitrates seront mieux interprétés sur le plan F1-F3. Deux points proches sur la projection indiquent que les deux variables correspondantes se ressemblent et ont un comportement similaire (elles sont liées et varient ensemble) au sein du nuage de points. Le deuxième axe factoriel représente 13.3 % de l’inertie totale, il oppose le pH aux bicarbonates (HCO3).

Variables (axes F1 et F2 : 73 %)

0,8 pH 0,6

0,4 >

- K Na - Cl

) 0,2 Cond % NO 3 3 Rs 1

(

0 2

e -0,2 Mg x SO a 4

- Ca - -0,4

-0,6 HCO 3 -0,8 -1 -1 -0,5 0 0,5 1 -- axe F1 (60 %) -->

Fig. VI.1- Projection des variables sur le plan factoriel [1-2] pour la nappe du Sénonien

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VI.3.4.2- Analyse des variables sur le plan factoriel [1×3]

La représentation graphique des variables sur le plan factoriel (1×3) montre que l’axe factoriel F1 est représenté par le même groupe de variables que celui du plan (1×2), à savoir : Rs , Cond, Na, Cl, SO4, K, Mg, Ca (fig. VI.2 ). Ces variables sont corrélées positivement entre elles et indiquent deux groupes d’éléments : · Le premier groupe représenté par : Rs, Cond Na, , Cl, K et Ca · Le second, représenté par : SO4, Mg et HCO3.

Le facteur F3 est représenté par 11% de la variance totale et oppose les nitrates aux pH.

Variables (axes F1 et F3 : 71 %)

0.8 NO3

0.6

0.4

Ca -

- 0.2

) k Cl %

1 Na

1 Cond (

0 3 RS F

e SO

-x 0.2 4 - HCO - a 3 Mg

-0.4

-0.6 pH

-0.8

-1 -1 -0.5 0 0.5 1 -- axe F1 (60 %) -->

Fig. VI.2 - Projection des variables sur le plan factoriel [1-3] Pour la nappe du Sénonien

160

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VI.3.5- Etude des individus de la nappe du Sénonien

On essayera d’interpréter la représentation approchée du nuage de n individus dans un sous espace de dimension faible. L’analyse des individus s’opère par référence à l’individu moyen (origine) et aux axes du plan. L’individu est d’autant mieux représenté qu’il est éloigné de l’individu moyen

Deux points très proches rendent compte du fait que les deux lignes de données ont le même comportement vis-à-vis de l’ensemble des variables. Chaque échantillon est repéré par le numéro d’identification du forage. La proximité entre les différents échantillons indique une identité du chimisme tandis que des points éloignés indiquent des caractéristiques chimiques différentes.

VI.3.6- Discussion des résultats Sur le plan factoriel [1×2], la projection du nuage des échantillons est donnée par la figure VI.3, celle du plan factoriel [1×3], est sur la figure VI.4. L’analyse des individus montre que le nuage de points est regroupé au centre des axes avec un allongement parallèle à l’axe F1. Les individus placés autour de l’origine indiquent leurs caractéristiques moyennes.

L’axe F1 est très corrélé avec les variables Rs, Cond, Na, Cl, SO4, K, Mg, Ca, cela signifie que les individus ayant une forte coordonnée positive sur cet axe sont caractérisés par une valeur de ces variables nettement supérieures à la moyenne (rappelons que l’origine des axes principaux représente le centre de gravité du nuage)..

Cet axe met en évidence deux groupes d’individus opposés, à savoir:

-Groupe 1 : il correspond aux points d’eau (forages) présentant un faciès chloruré- sodique et des valeurs de salinité supérieures à la moyenne

- Groupe 2 : il correspond aux échantillons présentant un faciès sulfaté-magnésien et des valeurs de salinité inférieures à la moyenne.

Les points éloignés de l’individu moyen, tels que F38 et F39 présentent un faciès sulfaté- magnésien et une valeur de salinité supérieure à la moyenne.

L’axe F2 oppose l’individu F7 (éloigné du nuage), présentant une valeur de p H élevée (9.33), à l’individu F26 et F35 (p H < à la moyenne).

161

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Individus (axes F1 et F2 : 73 %)

F7 1 2 F8 F25 F23

F33 F5 F21 F15 > 1 - -

) F13F1 F10 F14 F24 F2 F27 %

3 F6 1

( 0 F18

2 F19 FF2016

F F3

F30 F22F9F12F11 e

x F17F28 F32 a F4 F29 - -1 F31 -

F26 -2 2 F35

FF3839

-3 -4 -2 0 2 4 6 8 -- axe F1 (60 %) -->

VI.3- Représentation des individus pour la nappe du Sénonien sur le plan factoriel (1-2)

L’analyse des individus sur le plan factoriel (1×3) montre qu’un certain nombre d’individus se place autour de l’origine indiquant leurs caractéristiques moyennes.

L’axe factoriel F1 est représenté par les mêmes groupes d’individus que ceux du plan (1×2) :

- Groupe 1 : constitué par les individus F25 F15 F38 F39 F21 F23 et F27. Ces individus correspondent aux échantillons présentant de fortes valeurs de salinité.

- Groupe 2 : Il est opposé au groupe 1 et correspond aux échantillons présentant des valeurs de salinité inférieures à la moyenne.

L’axe F3 est représenté par un groupe d’individus qui présentent des teneurs élevées en nitrates.

162

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Individus (axes F1 et F3 : 71 %)

3 F2

2 F24 F3 3 F14 F4 F13 > - -

) 1 F25 %

F12

1 F32 1 (

3 F22 F11 F35 F29 F F1

e F9 x 0

a FF3110 F28 - F27 - F30 F15 F21 F16 F8 F33 F23 F18 F26 FF3839 -1 F5 F17F19 F6 F20 2 -2 1 F7

-3 -4 -2 0 2 4 6 8 -- axe F1 (60 %) -->

Fig. VI. 4- Représentation des individus pour la nappe du Sénonien sur le plan factoriel [1-3]

VI.4- Application à la nappe du Mio-pliocène

VI.4.1- Analyse statistique des données Dans ce dernier cas, les données traitées par l’ACP concernent 133 échantillons, sur lesquels ont été pratiquées les mesures hydrochimiques habituelles.

Les caractéristiques statistiques de ces données (tab. VI.5) indiquent que les concentrations ioniques moyennes sont systématiquement plus élevées (rapport allant de 1.1 à 1.8) que celles correspondantes, de la nappe du Sénonien.

Les paramètres de dispersion (Ecart- type et variance), sauf pour les bicarbonates et les nitrates, sont eux aussi plus élevés, particulièrement pour Na et Cl. Ainsi, comme dans le cas de la nappe du Sénonien, les chlorures, sulfates, sodium et magnésium, présentent une grande dispersion, tandis que les bicarbonates, nitrates, calcium et potassium, se caractérisent par une faible variabilité autour de la moyenne.

163

PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Tab. VI.5 - Caractéristiques statistiques des teneurs ioniques (meq/l) des eaux de la nappe du Mio-pliocène (n=133 )

Caractéristiques Effectifs Min Max Moy Ecart- Variance Asymétrie Appla- Coef. type tissement Var. Eléments Ca++ 133 2.65 19.7 7.24 3.66 13.37 1.37 2.28 0.50 Mg++ 133 7.07 59.2 21.94 7.99 63.94 1.28 4.39 0.36 Na+ 133 6.65 88.7 25.75 13.78 190.03 1.67 5.04 0.53 K+ 133 0.26 1.95 0.71 0.27 0.07 1.19 3.46 0.38 Cl- 133 8.73 107 32.26 15.99 255.88 1.58 5.77 0.49 SO4-- 133 9.69 41.7 22.03 7.06 49.94 0.53 -0.04 0.32 HCO3- 133 0.16 3.16 1.60 0.62 0.39 -0.54 0.44 0.39 NO3- 133 0.03 1.61 0.45 0.34 0.11 1.22 1.18 0.76

La matrice de corrélation entre les variables met en évidence les bonnes corrélations, qui existent entre : K-Na (r =0.77), Cl-Mg (r =0.77), Cl-Na, (r =0.86), Cl-K (r =0.80).

Tab. VI.6 - Matrice de corrélation

Ca Mg Na K Cl SO4 HCO3 NO3 Cond Rs pH Ca 1 Mg -0.113 1 Na 0.573 0.538 1 K 0.224 0.722 0.769 1 Cl 0.392 0.772 0.862 0.807 1

SO4 0.399 0.462 0.733 0.612 0.486 1

HCO3 0.408 -0.075 0.282 0.013 0.148 0.194 1

NO3 0.158 0.037 0.251 0.119 0.130 0.254 0.138 1 Cond 0.494 0.595 0.781 0.718 0.774 0.666 0.135 -0.033 1 Rs 0.395 0.774 0.847 0.840 0.916 0.675 0.116 0.115 0.872 1 pH -0.168 -0.034 -0.114 -0.125 -0.099 -0.117 -0.125 -0.229 -0.102 -0.068 1

La matrice de variance-covariance et les valeurs propres et vecteurs propres, relatives à la nappe du Mio-Pliocène, sont portés dans le tableau VI.7

Tab. VI.7- Valeurs propres et pourcentages de contribution à la variance totale

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 Valeur propre 5.6487 1.6638 1.0983 0.819 0.6718 0.5072 0.2406 0.1588 0.1234 0.0549 0.0137 % variance 51.352 15.125 9.9843 7.4454 6.1072 4.6107 2.1872 1.4433 1.1214 0.4993 0.1241 % cumulé 51.352 66.477 76.461 83.907 90.014 94.625 96.812 98.255 99.377 99.876 100

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Le traitement des données, a été limité à 3 facteurs (1.2 et 3) qui représentent 76.5 % de la variance totale.

V.4.2- Etude des variables dans la nappe du Mio-pliocène Sur le plan factoriel [1×2] ou plan principal, le premier axe factoriel représente 51% de l’inertie totale. La représentation graphique des variables sur ce plan montre que le facteur F1 est corrélé positivement avec les variables Rs, Na, Cl, Cond, K, SO4 ,et Mg (proches de la périphérie du cercle de corrélation). Ces variables sont corrélées positivement entre elles et indiquent les groupes d’éléments suivants (Fig.VI.5): - celui représenté par : Na, SO4; - et celui représenté par : Rs, Cl, Cond, K et Mg

Le deuxième axe factoriel représente 15 % de l’inertie totale, il est représenté par les bicarbonates (HCO3) et le calcium (Ca).

Variables (axes F1 et F2 : 66 %)

0,8 HCO3 Ca 0,6

0,4 NO3 > - -

0,2 ) SO4 Na %

5 0 1

( Cond

2 ClRs F -0,2

e K x a

- -0,4 pH Mg -0,6

-0,8

-1 -1 -0,5 0 0,5 1 -- axe F1 (51 %) -->

Fig. VI.5- Représentation des variables sur le plan factoriel [1-2] Pour la nappe du Mio-pliocène

La représentation graphique des variables sur le plan (1×3) montre que le facteur F1 est corrélé positivement avec les variables Na, Mg, K, Cl, SO4, Cond et Rs (proches de la périphérie du cercle de corrélation), éléments qui constituent la minéralisation naturelle de l’eau dans l’aquifère (Fig.6). Ces variables sont corrélées positivement entre elles et indiquent deux groupes d’éléments : - Le premier groupe représenté par : Na, Cl, RS, Cond ; - Le second, représenté par Mg, SO4, K.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Le deuxième axe factoriel représente 10 % de l’inertie totale et il oppose les nitrates aux pH.

Variables (axes F1 et F3 : 61 %)

0.8

NO3 0.6

0.4 -

- 0.2 Mg

)

% K

0 SO4 1 ( 0 Cl 3 NaRs F

-x 0.2

- Cond - a HCO3 Ca -0.4

-0.6 pH

-0.8

-1 -1 -0.5 0 0.5 1 -- axe F1 (51 %) -->

Fig. VI.6- Représentation des variables sur le plan factoriel [1-3] Pour la nappe du Mio-pliocène

VI.4.3- Analyse des individus de la nappe du Mio-pliocène Sur le plan factoriel (1×2), la projection du nuage des échantillons est donnée sur la figure VI.8, où chaque échantillon est repéré par le numéro d’identification du forage.

L’analyse des variables montre que l’axe F1 est très corrélé avec les variables Rs, Na, Cl, Cond, K, SO4 ,et Mg , cela signifie que les individus ayant une forte coordonnée positive (groupes 1et 2), sur cet axe, sont caractérisés par une valeur de ces variables nettement supérieures à la moyenne et contribuent positivement à la formation de l’axe F1(Fig. VI.7). Les individus éloignés de l’individu moyen, tels que F99 et F119 (situés au chott de Ouargla), présentent un faciès chloruré sodique et une salinité très élevée (de l’ordre de 8000 mg/l) et contribuent fortement à la formation de l’axe F1. Les individus formant le groupe 3 contribuent négativement à la formation de l’axe F1 et correspondent aux échantillons présentant des concentrations en éléments chimiques et des valeurs de salinité inférieures à la moyenne.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm L’axe F2 est représenté par les bicarbonates et le calcium, cela signifie que les individus ayant une forte coordonnées positive (groupe 4), sur cet axe, sont caractérisés par une valeur de ces variables nettement supérieure à la moyenne. Les individus formant le groupe 5 présentent des coordonnées négatives et contribuent donc négativement à la formation de l’axe F2.

Individus (axes F1 et F2 : 66 %)

F55F136F133 4 F54 F131 2 F53 F135F132 F138 F139 F140 F1 F137 F43 F141 3 F112 F38F142 1 FF719 F5 F134F116 1 F9 F11837F121 F40 > F6F39 - F23 FF6541 F120F42F31 F103 - F130F8 FF6010 F21F123 F128 F102 F27 ) F129 F24F33 F110 F111

% 0 F3 F2 F36 F67 F62 F22 FF1796100 5 F66 F30 F4 F32

1 F69 ( F89F114 FF11568 F87 F12 2 -1 F76 F F64 FF73113 F109 F99 e F88F70 x F79 F57F74 F117 a F92F107 F106 F8371 -2 F58 F77 - F119 - F127 F72 F78 F80 F81 -3 5 F56 F91 2 F90

-4 F86

-5 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 -- axe F1 (51 %) -->

Fig. VI.7- Représentation des individus sur le plan factoriel (1-2) (Nappe du Mio-pliocène, année 1997-1998)

L’analyse des individus sur le plan factoriel (1×3) montre que l’axe F1 est représenté par les mêmes individus repérés sur le plan factoriel [1×2], à savoir : F99 et F119. Cependant, il oppose les individus ayant de fortes valeurs salinité à ceux présentant une salinité inférieure à la moyenne (fig.VI.8). L’axe F3 est représenté par un groupe d’individus qui présentent des teneurs élevées en nitrates.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Individus (axes F1 et F3 : 61 %)

F118

3 F124 F112 F43 F75 F116 F102 F103 2 F76 F111 F5 F53 F121 F7 F104 F54 1 F6 F113F65 F60 F120 -

- F119

F123

) F100 F130F77

% F110 F89 F1 F97F32 0 F69 F79FF128F9262F88 1 F24F129F67 F37F90 ( F78F107 F140 F27 0 F30 F87F73F68 F81 F40 F86 3 F8 F96 F66F114 F41F2 FF1017 F141 F19F9 F31 F

F72 e F3 F23F39 F85 F21 F99

x F51 - F33 F115 F126 F42 - a FF2550F139 -1 F4 F16 F58 F44F46F12 F36 F22 F20 F35 F134 F133 F56 F136 F127 -2 F137 F132 F138 F135 F131 -3

-4 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 -- axe F1 (51 %) -->

Fig. VI.8- Représentation des individus sur le plan factoriel ( 1-3 ) (Nappe du Mio-pliocène, année 1997-1998)

VI.4- CONCLUSION

L’application de l’analyse en composantes principales réduite (ACP) aux données hydrochimiques (variables) nous a permis de traiter simultanément l’ensemble de mesures, de détecter les corrélations entre les variables et déterminer les groupes d’objets ou d’individus (points d’eau) ayant les caractéristiques communes. Les résultats des différentes représentations graphiques permettent d’avoir une idée sur la qualité des eaux souterraines avant la réalisation de tout ouvrage de captage des eaux souterraines.

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CHAPITRE VII : APPROCHE ISOTOPIQUE

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm VII-1.INTRODUCTION Les techniques isotopiques comptent parmi les outils d’investigation qui contribuent à la prise de décision pour une meilleure gestion de la ressource hydrique.

Les premières applications des isotopes en Algérie ont été initiées sous l’égide de l’UNESCO au début des années 1970 dans le cadre du projet ERESS (UNESCO, 1972).

L’approche isotopique ci-dessous s’inspire des études faites par le Centre de Développement des Techniques Nucléaires (CDTN) en 1990/1992 et divers rapports scientifiques établis par l’Observatoire du Sahara et du Sahel (OSS) et l’étude du SASS (Système Aquifère du Sahara Septentrional) en 2003, des travaux de SAIGHI O. sur le Hoggar et d’autres publications et communications orales de MOULLA A. et GUENDOUZ A.

Les techniques de traçage naturel sont utilisées depuis plus de 40 ans pour préciser les mécanismes intervenant dans les cycles hydrologiques et les solutions naturelles, difficiles, voire impossible à élucider par les méthodes classiques, à savoir : - une meilleure compréhension des processus naturels affectant l’eau ; - l’identification des paléo-eaux (eaux fossiles) et leur dynamique souterraine ; - l’évaluation de la recharge éventuelle des aquifères ; - la détection des mélanges entre les différentes nappes.

VII-2.TENEURS EN ISOTOPES STABLES (OXYGENE 18 ; DEUTERIUM) DES EAUX

VII-2-1.Teneurs 18O et 2H des précipitations

La comparaison des teneurs en isotopes stables (Oxygène 18 et Deutérium) des précipitations et celles des eaux souterraines, permet de préciser l'origine de ces eaux, leur mode d'alimentation (recharge), leur histoire ainsi que les mélanges entre les différents types d'eaux.

Les données sur les teneurs en oxygène-18 et en deutérium dans les précipitations, à Ouargla sont rares. Elles correspondent à des mesures effectuées par l'Agence Internationale de l'Energie Atomique en 1967 et par le C.D.T.N. (1990-1992). Par ailleurs, il est possible d'utiliser les données recueillies dans des stations de même latitude et ayant les mêmes caractéristiques géoclimatiques (stations de Béni-Abbès, Tunis–Carthage, Assekrem et Alger).

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm ) δH -2=8δO-18+12.5 ‰ (

précipitations Tunis-Carthage

2 - δH -2=8δO-18+10 H

δ précipitations mondiales

δH -2=3.2δO-18-26

δO-18 (‰)

Fig.VII.1- Relation δ 2H - δ 18O des précipitations (d’après document CDTN, 1993)

La comparaison se fait par rapport à la droite de précipitations mondiales, dite aussi droite des eaux météoriques, d'équation :

δ 2H = 8 δ 18O + 10 et par rapport à celle de la station de Tunis-Carthage dont l'équation est : δ 2H = 8 δ 18 O + 12.5

Si les points représentés se répartissent sur des droites dont les pentes sont inférieures à 8, on dira alors que les eaux ont subi une évaporation avant ou pendant leur infiltration.

Pour les quelques valeurs relevées à Ouargla, bien que représentant des pluies de mois d'hiver, les points représentatifs s'alignent sur une droite d'évaporation d'équation:

δ 2H = 3.2 δ 18O – 26

L'intersection de cette droite avec celles des précipitations à la station de Tunis-Carthage, donne une valeur en oxygène-18 de -8.2 ‰ et en deutérium de -52 ‰ Vs SMOW (Standard Mean Océan Water). Ces valeurs représentent les teneurs initiales en isotopes lourds des précipitations avant leur chute et leur évaporation dans les basses couches de l'atmosphère.

VII-2-2.Teneurs en oxygène-18 et deutérium des eaux souterraines

VII-2-2-1.Nappe du Continental Intercalaire Les études antérieures (ERESS, 1972 et GUENDOUZ, 1985) ont montré une homogénéité des teneurs en oxygène 18 sur l'ensemble du bassin oriental, avec une valeur moyenne de -8.30‰ Vs SMOW en oxygène-18 et -63 ‰ VS SMOW en deutérium. Dans la région de Ouargla, les teneurs en oxygène –18 ont été déterminées à partir de quatre forages captant l’Albien. Elles sont homogènes et varient de –8.40 à –8.65‰ Vs SMOW.

VII-2-2-2. Nappe du Complexe Terminal Les teneurs en oxygène-18 et en deutérium des eaux du Complexe Terminal ont été déterminées à partir de vingt échantillons prélevés dans des forages captant les formations sablo-argileuses du Mio-pliocène et les calcaires du Sénonien et répartis sur l'ensemble de la

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm vallée de Ouargla. Ces teneurs sont homogènes et assez proches de celles de la nappe du Continental Intercalaire. Elles varient entre -7.97 ‰ et -8.30 ‰ pour l'oxygène-18 (18O) et -65 et -70‰ pour le deutérium (2H). Sur la base de ces résultats isotopiques, le CDTN a mis en évidence un certain nombre de zones où pourraient s'effectuer un apport de la nappe de CI vers les nappes du CT et la nappe phréatique. Celles-ci se localisent dans la ville de Ouargla et ses environs, à Hassi Miloud –Bour El Haicha et dans l'axe de l’Oued M'ya.

Ailleurs, sur le bassin oriental, la nappe du Complexe Terminal montre des teneurs en 18O et 2H très dispersées et plutôt enrichies en oxygène-18 (-7‰ à -3 ‰ Vs SMOW), (CDTN, 1993) traduisant un caché d’eau marquée par l’évaporation. Cet enrichissement est également marqué dans les eaux de pluie actuelles, qui reflète l’effet de l’aridité du climat (SASS, 2003).

La recharge de la nappe du CT semble avoir varié dans le temps, simultanément à l’évolution du climat durant les derniers millénaires (SASS, 2003). En effet, les isotopes stables et le 14C, démontrent que les eaux du CT présentent un caractère ancien et qu’elles ont été rechargées en discontinuité durant les périodes humides passées, de l’Holocène et du Pléistocène inférieur (CDTN, 2004).

VII-2-2-3. Nappe phréatique Les mesures effectuées sur 98 échantillons montrent que dans la vallée de Ouargla, les teneurs en oxygène-18 sont comprises entre –8.5 et +3‰. Ces variations font ressortir cependant les zonalités suivantes : 1- Une zone regroupant la ville de Ouargla, Hassi Miloud, Bour El Haicha et le Sud (Oued M’ya). Les teneurs en oxygène-18, comprises entre –8.6‰ et –7.5‰ Vs SMOW, sont similaires à celles de la nappe du CI. Elles sont en faveur d’apports à partir des deux systèmes aquifères (CI et CT), soit par : - Drainance verticale à partir de CI et CT ; - Reinfiltration des eaux d’irrigation et d’AEP ; - Alimentation à partir de vieux forages détériorés captant le CI et le CT.

2- Zone correspondant aux différents chotts et sebkhas (Ouargla, Ain El Beida et Sebkhet Safioune) dont les teneurs en oxygène –18 sont comprises entre -4 et +3‰. Ces eaux à caractère évaporé représentent l’eau contenue dans la nappe phréatique sans aucun apport.

3- Dans certains zones, les piézomètres donnent des eaux présentant des teneurs en oxygène-18 comprises entre –7‰ et –4.5‰ Vs SMOW. Elles peuvent correspondre à un mélange d’eau évaporée de la nappe phréatique et d’eau provenant des nappes profondes du CI et du CT.

L'apport des eaux profondes (drainance verticale), de la nappe du C.I. vers les aquifères du C.T. et la nappe phréatique, a été soulevé et suspecté lors des études antérieures sur le Sahara Nord-Est Septentrional (ERESS, 1972, GONFIANTINI et al. 1974, GUENDOUZ, 1985). Il est dû au fait qu’à Ouargla et ses environs, les teneurs en isotopes stables des eaux des nappes du CT et phréatique sont similaires à celles de la nappe profonde du CI.

VII-3.TENEURS EN CHLORURES ET OXYGENE-18 DES NAPPES SOUTERRAINES Sur le diagramme de la figure N° V-89 sont reportées les teneurs en chlorures en fonction de leur teneur en oxygène-18. Les points représentatifs s’ordonnent selon un schéma triangulaire qui correspondrait à un mélange des trois types d’eau :

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm - Pole A :Eau bien homogénéisée contenant prés de 500 mg/l de chlorures et une teneur en oxygène-18 de –8.3 ‰ Vs SMOW qui correspondrait à celle du CI ;

- Pôle B : Eau très évaporée contenant prés de 100 g/l de chlorures et une teneur en oxygène-18 enrichie de +3.5 ‰ VS SMOW qui correspondrait à la masse d’eau de la nappe phréatique dont le niveau statique est proche du sol (Zones des chotts et le Nord de Sebkhet Safioune).

- Pôle C :Eau chargée et évaporée contenant prés de 70 g/l de chlorures et une teneur en oxygène-18 de –8.3 ‰ Vs SMOW, similaire à celle de la nappe du CI.

Ce schéma de mélange confirme que l’apport de la nappe du CI vers la nappe du CT et phréatique se situe dans la ville de Ouargla et ses environs, à Hassi Miloud –Bour El Haicha et le long de l’axe de l’oued M’ya.

Sur le plan structural, ces apports sont liés aux prolongements vers le Nord des accidents méridionaux du Hoggar (G.BUSSON, 1971) qui affectent en certaines zones les formations du Tertiaire de la plateforme saharienne. A ce sujet, l’accident qui longe la vallée de l’oued M’ya (Sud–Ouest de Ouargla) s’estompe à proximité de cette ville. Il pourrait être à l’origine des apports d’eau profonde vers les nappes supérieurs (CDTN, 1993).

Fig.VII.2- Relation Chlorures-Oxygène-18 des eaux souterraines de la cuvette de Ouargla (d’après document du CDTN, 1993)

VII-4. VARIATIONS DES TENEURS EN ISOTOPE RADIOACTIF DU TRITIUM

VII -4-1.Teneurs en 3H dans les eaux de précipitations Afin d'interpréter les résultats des teneurs en tritium des eaux souterraines des différentes nappes, il est nécessaire de les comparer à celles des précipitations mesurées en unités Tritium (U.T) :1 U.T. correspond à une concentration d'un atome de 3H pour 1018 atomes d'hydrogène 1H. La période du tritium est de 12.43 ans.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Les teneurs en tritium ont été mesurées sur 14 échantillons de précipitation recueillis durant la période allant de 1990 à 1992. Elles ont permis de retenir une valeur moyenne pour le tritium de 9 U.T.

VII-4-2.Teneurs en Tritium dans les eaux souterraines VII-4-2-1. Nappes du Complexe Terminal L'ensemble des échantillons prélevés sur les nappes du Complexe Terminal et celle du Continental Intercalaire montrent des teneurs en 3H très basses voire même nulles (pas de tritium dans les eaux. Ces faibles activités confirment l'hypothèse admise pour ces nappes, à savoir qu'il s'agit d'eau à caractère ancien.

Ceci fera l'objet d'une datation au carbone 14.

VII-4-2-2. Nappe phréatique Les activités en tritium des eaux de la nappe phréatique varient entre 0 et 8,8 U.T. Les relations tritium-oxygène18 et tritium-chlorures mettent en évidence trois types de familles d’eau déjà soulevées :

- Masses d’eau ne contenant pas de tritium et une teneur en oxygène-18 de –8 ‰ Vs SMOW et correspond à celles prélevées à partir des piézomètres P59, L7, p57, P50, P54, P60, P62, P64 et P61 ; - Masses d’eau contenant des teneurs en tritium de l’ordre de 7 UT et une teneur en oxygène-18 de -3 ‰ Vs SMOW. Il s’agit d’eau de pluies récentes ayant subit une évaporation importante ; - Masses d’eau contenant des teneurs faibles en tritium (2UT) et une teneur en oxygène-18 de 2‰ Vs SMOW. Ce sont des eaux relativement anciennes et évaporées.

N.B/smow: Standard utilisé au laboratoire, les teneurs en 18 o et 2 H sont données par rapport à celui-ci dont : δ= 0 ‰. Si δ>0: eau enrichie en isotopes lourds Si δ<0: eau appauvrie en isotopes lourds

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VII-5.GAZ NOBLES Dans les eaux naturelles, les gaz nobles ou gaz rares (Ne, Ar , Kr, Xe, He) proviennent de leur mise en solution à partir de l’air. La teneur des eaux en ces gaz suit la loi de solubilité de Henry et dépend essentiellement de la température. Pour les eaux souterraines, cette concentration dépendra logiquement de la température qui prévalait lors de la recharge. Dans la région du Grand Erg Oriental, les teneurs en gaz rares de l’aquifère du Complexe Terminal ont permis de calculer des températures de recharge qui reflètent la valeur moyenne annuelle prévalant actuellement sur les zones étudiées et qui sont de l’ordre de 20°C (As. MOULLA et A. GUENDOUZ).

VII-6.CONCLUSION Les teneurs en isotopes stables (18 o et 2 H) et la variation des teneurs en chlorures en fonction de l’oxygène-18, des différentes nappes ont permis de confirmer qu’il y a un apport, par drainance verticale et par le biais de forages détériorés, de la nappe du CI vers les nappes du CT et phréatique, dans la région de Ouargla et ses environs.

Ailleurs, sur le bassin oriental, la nappe du Complexe Terminal montre des teneurs en isotopes stables (18 O et 2 H), très dispersées et enrichies traduisant un caché d’eau marquée par l’évaporation. Cet enrichissement est également marqué dans les eaux de pluie actuelles qui reflète l’effet de l’aridité du climat.

La recharge de la nappe du CT semble avoir varié dans le temps parallèlement à l’évolution du climat durant les derniers millénaires. En effet, les isotopes stables et le C-14 démontrent que les eaux du CT présentent un caractère ancien et qu’elles ont été rechargées en discontinuité durant les périodes humides passées de l’Holocène et du Pléistocène inférieur.

Les teneurs en tritium ont mis en évidence une alimentation de la nappe phréatique par les eaux de précipitations récentes. Les eaux de la nappe du Complexe Terminal montrent des teneurs en 3 H très basses voire même nulles. Ces faibles activités confirment l'hypothèse admise pour ces nappes, à savoir qu'il s'agit d'eau à caractère ancien.

Dans la région du Grand Erg Oriental, les teneurs en gaz rares de l’aquifère du Complexe Terminal ont permis de calculer des températures de recharge qui reflètent la valeur moyenne annuelle prévalant actuellement sur les zones étudiées et qui sont de l’ordre de 20°C.

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CHAPITRE VIII : IMPACT DEL’EXPLOITATION DES NAPPES SUR LA RESSOURCE EN EAU ET L’ENVIRONNEMENT

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm VIII.1- INTRODUCTION

Les systèmes aquifères du Sahara Septentrional renferment des réserves d’eau considérables, qui sont cependant peu renouvelables et ne sont pas exploitables en totalité. L’exploitation excessive de ces aquifères par pompage a engendré de nombreux problèmes qui sont à l’origine de la dégradation de l’environnement et de la contamination de L’accroissement des prélèvements, entraîne une baisse inexorable du niveau statique suivie par le tarissement des puits de surface et des sources. Mais d’autres problèmes inquiétants ont plus récemment fait leur apparition, tels la pollution des nappes entraînant la détérioration de la qualité des eaux et la récurrence de maladies à transmission hydrique. La persistance de vieux puits détériorés ou encore des effondrements locaux autour de certains forages de captages, sont autant de sources de contamination des nappes d’eau douce. Le cas d’effondrement du forage OKN32 a créé le cratère de 600 m de diamètre et 80 m de profondeur, dont le fond est occupé par un plan d’eau, présentant un taux de sel de 275 g/l, qui menace la salinisation de la nappe d’eau douce du Sénonien. Enfin, soulignons la contrainte d’une exploitation se faisant désormais uniquement par pompage.

VIII.2- REMONTEE DE LA NAPPE PHREATIQUE

Dans les régions sahariennes, les nappes phréatiques sont partout présentes et se localisent généralement dans les zones basses. Leur existence résulte de la conjugaison de plusieurs facteurs dont l’infiltration des précipitations, les crues exceptionnelles d’oueds et les pertes des puits artésiens. Mais au cours des 50 dernières années, ces nappes ont été « gonflées » par d’autres sources d’apports provenant de forages détériorés captant les aquifères profonds, l’excèdent d’irrigation, les eaux de drainage et des rejets domestiques de plus en plus abondants.

Nous abordons ci-dessous les problèmes causés par la « remontée des nappes phréatiques » dans cette région. Dans la vallée du Souf, la première à être confrontée à ce phénomène, et autour de Ouargla, la « remontée des eaux » pose de problèmes de plus en plus variés et de plus en plus graves, aussi bien en zones urbaines que dans les périmètres agricoles.

VIII.2.1- Remontée des eaux dans la vallée du Souf

Dans la région du Souf, les eaux de la nappe phréatique étaient, jadis, la seule ressource pour l’irrigation, l’abreuvement du cheptel et l’approvisionnement en eau potable de la population, qui était faible. Les pratiques agricoles se limitaient à la technique des « ghouts » (vastes entonnoirs creusés à la main), au fond desquels étaient plantés des palmiers qui puisent ainsi l’eau directement de la nappe. Au 19ème siècle, l’augmentation des besoins pour l’AEP et l’irrigation a provoqué une baisse sensible du niveau statique de la nappe. Alors, pour satisfaire aux besoins en eau de la population, en accroissement constant, on a eu recours à l’exploitation des nappes profondes.

L’opération de réalisation de forages profonds a commencé en 1956 et, de 1970 à 1980, deux forages par an, étaient régulièrement réalisés.

Mais, à partir de 1980, la vallée du Souf commence à connaître la situation nouvelle des ghouts ennoyés. Très vite, le phénomène s’amplifie et inquiète les autorités locales. En 1993, toute la zone sud de la ville d’El Oued est touchée par la remontée des eaux qui commence à provoquer des dégâts dans les zones urbaines et agricoles. En 1998, 22% de la totalité des ghouts recensés (9562) présentent des traces d’humidité et 10% ou sont inondés.

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Les principales causes à l’origine de cette remontée des eaux, sont la multiplication des forages profonds (CT et CI), fournissant de l’eau à profusion. Les multiples fuites occasionnées par la vétusté du réseau de distribution d’eau, accentuent le phénomène. Mais le facteur le plus néfaste est provoqué par le rejet des eaux usées de plus en plus abondantes, sans traitement préalable, ni possibilité d’évacuation au loin.

VIII.2.2- Cas de la région de Ouargla

De par sa morphologie en cuvette de superficie 990 Km2, le secteur de Ouargla est particulièrement exposé à ce phénomène. Etant donné les conditions climatiques arides, les chotts et sebkhas constituent des bas fonds, souvent très étendus, où l’eau de subsurface remonte continuellement par capillarité, à la surface du sol. Rapidement dissipée par l’évaporation, l’eau de la nappe dépose en surface les sels qu’elle amène en dissolution. Ces sels s’accumulent peu à peu, formant une croûte saline qui détruit toute végétation.

De telles situations s’observent en plusieurs endroits comme à l’Est de Ouargla, au Nord (Sebkhet Safioune) et à l’Ouest (Sebkhet Bamendil). La superficie de ces chotts est de 3500 hectares faisant ainsi partie de 21 000 hectares de sebkhas.

Fig. VIII .1- Accumulations de sels en surface à Sebkhet Safioune

Ainsi, comme dans la vallée du Souf, du fait de l’excès d’eau, la cuvette de Ouargla est confrontée au problème de la remontée de la nappe phréatique très salée et insuffisamment drainée. Ceci entraîne des affaissements de terrain dans les zones urbaines et crée un milieu anaérobique nuisible aux cultures et aux palmiers, dans les périmètres agricoles.

En dehors de la recharge par les inféro-flux des oueds N’sa, M’zab et M’ya qui atteignent la cuvette de Ouargla (Cf. § I-7), les causes du phénomène sont liées :

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm - aux rejets de volumes importants d’eaux usées, engendrés par une consommation élevée : le volume extrait, destiné à l’A.E.P. est de 29Hm3/an, pour une population qui a atteint 186 000 habitants en 1998, d’où une dotation journalière à Ouargla de 430 l/j/hab ; - aux méthodes d’irrigation irrationnelle et peu adaptées, à l’origine d’un excèdent d’eau : la technique de submersion fournit un apport brut par hectare dépassant largement les normes d’irrigation pour les palmeraies ; - aux fuites engendrées par les forages détériorés.

Les pertes à partir de la nappe phréatique se font par : - évaporation de la nappe, dont l’intensité varie en fonction de la position du niveau hydrostatique par rapport au sol ; - évapotranspiration dans les Palmeraies ; - évaporation à partir des plans d’eau, - drainage de la nappe vers l’aval, selon la direction général d’écoulement, suivant l’axe de l’oued M’ya.

Lorsque les volumes d’eau alimentant la nappe (entrées) sont supérieures aux sorties (pertes), le niveau de la nappe remonte, l’ascension capillaire est facilitée et le processus évaporatoire intervient de façon plus intense. En hiver, la nappe affleure dans les points bas (chotts et sebkhas) et forme des surfaces d’eau libre. Lorsque la température est suffisante, l’eau s’évapore et certains sels comme les évaporites s’accumulent dans ces zones.

Le surplus d’eau dans la ville et ses palmeraies, entraîne un relèvement local de la nappe phréatique qui évacue ses excédents en direction des dépressions « chotteuses » qui ceinturent la ville à l’Ouest, à l’Est et au Nord. Mais son taux de salinité étant très élevé, la nappe asphyxie les palmeraies les plus basses et cause des dommages aux constructions.

Le drainage agricole est assuré par des drains réalisés dans l’extension des palmeraies, déversant dans un canal collecteur. Ce canal, à ciel ouvert, mène les eaux excédentaires des régions Est et Ouest jusqu’à une station de pompage située au chott de Ouargla au Nord ouest. Cette station d’une capacité de 2,9 Hm3/an (source d’information, DHW/Ouargla) assure l’évacuation des eaux d’assainissement urbain et les surplus d’irrigation de trois communes : Ouargla, Ain El Beida et Rouissat, vers la zone de rejet à Oum Raneb (exutoire) située à 8 Km de la ville de Ouargla. Une seconde station a été conçue pour évacuer les eaux de drainage de la palmeraie de N’goussa.

Les mauvaises conditions de fonctionnement du système de drainage des eaux dans les palmeraies dues au colmatage de certains drains par les phragmites, sont à l’origine de dépérissement de plusieurs palmeraies dans la cuvette de Ouargla et l’eau excédentaire contribue à la réalimentation de la nappe phréatique dans cette zone.

Pour essayer d’endiguer cette catastrophe écologique qui affecte encore plus sévèrement la vallée du Souf, et rechercher les solutions adéquates, le Ministère des Ressources en Eau a confié l’étude d’assainissement des eaux résiduaires, pluviales et d’irrigation au Bureau d’Etudes suisse BG. Parmi ses objectifs, le bureau d’étude doit étudier le dimensionnement des ouvrages d’évacuation des eaux à terme.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm VIII.2.3- Constat du bureau d’études BG

En 2003, le bureau d’études BG a constaté que la zone de rejet de Oum Raneb est saturée. Cela est du à plusieurs facteurs : · l’ensoleillement qui régit la capacité du plan d’eau à évaporer (1m50 en année humide et 3m en année sèche) ; · la qualité de l’effluent : à forte salinité, le pouvoir évaporatoire peut être réduit du quart environ en raison d’un film de résidus gras sur une partie du plan d’eau (il n’y a pas actuellement de station de déshuilage des eaux usées) ; · les particularités inter-saisonnières du niveau du plan d’eau : si le système fonctionnait correctement il y aurait un cycle été/hiver du type : remplissage en hiver dû aux apports avec une faible évaporation, compensé par une vidange par forte évaporation d’été associé à des apports moindres. Nous savons qu’actuellement, ce cycle n’est plus à l’équilibre.

Pour dimensionner les ouvrages d’évacuation des eaux à terme, le bureau d’études tient compte des conditions suivantes : · en ville, la collecte satisfaisante des eaux usées et des eaux parasites (après suppression de l’assainissement autonome et réduction drastique des fuites d’AEP), devra amener en sortie de « STEP » (Station de Traitement et d’Epuration), à l’horizon 2030, environ 70 000 m3/j ; · en palmeraie, le drainage efficace des parcelles et l’amélioration consécutive des protocoles d’irrigation/lessivage devront amener aux grands drains à l’horizon 2030 (sur la base d’un maintien des superficies actuellement irriguées) environ 45 000 m3/j en hiver.

Pour mémoire, en période estivale, le bilan s’établirait aux environs de : 60 000 + 10 000 =70 000 m3/j. Mais ces valeurs pourraient être revues à la baisse si des dispositions particulières étaient mises en œuvre : réutilisation totale ou partielle des eaux usées épurées, d’une part et mise en eau contrôlée du chott au moyen de l’eau de lessivage d’eau traitée ou d’un mélange des deux, d’autre part.

VIII.2.4- Solutions techniques proposées par le Bureau d’Etudes BG

Le bureau d’études BG met en avant le rôle de l’actuelle station de pompage principale (située à chott) comme réceptacle des eaux : les grands drains évacueront les eaux de drainage agricole d’une part et la STEP juste à proximité d’autre part. L’évacuation des eaux depuis ce site jusqu’à Oum Raneb pourrait s’effectuer au moyen des ouvrages suivants : · mise en place d’une station de pompage (1.2 m3/s) refoulant les eaux vers un point haut, situé prés de Bour El Haicha ; · équipement par un brise charge de 300 m3 en ce point haut ; · 41 Km d’émissaire en ф 1200 mm, fonctionnant pour partie en charge et pour partie en gravitaire en charge, ainsi que les organes hydromécaniques associés ; · un ouvrage de déversement à l’exutoire de Safioune : le choix du milieu récepteur a été défini par la bureau d’études. Il correspond à la cuvette terminale de la vallée de Ouargla, occupée par la Sebkhet Safioune, point bas vers lequel convergent les eaux de la région,

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm aussi bien les eaux des crues des oueds M’zab et N’sa que les eaux de la nappe phréatique.

Le maintien, après réhabilitation, de l’actuelle évacuation permettrait de valoriser les installations existantes. Le principe de fonctionnement de l’ensemble, serait de transférer à Oum Raneb uniquement les volumes acceptables, tant en quantité qu’en qualité (les eaux usées seront épurées). Quant à la régulation hydraulique, elle consistera à basculer les eaux excédentaires sur Sebkhet Safioune.

VIII.3- LES INCONVENIENTS DU RECOURS ABUSIF AUX NAPPES PROFONDES

L’extraction d’eau à partir des aquifères profonds (notamment à partir du Continental Intercalaire) pour satisfaire l’alimentation en eau potable (cas de la ville Touggourt) et les besoins d’irrigation (cas du secteur de l’oued Righ), pose le problème crucial du surplus d’eau en surface, difficile à évacuer et participant à la « remontée des eaux ». Mais ce n’est pas le seul inconvénient de l’exploitation des eaux fortement minéralisées et parfois très chaudes des nappes profondes. Parmi ses autres inconvénients, il y a le problème d’entartrage des conduites de distribution de l’eau de l’Albien (1.8 à 2.5 g/l), que nous exposons brièvement ci-dessous, ainsi que les effondrements de terrains autour de certains forages d’exploitation, qui seront examinés plus loin.

VIII.3.1- Le problème d’entartrage des conduites de distribution

Les eaux provenant de différentes nappes sont parfois mélangées avant leur utilisation, notamment pour l’irrigation des palmeraies de l’oued Righ. Or, les teneurs en calcium (30 à 70 mg/l) et en magnésium (195 à 320 mg/l) des eaux de l’Albien sont suffisantes, dans les conditions de température dans la nappe du (55 à 60°C) pour entraîner la formation de tartre à l’intérieur des réseaux de distribution (fig VIII.2).

Dans la région de Ouargla le problème d’entartrage des canalisations se pose aussi mais avec mois d’acuité qu’à Touggourt.

Le phénomène d’entartrage est essentiellement dû à la mauvaise qualité chimique de l’eau mise en circulation dans le réseau de distribution et à sa température. Mais il faut rappeler que l’eau jaillissante de l’Albien arrive en surface avec une température de plus de 55°C. Les têtes de forages sont équipés de brise charge pour réduire la vitesse ascensionnelle de l’eau et pour la réduire sa température d’une trentaine de degrés, des refroidisseurs aériens sont construits à grands frais. L’eau véhiculée par le réseau de distribution est généralement riche en sels minéraux (calcium, magnésium). Ces sels minéraux dissous ont tendance à précipiter lorsque l’eau est chaude et à former des dépôts dures et incrustants. Comme les réseaux de distributions, les refroidisseurs sont aussi affectés par le tartre.

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Fig. VIII.2- Entartrage d’une installation hydraulique par les eaux albiennes à Touggourt

Si un dépôt doit se produire à partir de ces eaux, il sera évidemment constitué du sel le moins soluble que l’on peut obtenir par combinaison des différents ions. Dans l’immense majorité des cas ce sera CaCO3 ou FeCO3 (qui évoluera rapidement, par oxydation à l’air, vers Fe(OH)3. Ensuite apparaîtront les sulfates (CaSO4) puis les chlorures dans le cas d’eaux chauffées et fortement concentrées par évaporation.

VIII.3.2- Les paramètres de l’entartrage :

- La présence de calcaire dans l’eau : Le TH (titre hydrotimétrique) calcique définit la dureté de l’eau. D’autres paramètres chimiques interviennent aussi dans le risque d’embouage comme le TAC (titre alcalimétrique complet).

La présence de sels de calcium et, dans une moindre mesure, de magnésium dans l’eau est le premier facteur qui contribue au caractère entartrant de l’eau. Ainsi, plus la dureté de l’eau est élevée, plus il y a prédisposition au dépôt de calcaire (carbonate de calcium : CaCO3) sur les parois en contact de l’eau. Mais la présence de sels de calcium dans l’eau n’est pas, à elle seule, suffisante pour provoquer l’entartrage. Le phénomène d’entartrage se produit lorsque l’eau n’est pas en équilibre calco- carbonique, c'est-à-dire en cas d’équilibre non respecté entre le bicarbonate de calcium Ca(HCO3)2, le CO2 libre et le CaCO3. Cet équilibre se rompt notamment lorsqu’il y a échange de CO2 libre entre l’eau et l’air : un dégazage de CO2 peut se produire en cas d’un contact de l’eau avec l’atmosphère (cas des refroidisseurs), ou encore lorsque celle-ci est naturellement chaude, une partie du CO2 des bicarbonates devient du CO2 libre et il y a précipitation de CaCO3.

- La température de l’eau : La réaction chimique qui provoque la précipitation du carbonate de calcium est largement favorisée par l’élévation de la température qui, en libérant du gaz carbonique, accélère la précipitation du tartre. Il n’y a pas ou très peu d’entartrage d’eau froide. En revanche, les circuits d’eau chaude représentent un terrain favorable à l’entartrage.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm - La présence dans l’eau d’éléments favorisants : On a pu constater que deux types d’eau de composition identiques et placés dans les mêmes conditions n’avaient pas forcement le même pouvoir entartrant. La particularité tient à la présence dans l’eau de certains éléments, en quantité infinitésimale, susceptibles de déclencher le phénomène d’entartrage. Ainsi, la présence dans l’eau d’ions cuivre ou d’ions zinc freine le dépôt de tartre qui reste en suspension dans l’eau. En revanche, l’ion Fe2+ est connu pour être un élément favorisant. Les quantités nécessaires sont très faibles, de l’ordre de quelques dizaines à quelques centaines de microgrammes par litre, c'est-à-dire très inférieures aux quantités normalement contenues dans l’eau potable dans la limite de réglementation.

L’origine de ces tartres correspond toujours à une remise en cause des équilibres chimiques en solution, consécutive à différente manipulation. Nous pouvons citer les procédés à membranes qui seront utilisés dans le traitement des eaux (hyperfiltration, osmose inverse, électrodialyse, etc…). Ces procédés opérant à la température ambiante c’est généralement CaCO3 qui peut être responsable de colmatages.

VIII.3.3- Influence du tartre sur le fonctionnement des installations

- Conséquences hydrauliques :

En réduisant les sections de passage et en dégradant les états de surface, ces tartres, quelques fois très adhérents, augmentent, à débit constant, les pertes de charge et par conséquent les dépenses énergétiques liées à la circulation des fluides.

Des travaux récents menés à l’école Nationale Supérieur d’Arts et de Métiers de Paris montrent que le matériau de canalisation peut avoir une importance non négligeable dans certains cas, et que le cuivre joue un rôle très positif pour prévenir le phénomène d’entartrage.

- Conséquences thermiques :

Tout dépôt apparaissant au contact d’une paroi au travers de laquelle se fait un échange thermique amène la résistance de transfert à croître très rapidement étant donné le mauvais coefficient de conductibilité thermique de ces minéraux. Il en résulte une baisse du rendement thermique consécutive à l’augmentation des pertes et une diminution du facteur de charge de l’appareil occasionnée par les arrêts imposés par le nettoyage des surfaces d’échange.

Les tartres sont très durs, leur élimination par voie mécanique ou par intervention manuelle est difficile voire impossible. Ils peuvent être éliminés par voie chimique (s’il se présente en faible épaisseur) ou bien par application d’un procédé technique de stabilisation chimique des eaux par utilisation des polyphosphates alimentaires. L’héxamétaphosphate utilisé jusqu’ici n’est malheureusement pas sans danger sur la santé des consommateurs (journées d’étude sur les problèmes techniques posés par l’exploitation des eaux de l’Albien, Touggourt, 2002).

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm VIII. 4- MALADIES A TRANSMISSION HYDRIQUE

Selon les services de la Direction de la Santé et de la Protection de Ouargla (DSP), il a été constaté que sur le plan médical une augmentation remarquable des maladies rénales telles que l’insuffisance rénale ou encore les calculs rénaux. Les cas du paludisme sont aussi à l’ordre car c’est une MTH entre autres (ENHYDE, 2004). Les enquêtes épidémiologiques faites par la direction de la santé et de la protection (DSP) de Ouargla, en 2004 ont révélé plusieurs cas de fièvre typhoïde et que les sources les plus probables sont :

- débordement des eaux usées et les fuites des eaux d’AEP sont fréquents - les coupures fréquentes de l’eau et le manque de pression exposent l’eau facilement à la contamination - l’eau de citerne qui est stockée à domicile n’est pas traitée.

VIII.5- DEMINERALISATION DES EAUX DE DISTRIBUTION

La caractéristique essentielle des eaux de distribution urbaine est leur potabilité ce qui implique l’élimination dans l’eau brute de départ de tout ce qui peut constituer un risque pour la santé ou pour l’agrément du consommateur. Pour les eaux souterraines, cette élimination concerne : - Les sels dissous, - Les gaz dissous, - Les organismes pathogènes.

Les paramètres chimiques nécessitant un traitement des eaux souterraines destinées à la consommation humaine sont décrites dans le tableau suivant :

Tab. VIII.1- paramètres chimiques nécessitant un traitement des eaux souterraines (ENHYD, 2004)

Conséquences Traitement à Traitement à prévoir en cas Désignation des prévoir en cas d’excès paramètres d’insuffisance Sels dissous : Corrosion ou Reminéralisation Décarbonatation HCO3, CO3 : TAC entartrage Cl, SO4 Goût, corrosion Osmose inverse Méthémoglobiné Nitrates (NO3) Dénitrification mie Phosphates (PO4) Fermentation Clarification Dents, os Fluor (F) Fluoruration Défluoruration système nerveux Corrosion, Décarbonatation ou Ca, Mg : Dureté (TH) Reminéralisation Entartrage adoucissement Sodium(Na), Santé publique Osmose inverse Potassium(K) Ammonium (NH4) Fermentation Chloration ou Dénitrification Eaux colorées Fer (Fe II) Déferrisation (tâche le linge) Manganèse (Mn) Eaux colorées Démanganisation

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm (tâche le linge) Minéralisation globale Santé publique, Osmose inverse (salinité) Corrosion Gaz dissous : Goût, Corrosion Filtration sous une pression Aération Oxygène dissous (O2) Fermentation suffisante CO2 libre (Anhydride Corrosion Aération, Neutralisation carbonique) H2S (Sulfure d’hydrogène) Aération Organismes pathogènes Désinfection par le chlore

Les résultats d’analyse chimique montrent que les eaux de la nappe du Complexe Terminal sont très dures. Leur traitement et l’amélioration de leur qualité à destination de l’AEP s’avèrent nécessaires pour protéger la santé des consommateurs, préserver les équipements (conduites et pompes) contre le colmatage et la corrosion Les traitements correcteurs à envisager sont les suivants : - Déminéralisation pour réduire la salinité par la technique de l’osmose inverse ou électrodialyse, par exemple, - Adoucissement pour la correction de la dureté de l’eau.

VIII.6- TRAITEMENT DES EAUX USEES

L’eau, patrimoine universel, est un bien précieux qui doit être préservé et protégé. Le consommateur qui utilise journellement de l’eau potable et la pollue, doit en prendre conscience. La problématique de la potabilisation de l’eau et de son épuration avant son rejet dans la nature ne s’arrête pas aux seuls procédés de traitement mis en œuvre, mais englobe aussi son acheminement et sa distribution ainsi que l’optimisation et le contrôle des méthodes mises en jeu.

Dans la ville de Ouargla, les eaux usées sont directement acheminées vers la station de pompage de Chott puis rejetées à Sebkhet Oum Raneb. Le dysfonctionnement de la station d’épuration existante a entraîné son arrêt définitif et actuellement, les eaux résiduaires urbaines non traitées et les eaux de drainage sont mélangées et évacuées vers un site proche des agglomérations (Sebkhet Oum Raneb).

Dans le nouveau système d’évacuation des eaux usées et de drainage agricole, le bureau d’études BG propose la mise en place de trois stations d’épuration qui seront implantées dans les zones de Chott, Sidi Khouiled et N’goussa.

Pour l’étude d’un projet de station d’épuration, un certain nombre de critères sont à respecter : les caractéristiques de son emplacement, de son environnement et du réseau d’assainissement sont essentielles. La connaissance, en terme de concentration des effluents à traiter, de biodégradabilité et de débit, est particulièrement importante.

Une usine de dépollution est une association, normalement judicieuse, de plusieurs étapes satisfaisant aux exigences des normes de rejet :

Les prétraitements tels que dégrillage, tamisage, dessablage et dégraissage éliminent les matières les plus grossières susceptibles d’endommager les organes mécaniques ou de perturber l’efficacité des étapes ultérieures comme la décantation et l’aération.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Les traitements primaires permettent la rétention des particules décantables. Ceci est important pour la fraction concernée de la DCO et de la DBO5. Cette étape est simple si elle met en œuvre une seule décantation, et physico-chimique si une coagulation-floculation se déroule en amont. Selon les caractéristiques de l’eau à traiter, une flottation peut s’y substituer.

Le traitement secondaire est purement biologique. Il a pour objectif d’abattre la pollution soluble en la transformant en boues biologiques facilement décantables au niveau d’un décanteur secondaire ou clarificateur. Le procédé est à culture libre (lagunage, boue activée) ou à culture fixée (lits bactériens alvéolaires, biofiltres).

Le traitement tertiaire est rendu indispensable par les nouvelles exigences épuratoires vis- à-vis des éléments azote et phosphore. Le découpage entre secondaire et tertiaire est arbitraire. En effet, au sein d’une station d’épuration à boues activées, l’élimination des pollutions carbonée, azotée et phosphorée, peut se réaliser dans un seul et même bassin.

VIII.7- PROBLEMES POSES PAR LES ANCIENS PUITS Dans certaines zones telles les palmeraies de Ouargla, chott, Ain El Beida et de N’goussa, la nappe Phréatique, à la faveur d’anciens puits détériorés, débite directement dans la nappe mio-pliocène et la contamine.

Deux types de puits existent dans la région de Ouargla : - Les puits de facture locale, creusés à la main et coffrés en bois avec inter colonne bourrée d’argile et de lift, - les puits forés à la sondeuse et tubés en tôle d’acier, généralement selon la technique dite LIPPMANN (tubes non cimentés, moutonnés dans le sol).

Les deux types ont une profondeur d’environ 60 m. et comportent dans leur colonne, deux points (ou sections) mécaniquement faibles : - le sabot qui peut être miné par des venues de sable et qui, de toute façon, est classiquement une zone d’usure de puits; - le sommet des colonnes, et principalement la partie située au droit de la nappe phréatique, où se cumulent les effets de corrosion externe et les dangers de chocs internes liés à l’exploitation (installation de Noria par exemple).

D’un point de vue hydraulique, ces deux sections sont susceptibles de jouer un rôle important dans le processus de fuite : - c’est en effet par le sabot que peuvent s’amorcer des fuites extérieures à la colonne du puits, - et c’est par la section terminale du puits que peuvent s’écouler les fuites les plus importantes vers la nappe phréatique.

Lorsque le niveau piézométrique de la nappe mio-pliocène est inférieur à celui de la nappe phréatique, c’est par cette section terminale que risquent de se produire des déversements des eaux salées de la nappe phréatique dans celle du mio-pliocène.

Pour tout le reste de la colonne du puits, comprise entre le toit de la nappe mio-pliocène et le mur de la nappe phréatique, on admet que la perméabilité des terrains est trop faible pour permettre des fuites importantes.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm VIII.8- AUTRES CONSEQUENCES DE L’EXPLOITATION DES NAPPES PROFONDES (ALBIEN)

VIII .8.1- Forages pétroliers reconvertis en puits d’eau La plupart des conversions ont eu lieu pour les raisons suivantes : - Besoins en eau des chantiers, - Injection d’eau pour la récupération secondaire des hydrocarbures, - Besoins d’irrigation, sur demande des services hydrauliques et agricoles,

La conversion s’opère lorsque le forage pétrolier ne présente des tests concluants pour l’exploitation d’hydrocarbures ou lorsque au cours des travaux, des accidents sont survenus (coincement de tiges, d’outils, etc……). Alors, au mur de la formation albienne, un bouchon de ciment est mis en place. Ensuite, à l’aide d’un dispositif spécial appelé ‘’canon de criblage’’, on procède à la perforation du tube sur presque toute l’épaisseur de la formation aquifère. C’est ainsi que le tubage est transformé en crépine, bien que ce procédé n’est pas adéquat pour les forages hydrauliques.

De plus, l’équipement par un acier ordinaire de la partie comprise entre le Sénonien salifère et l’Albo-barrémien (aquifères sous pression), ainsi que la mauvaise cimentation des parois du forage (pétrolier reconverti en puits d’eau), provoquent la dissolution des couches de sels du Sénonien inférieur. Cette dissolution entraîne, en profondeur, la création de cavités et en surface, des effondrements de terrain. Le cas des forages OKN32, au Sud Est de Ouargla est le plus spectaculaire, mais il en y en d’autres...

VIII.8.2- Effondrement du forage pétrolier OKN32 Son histoire commence en 1978 à Haoudh Berkaoui, à 30 km, au sud ouest de la ville de Ouargla (Fig. VIII.3). La compagnie pétrolière française ‘’Total’’, mandatée par la ‘’Sonatrach’’ venait de commencer le forage d’un puits de 2 523 mètres, traversant près de 1000 mètres de formations aquifères, pour atteindre le réservoir de pétrole. L’ouvrage - OKN 32 - débute le 24 janvier 1978 mais s’arrête brutalement trois mois plus tard, la cimentation du puits n’avait pas résisté à une éruption d’eau. Interrompant le forage OKN 32, la compagnie pétrolière se décala de 80 mètres et entreprend de réaliser un deuxième forage sur le même site : OKN 32 bis.

Ce second forage a pu être réalisé complètement et, en avril 1978, le puits fournissait 30 tonnes de pétrole par jour. Mais, en mars 1981, la production d’OKN 32 bis s’arrête. Le forage commençait à pomper dans le vide alors qu’on prévoyait de nombreuses années d’exploitation.

Des sondages d’investigation révèlent alors la formation d’une cavité causée par la faible cimentation du premier puits et par la pression exceptionnelle des eaux de la nappe de l’Albien. Ces eaux ont détruit le puits et dissolvent progressivement la couche de sel du Sénonien inférieur.

Entre 1981 et 1986, plusieurs tentatives sont faites pour endiguer la progression de la cavité et la remontée progressive des eaux. Mais rien n’y fit. Le 26 octobre 1986, un effondrement de terrain se produit, les équipements sont engloutis et un plan d’eau se forme à l’intérieur du cratère (fig. VIII.4). OKN 32, 0KN 32 bis et tous les réservoirs à pétrole sont engloutis

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Fig. VIII.3- Le cratère OKN32 peu de temps après sa formation

Des fissures de grande ampleur se créent autour du cratère sur un diamètre de 200 mètres et une profondeur de 80 mètres. La Sonatrach est alors obligée de fermer 5 puits environnants pour éviter que le phénomène ne se propage. L’effondrement de terrain a mis en contact la nappe d’eau albienne avec la nappe du Sénonien en passant par une couche de sel épaisse. L’aquifère d’eau douce du Sénonien risque ainsi d’être salinisé et donc pollué.

1978 1981-1986 1986-1999

Les deux forages OKN32 et L’arrêt brutal de la production de Le 26 Octobre 1986, un

OKN32 bis sont creusés, pétrole révèle une cavité importante effondrement de terrain

OKN32bis a produit du dans les forages, due à la très forte se produit Fig. I pétrole Jusqu’en 1981 pression des eaux de l’aquifère

profond. Fig.

VIII.4- Etapes montrant l’évolution du cratère

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Impact de l’effondrement sur les nappes d’eau :

Des hydrologues du monde entier ont été consultés sur ce problème, des cabinets spécialisés aussi, mais, à ce jour, aucune solution n’a pu être apportée. La situation a même empiré car les derniers contrôles et études sont inquiétants : le cratère a doublé de taille, passant désormais à des dimensions de 600 mètres sur 260, et sa progression est estimée à près d’un mètre par an. Les fissures aux alentours se sont agrandies et selon l’hydrogéologue, J. Margat, chargé d’étudier le problème à la fin des années 1980 : "la Sonatrach craint fortement que la cavité ne se propage très loin".

Des tassements de terrains conséquents ont été observés sur plusieurs kilomètres dans les environs et de nouvelles fissures menacent de se créer. Mais le pire, c’est la pollution des eaux : en 1993, la nappe albienne, ressource vitale pour le Sahara s’écoulait vers la surface à un débit moyen de 0.7 m3/s, équivalent au débit d’une rivière souterraine. L’eau qui remonte rapidement vers la surface, en passant par le « salifère » (Sénonien inférieur), présente à son affleurement au milieu du cratère un taux de sel de 275 g par litre, l’équivalent de la salinité dans la mer Morte. Cette eau saumâtre entre en contact avec l’aquifère du Sénonien carbonaté et la contamine. De propositions fantasques ont été avancées comme solution au problème. Il semble même qu’un cabinet russe intégré dans l’appel d’offres de la Sonatrach ait proposé de faire exploser une légère charge nucléaire dans le cratère afin de vitrifier la zone et stopper ce processus. Mais le danger vient du fait que les radiations et les contaminations se seraient étendues sur plus de 30 kilomètres à la ronde, contaminant Ouargla et ses environs. D’autres propositions plus sérieuses visent à injecter une substance chimique liquide à prise rapide qui résisterait à la pression et permettrait de boucher l’écoulement d’eau de la nappe albienne vers la surface. Une autre prévoit de créer une énorme coulée de boue pour stopper le débit souterrain. Aucune de ces propositions, formulées en 1998, n’a été appliquée.

VIII.8.3. Le cas du forage de Zaccar Il s’agit d’un forage pétrolier abandonné puis reconverti en puits d’eau albien, situé au Sud Est de Ouargla. Après sa mise en exploitation en 1976, il a été abandonné suite à l’apparition des fuites d’eau au niveau de la tête du forage et l’élévation du taux de sels. L’application des différentes techniques d’investigation par Sonatrach (Topographie, sismique, résistivité) révèlent la formation d’une cavité causée par la faible cimentation du puits et par la pression exceptionnelle des eaux albiennes. Actuellement, la Sonatrach continue à ausculter la cave afin d’éviter ou, du moins, de minimiser les risques d’effondrement.

Afin de prévenir les conséquences de tels cas (Berkaoui, Zaccar…), le Ministère des Ressources en Eau a programmé une opération de bouchage de tous les puits pétroliers reconvertis en puits d’eau, à l’échelle du Sahara.

VIII.9- CONCLUSION

Dans la région, les développements agricoles et industriels sont conditionnés par les disponibilités en eau souterraine et leur possibilité d’utilisation dans le temps. La réussite des politiques de développement implique impérativement que des mesures techniques appropriées soient mises en œuvre à court, à moyen et à long terme pour minimiser les risques auxquels est exposée la ressource en eau.

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CONCLUSION GENERALE

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm CONCLUSION GENERALE

La région de M’ya - Ouargla est située à 800 Km au Sud-Est d’Alger. Elle est repérée approximativement par les longitudes 31°15’ et 32°30’ et les latitudes 4°45’ et 5°41’. Elle est bordée au sud et à l’Est par les limites d'extension du Grand Erg Oriental, à l’Ouest par le versant Est de la dorsale du M’zab, et au Nord se prolonge par la vallée de Oued Righ.

Elle est encaissée au fond d’une très large cuvette de la basse vallée de l’oued M’ya qui se caractérise par une dissymétrie marquée par la présence d’une falaise occidentale particulièrement nette et continue, et une limite orientale imprécise.

La région de Ouargla est caractérisée par des précipitations très faibles (41,4 mm/an) et irrégulières (coefficient de variation >50%) qui surviennent durant la saison hivernale, entre Novembre et Mars. Le meilleur ajustement des modules pluviométriques annuels est obtenu avec une loi dissymétrique du type "racine carrée normale". La température annuelle moyenne est de 23°C, mais les étés sont très chauds avec, en juillet, une moyenne de 35°C et une moyenne des maxima de 42°C. En revanche, les hivers sont frais avec des températures oscillant autour de 12,5°C et des minima moyens de 4,5°C. Le taux d’humidité de l’air moyen varie de 33 à 60%, selon la saison. Sur le plan éolien, l’hiver est une saison relativement calme, avec une vitesse moyenne des vents de 2.7 m/s, tandis que l’été est un peu plus agité, avec des valeurs d’environ 5.2 m/s. L’évapotranspiration, estimée par différentes formules empiriques, est comprise entre 1214 et 1603 mm/an. Quand à l’évaporation réelle, de l’ordre de 43.2 mm/an, est légèrement supérieure à la pluviométrie annuelle. De ce fait, la recharge des nappes par infiltration directe des précipitations ne parait pas possible. Alors, seules les crues engendrées par des averses de forte intensité peuvent contribuer à réalimenter les nappes. Les oueds les plus importants intervenant dans ce processus, sont ceux qui drainent le versant oriental de la dorsale du Mzab (oueds : N’sa, M’zab et Metlili), et l’oued M’ya qui, venant du Sud, charrie des crues générées en été par des dépressions atmosphériques soudano-sahariennes.

La région du Bas-Sahara où s'insère la large vallée de M’ya – Ouargla est particulièrement bien pourvue en eaux souterraines. Les études géologiques et hydrogéologiques mettent en évidence deux grands ensembles aquifères, contenus dans les formations post-paléozoïques (fig. 3 et 4). Ces aquifères sont constitués d’alternance de terrains perméables et imperméables qui assurent leur mise en charge. Il s’agit des deux systèmes aquifères du Complexe Terminal et du Continental Intercalaire. Ils renferment un volume d’eau évalué à 6. 1013 (soixante mille milliards) de mètres cubes, qui se sont accumulés au cours de différentes phases humides du Quaternaire. Localement, une nappe phréatique alimentée par les retours d’irrigation et/ou par une drainance ascendante, s’est développée dans la vallée de Ouargla.

D'un point de vue tectonique, le prolongement vers le Nord des accidents méridionaux du Hoggar, affecte en certaines zones les terrains tertiaires. De ce fait, l’accident qui longe la vallée de l’oued M’ya pourrait être à l’origine d'apports d'eaux profondes dans cette zone. D'ailleurs, la carte piézométrique du CI montre une anomalie piézométrique sur la dorsale Amguid - El Biod, qui peut s'expliquer par une drainance verticale à travers des failles, vers l’aquifère du CT. De même, l’éventualité d’échanges par drainance, entre la nappe phréatique et mio-pliocène, est également possible.

Notre région d’étude appartient au grand bassin hydrogéologique oriental, seule région où le Complexe Terminal est individualisé dans son comportement hydrodynamique.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Le système aquifère du Complexe Terminal est d’une façon générale, à nappe libre, sauf dans le secteur central où les eaux souterraines sont captives. Ce secteur central englobe les régions de Ouargla, El Hadjira, Oued Righ nord et sud. Ses transmissivités varient de 4 à 25 10-3 m2/s et le coefficient d’emmagasinement de 5 à 30 10-3. Les transmissivités de la nappe du Mio-pliocène, déduites de l’interprétation de pompage d’essai, par la méthode de JACOB, varient de 2 10-2 à 5.2 10 -2 m2/s.

La carte piézométrique de l’aquifère du Complexe Terminal, établie à l’échelle régionale, montre que l’écoulement de la nappe se fait selon la direction Sud-Nord, convergeant des zones d’alimentation vers les principaux exutoires : dépression d’évaporation et d’émergence de sources des grands chotts du sud algérien (Merouane et Melghir) et du sud tunisien (Rharsa et Djerid), ainsi que vers l’exutoire souterrain du Golfe de Gabès.

Les cartes piézométriques locales, spécifiques aux nappes phréatique, mio-pliocène et sénonienne, présentent, à peu près, la même configuration que la carte d’ensemble et montre, sommairement, un écoulement du Sud vers le Nord. Les réserves d’eau emmagasinées dans l’aquifère du Complexe Terminal sont estimées à 15 000 Km3. Sa réalimentation est faible et s’effectue aux limites du système hydraulique par des apports de crues d'oueds et, en année pluviométrique exceptionnelle, par infiltration directe sur les dunes du Grand Erg Oriental.

Les exutoires sont constitués principalement par les grandes cuvettes d’évaporation, les sources qui y émergent dans les points les plus bas et les prélèvements par un grand nombre de forages.

L’étude hydrochimique met en évidence les fortes minéralisations des différentes nappes. En effet, aussi bien l’aquifère carbonaté du Sénonien que la nappe dite des sables du Mio- pliocène et d'avantage la nappe phréatique, sont saturées d’eaux très chargées en sels dissous.

Les eaux de l’aquifère carbonaté sénonien présentent un pH légèrement basique (≈ 8) et des températures avoisinant 25°C. Les valeurs de conductivités électriques (1.9 à 5.5 mS/cm), traduisent une minéralisation globale importante, confirmée par les valeurs élevées en résidu sec (1.6 à 4.4 g/l). Ces concentrations augmentent généralement dans le sens de l’écoulement souterrain mais nous pouvons distinguer plusieurs secteurs particuliers, parmi lesquels celui qui occupe le centre (Ouargla) est le moins minéralisé et celui qui couvre la partie Sud (BenKahla), le plus minéralisé. Ces eaux sont très dures et présentent certains risques sur la santé des consommateurs. Mais peuvent être utilisées pour l’irrigation sans grand danger d’alcalinisation. Les minéralisations élevées résultent, d’une part du lessivage de la matrice en relation avec un temps de séjour important des eaux dans l’aquifère, et d’autre part à de possibles contaminations par des eaux plus salées provenant (ou transitant par) d’autres horizons géologiques. Elles sont aussi favorisées par la présence de lentilles évaporitiques (anhydrite) et de marnes salifères, intercalées dans la formation aquifère carbonatée.

Hormis le potassium et les bicarbonates, les concentrations en éléments chimiques majeurs dissous sont très élevées et dépassent les normes de potabilité habituellement admises. Les éléments les plus abondants sont, dans l’ordre décroissant: le magnésium, les sulfates, le chlore et le sodium, avec environ 10 meq/l, chacun.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm La prédominance du magnésium s’explique par la nature calcaro-dolomitique de l’aquifère, tandis que la relative faible part du calcium, s’explique par l’état de saturation atteint par ce minéral.

Les histogrammes de distribution des teneurs de chacun des ions dominants (sulfates, sodium, calcium et magnésium) montrent une configuration unimodale, très étalée vers les grandes valeurs. Les paramètres statistiques de position (variances), permettent de constater que les teneurs en nitrates, bicarbonates et potassium sont homogènes et centrées autour de leur valeur moyenne. En revanche, pour les chlorures, sulfates, magnésium, sodium et calcium, les concentrations sont très dispersées traduisant plusieurs modes d’acquisition de la minéralisation.

Le rapport rMg++/rCa++, supérieur à 1 sur la majeure partie de la zone d’étude, souligne le -- - caractère dominant du magnésium. Quant à la diminution du rapport rSO4 / rCl vers le Nord- Est, conformément au sens général de l’écoulement souterrain des eaux, elle est liée à la vitesse de dissolution des chlorures et leur solubilité beaucoup plus grande que celle des sulfates alcalino-terreux. La comparaison de ces deux rapports, selon les axes d’écoulements, souligne la lenteur des circulations souterraines.

Les bicarbonates, peu abondants, traduisent le faible taux le recharge, par rapport aux réserves emmagasinées.

La classification de Stabler met en évidence deux faciès dominants : le sulfaté magnésien, qui couvre la majeure partie de la zone d'étude, soit toute la moitié ouest de Mya - Ouargla, et le chloruré sodique qui domine dans l’axe de l’oued M’ya. Sur la zone de bordure Sud Ouest, les eaux sont, dans l’ensemble, sulfatées magnésiennes, excepté au forage Ben Kahla (F27), où elles présentent un faciès chloruré-sodique et où la conductivité est l’une des plus élevées enregistrées (5.5 mS/cm). Ce cas indique une possible contamination par des eaux ayant transité par la couche « salifère » du Sénonien inférieur.

La représentation dans le diagramme de PIPER montre que les eaux de la nappe du Sénonien appartiennent, en général, à la famille chlorurée et sulfatée calcique et magnésienne.

La comparaison des résultats analytiques de différentes campagnes d'échantillonnages permet de constater le peu de variation dans les secteurs peu minéralisés (comme à Ouargla et ses environs), et inversement. On peut alors penser que dans le premier cas il y a un apport d’eau provenant de la nappe albienne et dans le second, le faciès hydrochimique a changé: les ions Na+ ++ - -- ont été progressivement remplacés par les ions Mg , et les Cl par S04 . Les concentrations trop élevées en chlorures, induisant des indices d'échanges de bases positifs dans la presque totalité de la zone d’étude, favorisent une telle situation.

Signalons enfin que les teneurs en Fer, Cadmium et en Nickel sont faibles et ne dépassent pas les concentrations maximales admissibles et que les résultats des tests bactériologiques effectués entre 1999 et 2003 ont conclu à l’absence de coliformes fécaux, à l’exception du forage El Gara, où un taux de 25%, indique de sources de pollutions.

Les eaux de la nappe mio-pliocène présentent, comme dans le cas de la nappe du Sénonien, un pH légèrement basique (≈ 8) et des températures comprises entre 22°C et 30°C..

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm Les conductivités électriques sont comprises entre 1.8 mS/cm (Bamendil à l’Ouest de Ouargla) et 9.3 mS/cm (dans le chott de Ouargla, à l’est de la ville). Les valeurs les plus fréquentes se situent dans la fourchette [4 et 5.2 mS/cm], confirmant les valeurs observées de résidus secs [3,5 à 4,6 g/l]. Les concentrations en sels dissous sont donc dans ce cas légèrement plus élevées que dans la nappe du Sénonien. La répartition spatiale des minéralisations met en évidence des secteurs peu chargés, tels ceux de Bamendil, Bour El Haicha, Hassi Miloud et Aouinet Moussa (Nord Ouest de Ouargla) et des secteurs plus chargés comme dans les palmeraies de chott et N’goussa, zones de surexploitation où se produit par drainance, une contamination par les eaux très salées de la nappe phréatique et du chott. Avec un degré hydrotimétrique variant de 73 à 350 °F, ces eaux sont plus dures que celles de la nappe du Sénonien et présentent un fort degré d’alcalinisation, pour les sols. La nature lithologique de la formation réservoir (présence de lentilles de gypse au sein d’alternances sables, argiles et marnes) ainsi que les temps de séjour importants des eaux dans l’aquifère, sont les facteurs principaux intervenant dans l’importante charge saline qui les caractérise.

Les concentrations des éléments majeurs sont abondants et dépassant largement les normes recommandées par l’OMS, pour la consommation humaine. En effet, Sulfates et chlorures parmi les anions, magnésium et sodium, parmi les cations sont largement dominants et représentent chacun un peu plus de 20 meq/l. Exprimées en mg/l, la somme des teneurs en sulfates et chlorures, atteint 2100 mg/l, soit près de la moitié de la minéralisation globale de ces eaux (fig. 14). Comme précédemment, la faible part des bicarbonates reflète le caractère ancien des eaux, très faiblement renouvelées.

Les différences fondamentales qui caractérisent cette nappe par rapport à celle du Sénonien, sous jacente, sont : - une minéralisation deux fois plus élevée ; - l’abondance des chlorures par rapport aux sulfates.

La représentation dans le diagramme de PIPER montre deux familles d’eau, chlorurée et sulfatée calcique et magnésien et chlorurée sodique et potassique ou sulfatée.

Les variations du chimisme des eaux, et en particulier l’augmentation de leur minéralisation au cours du temps, est en relation avec la durée d’exploitation et l’existence de la nappe phréatique, plus salée. Le suivi des variations du résidu sec des eaux du Mio-pliocène, depuis la mise en production de l’ouvrage, nous a permis de constater que la salinité varie de façon continue au fil des années.

A l’instar des autres nappes du "Complexe Terminal ", les eaux de la nappe phréatique sont basiques (pH variant entre 7 et 9), avec des températures [19°C à 29°C] voisines de la moyenne annuelle de l'air, mais leurs conductivités électriques sont très élevées. Elles varient de 3 mS/cm à plus de 90 mS/cm. (résidu sec compris entre 2 et 385 g/l).

La carte d'égales valeurs de résidu sec, montre que les zones à très fortes minéralisations correspondent aux aires des chotts et sebkhas, exutoires de cette nappe.

Les eaux de la nappe phréatique sont beaucoup plus dures que celles des autres nappes du Complexe Terminal (TH = 90 à 2700 °F) et représentent généralement un degré d’alcalinisation très fort, pour les sols. Le sodium et les chlorures sont largement prépondérants, avec plus de 250 meq/l, chacun. Les sulfates et le magnésium viennent ensuite avec presque 50

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm meq/l et enfin le calcium et le potassium sont représenté à raison de 40 et 10 meq/l, respectivement. De telles concentrations sont très supérieures aux normes admises pour l'utilisation.

Les histogrammes de répartition des teneurs en Chlorures et Sodium, éléments prépondérants de la minéralisation totale, sont de configuration identique (fig. 19), ce qui suggère des sources identiques d’acquisition de Na+ et Cl- : l’évaporation et la dissolution des cristaux de NaCl contenus dans les sables aquifères. Les teneurs en nitrates sont généralement en quantités inférieures à 50 mg/l (Bour El Haicha, Sud Ouest de Ouargla, piézomètres P404, P114 et P117, où les niveaux hydrostatiques sont relativement profonds, d’où une relative protection contre la pollution. Cependant certaines zones en contiennent de grandes quantités, en relation avec des sources de pollution.

Le diagramme de PIPER montre deux familles d’eau, chlorurée et sulfatée calcique et magnésien et chlorurée sodique et potassique ou sulfatée.

L’application de l’analyse en composante principale réduite (ACP) aux données hydrochimiques nous a permis de traiter simultanément l’ensemble de mesures, de détecter les corrélations entre les variables et déterminer les groupes d'objets ou d'individus (points d’eau) ayant des caractéristiques communes. Les résultats des différentes représentations graphiques permettent d’avoir une idée sur la qualité des eaux souterraines avant la réalisation de tout ouvrage de captage.

L’approche isotopique permet de constater que la part des eaux récentes est insignifiante dans les nappes du Complexe Terminal. En effet, les teneurs en 18O, 2H et 14C, varient entre - 7.97 ‰ et -8.30 ‰ pour l'oxygène-18 (18O) et -65 et -70‰ pour le deutérium (2H). Les teneurs en 3H sont très basses voire nulles. Tout ceci ainsi que d’autres types d’analyses isotopiques dénotent que les eaux du CT ont été rechargées en discontinuité durant plusieurs phases humides passées, allant de l’Holocène et du Pléistocène inférieur (CDTN, 2004). Elles permettent aussi de localiser les zones de mélanges entre les nappes. Sur la base de ces résultats isotopiques, ont été mises en évidence un certain nombre de zones où s’effectue un apport de la nappe de CI vers les nappes du CT et la nappe phréatique. Ces zones se localisent dans la ville de Ouargla et ses environs, à Hassi Miloud –Bour El Haicha et dans l'axe de l’Oued M'ya. Ces apports sont liés aux prolongements vers le Nord des accidents méridionaux du Hoggar (G. BUSSON, 1971) qui affectent les formations du Tertiaire de la plate-forme saharienne. Ainsi, l’accident qui longe la vallée de l’oued M’ya (Sud - Ouest de Ouargla) pourrait être à l’origine des apports d’eau profonde vers les nappes supérieures.

En revanche, pour la nappe phréatique, les mesures indiquent des teneurs en oxygène-18 comprises entre –8.5 et +3‰, variations qui font ressortir certaines zonalités :

- celles regroupant la ville de Ouargla, Hassi Miloud, Bour El Haicha et le Sud (Oued M’ya) où les teneurs, similaires à celles de la nappe du CI, sont en faveur d’apports à partir des deux systèmes aquifères profonds (CI et CT), soit par drainance verticale, soit par ré-infiltration des eaux d’irrigation et des rejets domestiques, soit encore par le biais d’anciens forages détériorés.

- et celles qui correspondent aux chotts et sebkhas où les teneurs en 18O, comprises entre -4 et +3‰, indiquent un caractère évaporé et sont représentatives de la nappe phréatique.

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Les activités en tritium dans la nappe phréatique varient entre 0 et 8,8 U.T, mettant en évidence un apport d’eaux récentes.

La surexploitation des nappes souterraines a engendré dans cette région de graves problèmes telle la remontée des eaux de la nappe phréatique, qui résulte, en fait, de la conjugaison de plusieurs facteurs dont l’infiltration des précipitations, les crues exceptionnelles d’oueds et les pertes des puits artésiens. En effet, depuis une cinquantaine d’années, la ville s’est beaucoup développée et les besoins en eau ont été décuplés. Ceci a entraîné des forages de plus en plus nombreux dans les nappes profondes. Les systèmes hydrauliques profonds sont actuellement exploités à profusion pour approvisionner la population en eau potable, développer les Oasis et subvenir aux besoins en eau industrielle des champs pétroliers. Les résultats d’enquêtes sur les débits extraits effectuées entre 1990 et 2004 montrent que les volumes prélevés à partir des deux aquifères CT et CI sont en accroissement constant. C’est cette situation qui est à l’origine de la baisse des niveaux piézométriques et l’apparition du phénomène de la remontée des eaux de la nappe phréatique. Elle est aggravée par le mauvais fonctionnement du système de drainage agricole et le rejet des eaux usées.

Ainsi, le recours abusif aux nappes profondes, le surplus d’eau d’irrigation et l’insuffisance de drainage des eaux usées et des palmeraies, ‘’gonflent’’ la nappe phréatique et alimente des lacs insalubres de plus en plus nombreux. La cuvette de Ouargla est actuellement sérieusement perturbée par les activités humaines qui ont crée une endoréisation anthropique. L'évacuation des eaux salées après utilisation dans un système fermé a entraîné la salinisation et l'hydromorphie des sols mettant en péril la durabilité de l’agriculture et perturbé très sérieusement l’environnement.

Actuellement, les nappes exploitées sont celles du Complexe Terminal et du Continental Intercalaire, mais les unes sont souvent à eaux très minéralisées et les autres, chaudes, favorisent le dépôt du tartre obstruant les canalisations et engendrent des problèmes de santé aux consommateurs. A la salinisation primaire des eaux s’ajoute une pollution d’origine anthropique qui rend, le plus souvent, l’eau impropre à la consommation et quelques fois même à l’irrigation

Mais il y a d’autres raisons d’inquiétude dues au recours abusif aux nappes profondes. La menace de la dégradation de l’environnement et de la qualité chimique des eaux souterraines et la pérennité des ressources en eau, parmi les quelles citons : ● Les contraintes liées aux équipements vétustes ou inadéquats, à l’origine de nombreuses fuites et de cas de contaminations des nappes.

● La reconversion des forages pétroliers en puits d’eau qui est à l’origine des risques d’effondrements autour des ouvrages de captage et de contamination des nappes du Complexe Terminal. L’incident survenu par l’effondrement du puits OKN32 à Haoudh Berkaoui en est un exemple.

L’étude de l’évolution spatio-temporelle de la composition chimique et de la salinité des eaux de la nappe du Complexe Terminal nous a permis de constater que, dans la région de M’ya-Ouargla, cette nappe accuse des signes de vulnérabilité à la contamination.

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PDF créé avec la version d'essai pdfFactory Pro www.gs2i.fr/fineprint/pdffactory.htm L’interprétation des résultats d’analyse chimique montrent une certaine augmentation de la salinité des eaux et un accroissement, dans le temps, des teneurs en certains éléments chimiques, liés à l’exploitation excessive, aux équipements vétustes ou inadéquats et à l’existence de chotts et sebkhas et d’une nappe phréatique salée.

Dans la région, les développements agricoles et industriels sont conditionnés par les disponibilités en eau souterraine et leur possibilité d’utilisation dans le temps. La réussite des politiques de développement implique impérativement que des mesures techniques appropriées soient mises en œuvre à court, à moyen terme pour minimiser les risques auxquels est exposée la ressource en eau.

La qualité de l’eau et son évolution future constitue l’aspect le plus préoccupant dans la maîtrise de la gestion des ressources en eau de la nappe. Pour mieux gérer cette ressource et de protéger les nappes souterraines, nous recommandons :

- La mise en place d’un réseau de surveillance des niveaux et de suivi des prélèvements et de la qualité chimique des eaux.

- Le bouchage des vieux puits et des forages mal équipés, afin de protéger les nappes du Complexe Terminal des risques de contamination par les eaux salées de la nappe phréatique. - La stabilisation et maintien des volumes d’eau prélevé dans les zones en surexploitation et la maîtrise des volumes d’eau exploitables dans les zones à forte potentialités telles qu’identifiées par le modèle mathématique des nappes du système du Sahara Septentrional (SASS). - La mise en œuvre des techniques d’exploitation appropriées - L’étude de possibilités de réutilisation des eaux traitées ou drainées pour l’irrigation - La valorisation des eaux résiduaires urbaines permettrait d’économiser le ressource en eau souterraine, seule eau disponible - L’amélioration de la qualité physicochimique des eaux destinées à l’alimentation en eau potable et l’irrigation agricole

Pour faire face, ou pour réduire, les risques que peut engendrer la remontée des eaux de la nappe phréatique, des actions urgentes sont à entreprendre, à savoir:

- L’amélioration du réseau de distribution d’eau - Une meilleure gestion de l’irrigation est également proposée - La réhabilitation et extension des réseaux d’assainissement - Le drainage efficace des palmeraies et des périmètres agricoles, pour préserver l’agriculture - Le transfert des eaux usées et drainées hors de la cuvette

A terme, ces recommandations devraient permettre une meilleure gestion de la ressource en eau, non renouvelable, et une amélioration de l’environnement.

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