Deuxième Partie Modélisation Des Eaux Souterraines De La Plaine De Sidi Bel Abbès
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Université d’Oran 2 Mohamed Ben Ahmed Faculté des Sciences de la Terre et de l’Univers THESE Pour l’obtention du diplôme de Doctorat en Sciences Sciences de la Terre Option : Hydrogéologie Caractérisation des principaux paramètres affectant les eaux souterraines de la plaine de Sidi Bel Abbès à l’aide du programme Visual Modflow (applications et perspectives). Présentée et soutenue publiquement par : Bellaredj Abderahim El Mehdi Devant le jury composé de : Nadji Abdelmansour, Professeur, Université d’Oran 2 Président Mansour Hamidi, Professeur, Université d’Oran 2 Directeur de thèse Boudjemline Djamel, M.C.A., Université USTO Examinateur Safa Aïssa, M.C.A., Université d’Oran 2 Examinateur Azzaz Habib, M.C.A., Université de Mascara Examinateur Bouanani Abdelrezak, Professeur, Université de Tlemcen Examinateur Le 24 / 10 / 2019 Université d’Oran 2 Mohamed Ben Ahmed Faculté des Sciences de la Terre et de l’Univers THESE Pour l’obtention du diplôme de Doctorat en Sciences Sciences de la Terre Option : Hydrogéologie Caractérisation des principaux paramètres affectant les eaux souterraines de la plaine de Sidi Bel Abbès à l’aide du programme Visual Modflow (applications et perspectives). Présentée et soutenue publiquement par : Bellaredj Abderahim El Mehdi Devant le jury composé de : Nadji Abdelmansour, Professeur, Université d’Oran 2 Président Mansour Hamidi, Professeur, Université d’Oran 2 Directeur de thèse Boudjemline Djamel, M.C.A., Université USTO Examinateur Safa Aïssa, M.C.A., Université d’Oran 2 Examinateur Azzaz Habib, M.C.A., Université de Mascara Examinateur Bouanani Abdelrezak, Professeur, Université de Tlemcen Examinateur Le 24 / 10 / 2019 COISRIGTE DON NEACH... AS GRÀDHAICHE DHOMH... MO MHÀTHAIR. Avant-propos Je tiens avant tout à exprimer mes sincères remerciements envers toutes les personnes qui ont contribué à l’élaboration de ce travail. Mes plus vifs remerciements s’adressent en premier lieu au professeur Mansour Hamidi de l’Université d’Oran 2, qui m’a dirigé et orienté tout au long de ce travail. La confiance qu’il m’a témoignée ainsi que les conseils qu’il m’a prodigués ont grandement contribué à la réussite de cette thèse. Pour m’avoir fait l’honneur de présider le jury, je remercie vivement le professeur Nadji Abdelmansour de l’Université d’Oran 2. Pour le plaisir de les compter parmi le jury, je remercie : le Dr. Boudjemline Djamel de l’université de l’USTO, le Dr. Safa Aïssa de l’Université d’Oran 2, le Dr. Azzaz Habib de l’Université de Mascara et, le Professeur Bouanani Abdelrezak de l’Université de Tlemcen. Au travers de leurs remarques et suggestions, ils ont contribué à l’amélioration notoire de ce manuscrit. ﺗﻤﯿﯿﺰ أھﻢ اﻟﻌﻮاﻣﻞ اﻟﻤﺆﺛﺮة ﻋﻠﻰ اﻟﻤﯿﺎه اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ ﻓﻲ ﺳﮭﻞ ﺳﯿﺪي ﺑﻠﻌﺒﺎس ﺑﺎﺳﺘﻌﻤﺎل اﻟﺒﺮﻧﺎﻣﺞ اﻟﺮﻗﻤﻲ Visual Modflow (ﺗﻄﺒﯿﻘﺎت وﺗﻄﻠﻌﺎت ). ﻣﻠﺨﺺ : ﻟﻘﺪ أﺻﺒﺤﺖ اﻟﺴﺎﻛﻨﺔ ﺑﻤﺪﯾﻨﺔ ﺳﯿﺪي ﺑﻠﻌﺒﺎس ﺗﻌﺘﻤﺪ ﻋﻠﻰ وﻻﯾﺘﻲ ﺗﻠﻤﺴﺎن و ﻣﻌﺴﻜﺮ ﻻﺳﺘﻔﺎء ﺣﺎﺟﺎﺗﮭﺎ اﻟﻤﺘﺰاﯾﺪة ﻣﻦ ﻣﯿﺎه اﻟﺸﺮب. ﻏﯿﺎب ﺳﺪود ذات طﺎﻗﺔ اﺳﺘﯿﻌﺎب ﻛﺒﯿﺮة و ﻗﻠﺔ ﺗﺴﺎﻗﻂ اﻷﻣﻄﺎر ﯾﻀﺎف إﻟﻰ ﻓﻘﺮ اﻟﻤﻌﻠﻮﻣﺎت اﻟﻤﺘﻌﻠﻘﺔ ﺑﺎﻟﻤﯿﺎه اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ ﻓﻲ اﻟﻤﻨﻄﻘﺔ. رﻏﻢ ھﺬا‘ ﯾﻤﻜﻦ اﻋﺘﺒﺎر طﺒﻘﺔ اﻟﻤﯿﺎه اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ اﻟﻤﻨﺘﻤﯿﺔ ﻟﺤﻘﺒﺔ اﻟﺒﻠﯿﻮ-ﻛﻮاﺗﺮﻧﯿﺮ اﺳﺘﺜﻨﺎء ﻓﻲ اﻟﻤﻨﻄﻘﺔ. ﺗﻌﺘﺒﺮ ھﺬه اﻟﻄﺒﻘﺔ أھﻢ ﺧﺰان ﻣﺎﺋﻲ ﺗﺤﺖ أرﺿﻲ. ﯾﻤﺘﺪ ھﺬه اﻷﺧﯿﺮ ﻋﻠﻰ ﻣﺴﺎﺣﺔ ﺗﻨﺎھﺰ اﻟﺜﻤﺎﻧﻤﺎﺋﺔ ﻛﯿﻠﻮﻣﺘﺮ ﻣﺮﺑﻊ وھﻮ ﻣﺴﺘﻐﻞ ﻣﻦ ﻗﺒﻞ ﻋﺪد ﻛﺒﯿﺮ ﻣﻦ اﻵﺑﺎر، ﻣﻮﺟﮭﺔ ﻓﻲ ﻣﻌﻈﻤﮭﺎ ﻟﻠﺮي. ﻟﺬﻟﻚ‘ ﻓﺈن اﻷھﻤﯿﺔ اﻹﺳﺘﺮاﺗﺠﯿﺔ ﻟﮭﺬا اﻟﻤﻮرد اﻟﻤﺎﺋﻲ ﻟﻤﺪﯾﻨﺔ ﺳﯿﺪي ﺑﻠﻌﺒﺎس واﺿﺤﺔ ودراﺳﺘﮫ (ﺑﺎﺳﺘﻌﻤﺎل ﻧﻤﻮذج رﻗﻤﻲ) ﺑﺎﻟﺘﺎﻟﻲ ﺗﺼﺒﺢ ﺿﺮورة. ﺗﮭﺪف ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ ﻟﺘﺤﺪﯾﺪ اﻟﻘﺪرات اﻟﻤﺎﺋﯿﺔ-اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ ﻓﻲ ﺳﮭﻞ ﺳﯿﺪي ﺑﻠﻌﺒﺎس‘ ﺗﻌﺮﯾﻒ اﻟﻌﻮاﻣﻞ اﻟﺘﻲ ﺗﺆﺛﺮ ﻋﻠﯿﮭﺎ ﻣﻦ اﻟﺠﺎﻧﺐ اﻟﻜﻤﻲ و اﻟﻜﯿﻔﻲ و إﻟﻰ اﻗﺘﺮاح ﺣﻠﻮل و ﺗﻮﺻﯿﺎت ﻛﻔﯿﻠﺔ ﺑﺤﻤﺎﯾﺘﮭﺎ ﻣﻦ ﺳﻮء اﻻﺳﺘﻐﻼل. ﻧﺘﺎﺋﺞ ھﺪا اﻟﺒﺤﺚ أﻋﻄﺖ ﻣﻌﻠﻮﻣﺎت أوﺿﺢ ﻓﻲ ﻣﺎ ﯾﺘﻌﻠﻖ ﺑﺎﻟﺨﺼﺎﺋﺺ اﻟﺸﻜﻠﯿﺔ‘ اﻟﻤﻨﺎﺧﯿﺔ‘ اﻟﺠﯿﻮﻟﻮﺟﯿﺔ و اﻟﺒﻨﯿﻮﯾﺔ ﻟﻤﻨﻄﻘﺔ اﻟﺪراﺳﺔ. اﻟﺪراﺳﺔ اﻟﻜﯿﻤﺎوﯾﺔ ﺣﺪدت اﻟﻌﻮاﻣﻞ اﻟﻤﺘﺤﻜﻤﺔ ﻓﻲ ﻣﻠﻮﺣﺔ ﻣﯿﺎه اﻟﻄﺒﻘﺔ اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ اﻟﻤﻨﺘﻤﯿﺔ ﻟﺤﻘﺒﺔ اﻟﺒﻠﯿﻮ- ﻛﻮاﺗﺮﻧﯿﺮ.اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ أظﮭﺮت ﺗﻠﻮث ھﺘﮫ اﻷﺧﯿﺮة ﺑﻤﯿﺎه اﻟﺼﺮف‘ ﻣﺎ ﯾﺠﻌﻠﮭﺎ ﻏﯿﺮ ﺻﺎﻟﺤﺔ ﻟﻼﺳﺘﮭﻼك اﻟﺒﺸﺮي‘ ﻻﺳﺘﻌﻤﺎﻟﮭﺎ ﻛﻤﯿﺎه ﻟﻠﺮي (ﻣﻦ ﻧﺎﺣﯿﺔ اﻟﻤﻠﻮﺣﺔ) و ﺿﺎرة ﻟﻤﻌﻈﻢ اﻟﻨﺒﺎﺗﺎت اﻟﺤﺴﺎﺳﺔ‘ ﺑﺴﺒﺐ اﻟﺘﺮﻛﯿﺰ اﻟﻌﺎﻟﻲ ﻟﻠﻜﻠﻮر اﻟﺬي ﯾﻤﯿﺰھﺎ. ﻓﻲ ﻣﺎ ﯾﺘﻌﻠﻖ ﺑﺎﻟﻨﻤﻮذج اﻟﺤﺎﺳﻮﺑﻲ واﻟﺬي أﻧﺠﺰ ﺑﺎﺳﺘﻌﻤﺎل اﻟﺒﺮﻧﺎﻣﺞ اﻟﺮﻗﻤﻲ (Visual Modflow)‘ ﻣﻜﻦ ھﺪا اﻷﺧﯿﺮ ﻣﻦ ﺗﻌﺮﯾﻒ اﻟﻈﺮوف اﻟﻤﻮﺟﻮدة ﻋﻨﺪ أطﺮاف طﺒﻘﺔ اﻟﻤﯿﺎه اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ اﻟﻤﻨﺘﻤﯿﺔ ﻟﺤﻘﺒﺔ اﻟﺒﻠﯿﻮ- ﻛﻮاﺗﺮﻧﯿﺮ‘ ﻣﻘﺎرﺑﺔ اﻟﺨﺼﺎﺋﺺ اﻟﮭﺪرودﯾﻨﺎﻣﻜﯿﺔ اﻟﻤﺤﺪدة ﻟﮭﺎ‘ ﺗﺨﻤﯿﻦ اﻣﺘﺪادھﺎ (ﺟﺎﻧﺒﯿﺎ و رأﺳﯿﺎ)‘إﺿﺎﻓﺔ إﻟﻰ ﻣﻠﺌﮭﺎ و ﺗﻔﺮﯾﻐﮭﺎ. ﺑﮭﺬا‘ اظﮭﺮ اﻟﻨﻤﻮذج اﻟﺮﻗﻤﻲ اﺳﺘﮭﻼﻛﺎ ﻓﻮق اﻟﻘﺪرة ﻟﻤﯿﺎه اﻟﻄﺒﻘﺔ اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ اﻟﻤﻨﺘﻤﯿﺔ ﻟﺤﻘﺒﺔ اﻟﺒﻠﯿﻮ - ﻛﻮاﺗﺮﻧﯿﺮ. ﻛﻠﻤﺎت ﻣﻔﺘﺎﺣﺎه : اﻟﻄﺒﻘﺔ اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ اﻟﻤﻨﺘﻤﯿﺔ ﻟﺤﻘﺒﺔ اﻟﺒﻠﯿﻮ-ﻛﻮاﺗﺮﻧﯿﺮ‘ اﻟﻨﻤﻮذج اﻟﺮﻗﻤﻲ‘ ﺳﮭﻞ ﺳﯿﺪي ﺑﻠﻌﺒﺎس‘ اﺳﺘﮭﻼك ﻓﻮق اﻟﻘﺪرة‘ Visual Modflow « Characterization of the principal parameters affecting groundwater in the plain of Sidi Bel Abbès using the program Visual Modflow (applications and prospects) » Abstract: The population of the city of Sidi Bel Abbès has become over time reliant on the Wilayas of Tlemcen and Mascara to satisfy its growing needs for drinking water. The absence of big dams and the average and often irregular rainfall are superimposed to the poor understanding of the groundwater potential in the region. Notwithstanding this, the plio-quaternary alluvial aquifer of the Sidi Bel Abbès plain can be considered as an exception. This unconfined aquifer, which stretches over 800 km2 is drained by the Mekerra River and exploited by an impressive number of wells and boreholes, most of which are intended for irrigation. The strategic importance of this water resource for the city of Bel Abbès is immense. Thus, its characterization (by modeling) is a necessity. The present study aims to evaluate the groundwater potential in the plain of Sidi Bel Abbès, characterize the main parameters affecting both the quality and the quantity of said waters and propose practical solutions and recommendations, to protect them against deterioration and overexploitation. The results obtained at the end of this work permitted a better understanding of the morphological, climatic, geological and structural characteristics of the study area. The hydrochemical study emphasized the mechanisms and processes controlling the salinity of the plio-quaternary aquifer waters. The results obtained demonstrated the contamination of the aquifer waters by wastewaters. Therefore, they are in their majority, unfit for human consumption, unsuitable for irrigation from a salinity point of view and inappropriate due to their high concentrations in Cl, for most sensitive plants. The computer modeling of the plio- quaternary aquifer system performed using the program Visual Modflow, permitted the characterization of the aquifer boundary conditions, the approximation of its hydrodynamic proprieties, the estimation of its extension (lateral and vertical), its recharge and its destocking. Thus, the computer modeling of the plio-quaternary aquifer has clearly demonstrated its overexploitation. Key words: Computer modeling, Plio-quaternary aquifer, Overexploitation, Sidi Bel Abbès plain, Visual Modflow. « Caractérisation des principaux paramètres affectant les eaux souterraines de la plaine de Sidi Bel Abbès à l’aide du programme Visual Modflow (applications et perspectives)» Résumé : La population de la ville de Sidi Bel Abbès est devenue au fil du temps dépendante des Wilayas de Tlemcen et de Mascara pour satisfaire ses besoins croissants en eau potable. L’absence de grands barrages et la pluviométrie moyenne et irrégulière viennent se superposer à une pauvre connaissance du potentiel en eaux souterraines de la Wilaya de Sidi Bel Abbès. Nonobstant cela, l’aquifère des alluvions plio-quaternaires de la plaine de Bel Abbès peut être considéré comme une exception. Cet aquifère qui s’étend sur plus de 800 km2, porte une nappe libre drainée par l’Oued Mekerra et captée par un nombre assez impressionnant de puits et forages, destinés dans leur quasi majorité à l’irrigation des terres. L’importance stratégique de cette ressource en eau pour la Wilaya de Bel Abbès n’est donc pas à préciser et sa caractérisation (par modélisation) devient alors une nécessité. La présente étude vise à identifier les potentialités en eaux souterraines de la plaine de Sid Bel Abbès, à caractériser les principaux paramètres les affectant à la fois qualitativement et quantitativement et à proposer des solutions et recommandations pratiques, permettant de les protéger contre la détérioration et la surexploitation. Les résultats obtenus au terme de ce travail ont permis de mieux connaitre les caractéristiques morphologiques, climatiques, géologiques et structurales générales de la zone d’étude. L’étude hydrochimique a mis l’axent sur les mécanismes et processus contrôlant la salinité des eaux de l’aquifère plio-quaternaire. Les résultats obtenus ont démontré la contamination des eaux de l’aquifère par les rejets; elles sont de ce fait dans leur majorité, impropres à la consommation humaine, inappropriées à l’irrigation d’un point de vue salinité et déconseillées en raison des teneurs en Cl les caractérisant, pour la majorité des plantes sensibles. La modélisation du système aquifère plio-quaternaire faite à l’aide du programme Visual Modflow a permis l’appréciation des conditions aux limites de l’aquifère, l’approximation des paramètres hydrodynamiques le caractérisant, l’estimation de son extension (latérale et verticale), sa recharge et son déstockage. Ainsi, la modélisation du système aquifère plio- quaternaire a clairement démontré, sa surexploitation. Mots clés : Aquifère plio-quaternaire, Modélisation, Plaine de Sidi Bel Abbès, Surexploitation, Visual Modflow. TABLE DES MATIERES Introduction générale Première partie Caractéristiques physiques de la plaine de Sidi Bel Abbès et hydrochimie des eaux de