REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D’HYDRAULIQUE -ARBAOUI Abdellah- DEPARTEMENT AMENAGEMENT ET GENIE HYDRAULIQUE MEMOIRE DE MASTER Pour l’obtention du diplôme de Master en Hydraulique Option: Aménagement et Ouvrages Hydrotechniques THEME DU PROJET : APPROCHE GEOSTATISTIQUE DE L IMPACT DES CHANGEMENTS CLIMATIQUES SUR LA QUALITE PHYSICO CHIMIQUE DES EAUX SOUTERRAINES (CAS DE LA MITIDJA) PRESENTE PAR : BELKEBIR YASSINE Devant les membres du jury Nom et Prénoms Grade Qualité T.KHETTAL M.C.A Président M.HASSANE M.C.B Examinateur M.D.BENSALAH M.A.A Examinateur A.ADDOU M.A.A Examinatrice D.DJOUDAR M.C.B Promotrice Mars 2015 REMERCIEMENTS Je tiens à adresser mes plus vifs remerciements et à Exprimer ma profonde gratitude à ma promotrice Mme. D.DJOUDAR pour avoir accepté de m’encadrer, pour sa Disponibilité et le temps qu’elle m’a consacré, pour l’intérêt particulier et les conseils déterminants qu’elle a apporté à mon projet ; Je profite de l’occasion pour remercier tous le corps enseignants de l’ENSH ; Sans oublier le personnel du BEHG et de l’Hydro-travaux, et en particulier le directeur général ; Aussi je remercie les membres du jury d’avoir accepté de juge mon travail ; Enfin, Je tiens aussi à remercier tous ceux qui ont contribué de près ou de loin au bon déroulement de ce mémoire. Y.Belkebir DÉDICACE Je dédie ce modeste travail et ma sincère gratitude : A ma défunt grand-mère, que dieux ait son âme que je chérie tellement ; Aux deux êtres qui me sont très chèrs dans la vie, mon adorable et joyeuse mère, et mon père bien aimé, Amar, pour leur patience, Leurs encouragements et leur soutien inconditionnel; A mes deux frères adorés au quel sans eux ma vie n’aurai pas eu de sens, l’unique Takfarinas et le fameux Amine; ET que dieu le tout-puissant les protège et les garde; A toute la famille Belkebir et Mohamedi ; A tous mes amis sans exception ; A la 8ème merveille, avec qui j’ai trouvé le chemin de la paix et du pardon, et a qui mon estime et mon respect pour elle ne cesse de grandir, Véga lyre; A tous ceux et celles qui ont cru et croient en moi. Y.Belkebir ﻣﻠﺨﺺ: ﺗﻢ اﻟﺘﻄﺮق ﻓﻲ ﺑﺪاﯾﺔ ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ إﻟﻰ ﺗﻘﺪﯾﻢ ﺣﻮﺻﻠﺔ أوﻟﯿﺔ ﻋﻦ ﺟﻤﯿﻊ اﻟﻤﺘﻐﯿﺮات اﻟﺠﯿﻮﻣﻮرﻓﻮﻟﻮﺟﯿﺔ، اﻟﺠﯿﻮﻟﻮﺟﯿﺔ، اﻟﮭﯿﺪروﻟﻮﺟﯿﺔ واﻟﻤﻨﺎﺧﯿﺔ ﻓﻲ ﺳﻔوح أﺣﻮاض ﻣﻨﻄﻘﺔ اﻟﻤﺘﯿﺠﺔ اﻟﺸﺮﻗﯿﺔ; ﻣﺘﺒﻮﻋﺔ ﺑﺘﺤﻠﯿﻞ ﻛﻤﻲ وﻧﻮﻋﻲ ﻣﻔﺼﻞ ﻟﻜﻞ اﻟﻤﺘﻐﯿﺮات اﻟﮭﯿﺪروﻛﯿﻤﯿﺎﺋﯿﺔ اﻟﻤﻤﯿﺰة ﻟﻠﻤﯿﺎه اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ اﻟﻤﻠﺘﻘﻄﺔ ﻛﻌﯿﻨﺎت ﻣﻦ آﺑﺎر اﻟﻤﺘﺎﺑﻌﺔ اﻟﻤﻨﺠﺰة ﻣﻦ ﻗﺒﻞ اﻟﻮﻛﺎﻟﺔ اﻟﻮطﻨﯿﺔ ﻟﻠﻤﻮارد اﻟﻤﺎﺋﯿﺔ. اﻷﻣﺮ اﻟﺬي ﺳﻤﺢ ﺑﺎﻹظﮭﺎر إﻟﻰ اﻟﻮاﺟﮭﺔ اﻟﺨﺼﺎﺋﺺ اﻟﻜﯿﻤﯿﺎﺋﯿﺔ ﻟﻠﻤﯿﺎه اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ ﻟﻠﻤﺘﯿﺠﺔ اﻟﺸﺮﻗﯿﺔ. وﻓﻲ اﻷﺧﯿﺮ، ﺗﻘﻨﯿﺔ "ﻛﺮﯾﺪج" اﻟﻤﻌﺘﻤﺪة ﻋﻠﻰ اﺳﺘﻌﻤﺎل ﺑﺮﻧﺎﻣﺞ "Surfer11" اﻟﺬي ﺳﻤﺢ ﻟﻨﺎ ﺑﺮﺳﻢ ﺧﺎرطﺔ ﻟﻠﺘﻘﺴﯿﻤﺎت اﻟﻔﻀﺎﺋﯿﺔ ﻟﻠﻨﯿﺘﺮات داﺧﻞ اﻟﻣﯾﺎه اﻟﺟوﻓﯾﺔ ﻟﻠﻤﺘﯿﺠﺔ اﻟﺸﺮﻗﯿﺔ. اﺧﺘﺒﺎر ھﺬه اﻟﺨﺎرطﺔ أﺛﺒﺖ أن اﻟﻣﺟﺎﻻت اﻷﻛﺜﺮ ﻋﺮﺿﺔ ﻟﻠﺘﻠﻮث ھﻲ اﻟﻮاﻗﻌﺔ ﻓﻲ اﻟﻤﻨﺎطﻖ ذات اﻟﻨﺸﺎطﺎت اﻟﻤﺘﻌﻠﻘﺔ ﺑﺎﻟﺘﺪﺧﻼت اﻟﺒﺸﺮﯾﺔ اﻟﻜﺒﯿﺮة. اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﯿﺔ: اﻟﻣﺗﯾﺣﺔ اﻟﺷرﻗﯾﺔ، ﻧوﻋﯾﺔ اﻟﻣﯾﺎه، اﻟﻧﯾﺗرات، ﻛرﯾدج، ﺑرﻧﺎﻣﺞSufer11، اﻟﺧراﺋطﯾﺔ. Résumé La présente étude consiste en premier lieu, en une synthèse préalable de l’ensemble des paramètres géomorphologiques, géologiques, hydrologiques et climatiques des sous bassins versants de la Mitidja Est ; suivie d’une analyse quantitative et qualitative détaillée des paramètres hydro-chimiques caractérisant les eaux souterraines prélevées dans des forages et piézomètres de surveillance initiés par l’ANRH. Ceci a permis de mettre en exergue les faciès chimiques des eaux souterraines de la nappe alluviale de la Mitidja Est. Enfin la technique de Krigeage avec l’utilisation du logiciel SURFER 11 nous a permis de tracer une carte de la répartition spatiale des nitrates dans la nappe alluviale de la Mitidja Est. L’examen de cette carte a mis en évidence que les plages les plus polluées sont situées dans les zones à fortes activités anthropiques. Mots clés : Mitidja Est, qualité des eaux souterraines, Nitrate, Krigeage, Surfer 11,Cartographie. Abstract This study focused primarily on a prior synthesis of all geomorphological, geological, hydrological and climatic parameters in slopes of the Mitidja East basins; followed by a detailed quantitative and qualitative analysis of hydro-chemical parameters characterizing groundwater taken from piezometics wells initiated by National Hydraulic Resources Agency. This helped to highlight the chemical characteristics of groundwater in the alluvial aquifer of Mitidja East. Finally, the Kriging technique using SURFER 11 software allowed us to draw a map of the spatial distribution of nitrates over the Mitidja East aquifer. The review of this map has shown that the most polluted parts are located in areas of strong anthropogenic activities Keywords: Mitidja East, ground water quality, nitrate, Kriging, Surfer 11, Cartography. TABLE DES MATIERES INTRODUCTION GENERALE Chapitre I : Etude bibliographique I. 1.REGIONALISATION DES DONNEES………………………………………………….2 I. 1.1 Eléments de la théorie des variables régionalisées (VR)………………………………… 2 I. 1.2.L'inférence statistique dans le cadre de l’hypothèse intrinsèque………………………….3 I.1.2.1 Moment et stationnarité………………………………………………………………….3 I.1.2.2 L’hypothèse de Stationnarité…………………………………………………………….4 I. 1.3 Interprétation géostatistique……………………………………………………………...5 I.1.3.1 Analyse structurale : Variogramme………………………………………………………5 I.1.3.2 Estimation du variogramme……………………………………………………………...6 I.1.3.3 Propriétés du variogramme………………………………………………………………7 I.1.3.4 Comportement du variogramme………………………………………………………...7 I.1.3.5 Modélisation du variogramme…………………………………………………………10 I.1.3.6 Ajustement à un modèle………………………………………………………………..11 I.1.3.7 Expressions analytiques des différents modèles……………………………………….12 I.1.4 Krigeage…………………………………………………………………………………14 I.2 Synthèse bibliographique…………………………………………………………………..17 Conclusion……………………………………………………………………………………..18 Chapitre II : Présentation de la zone d’étude Introduction……………………………………………………………………………………19 II.1 Situation géographique de la zone d’étude……………………………………………….19 II.2 Aperçu géomorphologique………………………………………………………………..20 II.3 Réseau hydrographique…………………………………………………………………...22 II.4 Caractéristiques morphométriques………………………………………………………...22 II.4.1 Paramètres géométriques………………………………………………………………..22 II.4.2 Paramètres de formes…………………………………………………………………..23 II.4.3 Paramètres de relief……………………………………………………………………..24 II.5 Le couvert végétal………………………………………………………………………..24 II.6 Aspects socio-économiques de la Mitidja………………………………………………...24 Conclusion……………………………………………………………………………………..24 Chapitre III : Etude Hydro climatique Introduction……………………………………………………………………………………26 III. Etude des précipitations…………………………………………………………………...27 III.1. Réseau pluviométrique…………………………………………………………………..27 III.2. Les précipitations………………………………………………………………………..27 TABLE DES MATIERES III.2.1. Les précipitations mensuelles………………………………………………………….27 III.2.2. Variation interannuelle des précipitations période…………………………………….28 III.3 Evaluation de la lame d'eau moyenne précipitée sur la plaine…………………………....29 a) Méthode arithmétique……………………………………………………………………….29 b) Méthode de Thiessen………………………………………………………………………..30 C) Méthode des isohyètes……………………………………………………………………...31 III.4 Etude des températures…………………………………………………………………..34 III.4.1 Analyse des données…………………………………………………………………...34 III.5.Etude de l'évapotranspiration…………………………………………………………….35 III.5.1 Calcul de l'évapotranspiration potentielle (ETP)……………………………………….36 III.5.1.1 La formule de Thornthwaite…………………………………………………………36 III.5.2 Calcul de l'évapotranspiration réelle (ETR)……………………………………………36 III.5.2.1 Formule de Turc……………………………………………………………………...37 III.5.2.2 Formule de Coutagne………………………………………………………………...37 III.5.2.3 Méthode de bilan de Thornthwaite…………………………………………………..37 III.5.3 Discussion des résultats………………………………………………………………...38 III.6 de bilan hydrologique…………………………………………………………………….39 III.6.1 Estimation de la lame ruisselée…………………………………………………………39 III.6.2 Estimation de l'infiltration……………………………………………………………...39 III.6.3 Valeurs du bilan hydrologique…………………………………………………………40 Conclusion……………………………………………………………………………………..40 Chapitre IV : Synthèse géologique Introduction…………………………………………………………………………………….41 IV.1. Cadre général…………………………………………………………………………….41 IV.2. Description litho stratigraphique de Mitidja Est…………………………………………42 IV.2.1. Le Quaternaire…………………………………………………………………………42 IV.2.2. Le Tertiaire……………………………………………………………………………..43 Conclusion……………………………………………………………………………………...46 Chapitre V : Approche hydrodynamique de la nappe Introduction…………………………………………………………………………………….47 V.1 L'aquifère de l'Astien………………………………………………………………………47 V.1.1 Alimentation de l'aquifère………………………………………………………………..47 V.1.2 Exutoires de l'aquifère…………………………………………………………………....47 V.1.3 Caractéristiques hydrodynamiques de l'aquifère………………………………………….47 V.2 L'aquifère de la Mitidja……………………………………………………………………..48 TABLE DES MATIERES V.2.1 Alimentation de l'aquifère………………………………………………………………...48 V.2.2 Exutoires de l'aquifère…………………………………………………………………….48 V.2.3 Caractéristiques hydrodynamiques de l'aquifère………………………………………….48 V.3 Caractéristiques hydrodynamiques dans notre zone………………………………………..50 V.4 La piézométrie………………………………………………………………………………51 V.4.l Etude piézométrique de la nappe alluviale de la Mitidja Est……………………………...51 V.4.2 Interprétation des cartes piézométriques………………………………………………….51 Conclusion……………………………………………………………………………………….54 Chapitre VI : Etude Hydro chimique Introduction……………………………………………………………………………………...56 VI.1 Paramètres physico-chimiques des eaux…………………………………………………...56 VI.1.1 La Température…………………………………………………………………………..56