Impact de La Pollution Agricole Et Industrielle Sur La Nappe Aquifere de La Region de Boumaiza.benazzouz, Skikda )

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIREMINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE BADJI MOKHTAR ANNABA FACULTE DES SCIENCES DE LA TERRE DEPARTEMENT DE GEOLOGIE FILIERE D’HYDROGEOLOGIE Mémoire de Magister EN HYDROCHIMIE OPTION Qualité de l’eau, impact sur l’homme et l’environnement THEME IMPACT DE LA POLLUTION AGRICOLE ET INDUSTRIELLE SUR LA NAPPE AQUIFERE DE LA REGION DE BOUMAIZA ( BENAZZOUZ, SKIKDA ) Présenté par : GUECHI SALIMA Ingénieur d’état en hydrogéologie Soutenu devant le jury d’examen composé de : 1234- PRESIDENT : Mr NACER KHERICI PROFESSEUR UNIVERSITE DE ANNABA Rapporteur : Mr ABDERRAHMANE BOUDOUKHA M.C UNIVERSITE DE BATNA EXAMINATEUR : Mr LARBI DJABRI PROFESSEUR UNIVERSITE DE ANNABA EXAMINATEUR : Mr AZZEDDINE HANI MC UNIVERSITE DE ANNABA Promotion 2004 Remerciements A l’issue de ce travail - qui représente pour moi la synthèse de toutes les connaissances et le savoir que j’ai acquis depuis l’enseignement primaire jusqu’à l’étape universitaire-, je me vois dans l’obligation de présenter mes remerciements les plus sincères à tous mes enseignants sans exceptions car sans eux je ne crois pas arriver à ce stade d’instruction. Mes remerciements les plus particulières s’adressent à l’encontre de : - Mon encadreur Mr Abderrahmène Boudoukha, qui m’a éclairé durant la réalisation de ce mémoire par ces précieuses idées et ces orientationspointues qui émanent d’un monsieur expérimenté en la matière d’encadrement. - Les membres de jury qui ont accepté de me donner un peu de leurs temps très précieux pour examiner mon modeste travail. - Aux habitants de la localité de Boumiza qui nous ont accueilli avec cœur ouvert en nous facilitant l’accès à leurs ouvrages de captages d’eaux ( Puits et forages ). - A toutes les institutions et entreprises publiques ( ASMIDAL, Hopital Ibn Rochd, ANRH, Laboratoire des analyses chimiques de la wilaya de Annaba) qui nous ont aidé à réaliser toutes les étapes de ce mémoires en acceptant d’user de leurs archives et leur savoir faire dans le domaine. - A tous ceux que j’ai certainement oublier et qui ont participer de prés ou de loin à mettre ce travail en évidence, je dirai merci beaucoup. Dédicaces Je dédie ce travail à : Mes chers parents, Mes sœurs et mes frères, Aux familles Guechi et Benchikh et surtout et au défunt oncle Salah que dieu l’accepte en son paradis A mon beau-frère Djafar, A touts mes amis qui m’ont encouragé durant les moments difficiles de ce mémoire Et à toutes mes connaissances sans exception. Résumé du mémoire La plaine de Boumaiza fait partie d’un sous bassin versant (03-13) du bassin versant constantinois centre. Elle est caractérisée par des activités agricoles très intenses et la présence de quelques unités industrielles plus ou moins importantes composée essentiellement de l’usine des matériaux de construction de Hadjar Essoud et de quelques conserveries de tomate. Son climat est tempéré avec deux périodes distinctes, l’une sèche et chaude et l’autre humide et froide. Cette région appartient à la chaîne alpine et la nappe alluviale se situe dans les graviers du quaternaire et présente des résistivités allant de 20 à 30 Ωm et ayant une épaisseur atteignant les 80m. La transmissivité calculée dans cette région est de l’ordre de 10-4 m²/s. L’étude hydrochimique nous a permis de déterminer les faciès les plus dominants et de détecter quelques anomalies concernant le surdosage de quelques éléments surtout les nitrates et les chlorures lié probablement à la nature du terrain et l’utilisation des engrais. Mais généralement, l’eau de la région d’étude est bonne à la consommation humaine et son aptitude à l’irrigation est acceptable. Sommaire CHAPITRE I INTRODUCTION 1.INTRODUCTION……………………………………………………………… 03 1.1 But et méthodologie ………………………………………………….. 03 1.2 Cadre naturel …………………………………………………………….. 04 1.2.1Situation géographique ……………………………………….…….. 04 1.2.2 Climat et végétation ………………………………………………….. 04 CHAPITRE II ETUDE GEOLOGIQUE 1°/ Géologie de l’Algérie du Nord………………………………………….. 08 1.1. Domaine des massifs primaires Kabyles ou Kabylides ……… 08 1.2 Domaine Tellien : ………………………………………………………… 08 1.3 Domaine Présaharien …………………………………………………… 10 1.4 Domaine de plate forme saharienne ……………………………….. 10 2°/ Géologie de la région de Boumaiza ………………………………….. 10 2.1 Roches métamorphiques ……………………………………………….. 10 2.2 Les roches magmatiques ……………………………………………….. 12 2.3 Les roches sédimentaires ………………………………………………. 12 3. Géologie locale ………………………………………..…………………… 14 4. Tectonique …………………………………………………………………… 14 Conclusion ………………………………………………………………….... 17 CHAPITRE III ETUDE HYDROCLIMATOLOGIQUE 1- Introduction ……………………………….……………………………….. 18 2 – Analyse des précipitations ……………………………………………… 18 3 – Analyse des températures …………………………………………….. 24 4 – Relation température–précipitation …………………………………. 24 5 – Evapotranspiration ……………………………………………………… 24 Sommaire ( suite ) 5.1 Calcul de l’ETP …………………………………………………………… 27 5.2 Calcul de l’ETR ………………………………………………………….. 27 6 – Méthode du bilan évaporométrique de Thornthwaite …………… 28 7- Interprétation du bilan de Thornthwaite …………………………….. 30 8- Calcul du bilan hydrique ……………………………………………….. 30 Conclusion ……………………………………………………………………… 31 CHAPITRE IV ETUDE GEOPHYSIQUE Introduction ……………………………………………………………………. 32 1- Travaux réalisés ……………………………………………………………. 33 2- Résultats obtenus .………………………………………………………… 33 2- Etude de carte des épaisseurs des alluvions ……………………….. 39 3- Etude la carte de résistivité en ligne AB ………………………..……. 39 Conclusion ……………………………………………………………………… 39 CHAPITRE V ETUDE HYDRODYNAMIQUE 1. Introduction ………………………………………………………………… 43 2. Etude de la piezométrie ………………………………………………….. 43 1°/ Les forages étatiques de la région de Boumaiza …………… 43 2°/ Les forages des particuliers …………………………………….. 43 3°/ Les puits …………………………………………………………….. 43 2.2 Carte de battement de la nappe ………………………………………. 45 3. Conditions aux limites ……………………………………………………. 45 4. Détermination des caractéristiques hydrodynamiques …………… 48 4.1 Quelques définitions …………………………………………………….. 48 4.1.1 Transmissivité ………………………………………………………….. 48 4.1.2 Coefficient d’emmagasinement …………………………………….. 48 Sommaire ( suite ) 4.1.3 Perméabilité …………………………………………………………….. 49 4.2 Détermination de la transmissivité et du coefficient d’emmagasinement selon les travaux réalisés par le Dr K. KHAMMAR ( 1982 ) et les ingénieurs MAJOUR et OULAA ( 1990 ) 49 4.3 Interprétation des résultats des deux tableaux ………………….. 52 5. Estimation des ressources en eaux souterraines ………………….. 52 Réserves régulatrices ………………………………………………………… 52 Réserves permanentes …………………………………………………….. 52 5–3 réserve totale …………………………………………………………….. 53 Conclusion : …………………………………………………………………... 54 CHAPITRE VI ETUDE HYDROCHIMIQUE 1. Introduction ……………….……………………………………………….. 55 2- Les caractéristiques physico – chimiques des eaux de l’aquifère 58 2-1 le potentiel hydrogène ( PH ) ……………………………………….…. 58 2-2 La température ………………………………………………………….. 58 2-3 Résidu sec …………………………………………………………………. 58 2-4 Conductivité électrique ………………………………………………… 58 2-5 Les concentrations des éléments majeurs ………………………… 59 2-5.1 Teneur en chlorures ………………………………………………….. 59 2-5.2 La dureté totale ………………………………………………………… 65 2-5.3 Teneur du Sodium ( Na ) et en Potassium ( K ) ………………… 65 2-5.4 Les sulfates …………………………………………………………….. 65 2-5.5 Teneur en nitrates ……………………………………………………. 66 2-6 Etude des rapports caractéristiques rMg++/rCa++, rSO4- -/rCLet rNa+ / rCL- ………………………………………………………………….. 68 Commentaire des diagrammes ……………………………………………. 70 2-7 Aptitude des eaux à l’irrigation ………………………………………. 71 Sommaire ( suite ) 3- Faciès chimique …………………………………………………………… 77 3-1 Faciès chloruré-sodique ……………………………………………… 78 3-2 Faciès bicarbonaté-calcique ………………………………………….. 79 3-3 Faciès Chloruré-magnésien …………………………………………... 79 4- Analyse en composantes principales ( ACP ) ………………………. 79 4-1 Introduction ……………………………………………………………… 79 4-2 Application de l’ACP aux données hydrochimiques des points d’eau de la plaine de Boumaiza …………………………………………… 79 4-2-1 Etude des corrélations entre les variables ……………………… 79 4-2-2 Espace des variables ………………………………………………… 82 Conclusion …………………………………………………………………….. 84 CONCLUSION GENERALE …………………………………………… 87 BIBLIOGRAPHIE…………………………………………………………… 89 ANNEXE ………………………………………………………………………. 92 Liste des tableaux Pages Tableau N°1 Humidités relatives moyennes mensuelles en % 18 Tableau N°2 Coordonnées lamberts des stations pluviométriques 19 Tableau N°3 Les pluies annuelles des différentes stations 21 Tableau N°4 Les précipitations moyennes mensuelles 23 Tableau N°5 Températures moyennes mensuelles 24 Tableau N°6 Valeurs de l'ETP en fonction de la Température 27 Tableau N°7 Calcul de l'ETR par La formule de L. Turc 28 Tableau N°8 Bilan Hydrique calculé par la formule de G. Thornthwaite 29 Tableau N°9 Echelles des résistivités et des vitesses de propagation des ondes sismiques 33 Tableau N°10 Caractéristiques géoélectriques des roches métamorphiques 37 Tableau N°11 Caractéristiques géoélectriques des formations sédimentaires du Lias et du Crétacé 38 Tableau N°12 Caractéristiques géoélectriques des formations numidiennes 38 Tableau N°13 Caractéristiques géoélectriques des alluvions de la plaine 38 Tableau N°14 Récapitulatifs des transmissivités 51 Tableau N°15 Valeurs de transmissivité 51 Tableau N°16 Débits max et débits exploitables à Boumaiza 53 Tableau N°17 Paramètres physico-chimiques des eaux de la nappe 59 Tableau N°18 Concentration des sulfates 66 Tableau N°19 Teneur des eaux en nitrates 68 Tableau N°20 Calcul du SAR Janvier 2002 74 Tableau N°21 Calcul du SAR Mai 2002 75 Tableau N°22 Classification des eaux selon la méthode du SAR 76 Tableau N°23 Classification des eaux selon la méthode de Stabler ( Janv 2002 ) 77 Tableau N°24 Classification des eaux selon la méthode de Stabler (Mai 2002) 78 Tableau N°25 Coefficient de corrélation ( Variables de la 1ère campagne ) 81 Tableau N°26 Coefficient de corrélation ( Variables de la 2ème campagne ) 82 Tableau N°27 Contribution à la variation totale 82 Tableau N°28 Liaison des éléments aux différents facteurs ( 1ère campagne ) 83 Tableau N°29 Liaison des éléments aux différents facteurs ( 2ème campagne ) 84 Liste des figures Pages Figure 1 Carte des sous bassins du bassin constantinois centre …………… 5 Figure 2 Carte de situation géographique ……………………………………… 6 Figure 3 Carte du réseau hydrographique de la région d’étude …………….. 7 Figure 4 Carte structurale schématique de l’Algérie ………………………….. 9 Figure 5 Carte géologique de la vallée de l’oued Kébir Est ………………….. 11 Figure 6 Colonne lithologique De la région de Boumaiza …………………… 13 Figure 7 Colonne lithologique du forage B1 ( Forage ONAB ) ………………. 15 Figure 8 Schéma structurale de la région d’étude …………………………….. 16 Figure 9 Carte de répartition des stations climatiques ……………………….. 20 Figure 10 Pluies moyennes mensuelles en mm ( 1981-2000 ) ……………… 22 Figure 11a Courbes pluviothermiques …………………………………………. 25 Figure 11b Courbes pluviothermiques …………………………………………. 26 Figure 12 Sondage électrique étalon ( Forage Zit Emba 1-2 ) ………………. 34 Figure 13 Sondage électrique étalon ( Forage Chandon N°2 ) ……………… 35 Figure 14 Dromochroniques …………………………………………………….. 36 Figure 15 Carte des épaisseurs des alluvions ………………………………… 41 Figure 16 Carte de résistivité ……………………………………………………. 42 Figure 17 Carte d’inventaire des points d’eau étudiés ……………………….. 44 Figure 18 Carte piézométrique ( Janvier 2002 ) ………………………………. 45 Figure 19 Carte piézométrique ( Mai 2002 ) …………………………………… 46 Figure 20 Carte de battement de la nappe aquifère de Boumaiza ………….. 47 Figure 21a Carte des points d’eau d’analyse ( Janvier 2002 ) ………………. 56 Figure 21b Carte des points d’eau d’analyse ( Mai 2002 ) …………………... 57 Figure 22 Carte de la conductivité électrique ( Janvier 2002 ) ………………. 60 Figure 23 Carte de la conductivité électrique ( Mai 2002 ) …………………… 61 Liste des figures ( Suite ) pages Figure 24 Carte des chlorures ( Janvier 2002 ) ……………………………….. 62 Figure 25 Carte des chlorures ( Mai 2002 ) …………………………………… 63 Figure 26 Carte des sulfates ( Mai 2002 ) ……………………………………… 67 Figure 27 Carte des nitrates ( Mai 2002 ) ……………………………………… 69 Figure 28a Origine des éléments Na et Cl …………………………………….. 71 Figure 28b Origine des éléments Mg et Ca ……………………………………. 71 Figure 28a Origine des éléments So4 et Cl …………………………………… 71 Figure 29 Diagramme de Richard de la région de Boumaiza ……………….. 73 Figure 30 ACP Période Janvier 2002 …………………………………………... 85 Figure 31 ACP Période Mai 2002 ………………………………………………. 85 1. INTRODUCTION : 1.1 But et méthodologie : L’agriculture représente l’activité principale de la région de Boumaiza. On y cultive les cultures maraîchères et principalement la tomate industrielle et les céréales. A ces ressources agricoles s’ajoute l’industrie de matériaux de construction dont la cimenterie de Hadjar Soud est l’usine la plus importante de la région. Ces différentes activités exigent une consommation massive de l’eau qui exige à son tour une importante exploitation des eaux souterraines de l’aquifère de Boumaiza. Cette demande progressive en eau potable et industrielle et l’évolution urbaine et économique très accélérée de la région nous laisse supposer que ladite nappe est probablement exposée à un éventuel grand problème nommé « la pollution » Ainsi par cette étude, on a essayé d’étudier l’impact de ces événements sur les eaux souterraines de la région. Pour arriver à notre objectif nous allons développé les chapitres suivants : Chapitre I : Où on a défini le but de l’ étude, les méthodes utilisées, et le cadre naturel de la région. Chapitre II : Il sera consacré à l’étude géologique basée essentiellement sur les travaux effectués par HILLY ( 1952 ) sur le massif de l’Edough. Chapitre III : dans lequel nous avons procédé au traitement des données hydroclimatiques en vue d’évaluer les différents paramètres du bilan hydrique. Chapitre IV: Il a été consacré à l’étude géophysique afin de définir la géométrie de la nappe. Chapitre V : Il sera consacré au coté hydrodynamique de la nappe. Chapitre VI : Il sera consacré à l’étude hydrochimique des eaux souterraines de la région de Boumaiza. 1.2 Cadre naturel : 1.2.1Situation géographique : La plaine de Boumaiza appelée aussi champ captif de Guerbès est située au Nord Est de l’Algérie. Elle appartient aux « bassins versants cotiers constantinois centre» et représente une grande partie du sous bassin 03–13(Lac Fetzara)selon la nomenclature de l’ABH ( Figure 1 ). Il s’agit d’une plaine ayant une superficie de 282 Km² limitée entre les latitudes 36°30’ et 41° Nord, et des longitudes 5°50 et 7°30 Est. Elle est limitée au Nord par le lac de Fetzara et le massif de l’Edough, au Sud par les monts de Ain Berda, vers l’Ouest par la RN 44 et Djebel Safia et à l'Est par El Hadjar et El Kantara ( Figure 2 ). La région est drainée par trois principaux cours d’eau à savoir Oued El Hout, Oued Boumessous et Oued Mellah de longueur respective de 10, 9 et 8Km ( Figure 3 ). Elle se caractérise par un relief faible avec des altitudes allant de 16 à 382m et un périmètre de prés de 90km avec une largeur maximale de 23km et une longueur maximale de 24km 1.2.2 Climat et végétation : Le climat de cette région est tempéré et caractérisé par un été chaud et sec ( Tmoy = 25,6°C) et un hivers doux et humide ( Tmoy = 12,6°C ) avec une pluviométrie moyenne de l’ordre de 623 mm calculée sur une série de 19 année ( 1981-2000 ). Ces conditions climatiques favorisent le développement d’une végétation typique où l’on rencontre une prédominance des cultures maraîchères et quelques rares oliviers. On y trouve également des plantations d’eucalyptus prés des agglomérations liées aux zones d’eau stagnante. ETUDE GEOLOGIQUE 1°/ Géologie de l’Algérie du Nord : L’orogenèse hercynienne et surtout l’orogenèse Alpine sont les deux phases tectoniques qui ont donné la naissance des quatre grands ensembles structuraux constituant les traits essentiels de la géologie de l’Algérie du Nord (Figure 4) On distingue du Nord vers le Sud : 1.1. Domaine des massifs primaires Kabyles ou Kabylides : Les massifs primaires sont des ensembles métamorphiques d’age Antégothlandien ( Durand Delga .1956 ). Les lacunes du Secondaire et surtout l’importance des manifestations éruptives syn et post tectoniques (Oligocène et Pliocène) sont les faits les plus remarquables de ce domaine. Les massifs Kabyles constituent le domaine interne à matériel panafricains ou paléozoïques. Une bande étroite de terrain carbonaté située plus au Sud que les massifs Kabyles dont l’age va du Trias au Miocène qu’on l’appelle Dorsale Kabyle ou Dorsale calcaire . 1.2. Domaine Tellien : Les séries telliennes ont été découpées par des phases tectoniques tertiaires en trois grandes entités dont les limites suivent à peu prés les lignes paléogéographiques du Crétacé, Paléocènes et de l’Eocène. Ce sont du Nord au Sud :Les unités Ultratellienes, Les unités Telliennes et les unités Penitelliennes ( J.M Vila .1970 ). - Les unités ultratelliennes : Elles sont représentées par les formations typiques du Crétacé inférieur. Elles sont constituées par des marnocalcaires de couleur claire renfermant une riche microfaune, caractérisant vraisemblablement une zone surélevée à eaux oxygénées. - Les unités Telliennes : • Formées de sédiments vaseux de teinte sombre appartenant au Crétacé inférieur est plus ou moins riche en dépôts terrigènes et où les intercalations de faciès néritiques restent modérés allant du Crétacé supérieur à l’Eocène - Les unités pénitelliennes : Une sédimentation à faciès néritique prépondérants appartenant au Crétacé supérieur et à l’Eocène. Cette sédimentation est proche de celle qui se dépose sur la plate forme néritique et montre de grandes affinités avec les unités Sud – Sétifienne et l’unité néritique constantinoise. 1.3 Domaine Présaharien : Ce domaine est constitué par deux zones : • Les hauts plateaux et hautes plaines : représentent une zone peu plissée qui sépare les chaînes telliennes de l’Atlas saharien, du faciès néritique ou continental. • Atlas saharien : qui a pris naissance dans un long sillon subsident entre les hauts plateaux et la plate forme saharienne, caractérisé par de puissants dépôts néritiques et continentaux. 1.4 Domaine de plate forme saharienne : Subdivisé en deux grandes régions naturelles qui sont le Sahara occidental ( haut Sahara ) et le Sahara oriental ( bas Sahara ) 2°/ Géologie de la région de Boumaiza : ( Figure 5 ) La région de Boumaiza fait partie de la chaîne Alpine ( zone plissée de l’Algérie du Nord ). Elle est constituée par un empilement de nappes datant du Trias – Préabonien parfois adhérents à un socle paléozoïque ou plus ancien de nature cristallophyllienne complexe. Cette région est formée par un groupe de roches métamorphiques d’une part représentées par des amphibolites, des schistes satinés et du marbre, et d’autre part par des roches ignées peu ou pas métamorphisées qui sont représentées par des métagabbros et des ortho-amphibolites ( Khamar et Bouabid, 1988, Hammor 1992 ) 2.1 Roches métamorphiques : ( Figure 6 ) Schistes satinés : affleurant dans la partie méridionale du secteur à Koudiet Boumaiza et au Sud-Ouest de Koudiet Fatoûm. On rencontre des intercalations lenticulaires d’amphibolites à pyroxènes et du marbre. Schistes à silimanite : Le marbre : forme un horizon affleurant dans la partie Sud-Ouest du secteur Les amphibolites : constituent le faciès le plus répandu dans le secteur. 2.2 Les roches magmatiques : Les métagabbros et/ou Gabbros forment des affleurements métriques massifs fortement prismés 2.3 Les roches sédimentaires : On distingue : • Le Secondaire : représenté par des formations du Jurassique et du Crétacé inférieur rencontrées à l’Ouest du terrain d’étude (Djebel Safia et à Koudiet Embarek ). Le Jurassique se présente sous forme de calcaire massif blanc alors que le Crétacé se rencontre sous forme de calcaire et de marnocalcaire à nodules siliceux, des marno-calcaires du Valanginien contenant des lits de schiste du Barrémien - Des lits de schistes prédominants dans les marno-calcaires d’age Aptien • Un flysh Albo-Aptien Le Tertiaire : présent au niveau de la forêt de Radjata. Il est représenté par les conglomérats de base, ( Numédien ) qui reposent directement sur la formation cristallophyllienne, les argiles Numidienne et les éboulis de grés Numidien. • Le Quaternaire : Il est représenté par des alluvions limoneuses et des dépôts anciens et récents de la Guerâa de Fetzara. On distingue : Le Pléistocène ancien, représenté par : les alluvions de moyennes terrasses : Ce sont des sables et cailloux roulés parfois assez riches en Fer. Les alluvions des hautes terrasses des vallées : Ce sont des sables et des cailloux roulés renfermant des blocs des grés Numidiens. Le Pléistocène récent, qui renferme les dépôts anciens de la Guerâa de Fedzara. Ce sont des sables et des limons et les alluvions des basses terrasses avec des sables et des cailloux roulés. Le Néopléistocène : représenté par : - Les dépôts récents du lac Fetzara : Ce sont des sables et limons renfermant des dragées de limonite aux alentours immédiat de la Guerâa - Les alluvions limoneuses du fond des vallées - Le sol des marécages de la plaine de Fetzara 3. Géologie locale : ( Figure7 ) L’étude des carottes des forages réalisés dans le secteur de Boumaiza a montré la succession lithologique suivante : De bas en haut on rencontre au niveau forage B1 d’une profondeur de 73m : De 73 à 63 m ------> des marnes De 63 à 34 m -------> des graviers et des grés très propres De 34 à 26 m -------> des argiles graveleuses De 26 à 0 à m ---------> argile jaune graveleuse. Ces coupes lithographiques des forages réalisés dans la région de Boumaiza ont permis de réaliser une coupe géologique de cette région et d’en déduire ( selon la DHW ) l’allure générale de la nappe aquifère de Boumaiza présente une coupe du Nord – Ouest. au qui Nord – Est. Donc d’après les études antérieures on distingue deux types de nappes : Nappe superficielle et nappe captive exploitées à divers usages (AEP, AEI, et irrigation ) 4. Tectonique : Le domaine étudié est affecté par une tectonique complexe ( souple et cassante ), ( Figure 8 ) [J.Hilly, (1962) ; J.M.Vila, (1980) ; M.Gleize, (1988 ) et D.Hammor, synorogéniques (1992)]. On y rencontre des unités structurales charriées et fracturées en divers blocs qui appartiennent aux Kabylides et ultra Kabylides. Les ensembles structuraux ont chacun une tectonique propre et sont séparés par des contacts doux, plats ou discordants. - Tectonique souple : Le secteur a subi des déformations souples représentées au Nord – Est de Boumaiza par un grand pli anticlinal axé au Nord – Ouest avec des pendages maxima de 30-40 ° sur les flancs ( J.M.Vila sous presse ). La chaîne calcaire est définie par la fenêtre tectonique du Djebel Safia ( Durand Delga, Raoult et Vila ; 1967 ) formant ainsi un anticlinal déformé d’axe NW-SE. Ces déformations souples sont représentées aussi par la nappe de charriage métamorphique Kabyle du paléozoïque inférieur dans la localité de Dem El Begrat en fenêtre sous la nappe de charriage numidienne et la nappe du flysh argilito-gréseux affleurant en grande partie dans le région Est de la zone d’étude. - Tectonique cassante : Le secteur de Boumaiza est affecté par des failles de direction NNW-SSE , NE-SW et E-W. Conclusion : Le secteur de Boumaiza appartient à la chaîne alpine, zone plissée de l’Algérie du Nord ayant subi une tectonique complexe souple et cassante. Le principal pli étant l’anticlinal crétacé et liasique du Djebel Safia . Celui ci est fracturé longitudinalement par une faille qui a rendu les flancs très abruptes. Les coupes lithologiques des forages réalisés dans le secteur de Boumaiza montrent que l’aquifère de la nappe alluviale de Boumaiza se trouve dans les graviers du Quaternaire. 1- Introduction : La région de Boumaiza jouit d’un climat de type méditerranéen avec une pluviométrie annuelle qui varie entre 400 et 900 mm environ. La température est élevée en été et douce en hiver avec une moyenne annuelle de 18,5 °C. Elle se caractérise par un vent très fort en hiver et faible en été à l’exception des manifestations épisodiques du sirocco au cours des mois de Juillet et Août. Notons aussi que les vents dominants dans cette région sont ceux du Nord – Ouest. D’après Seltzer ( 1913 – 1937 ), le maximum de l’humidité relative moyenne est atteint à 7h alors que le minimum est atteint à 13h. Pendant la période froide, l’humidité relative élevée se localise essentiellement en altitude et on note une décroissance de celle-ci en période chaude. Le tableau N°1 montre les variations moyennes mensuelles de l’humidité relative à la station de Skikda ( Altitude = 12 m ) J F M A M J J A S O N D An 82 80 78 74 75 74 72 73 79 73 73 75 75 13h 71 68 63 67 67 67 66 67 70 69 68 70 68 18h 77 77 74 69 71 72 72 74 77 77 78 79 73 7h Tableau N°1 Humidités relatives moyennes mensuelles en % ( 1913 – 1937 ) selon Seltzer à la station de Skikda. On va essayer dans ce chapitre de déterminer les différentes composantes du bilan hydrique et d’analyser la répartition des précipitations qui demeurent un élément important en hydroclimatologie. 2 – Analyse des précipitations : La pluviométrie demeure l’élément majeur dans l’équation du bilan hydrologique qui s’écrit sous la forme suivante : P = ETR + R + I où : P : Précipitation moyenne annuelle en mm ETR : Evapotranspiration réelle moyenne annuelle en mm I : Infiltration moyenne annuelle en mm L’altitude, l’exposition et l’éloignement de la mer de la station sont les principaux facteurs qui conditionnent les précipitations. Ainsi la meilleure représentation de la répartition des précipitations dans notre région exige l’utilisation des stations à différentes altitudes et couvre tout le bassin. Les stations choisies ( au nombre de six ) répondent à cette demande. Le tableau N°2 donne la nomenclature et les coordonnées de ces stations et la figure N° 9 Stations montre leur localisation sur le terrain. Coordonnées Lambert X ( Km ) Y ( Km ) Z(m) 892 ,350 391,350 90 BOUATI MAHMOUD 913,875 375,475 156 AIN CHERCHAR 909,500 393,280 35 CHERKA 909,140 411,360 10 BERRAHAL 923,350 403,450 30 AIN BERDA 937,600 387,750 100 AZZABA Tableau N°2 Coordonnées Lambert des stations pluviométriques utilisées dans l’analyse de la pluviométrie de la région d’étude Pour étudier les précipitations, nous nous sommes basés sur une série de mesures da la pluviométrie s’étalant sur 19 ans ( 1981 – 2000 ) pour l’ensemble des six stations. Elle nous a permis de définir les caractéristiques empiriques du régime pluviométrique de la région ( moyenne, écart type et coefficient de variation ). Tableau N° 3 On remarque clairement dans les stations que le maximum de pluie est enregistré au mois de décembre, par contre le minimum est enregistré au mois de juillet à l’exception de la station Cherka où le minimum de la pluviométrie est observé au mois de Juin. ( Figure 10 et tableau 4 ) Station Année BOUATI AZZABA AIN MAHMOUD CHARCHAR CHERKA BERRAHAL AIN BERDA 81 – 82 679,9 704,7 657,8 898,2 781,2 584,6 82 – 83 653,6 661,4 545,2 652,8 257,4 719,3 83 – 84 821,8 951,4 833,9 797,9 746,9 717,1 84 – 85 883,8 986,4 977,5 680,2 880.0 843,4 85 – 86 471,8 486,2 491,9 745,0 573,7 455,6 86 – 87 978,3 970,6 981,1 620,0 847,0 813,6 87 – 88 421,6 443,7 530,3 241,0 519,6 382,1 88 – 89 500,1 612,5 574,2 183,6 448,4 480,1 89 – 90 493,9 545,3 579,9 163,0 473,5 571,4 90 – 91 760,8 969,0 793,5 - 709,7 685,3 91 – 92 638,1 862,9 706,4 386,4 687,6 624,7 92 – 93 576,7 833,7 535,5 419,7 659,5 680,6 93 – 94 490,5 571,8 516,2 492,7 578,8 504,0 94 – 95 635,7 633,0 609,2 564,5 548,5 585,5 95 – 96 700,7 798,8 646,5 609,7 763,2 722,0 96 – 97 282,8 380,4 366,2 365,7 525,5 394,8 97 – 98 907,3 889,5 962,4 576,7 749,5 839,5 98 – 99 613,3 813,3 1021,6 515,5 748,4 632,5 99 – 2000 420,9 594,5 600,5 - 622,9 562,1 X 622,97 721,53 680,51 524,27 637,96 620,95 σ 184,88 192,01 192,81 210,36 155,16 139,22 CV % 29,44 26,61 28,33 40,12 24,32 22,42 Tableau N°3 Les pluies annuelles des différentes stations ( Période 1981–2000) en mm ( Station AZZABA ) 140 120 100 80 60 40 20 0 pluies ( mm ) Pluies ( mm ) ( Station Ain Berda ) S O N D J F M A M J J 140 120 100 80 60 40 20 0 A S O N D J Mois Pluies ( mm ) Pluies ( mm ) 140 120 100 80 60 40 20 0 J F M A M J A J J A J A 140 120 100 80 60 40 20 0 S O N D A J F M A M J Mois Mois ( Station de Berrahal ) ( Station de Bouati Mahmoud ) 140 140 120 120 Pluies ( mm ) Pluies ( mm ) J ( Station de Cherka ) ( Station de Ain Cherchar ) S O N D F M A M J Mois 100 80 60 40 20 100 80 60 40 20 0 0 S O N D J F M A M J Mois J A S O N D J F M A M J Mois Figure 10 Pluies moyennes mensuelles en mm ( 1981 – 2000 ) Mois S Station O N D J F M A M J J A Total Bouati Mahmoud 31,53 64,08 91,43 123,27 104,43 87,47 81,50 57,14 57,34 14,15 3,61 9,13 725,08 Azzaba 20,21 55,65 82,39 127,44 103,90 86,77 71,26 42,92 32,50 6,15 0,92 3,04 633,15 Ain Cherchar 31,19 64,05 86,20 131,24 109,39 81,81 71,80 46,77 42,68 11,68 1,14 5,08 683,03 Cherka 23,42 50,45 77,44 111,90 92,45 5,04 6,50 567,21 Berrahal 28,33 57,28 82,61 129,33 102,52 78,31 66,98 53,31 43,75 13,40 2,65 5,20 663,57 Ain Berda 36,30 60,11 76,18 101,28 86,85 7,03 624,11 Tableau N°4 75,02 51,8 48,91 20,52 3,76 70,70 62,36 53,36 40,62 11,62 1,77 Les précipitations moyennes mensuelles ( mm ) de chaque station ( 1981 – 2000 ) 3 – Analyse des températures : La non disponibilité des données nous oblige à utiliser un seul poste d’observation, celui de Skikda situé à une altitude de 12 m et à 30 km de la limite Nord – Est de la vallée de l’Oued Kébir . ( Tableau N° 5 ) Mois S O N D J F M A M J J A MOY T ( °C ) 24,3 20,8 16,9 14,0 12,6 12,7 14,0 15,7 18,6 21,7 24,8 25,6 18,5 Tableau N°5. Température moyenne mensuelle et annuelle en °C de la station de Skikda ( 1981 – 2000 ). On remarque que : - La température moyenne est de l’ordre 18,5 °C - Le maximum est observé au mois d’Août avec une moyenne de 25,6 °C - Le minimum est observé au mois de Janvier avec une moyenne de 12,6°C 4 – Relation température–précipitation :(Figure 11a et Figure 11b) L’analyse des deux facteurs climatiques Température – Précipitation nous a amené à la construction de la courbe pluvio – thermique des six stations . Cette courbe a permis de distinguer deux périodes climatiques différentes: - L’une humide s’étalant entre le mois de Novembre et le mois de Mai. - L’autre sèche observée entre le mois de Mai et le mois d’Août. 5 – Evapotranspiration : C’est un ensemble de processus physique ( évaporation ) et biologique (transpiration ) qui transforme l’évapotranspiration potentielle l’eau en vapeur. On distingue ( ETP ) qui est souvent estimé par des formules empiriques telle que celle de Thornthwaite et l’évapotranspiration réelle ( ETR ) toujours inférieure ou égale à l’ETP. L’équation : DA = ETP – ETR définit le déficit agricole et le rapport ETR/ETP l’évapotranspiration relative. 140 70 120 60 100 50 80 40 60 30 40 20 20 10 0 0 S O N D J F M A M J J T ( °C ) Pluies ( mm ) Station de Azzaba ) A Mois 140 70 120 60 100 50 80 40 60 30 40 20 20 10 0 0 S O N D J F M A M J J T ( °C ) Pluies ( mm ) ( Station de Cherka ) A Mois 140 70 120 60 100 50 80 40 60 30 40 20 20 10 0 0 S O N D J F M A M J J T ( °C ) Pluies ( mm ) ( Station de Ain Berda ) A Mois Fig. 11a Courbes pluviothermiques 70 140 120 100 80 60 40 20 0 60 50 40 30 T ( °C ) Pluies ( mm ) ( Station de Berrahal ) 20 10 0 S O N D J F M A M J J A Mois 140 70 120 60 100 50 80 40 60 30 40 20 20 10 0 0 S O N D J F M A M J J T ( °C ) Pluies ( mm ) ( Station de Ain Cherchar ) A Mois 140 70 120 60 100 50 80 40 60 30 40 20 20 10 0 0 T (°C ) Pluies ( mm ) ( Station de Bouati Mahmoud ) S O N D J F M A M J J A Mois Fig. 11b Courbes pluviothermiques 5.1 Calcul de l’ETP : L’ETP est calculée par la formule empirique de Thornthwaite basée sur de nombreux travaux effectués sur des cases lysimétriques. Cette formule permet d’estimer l’ETP mensuelle exprimée en mm à partir de la température moyenne mensuelle t ( °C ) suivant la relation ETP = 1.6(10t/I)α où : I : indice thermique annuel qui est la somme des 12 indices thermiques mensuels ( i ) avec i = ( t/5 )1,514 T : Température moyenne mensuelle en°C. α est une constante régionale et s’écrit selon Serra sous la forme α = 0,016I + 0,05 Notons que cette expression n’est valable que pour des températures inférieures ou égales à 26,5°C. Si la température moyenne mensuelle dépasse les 26,5 °C on utilise le tableau proposé par C.W. Thornthwaite ( 1948 ) pour estimer les valeurs de l’ETP. T (°C ) ETP ( cm ) T (°C ) ETP ( cm ) T (°C ) ETP ( cm ) 26,50 13,50 30,50 16,52 34,50 19,18 27,00 13,95 31,00 16,80 35,00 18,29 27,50 14,37 31,50 17,07 35,50 18,37 28,00 14,78 32,00 17,31 36,00 18,43 28,50 15,17 32,50 17,53 36,50 18,47 29,00 15,54 33,00 17,72 37,00 18,49 29,50 15,89 33,50 17,90 37,50 18,50 30 16,21 34,00 18,05 38,00 15,50 Tableau N°6 Valeur l’ETP en fonction de la température moyenne mensuelle de l’air (Selon C.W. Thornthwaite ) 5.2 Calcul de l’ETR : l’ETR est calculée par la formule empirique de L. Turc. Elle s’écrit sous la forme suivante : ETR = P [ ( 0,9 + P²/L² )]-0,5 où : P : Précipitation annuelle en mm L : Facteur thermique s’écrivant sous la forme suivante L = 300 + 25t + 0.05t3 où : t : Température annuelle en °C Application numérique : L = 300 + 25( 18,5) + 0.05(18.5) 3 = 1079,08 Le tableau N° 7 récapitule les résultats obtenus pour les six stations Bouati Station Mahmoud Ain Azzaba Cherchar Ain Cherka Berrahal Berda Total Moyenne ETR ( mm ) 624 568 599 523 587 562 3462 577 Tableau N° 7 Calcul de l’ETR par la formule de L. Turc 6 – Méthode du bilan évaporométrique de Thornthwaite : Le bilan selon la formule de Thornthwaite fait appel à un ensemble de définitions dont la plus importante est celle de la réserve facilement utilisable par les plantes ( RFU ). Dans la région de Annaba, ce paramètre peut atteindre une valeur moyenne qui varie entre 100 et 110 mm. Remarque : On a établi comme exemple un bilan hydrologique pour la station de Azzaba en prenant comme températures celles de Skikda, ceci après corrélation entre les précipitations annuelles des deux régions. Le coefficient de corrélation calculé ( rcal ) étant égale à 0.79 est supérieur à la valeur du coefficient significatif ( rc ) tiré du tableau de corrélation de Mangin qui est égale à 0,75 pour dix neuf couples. Tableau N°8 Mois S O N D J F M 14,00 12,60 12,70 14,00 A M J J A Total 25,60 - Paramètres T (°C ) 24,30 20,80 16,90 15,70 18,60 21,70 24,80 P (mm ) 20 56 82 127 104 87 71 43 33 62 1 3 689 ETP ( mm ) 117 81 48 31 27 27 40 53 81 111 146 145 907 P - ETP -97 -25 34 96 77 60 31 -10 -48 -49 -145 -142 RFU 0 0 34 110 110 110 110 100 52 3 0 0 - ETR ( mm ) 20 56 48 31 27 27 40 53 81 111 4 3 501 DA 97 25 0 0 0 0 0 0 0 0 142 142 406 Exc ( mm ) 0 0 0 20 77 60 31 0 0 0 0 0 188 Tableau N°8 Bilan selon la formule de Thornthwaite (exemple : Station de Azzaba période :1981-2000 ) 7- Interprétation du bilan de Thornthwaite : - On remarque en général qu’entre le mois de Juin et le mois d’Octobre on a toujours un déficit agricole correspondant à la période d’irrigation . Le maximum du déficit est observé au mois d’Août avec une moyenne de 142 mm environ. Par contre à partir du mois de Décembre jusqu’au mois de Mars on a une période excédentaire qui correspond à la période de la reconstitution des réserves. Enfin l’écoulement commence au mois de Janvier et cesse au mois d’Avril.. 8- Calcul du bilan hydrique : P = ETR + R + I où : P = Précipitation annuelle en mm R = Ruissellement moyen en mm I = Infiltration moyen en mm • La moyenne arithmétique annuelle des précipitations pour l’ensemble des six stations est de 636 mm. On a pris la moyenne arithmétique à cause de la ressemblance des valeurs . • L’évapotranspiration potentielle à la station de Azzaba est de 907 mm et réelle est 501 mm • Le ruissellement ( R ) sera calculé par la formule empirique de Tixeront – Berkaloff. Ceci permettera le calcul de l’infiltration. Cette formule est appliquée avec les conditions suivantes : R = P3 / 3 si P > 600 mm R = P3 / 3ETP si P < 600 mm Remarque : R, P et ETP en m Dans notre cas R = ( 0,636 m )3 / 3 = 0.08575 m ≈ 86 mm Le ruissellement obtenu est de l’ordre de 86 mm soit 13,5 % des précipitations moyennes. Calcul de l’infiltration : EX = R + I d’où I = EX -R = 188 – 86 = 102 mm soit 16 % des précipitations moyennes. Conclusion : Malgré les lacunes et les quelques valeurs douteuses mais généralement acceptables, on a pu établir un schéma approximatif de l’hydroclimatologie régionale. Ainsi ; - La pluviométrie moyenne sur une période de 19 ans au niveau des six stations climatiques prises en compte est de 636 mm. Une grande partie de ces pluies participent au phénomène de l’évapotranspiration soit une lame d’eau de 501 mm. - La température moyenne annuelle est estimée à 18,5 °C à la station de Skikda. - L’infiltration est de l’ordre de 102 mm soit 16 % des précipitations. Ceci nous permet de dire que le système aquifère de la région est bien alimenté. Introduction Pour une meilleure description des principales caractéristiques géoélectriques du système aquifère de la plaine alluviale de Boumaiza, on a essayé de faire la synthèse de trois études géophysiques réalisées sur la région. Une prospection électro – sismique sur le site de la future cimenterie de Hadjar Soud ( Région de Gastu – Dpt de Annaba, 1968. ) La compagne de prospection électrique Bulgare Strojexexport réalisée en 1974 sur la plaine de Hadjar Soud. La compagne de prospection électrique Strojexport – Prague, Tchécoslovaquie, réalisée en 1976 sur la plaine alluviale de l’Oued Kébir Ouest et du massif de Guerbès. Le but principal de ces études était : 1. Pour la prospection électrosismique, elle vise à connaître la profondeur du toit des calcaires et si possible l’épaisseur des niveaux argileux à partir des profils sismiques et donner des informations plus détaillées sur les calcaires sub – affleurants à partir des profils de résistivité . 2. L’objectif des deux études faites par la société Strojexport – Prague en 1974 et en 1976 était : - de déterminer l’épaisseur et la qualité géologique du remplissage alluvial. - Reconnaître la nature du substratum et la localisation des lentilles éventuelles des cipolins sous les alluvions. - Distinguer les lentilles, les chenaux et des zones de bonne résistivité. - Délimiter les zones les plus favorables à l’implantation des ouvrages de captage des eaux souterraines - Préciser la zone d’influence des eaux salées de la cuvette du lac Fetzara. 1- Travaux réalisés : Pour la compagne géophysique de 1968, les travaux suivants ont été réalisés : • Six ( 6 ) sondages électriques en ligne AB de 60 à 140 m autour des forages réalisés par les « ciments Lafarge « ( Forages 1 à 6 ). • Six ( 6 ) principaux profils de traîné électrique réalisés dans la zone d’étude de longueurs 4070 m ( AB = 40 m , Mn = 12 m ) avec mesure tous les dix mètres ( 10 m ) • Vingt six ( 26 ) bases sismiques de 110 m de longueur ( Intervalle entre sismographes = 10 m ) La compagne géophysique de 1976 a fixé le programme des travaux suivant : - Deux cents sondages électriques dans la plaine alluviale de l’Oued Kébir en quadrillage 1000 x 1000 m avec AB = 1000m 2- Résultats obtenus : l’examen des sondages électriques obtenus ( Figure 12 et 13 ) et des dromochroniques ( Figure 14 ) effectuées par la campagne de prospection électrosismique ( 1968 ) a permis de déduire l’échelle des résistivités et des vitesses suivantes : Tableau 9 Résistivité en Ohm.m Terre végétale Limons sableux et peu argileux Limons très argileux Intercalations de bancs de Vitesse en m/s 10 - 30 200 - 300 10 500 - 800 5 900 - 1200 15 - 20 1400 – 2200 60 - 100 2500 – 3000 〉 100 3000 - 5000 calcaire de faible épaisseur et de lits argileux sableux. Substratum calcaire fissuré et karstifié Substratum calcaire compact Tableau N° 09 Echelles des résistivités et des vitesses de propagation des ondes sismiques Les résultats obtenus par la compagne de prospection électrique Strojexport – Prague en 1976 sont classés d’après les objectifs à atteindre : - qualités des alluvions de la plaine du lac Fetzara - détermination des sédiments du Lias au Crétacé, y compris la mise en évidence du caractère de leur contact avec les alluvions de la plaine au sud – Ouest de la zone étudiée. - Vérification de l’étendue et du caractère du contact des roches métamorphiques Les tableaux 10 à 13 donnent un aperçu complet des caractéristiques géoélectriques de toutes les formations mises en jeu Résistivité ( Ohm.m ) Signification géologique a/ zone superficielle, zone altérée du toit des roches cristallines b/ zones altérées ou accidentées prés de la tectonique ou le contact anormal Alternance ou empilement des résistivités fortes et faibles correspondant à la structure 100 - 500 « d’oignon « des micaschistes et cipolins Les roches métamorphiques propres dans les parties profondes en dehors 500 - 1000 de la portée de l’altération. Conditions hydrogéologiques Milieu favorable pour le stockage de l’eau souterraine. 30 - 100 Indices propres aux lentilles ou bandes des cipolins + 1000 Milieu défavorable au stockage des eaux souterraines à l’exception des lits de cipolins bien développés Milieu des gneiss est relativement défavorable au stockage par rapport aux micaschistes. Milieu défavorable au stockage de l’eau en fonction de la fissuration des cipolins et de la qualité des micaschistes sous – jacents. Tableau N° 10 Roches métamorphiques cristallines ( éventail de 30 à 1400 Ohm.m ) Résistivité ( Ohm.m ) 50 - 100 100 - 500 Signification géologique Prédominance des marnes dans l’alternance marno – calcaire du Valanginien à l’Albien Conditions hydrogéologiques Possibilité des conditions localement favorable au stockage des eaux souterraines. Formations à prédominance des calcaires Les conditions les plus ( Lias à Valanginien ) favorables au stockage de l’eau souterraine. Table N° 11Formations sédimentaires du Lias et du Crétacé (éventail de 50 à 500 Ohm.m ) Résistivité ( Ohm.m ) Signification géologique Presque totalité des argiles 5 - 10 10 - 20 20 -50 Transition aux matériaux plus grossiers argiles, aux petits galets, poudingues à ciments limoneux Prédominance successive de la sédimentation grossière, grés mal cimentés. Grés massifs 50 - 150 Conditions hydrogéologiques Milieu formant le mur imperméable. Milieu défavorable Aquifères locaux. Aquifère le plus favorable des grés numidiens. Tableau N° 12 Formations Numidiennes ( éventail de 5 à 150 Ohm.m ) Résistivité ( Ohm.m ) 10 - 20 20 - 30 Signification géologique Les alluvions salines en suite à l’évaporation autour du lac Fetzara, les étangs périodiques et des alluvions de l’Oued El Kébir Prédominance des composants argileux et limoneux Sédimentation grossière, intercalation sableuse et des poudingues fines. Alluvions sableuses prédominantes 30 -50 Dépots de graviers 0,5 - 5 5 - 10 Conditions hydrogéologiques Mur imperméable Mur imperméable Le stockage des eaux est possible Le stockage des eaux est possible. Nappes locales . Tableau N° 13 Alluvions de la plaine (éventail de 0,5 à 50 Ohm.m) 2- Etude de carte des épaisseurs des alluvions ( Figure 15 ) : La carte des épaisseurs des alluvions a permis d’individualiser des dunes et des dépressions. Entre le profile D et F, se trouve la crête SE – NW drecouverte par 20 à 30 m d’alluvions par contre le sommet au lieu dit Sidi Brahim n’est recouverte que par 10 m d’alluvions. A l’Ouest l’épaisseur des alluvions augmente donnant une dépression locale de 80 m de profondeur ou des résistivités faibles de l’ordre de 15 Ohm.m avec des passées de 30 Ohm.m indiquant la présence de limons et d’argiles sableuses. La dépression la plus importante des alluvions se trouve à l’Est avec une profondeur de 110 m qui se prolonge au Nord par une autre dépression correspondant à l’ancienne vallée de l’Oued Kébir . La partie la plus transmissive des alluvions se situe à la terminaison S-SE de la plaine alluviale vers la profondeur de 50 m. 3- Etude la carte de résistivité en ligne AB=1000m: Figure 16 La carte de résistivité nous a permis de constater les variations latérales des résistivités pour une profondeur fixe de 50m. Au Nord de la carte le substratum affleure caractérisé par une résistivité de 50 à 100Ωm. Au Nord – Est et / ou Nord – Ouest les valeurs de résistivité ne dépassent pas 20Ωm indiquant la présence de formations alluvionnaires constituées de limons et d’argiles. Au centre de la partie Nord affleure le substratum constitué de marne, d’argile et de schiste avec une résistivité de l’ordre de 20Ωm. A l’ouest de la carte, la résistivité varie de 20 à 100Ωm où le substratum apparaît à partir d’une valeur de 40Ωm, il s’agit de flyschs marno-alcaires du Crétacé. Au Sud – Est les résistivités sont relativement élevées allant de 30 à 50Ωm où affleure le substratum calcaire du Lias à l’Est du forage Zit Emba N° 1 et de poudingues, argiles et grés numidien à l’extrême Sud – Est. Conclusion : L’étude géophysique a montré que les terrains aquifères correspondent à des dépôts d’alluvions grossières caractérisées par des résistivités de 20 à 50 Ohm.m et d’épaisseur appréciable surtout dans les dépressions locales reposant sur un substratum de résistivité de 20 à 30 Ohm.m. Les calcaires du Lias forment la zone la plus favorable à la circulation des eaux. Au NordOuest, une importante épaisseur des alluvions ( 80 m ) argileuses et sabloargileuses caractérise un enfoncement du substratum et indique la possibilité de gisement d’eau artésienne. 1.Introduction : L’objectif de ce chapitre est de donner une idée sur les caractéristiques hydrodynamiques du système aquifère de la plaine de Boumaiza. On a essayé de déterminer les différents paramètres hydrodynamiques comme la transmissivité, le Coefficient d’emmagasinement et la perméabilité, et cela en se basant sur l’ interprétation des essais de pompage réalisés par plusieurs auteurs ). On a complété cette étude par l’élaboration de deux cartes piézométriques, l’une pour le mois de Janvier 2002 ( Période des hautes eaux ) et l’autre pour le mois de Mai 2002. Ces deux cartes vont permettre de déterminer la direction de l’écoulement et le calcul du gradient hydraulique. Par ailleurs, on a mentionné les débits d’exploitation des sept forages implantés à Boumaiza par DHW de Annaba ( sous direction de Berrahal ) 2.Etude de la piezométrie : Les points d'eau qui existent dans la région ont été reportés dans la figure17 . Ces points d’eau ont été classé en trois groupes selon leur profondeur et leur utilisation : 1°/ Les forages étatiques de la région de Boumaiza : ces forages sont appelés les forages de l'ONAB ( office National de l'Alimentation du Bétail ) se situant dans l'enceinte de cette dernière. Leurs nombres est égale à neuf ( 09 ) [forages B1 – B9]. Il sont destinés à l'alimentation en eau potable de quelques agglomérations de la région comme le village de Boumaiza, celui de Berrahal et la cimenterie de Hdjar Soud. 2°/ Les forages des particuliers : Ce type d’ouvrages appartient aux propriétaires des terrains agricoles, à des industriels agroalimentaires et des propriétaires de stations d'essence. Ils sont destinés à l'irrigation et à des fins commerciaux. 3°/ Les puits : Ils sont généralement utilisés à des fins domestiques puisqu'ils sont implantés dans les maisons 2.2 Etude de la carte piezométrique : L'importance de l'étude pièzomètrique réside dans la détermination de la direction de l'écoulement des eaux souterraines de la nappe aquifère, ce qui nous permet de connaître la trajectoire et la propagation d’une éventuelle pollution. Pour cela nous avons réalisé deux cartes piézométriques : - Une carte piézométrique du mois de janvier 2002 ( Figure 18 ). Elle montre dans la zone Nord et Nord-Ouest des courbes piézométriques espacés à gradient hydraulique faible de l'ordre de 0.003 et 0.005; ces courbes piézométriques se resserrent dans la partie Nord – Est à gradient hydraulique moyen 0.012. Le gradient hydraulique moyen est de l'ordre de 0.007.L’ecoulement se fait vers le lac fetzara, vers l’Est et vers le Nord- Ouest dans la partie Ouest.. - La carte piézométrique du mois de mai 2002 ( Figure 19 ) qui montre la même structure que celle du mois de janvier 2002 à part un resserrement des courbes dans la partie Ouest traduisant une augmentation du gradient hydraulique. Ceci est dû au fort rabattement dans cette zone à cause d’un excès de pompage. 2.3 Carte de battement de la nappe : Pour avoir une idée qualitative de la perméabilité du terrain, on a établi une carte de battement entre les deux compagnes sachant que la perméabilité est inversement proportionnelle au battement. Cette carte de battement ( Figure 20 ), montre que les valeurs élevées du battement sont observées au centre traduisant un terrain à faible perméabilité et au fur et à mesure que l’on s’approche du lac Fetzara les valeurs décroissent traduisant un terrain à perméabilité accentuée. A l’Est et à l’Ouest de la carte les valeurs du battement diminuent indiquant une forte perméabilité. 3. Conditions aux limites : Il semble que la majorité des apports provient d’une part de l’infiltration directe des pluies surtout dans les zones perméables de l’Infero-flux de l’Oued El Kébir, et d’autre part des formations encaissantes, argiles et grés numidiens à l’Est, marno-calcaires et calcaires secondaires à l’Ouest. - La présence de l’argile en surface en plusieurs considérablement les échanges Oued – nappe. endroits limite - Aucun exutoire n’est connu à la limite du massif calcaire du Djebel Safia, il semble que les eaux deviennent captives sous les dépôts argileux de l’Oued El Kébir ( Dr. Khammar ). - Il y a plusieurs points de contact entre les calcaires et les alluvions grossières démontrées par la géophysique - La Limite Nord comprend une limite à potentiel imposé correspondant au lac Fetzara. La plaine de Boumaiza a une altitude moyenne de 5 à 15 m, la nappe des graviers a une épaisseur moyenne de 50 m qui repose sur un substratum marneux. 4. Détermination des caractéristiques hydrodynamiques : 4.1 Quelques définitions : 4.1.1 Transmissivité : Exprimée en m²/s, elle se présente sous la forme du produit du coefficient de perméabilité K (m/s) par la puissance de la nappe e (m ) : T = K.e La transmissivité peut être déterminée aussi à partir de l’interprétation des essais par pompage en utilisant la relation de Jacob par exemple s = ( 0,183Q/T ) log ( 2,25Tt/r²S ) Où : s = Rabattement en ( m ) 0,183Q/T = constante C. ⇒ C = Pente déterminée à partir de la courbe expérimentale s = f ( log t ) tracée sur un papier semi-logarithmique. Donc T = 0,183Q/C 4.1.2 Coefficient d’emmagasinement : C’est le volume d’eau écoulé à travers une section unitaire. Pour une variation piézométrique égale à l’unité. Dans les nappes captives, il correspond au taux de compression . Dans les nappes libres, il est assimilable à la porosité utile de l’aquifère ; c’est un nombre sans dimension désigné par la lettre S. S est déterminé aussi à partir de la relation de Jacob : Quand s = 0 à un temps t0 on a 2,25T t0 / r²S = 1 ⇒ S = 2,25T t0 / r² Où : S : coefficient d’emmagasinement . t0 : temps fictif à l’origine tiré du graphe. T : Transmissivité ( m²/s ) r : distance entre le piézomètre et le forage. A la limite on peut utiliser le rayon du forage. 4.1.3 Perméabilité : c’est l’aptitude d’un milieu à se laisser traverser par un fluide sous l’effet d’un gradient hydraulique. Elle s’exprime par le coefficient de perméabilité de Darcy ( K ). On peut écrire selon Darcy : Q = KSi ⇒ K = Q/Si où Q : Débit de la nappe dans la zone considérée ( m3/s ) K : Perméabilité ( m/s ) i : Gradient hydraulique 4.2 Détermination de la transmissivité et du coefficient d’emmagasinement selon les travaux réalisés par le Dr K. KHAMMAR ( 1982 ) et les ingénieurs MAJOUR et OULAA ( 1990 ) : Vu le manque des données actualisées entrant dans le calcul de ces paramètres , on était contraint de se limiter aux travaux relativement anciens et les présenter sous forme de deux tableaux récapitulatifs donnant les résultats des interprétations des pompage d'essais réalisés par les auteurs sus indiqués : Au cours de ses travaux Dr K. KHAMMAR a utilisé - pour le calcul de la transmissivité et le coefficient d’emmagasinement- les méthodes de THEIS, JACOB et PAPADOPOULOS – COOPER. Description de la méthode de THEIS ( Analogie thermique ) : La formule de THEISS s’écrit comme suit : ∆ = QW( u ) / 4Π ΠT avec u = x3.S/4Tt où : ∆ : Rabattement en ( m ) Q : Débit constant de pompage dans le puits en ( m3/s ) t : temps de pompage en ( s ) x : Distance entre le puits et le piézomètre en ( m ) C.V. T: Transmissivité en ( m²/s ) Méthode de SHOW : La formule utilisée est la même que celle de THEISS, sauf que SHOW ne s'est pas limitée à la faible valeur du rayon du puits et du temps, en plus il a introduit la fonction : F ( u ) = W( u ).eu / 2,3 Soit A un point de la courbe de rabattement. La valeur de F ( u ) est : F ( u ) = ∆ A / CA où : ∆ A : Le rabattement en A CA : la pente de la tangente en A pour un cycle logarithmique Connaissant la valeur de F ( u ), on peut connaître la valeur de W( u )A de l'abaque de SHOW. Pour le calcul de la transmissivité on applique la relation : T = (Q/4Π Π∆ A) . W( u )A S = ( 4. uA.T / r²).tA Méthode de PAPADOPOULOS – COOPER : Cette méthode s'applique dans le cas de l'écoulement transitoire en nappe captive et semi captive et tient compte du grand diamètre des puits. La formule s'écrit : ∆W = ( Q/4Π ΠT ). F ( Uw.β β ) où F ( Uw.β β ) est donnée par l'abaque des courbes types PAPADOPOULOS – COOPER d'où : T = Q / 4Π Π∆ A Le résultat d’un tel travail a été résumé dans le tableau N°14 N° pt d'eau Q( 10-3m3/s ) Transmissivité ( m²/s ) Ts Tp T Localité Th Hadjar Soud 23.032 1.05 0.20 0.90 0.30 24.015 1.10 0.52 0.87 0.11 Boumaiza 31.015 1.50 0.26 0.14 0.27 Ain Nechma 10.015 1.00 - 0.79 0.18 Sidi Lakhdar 50.015 1.50 0.39 0.79 0.107 Sidi Lakhdar 81.015 1.00 0.13 0.70 - Sidi Lakhdar 82.015 0.60 0.14 0.70 - Dem Begrat 42.015 080 0.14 0.30 - Ain Nechma Boumaiza Hadjar Soud Ts : Valeurs de transmissivité calculée par la méthode de SHOW Tp : Valeur de transmissivité calculée par la méthode de PAPADOPOULOS – COOPER T Th : Valeur de transmissivité calculée par la méthode THEISS Tableau 14 : Récapitulatif des transmissivités Nom B Q Td Tr Tmoy K De l'ouvrage (m) (10-3m3/s) (m²/s) (m²/s) (m²/s) (m/s) Boumaiza 2 25 35,00 1,3 .10-3 5,1 .10-3 3,2 .10-3 2,0 .10-4 Zit Emba 1 71 60,15 1,1 .10-2 - 1,1 .10-2 1,5 .10-4 Zit Emba 2 48 28,26 5,4 .10-3 1,1 .10-2 8,2 .10-3 1,7 .10-4 Ain Nechma 1 07 6,00 6,5 .10-4 8,4 .10-4 7,5 .10-4 1,5 .10-4 Ain Nechma 2 08 14,10 0,9 .10-3 0,4 .10-3 0,4 .10-3 5,0 .10-5 B : épaisseur mouillée en m Q : débit de pompage en m3/s Td et Tr : Transmissivité à la descente et à la remonté en m²/s Tmoy : Transmissivité moyenne en m²/s K : Perméabilité en m/s Tableau N° 15 Valeurs de transmissivité 4.3 Interprétation des résultats des deux tableaux : Le tableau N° 14 montre les valeurs de tranmissivité obtenues par les trois méthodes de calcul . On remarque que - la valeur de T est comprise entre 0,1. 10-3 et 0,3. 10-3 m²/s dans la plaine alluviale de l'Oued Kébir Ouest d'après la formule de THEIS. - Pour la même région on a les valeurs des T calculées par la formule de SHOW comprises entre 0,13. 10-3 et 0,52. 10-3 m²/s . - De même que pour la formule de PAPODOUPOLOS – COOPER la transmissivité s’échelonne de 0,14. 10-3 à 0,9. 10-3 m²/s. En conclusion, on constate que malgré la variété des méthodes utilisées pour le calcul de ce paramètre, on a toujours des valeurs de l'ordre de 10-3 - En ce qui concerne le coefficient d’emmagasinement, il est de l’ordre 0.04% calculé par la méthode Rorabaugh. 5. Estimation des ressources en eaux souterraines : Les réserves en eaux souterraines peuvent être classées en ( 03 ) trois catégories, selon le rythme des précipitations : 5-1 Réserves régulatrices : Où le volume d’eau dépend des fluctuations de la surface piézométriques des nappes, ce volume est délimité donc par deux niveaux piezométriques extrêmes minimale et maximale. 5-2 Réserves permanentes : qui représentent le volume d’eau libre stocké dans la couche aquifère délimité à la base par le substratum et au sommet par la surface piézométrique moyenne. L’estimation des réserves permanente est donnée par l’expression suivante w = ∑ vi × me où ∑ vi = v1 + v2 +v3+…. qui est le volume total les volumes v1, v2, v3, …. Sont calculés à partir de la carte isopathe où v1 = s1 x Hm où s1 est la surface délimitée entre deux courbes isopathes, Hm est l’épaisseur moyenne me : est la porosité éficace calculée par la méthode d’Archie, elle est de l’ordre de 5% ( Dr. Khamar ) le volume des réserves permanentes Wcalculé est de l’ordre de 128 x 106 m3 5–3 réserve totale : C’est la quantité d’eau gravitaire délimitée à la base par le substratum, et au sommet par la surface piézométrique maximale moyenne. - Les eaux souterraines de la région de Boumaiza sont utilisées pour l’irrigation des parcelles agricoles individuelles ou collectives, dans l’alimentation humaine et animale et dans les unités industrielles ( usines des matériaux de constructions exemple le ciment et d’autres usines à vocation agroalimentaire telle que les conserveries de la tomate très répandues dans la régions ) - Vu les intensités des activités industrielles et agronomiques dans la région, on a constaté une exploitation importante des horizons profonds de la nappe ceci est expliqué par le nombre très élevé des ouvrages de captage d’eau ( forage ) ; ces ouvrages sont répartis selon les besoins des usagers ce qui explique le différence du débit d’exploitation d’une zone à l’autre. La nappe superficielle dans la plaine alluviale est exploitée par le biais des puits. Ceci traduit un débit d’exploitation de l’ordre de 100 l/s. Le tableau suivant (Tableau N° 16 ) indique le débit exploitable par les forages de Boumaiza (forage ONAB ) ainsi que le débit maximum Qmax ( année 2001 ) Forages De Boumaiza Qmax Coordonnées Qexploitable L/s L/s X(m) Y(m) Z(m) B1 312,250 396,100 24 24 9 B2 912,625 395,650 24 22 20 B3 912,800 395,350 22 20 20 B4 912,900 394,625 23,80 22 20 B5 913,300 395,400 21,76 44 25 B6 914,650 395,300 23,96 34 17 8 8 22 12 B7 B8 913,250 395,000 21,79 Tableau N° 16 Débit max et débit exploitable dans la région de Boumaiza Conclusion : En conclusion on peut dire : - Le calcul des transmissivités par les différentes méthodes ( Theis, Show, Papodoupolos-Cooper…) donne des valeurs moyennes de 10-4 m²/s. - Le coefficient d'emmagasinement est de l'ordre de 0,04%. - L'étude piézométrique nous a permis de connaître l'orientation de l'écoulement de l'eau de la nappe et le gradient hydraulique au faible intensité ( entre 0.006 et 0.007 ) traduisant ainsi une forte transmissivité. Nous insistons ici sur la nécessité de développer et renforcer les équipements indispensables pour les essais de pompage afin d'arriver à mieux connaître les caractéristiques hydrodynamiques de la région de Boumaiza. 1. Introduction : L’hydrochimie est un moyen de prospection hydrogéologique qui étudie les origines et la formation des eaux et la classification des eaux souterraines par la composition chimique. En outre, elle permet d’identifier la qualité de l’eau, de localiser la source de pollution éventuelle et d’en limiter la propagation. L’eau de pluie n’est pas absolument pure, elle contient un certain nombre de gaz et de sels ce qui lui donne une légère acidité du fait de sa teneur en CO2 dissous. Au cours de son infiltration dans le sol et le sous sol, sa minéralisation augmente et acquière des propriétés physiques et chimiques qui caractérisent l’eau de la nappe qu’elle forme. Les eaux souterraines sont plus ou moins minéralisées en fonction : de la nature des roches traversées et des minéraux rencontrés au cours de l’infiltration ; du temps de contact de l’eau avec les minéraux, donc de la vitesse de percolation de l’eau dans le sous-sol ; du temps de renouvellement de l’eau de la nappe par l’eau d’infiltration. Dans l’aquifère, il s’établit un équilibre entre la composition chimique de l’eau et celle des roches : l’eau prend une minéralisation qui demeure stable dans le temps et sert à caractériser un faciès hydrochimique. En effet, l’eau peut par son pouvoir dissolvant se charger en substance parfois toxique et devient un agent de dessimination de la pollution dans la lithosphère et la biosphère. Son augmentation est préoccupante et plus insidieuse lorsqu’elle gagne le domaine souterrain où elle sera difficile à détecter et son élimination sera encore plus difficile. L’eau de la région de Boumaiza est exploitée pour servir dans différents domaines vitaux telle que l’agriculture, l’industrie et l’AEP, raison pour laquelle la qualité de cette eau doit être continuellement contrôlée. Pour atteindre cet objectif, nous avons entamé une étude physico-chimique basée sur les résultats des analyses chimiques effectuées sur des prélèvements d’échantillons d’eau au niveau de ces ouvrages et en deux périodes différentes ( hautes et basses eaux ). Figure N° 21a et 21b 2- Les caractéristiques physico – chimiques des eaux de l’aquifère : La qualité d’une eau souterraine est caractérisée par un certain nombre de paramètres physiques et chimiques tel que le PH, la température, le résidu sec, la conductivité et les teneurs en éléments chimiques que nous allons examiner successivement .(Tableau N° 17 ) 2-1 le potentiel hydrogène : ( PH ) Les valeurs du PH des échantillons prélevés en période de basses eaux varient entre 6,98 et 7,62 alors que ceux prélevées en période de hautes eaux varient entre 6,97 et 8,02. Donc l’eau de cette nappe est considérée comme admissible à l’alimentation humaine étant donné que les valeurs du PH sont comprises dans l’intervalle fixé par l’O.M.S ( 6,5 〈 PH 〈 8,5 ) 2-2 La température : Les mesures de la température de tous les échantillons prélevés présentent des valeurs inférieures à 20°C et par conséquent elle est admise pour l’AEP 2-3 Résidu sec : La majorité des points d’eau échantillonnés ont un résidu sec qui varie entre 0,49 et 2 g/l, donc potable selon l’O.M.S qui admet une valeur limite de à 2 g/l. 2-4 Conductivité électrique : La variabilité de la conductivité électrique est un signe primordial donnant de précieux renseignements sur l’évolution spatiale et temporelle de la qualité des eaux d’une région. La totalité des points d’eaux étudiés ont une conductivité qui varie entre 920 et 2230 µs/cm en période des hautes eaux avec une anomalie de l’ordre de 3720 µs/cm au point N°3. En période des basses eaux la conductivité oscille entre 780 et 2600 µs/cm avec également une anomalie de l’ordre de 3050 µs/cm au point N°7 et 3000 µs/cm au point 13 signalant une très forte concentration en éléments au cours de cette période. En vue de connaître l’évolution spatiale de la conductivité électrique on a établi deux cartes l’une pour le mois de Janvier ( Figure N° 22 ) et l’autre pour le mois de Mai 2002 ( Figure N° 23 ) . Sur la carte de Janvier 2002 on constate que les courbes se resserrent à l’Est ( zone de Hadjar soud ) pour atteindre un maximum de l’ordre 2800 µs / cm, on a également un resserrement des courbes à la proximité de l’Oued El Mellah et région de Chorfa ( voisinage Oued El Hout ) où les concentrations sont élevées indiquant une forte minéralisation au niveau de ces régions. La même allure est observée sur la carte du mois de Mai 2002 confirmant ainsi la présence d’une forte minéralisation au Nord, à l’Est et l’Ouest de la carte. Paramètres Ca Mg Na + K HCO3 Cl SO4 NO3 C.E (µ µs/cm PH Janvier 2002 Minimum 0,9 0,92 1,09 0,45 0,98 - - 300 6,98 Moyenne 6,34 5,46 10,76 1,27 12,67 - - 1479 7,72 Maximum 15,4 16,33 51,45 3,70 45,07 - - 3700 8,8 CV ( % ) 73,97 65,2 88,5 59 85,8 57,8 6,6 σ 4,69 3,56 9,52 0,75 10,87 - - 855 0,51 Mai 2002 Minimum 2,2 1,8 3,87 0,06 4,2 0,0002 0,02 1050 7,0 Moyenne 7,75 4,11 9,92 6,04 12,06 0,15 0,60 1775 7,43 Maximum 15 12,2 23,24 8,64 36,4 0,44 1,50 4460 8,02 CV ( % ) 31,22 58,15 50,3 38,9 66,25 73,3 86,7 47,55 4,44 σ 2,42 2,39 4,99 2,35 7,99 0,11 0,52 844,1 0,33 Tableau N° 17. Paramètres physico-chimiques des eaux de la nappe en méq/l 2-5 Les concentrations des éléments majeurs : 2-5.1 Teneur en chlorures : ( Figure N° 24 et 25 ) Les résultats des analyses chimiques réalisées des eaux de la nappe présentent des teneurs en chlorures qui dépassent dans leurs majorités la limite admissible ( [ Cl ] 〉 250 mg/l ) avec une valeur maximale de l’ordre de 1318,68 mg/l au point N°3 au mois de mais 2002. Les concentrations les plus faibles en chlorures sont observées au point N°7 ( 107,21 mg/l ) au mois de janvier 2002 et au point N° 10 (150,06 mg/l) au mois de mars 2002. Notons aussi que les points N° 2,10, 17, 19 offrent des eaux dont la concentration ne dépassent pas la limite admissible et ceci pour les deux compagnes. Ces fortes teneurs en chlorures rendent l’eau impropre à la consommation humaine, corrosive pour les métaux et nocive pour la végétation. Elles sont dues essentiellement à la proximité du lac Fetzara, aux formations salifères du Trias et à l’Oligo – Miocène parfois salifères très répandues dans la région. On doit noter toute fois l’influence du facteur de l’évaporation qui constitue une cause directe de ces teneurs très élevées. Remarque : Toutes ces explications sont à prendre sous réserve, car ces résultats peuvent être erronés par l’introduction systématique des propriétaires des puits des quantités de l’eau de Javel pour désinfecter leurs puits et il se peut que pendant la campagne d’échantillonnage on a prélevé de l’eau chargée de ce produit sans faire attention. La variabilité des concentrations en chlorures dans la région est nettement observée sur la carte des chlorures du mois de Janvier 2002 et du mois de Mai 2002 ( Figure 24 - 25 ). La carte des chlorures de Janvier 2002 montre des concentrations élevées au Nord à la proximité du lac Fetzara et au Nord – Est au voisinage de l’usine de tomate CBA. Les mêmes observations sont données par la carte des chlorures Mai 2002. Notons aussi la présence d’une anomalie au niveau de la zone industrielle ( Est de la carte ) prés de la cimenterie et de l’usine CBA. En superposant les cartes des teneurs en chlorures et les cartes piézométriques des deux périodes, on remarque clairement que lorsque le gradient hydraulique est faible , les concentrations sont élevées, ceci peut s’expliquer probablement par l’approche du niveau pièzométrique de la surface de la terre facilitant ainsi le phénomène de l’infiltration des eaux chargées par les chlorures ( zone des puits ). Et vice versa, lorsque le gradient hydraulique est fort, les concentrations en chlorures sont faibles à cause de l’éloignement du niveau piézométrique de la surface de la terre rendant l’infiltration très faible ( zone des forages ). Ces fortes teneurs peuvent s’expliquer par la proximité de la mer, source importante des chlorures. 2-5.2 La dureté totale : La dureté totale d’une eau est liée aux sels de calcium et de magnésium. On distingue également : - Une dureté carbonatée dite temporaire car elle est éliminée par ébullition de l’eau et qui correspond à la teneur en carbonates et bicarbonates. - Une dureté non carbonatée liée à d’autres anions. La dureté ou titre hydrométrique est exprimé en degré français. Les valeurs de la dureté des eaux échantillonnées dans la région de Boumaiza varient entre 43 et 73 °F pendant la période sèche donc dures avec une valeur maximale au niveau du point d’eau N° 3 ( 143 °F ) (eau très dure). On a enregistré pendant la période humide entre 42 et 79 °F avec un maximum toujours au niveau du point N°3, 136 °F et une valeur minimale de 21 °F au point N°10. Nous constatons donc, que la majorité de l’eau de la région d’étude est dure ce qui a été exprimé par les habitants souffrant du goût lourd de l’eau. 2-5.3 Teneur du Sodium ( Na ) et en Potassium ( K ) : En janvier 2002, on a enregistré des concentrations très élevées du Sodium au niveau des points N°3 et N° 12 et qui sont respectivement de l’ordre de 533 mg/l et 490 mg/l. En mai 2002 les valeurs maximales sont observées aux points N° 7 et N°13. Le Potassium présente des teneurs beaucoup plus faible. Elles oscillent entre 1 et 3 mg/l en janvier et 1 et 3,4 en mai. 2-5.4 Les sulfates : les sulfates, selon notre campagne d’échantillonnage du mois de mai 2002, sont présents en faible quantité et n’excèdent guerre les 22 mg/l. On note que la valeur limite admissible pour l’eau potable selon l’OMS est de l’ordre de 200 mg/l ( Figure26 ). Par contre, les teneurs des sulfates des analyses effectuées par les services de l’ANRH au mois de janvier 2002 présentent des valeurs qui dépassent la valeur limite admissible. On note un pic de 2200 mg/l au point N°9 et 888 mg/l au point B2. Le tableau N°18 établi par l’ANRH illustre l’évolution des sulfates pendant quatre ans (1998 - 2001 )où on constate des teneurs élevées en période d’étiage ( juillet ) favorisées par le phénomène d’évaporation intense de la région et des teneurs faibles en période de crue ( Novembre, Décembre et Janvier ). 11 / 98 07 / 99 01 / 2002 P6 - 62 36 B1 270 436 430 P9 - 514 2200 P7 56 62 34 P10 - 154 198 B2 576 1450 888 B5 50 80 80 P15 - - 88 B6 48 48 42 P5 56 90 22 B4 48 96 - B3 148 164 - P14 62 90 - Tableau N° 18 Concentration sulfates ( mg/l ) ( 98 – 2002 ) 2-5.5 Teneur en nitrates : En mai 2002, les analyses des points d’eau que nous avons effectué montrent des concentrations généralement élevées et qui dépassent la limite admissible pour l’eau potable ( 50 mg/l ).On remarque un maximum au point N°3 avec une valeur de l’ordre de 98 mg/l. En janvier 2002, les teneurs en nitrates ne dépassent pas la limite admissible de l’eau potable à l’exception du point B1 qui atteint les 94 mg/l. Le tableau N°19 montre l’évolution des concentrations des nitrates au cours de la période allant de 1998 jusqu’a 2002. On remarque des valeurs plus fortes en période de crue ( période de la recharge de la nappe ) et faible en période d’étiage. Ceci confirme l’origine des nitrates qui ne peut être que superficielle et due essentiellement à l’usage excessif des engrais riches en cet élément chimique pendant la période des semences. La carte des nitrates ( Figure N°27 ) illustre bien la dispersion des teneurs en nitrates dans notre zone d’étude où les teneurs augmentent progressivement en allant vers le Nord et le Nord – Est ( zone agricole où l’usage des engrais est très fréquent ) pour atteindre des valeurs maximum ( 62 – 64 mg/l ). Date/ pt d’eau 11 / 98 07 / 99 01 / 2002 P6 16 34 24 B1 36 2 94 P9 - 11 9 P7 13 00 9 P10 - 00 94 B2 21 20 10 B5 3 00 10 P15 - - 6 B6 00 00 6 P5 2 00 6 B4 2 00 - B3 5 7 - P14 5 00 - Tableau N° 19 Teneur des eaux en nitrates ( mg/l ) 2-6 Etude des rapports caractéristiques rMg++/rCa++, rSO4- -/rCL- et rNa+ / rCL- : - Les rapports caractéristiques calculés de la région donnent des valeurs comprises entre 0,15 et 1,01 pour rSO4- -/ rCL- en janvier 2002 et des valeurs comprises entre 0.003 et 0,05 en mai 2002 - Le calcul du rapport rMg++ / rCa++,donne des valeurs qui varient entre 0,35 et 3,33 en janvier 2002 et des valeurs qui varient entre 0,42 et 7,25 en mai 2002 - Par ailleurs, le calcul du rapport rNa+ / rCL- se traduit par des résultats compris entre 0,34 et 1,64 en janvier 2002 et des valeurs entre 0,55 et 2,07 en mai 2002. - La décroissance du rapport rSO4- -/ rCL- indique une concentration élevée des chlorures alors que la croissance de ce même rapport indique une diminution de la teneur des chlorures. La concentration la plus élevée des chlorures est observée au forage B5 où le rapport rSO4- -/ rCL= 0,15 et la concentration la plus faible est observée au forage P9 ce qui se traduit par une forte teneur en SO4- -. Commentaire des diagrammes : La représentation graphique sur une échelle logarithmique des rapports Na / Cl, Mg /Ca et SO4 / Cl a permis de connaître les éléments chimiques dominants. - La figure 28a montre que la plus part des échantillons se trouvent au dessus de la droite d’une pente égale à 0,77. Ceci implique que le sodium l’emporte sur les chlorures à cause d’un excès de dissolution de cet élément qui à partir de 10 méq/l c’est les chlorures qui l’emportent sur le sodium laissant penser à une pollution probable dans la région. - La figure 28b montre qu’à partir d’une valeur de 5 méq/l 70% des échantillons se trouvent en dessous de la droite d’une pente égale à 0,60, dans ce cas c’est le calcium qui est majoritaire. - La figure 28c indique que la totalité des échantillons se situent en dessous de la droite d’une pente égale à 0,87 confirmant la dominance des chlorures dans cette région influencée par la nature saline du lac Fetzara. Fig N°28a . Origine des éléments Na et Cl 100 Na ( méq/l ) y = 0,7757x R2 = 0,6123 Na 10 Linéaire (Na) 1 1 10 100 Cl ( méq/l ) Fig N° 28b. Origine des éléments Mg et Ca Mg ( méq/l ) 100 y = 0,5585x R2 = 0,349 Mg 10 Linéaire (Mg) 1 1 10 100 Ca ( méq/l ) Fig N° 28c Origine des éléments SO4 et Cl 100 y = 0,8725x SO4 ( méq/l ) R2 = 0,8909 So4 méq/l 10 Linéaire ( So4 méq/l) 1 1 10 Cl ( méq/l ) 100 2-7 Aptitude des eaux à l’irrigation : La région de Boumaiza est une zone à vocation agricole, ce qui lui nécessite une grande quantité d’eau pour l’irrigation des cultures maraîchères et en particulier la tomate industrielle. Raison pour laquelle la qualité des eaux utilisées dans ce domaine vital de la région doit présenter des paramètres physico-chimiques tolérables par les plantes. Les eaux chargées en sels minéraux posent des problèmes pédologiques et agronomiques entraînant une perturbation de la croissance des plantes. Parmi ces sels, on peut citer le cas du sodium où les fortes teneurs en cet élément entraînent un changement de la structure physique du sol à cause du gonflement des particules d’argiles, provoquant une circulation plus lente de l’eau dans le sol.. Cette détérioration de la qualité du sol va se traduire par une baisse de sa perméabilité et son aération. Pour classer les eaux d’irrigation, on fait appel au diagramme de Richard (1954 ). Dans ce diagramme les classes sont définies sur la base du taux d’absorption du sodium ( SAR ) en fonction de la conductivité électrique ( en µ s/cm à 25 °C ) définit par la formule suivante : SAR = Na/ Ca + Mg / 2 ( meq/l ) Les résultats du calcul des différents critères qui peuvent intervenir dans la classification des eaux destinées à l’irrigation dans la zone d’étude sont compilés dans les tableaux N° 20, 21 et 22. Ces paramètres obtenues à partir des échantillons analysés ont été reportés sur le diagramme de Richard ( Fig.29 ). L’analyse de ces figures montre que pour la période de mois de juin, les eaux ont une qualité moyenne. Alors que pour le mois de mai sont de mauvaise qualité. Ceci peut s’expliquer par le fait qu’il y a eu une dilution des eaux pendant le mois de juin, alors que pendant le mois de mai l’effet d’évaporation a provoqué une concentration des éléments ce qui a détérioré sa qualité chimique. N° Ca (meq/l) Mg (meq/l) Na (meq/l) SAR Conductivité (µ µs/cm) 1 9,25 3,95 15,82 6,16 1910 2 3,15 5,55 6,52 3,13 1050 3 15,4 13,2 23,18 6,13 3720 4 7,9 7,4 15,82 5,72 2200 5 6,3 4,7 8,43 3,59 1390 6 5,4 5,3 7,39 3,19 1260 7 7,4 7,45 14,95 5,49 2180 8 4,1 6,3 13,91 6,10 1650 9 6,05 4,2 8,26 3,65 1300 10 1,7 3,55 8,86 5,47 870 11 6,85 5,2 10,95 4,46 1570 12 8,3 6,3 21,3 7,88 2160 13 4,05 8,75 21,3 8,42 2230 14 7,7 7,3 8,08 2,95 1500 15 5,65 3,85 8,17 3,75 1100 16 6,55 2,7 6,69 3,11 1080 17 7,7 2,9 4,17 1,81 920 18 6,5 3,05 4,78 2,19 950 19 7,75 2,75 4,26 1,86 960 20 4,95 4,15 11,13 5,22 1470 21 5,95 3,3 8,26 3,84 1180 22 1,3 0,92 1,08 1,03 300 23 9,5 11,08 10,86 3,39 3000 24 25 10,41 50,43 11,99 8000 25 0,9 1,5 1,04 0,95 300 26 6,75 1,42 10,21 5,05 1800 27 8,5 16,33 10,91 3,10 3700 28 2,3 7,66 4,69 2,10 1400 29 1,4 2,58 3,74 2,65 700 30 1 3 2,52 1,78 600 31 1,5 2,66 2,35 1,63 600 Tableau N°20 Calcul du SAR Janvier 2002 1 Ca (meq/l) 9,6 Mg (meq/l) 4,2 Na (meq/l) 11,65 4,44 Conductivité (µs/cm) 2040 2 6,5 2 9,04 4,39 1320 3 15 12,2 16,2 4,39 4460 4 5 3,5 9,4 4,56 1420 5 8,25 2,85 9,5 4,03 1590 6 8,15 3,65 6,2 2,55 1460 7 8,5 6,6 23,2 8,44 3050 8 7 4,2 9,04 3,82 1960 9 6,9 3,2 8,8 3,92 1470 10 2,2 2 8,7 6,00 780 11 9,4 4,8 9,5 3,57 1990 12 9,6 6,2 16,2 5,76 2600 13 10,8 4,95 20,02 7,13 3000 14 7,3 7,7 9,04 3,30 1600 15 7,7 4 5,8 2,40 1360 16 6,1 2,3 6,5 3,17 1200 17 8,4 1,8 4,2 1,86 1050 18 07 2,7 4,5 2,04 1100 19 8,1 2,1 3,8 1,68 1090 20 6,5 3,5 11,1 4,96 1650 21 6,7 3,7 6,7 2,9 1372 22 6 2,4 8,03 3,9 1487 N° SAR Tableau N°21 Calcul du SAR Mai 2002 Degrés qualité classe Etat d’utilisation 2ème Bonne C2S1 En général, eau pouvant être utilisée sous contrôle particulier pour l’irrigation des plantes moyennement tolérantes au sel, sur sol ayant une bonne perméabilité. C’est la caractéristique de l’eau des points : 22, 25, 29, 30 et 31 3ème admissible C3S1 En générale, eau convenant à l’irrigation des cultures tolérantes au sel, sur des sols bien drainés. L’évolution de la salinité doit cependant être contrôlée. C’est le cas dans notre terrain des points : 1, 2, 4, 5, 6, 8, 16, 17, 19, 20, 21, 15, 22, 26, 24 et le point 28. On peut constater que la majorité des points entrent dans cette classe. 4ème Médiocre En général, eau fortement minéralisée pouvant convenir à l’irrigation de certaines espèces bien tolérantes au sel et sur des sols bien drainés et très bien lessivés. C’est le cas des points d’eau : 23, 27, 3, 13 et 7 Tableau N°22 Classification des eaux pour l’irrigation selon la méthode du SAR 3- Faciès chimique : Les principaux ions contenus dans les eaux ( éléments majeurs ) et qui caractérisent l’analyse chimique ont permis de déterminer les faciès chimiques dominants . Pour cela on a utilisé le diagramme de Stabler. On a abouti à sept types d’eau caractérisant l’aquifère de la région dont les faciès les plus dominants sont : Chloruré-sodique, bicarbonaté-calcique et chloruré-magnésien. D’autres faciès ne figurent que localement. Tableau 23 et 24 N° Cations Anions Faciès P6 Ca 〉 Na + K 〉 Mg HCO3 〉 Cl 〉 SO4 〉 NO3 Bicarbonaté-sodique B1 Na + K〉 Mg 〉 Ca Cl 〉 SO4 〉 HCO3 〉 NO3 Chloruré-sodique P9 Na + K〉 Ca 〉 Mg SO4 〉 C 〉 HCO3 〉 NO3 Sulfaté-sodique P7 Mg 〉 Na + K 〉 Ca Cl 〉 HCO3 〉 SO4 〉 NO3 Chloruré-magnésien P10 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 SO4 〉 HCO3 〉 NO3 Chloruré-sodique B2 Mg 〉 Na + K 〉 Ca Cl 〉 SO4 〉 HCO3 〉 NO3 Chloruré-magnésien B5 Mg 〉 Na + K 〉 Ca Cl 〉 HCO3 〉 SO4 〉 NO3 Chloruré-magnésien B15 Na + K〉 Mg 〉 Ca Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-sodique B6 Mg 〉 Na + K 〉 Ca Cl 〉 HCO3 〉 SO4 〉 NO3 Chloruré-magnésien P5 Mg 〉 Na + K 〉 Ca HCO3 〉 Cl 〉 SO4〉 NO3 Bicarbonaté-magnésien Tableau N° 23 1ère campagne janv.2002. Classification de Stabler N° Cations Anions Faciès 1 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-sodique 2 Na + K〉 Ca 〉 Mg HCO3 〉 Cl 〉 NO3 〉 SO4 Bicarbonaté-sodique 3 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-sodique 4 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-sodique 5 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-sodique 6 Ca 〉 Na + K 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-calcique 7 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 SO4 〉 NO3 Chloruré-sodique 8 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-sodique 9 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-sodique 10 Na + K〉 Ca 〉 Mg HCO3 〉 Cl 〉 NO3 〉 SO4 Bicarbonaté-sodique 11 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 SO4 〉 NO3 Chloruré-sodique 12 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 SO4 〉 NO3 Chloruré-sodique 13 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 SO4 〉 NO3 Chloruré-sodique 14 Na + K〉 Mg 〉 Ca Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-sodique 15 Ca 〉 Na + K 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-calcique 16 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-sodique 17 Ca 〉 Na + K 〉 Mg HCO3〉 Cl 〉 NO3 〉 SO4 Bicarbonaté-calcique 18 Ca 〉 Na + K 〉 Mg HCO3〉 Cl 〉 NO3 〉 SO4 Bicarbonaté-calcique 19 Ca 〉 Na + K 〉 Mg HCO3〉 Cl 〉 NO3 〉 SO4 Bicarbonaté-calcique 20 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 HCO3 〉 NO3 〉 SO4 Chloruré-sodique 21 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 NO3 〉 HCO3 〉 SO4 Chloruré-sodique 22 Na + K〉 Ca 〉 Mg Cl 〉 NO3 〉 HCO3 〉 SO4 Chloruré-sodique Tableau N°24 2ème campagne Mai 2002. Classification de Stabler 3-1 Faciès chloruré-sodique : les eaux chloruré-sodiques couvrent la presque totalité de la plaine. On les rencontre au Nord du sous bassin étudié correspondant à la limite Sud du lac Fetzara, à l’Ouest et au Nord Ouest. La formule caractéristique de ces eaux est la suivante: rNa 〉 rCa 〉 rMg et rCL 〉 rHCO3 〉 rSO4 selon la classification de Stabler. Les eaux proviennent essentiellement de l’Oued Mellah qui est chargé en sels ( NaCl ), contribuant à l’alimentation de la nappe. De plus, ces sels proviennent également des argiles numidiennes ayant un caractère sodique. 3-2 Faciès bicarbonaté-calcique : Ces eaux se trouve en grande partie dans la zone de Hadjar Soud ( Partie Nord-Ouest du sous bassin ). Ce faciès est lié aux formations calcaires du Lias. La formule caractéristique est la suivante : rCa 〉 rNa 〉 rMg et rHCO3 〉 rCl- 〉 rS 3-3 Faciès Chloruré-magnésien : Ce faciès est présent dans la plaine de Boumaiza et de Hadjar Soud en liaison avec les schistes métamorphiques et les dolomies du RhétitienSinumurien. 4- Analyse en composantes principales ( ACP ) : 4-1 Introduction : D’après l’étude faite précédemment, on constate que la composition chimique de ces eaux évolue dans le temps et dans l’espace. Ces modifications sont conditionnées par un certain nombre de facteurs géologiques, pédologiques et climatiques, etc… . L’analyse en composantes principales permet de mieux comprendre les mécanismes de l’évolution chimique des eaux. L’ACP permet de remplacer les variables initiales ( éléments chimiques majeurs, PH et conductivité électrique ) généralement corrélées par des variables non corrélées de variances progressivement décroissantes et plus faciles à traiter. Les premières, ayant le mérite de conserver un pourcentage suffisant, fixé à priori, de la variance de l’ensemble, peuvent éventuellement faire l’objet d’une interprétation particulière et les dernières pouvant être négligées ( Dagnelie, 1975 ) 4-2 Application de l’ACP aux données hydrochimiques des points d’eau de la plaine de Boumaiza : Ce type d’analyse a été effectué sur deux tableaux des données à l’aide d’une ACP centrée réduite. La première analyse concerne les analyses chimiques de la 1ère campagne de Janvier 2002 avec 8 variables (Cl-,HCO3,Ca++,Mg++,Na+,K+,conductivité et PH) et 31 unités statistiques, échantillons prélevés dans les puits. La 2ème analyse concerne les analyses chimiques de la 2ème campagne de mois de Mai 2002 avec 10 variables (Cl-, HCO3-, SO4--, NO3-,Ca++, Mg++, Na+, K+, conductivité et PH ) et 22 unités statistiques, échantillons prélevés également dans des puits. Les résultats de ces deux ACP sont représentés en annexe . Le traitement a été poussé jusqu’à trois facteurs. A ce stade 85% et 72% de la variance ont été exprimés respectivement pour la 1ère et la 2ème campagne. Cette chute de la contribution à la variance peut s’expliquer Par la faible dimension du 2èm tableau aussi bien en variance qu’en unité statistique. 4-2-1 Etude des corrélations entre les variables : l’utilisation de 31 unités statistiques pour la 1ère ACP et 22 unités statistiques pour la 2ème ACP nous donne un coefficient de corrélation critique respectivement égale à 0,638 et 0,684 soit un coefficient de corrélation carré égale à 0,407 et 0,467. Cette remarque nous permet de voir tableau 25 et 26 que : Pour la 1ère ACP : - La conductivité est liée aux chlorures, magnésium, sodium et le potassium. - Le PH n’est lié qu’aux bicarbonates qui pourraient expliquer la dissolution des calcaires. - Les chlorures sont liés au magnésium, au sodium et à la conductivité. - Le sodium en plus de sa liaison avec la conductivité est fortement lié au potassium. Pour la 2ème ACP : - La conductivité est liée en plus des chlorures, du magnésium et sodium au calcium et contrairement à la 1ère compagne elle n’est plus liée au potassium. - Le PH n’est lié à aucun élément contrairement à la 1ère compagne. - Les chlorures, en plus les éléments de la 1ère compagne ils sont liés au calcium. - Contrairement à la 1ère compagne le sodium n’est plus lié au potassium. - Le calcium est lié au magnésium et à la conductivité, chose qu’on n’a pas eu pendant la 1ère compagne. Après cette analyse, on peut remarquer que la liaison entre les différents éléments a changé entre les deux périodes à cause de l’abaissement d niveau piézométrique. Cl- HCO3-- Ca++ Mg++ Na+ K+ Conduc Cl- 1,000 HCO3-- 0,247 1,000 Ca++ 0,267 0,123 1.000 Mg++ 0,681 0,261 0,141 1,000 Na+ 0,794 0,230 0,329 0,557 1,000 K+ 0,561 0,577 0,265 0,325 0,760 1,000 Conductivité 0,821 0,455 0,333 0,720 0,920 0,836 1,000 PH -0,059 0,687 -0,165 0,094 -0,019 0,312 0,174 PH 1,00 Tableau N° 25 Matrice de corrélation entre les différents éléments chimiques de la 1ère campagne Cl- SO4-- HCO3-- NO3- Ca++ Mg++ Na+ K+ Cond Cl- 1,000 SO4-- 0,099 1,000 HCO3-- 0,236 0,159 1,000 NO3- 0,125 -0,199 0,237 1,000 Ca++ 0,789 0,079 0,354 0,283 1,000 Mg++ 0,801 0,319 0,165 0,353 0,728 1,000 Na+ 0,826 0,218 0,119 -0,141 0,470 0,613 1,000 K+ 0,190 0,069 -0,060 -0,308 0,326 -0,030 -0,016 1,000 Cond 0,978 0,166 0,205 0,188 0,825 0,872 0,819 0,109 1,000 PH 0,040 -0,059 -0,443 -0,192 -0,027 -0,122 0,067 0,102 0,033 Tableau N° 26 Matrice de corrélation entre les différents éléments chimiques de la 2ème campagne PH 1,000 4-2-2 Espace des variables : L’examen du tableau 27 montre que la facteur 1 est prédominant et il donne plus de 50% de l’information lors de la 1ère campagne et de moins de 45% de l’information lors de la 2ème campagne. Facteur F1 ( % ) F2 ( % ) F3( % ) Total ( % ) 1ère campagne 52,4 21,0 11,6 85,0 2ème campagne 43,0 17,1 12,4 72,5 Tableau 27 : Contribution à la variation totale Les tableaux 28 et 29 nous ont permis de dessiner les figures 30 et 31 et d’étudier la liaison des différentes variables avec des facteurs 1 et 2. L’examen de ces tableaux et de ces figures montre que le facteur 1 de la 1ère campagne est lié positivement à 5 variables sur 8 ( Cl-, Mg++, Na+, K+ et la conductivité ) alors que pour la 2ème campagne ce même facteur est également lié positivement à 5 variables mais sur 10 ( Cl-, Ca++, Mg++, Na+ et conductivité )ceci nous permet de dire que ce facteur est celui de la minéralisation. Le facteur 2 est lié positivement au PH mais avec les bicarbonates pour la 1ère campagne et avec les nitrates pour la 2ème campagne. Ceci peut s’expliquer par le fait que pendant la 1ère campagne ( Janvier ) il n’y a pas eu d’épandage d’engrais et que les eaux météoriques ne sont chargées que par les poussières de la cimenterie de Hadjar Soud implantée à l’intérieur de la plaine. Le 3èm facteur est tantôt lié au calcium pendant le mois de janvier tantôt aux sulfates pendant le mois de Mai ce qui nous incite également à émettre la même hypothèse que précédemment. Etude des variables : AXE 1 Eléments AXE 2 AXE 3 C r² C r² C r² Cl- 0,8446 0,7134 -0,3050 0,0930 -0,1976 0,0390 HCO3-- 0,5449 0,2969 0,7294 0,5320 0,1650 0,0272 Ca++ 0,3753 0,1408 -0,3151 0,0993 0,7986 0,6377 Mg++ 0,7117 0,5069 -0,1516 0,0230 -0,4275 0,1828 Na+ 0,8949 0,8009 -0,2647 0,0701 -0,0171 0,0003 K+ 0,8434 0,7114 0,2093 0,0438 0,1877 0,0352 Conductivité 0,9852 0,9705 -0,0653 0,0043 -0,0516 0,0027 PH 0,2336 0,0546 0,9033 0,8159 -0,0454 0,0021 Tableau N° 28 Liaison des éléments aux différents facteurs pour la 1ère compagne AXE 1 AXE 2 AXE 3 Eléments C r² C r² C r² Cl- 0,9600 0,9216 -0,1366 0,0187 0,0900 0,0081 SO4-- 0,2437 0,0594 -0,1253 0,0157 -0,6848 0,4689 HCO3-- 0,3289 0,1082 0,6030 0,3636 -0,4494 0,2022 NO3- 0,2282 0,0521 0,7102 0,5044 0,4770 0,2276 Ca++ 0,8604 0,7404 0,0411 0,0017 0,0374 0,0014 Mg++ 0,8955 0,8019 0,1123 0,0126 0,0712 0,0051 Na+ 0,7902 0,6244 -0,2727 0,0744 -0,0198 0,0004 K+ 0,1372 0,0188 -0,4976 0,2476 -0,3324 0,1105 Conductivité 0,9829 0,9661 -0,0936 0,0088 0,1142 0,0130 PH -0,0603 0,0036 -0,6834 0,4671 0,4548 0,2068 Tableau N° 29 Liaison des éléments aux différents facteurs pour la 2ème compagne Conclusion : Le calcul statistique des paramètres physico-chimiques et les analyses chimiques faites sur les eaux des échantillons prélevés dans les différents puits et forages de la région d’étude ont montré des concentrations élevées en sels dans pratiquement la plaine alluviale. La concentration en chlorures a atteint un maximum de 450,07 meq/l en janvier 2002 et 36,4 en mai 2002. La teneur maximale en nitrates est de l’ordre de 1,50 méq/l en mai 2002 dépassant ainsi la norme admissible et qui laisse penser à une éventuelle pollution par cet élément. Mais ce résultat ne peut être confirmé que par des études beaucoup plus approfondies argumentées par des dosages des nitrates sur plusieurs années et dans les mêmes endroits. L’interprétation graphique des analyses, a permis de grouper les eaux de la région de Boumaiza sous des faciès bien définis. Le Faciès le plus dominant étant le faciès chloruré-sodique lié aux phénomènes de l’évaporation, de la lithologie et à la proximité du lac Fetzara CONCLUSION GENERALE La plaine de Boumaiza est située au Nord-Est algérien. Elle appartient au bassin versant Constantinois centre et occupe une grande partie du sous-bassin 03-13 de la nomenclature de l’ANRH. C'est une région à vocation agricole avec quelques unités industrielles dont la plus importante est l'usine des matériaux de construction de Hadjar Soud. La région est soumise à un climat tempéré caractérisé par une saison humide (Octobre – Mai ) avec une température moyenne de 15,2 °C et une pluviométrie abondante ( environ 650 mm ) et une saison sèche s'étale qui du mois de Mai au mois de Septembre avec une température moyenne de 24°C et une pluviométrie très faible. Il est à noter que l'année 2001/2002 est exceptionnelle où la période sèche s'est prolongée jusqu'au mois de Février et par conséquent la période humide s'est rétrécit aux mois de Mars, Avril et Mai. L'étude géologique montre que la région appartenant à la chaîne Alpine a subi une tectonique souple et cassante et que la nappe alluviale se trouve dans les graviers du Quaternaire. L'étude géophysique a permis de donner une approche sur la géométrie de l'aquifère de la région. Ainsi, les zones aquifères les plus importantes sont des dépôts d'alluvions grossières ayant une résistivité allant de 20 à 30 Ωm et une épaisseur appréciable jusqu’à 80m. Ces dépôts reposent sur un substratum à résistivité de 20 à 50 Ωm. L'étude piézométrique a mis en évidence la direction de l’écoulement de la nappe qui se fait en grande partie vers le lac Fetzara . Le gradient hydraulique est généralement faible de l'ordre de 0,006 à 0,007 reflétant une forte transmissivité au niveau de ce sous bassin du bassin Constantinois centre. En outre, plusieurs méthodes ont été appliquées dans les calculs des paramètres hydrodynamiques et ont aboutit à des résultats acceptables. Ainsi les valeurs de la transmissivité sont de l’ordre de 10-4 m²/s. L'étude hydrochimique, qui constitue la partie essentielle et pour laquelle on a consacré l’essentiel de notre temps nous a permis de déterminer la qualité de l'eau de cette région. La qualité de ces eaux est généralement acceptable à l’exception de quelques points d'eau qui dépassent la limite de potabilité. C'est le cas par exemple des nitrates qui ont parfois des valeurs très élevées dont l’origine est probablement l’utilisation excessive des engrais agricoles qui reste à confirmer. En ce qui concerne l'aptitude de cette eau à l'irrigation, on peut dire qu'elle est bonne. Recommandations : 1- Il est nécessaire voir même capital de réaliser des essais par pompage et d’effectuer parallèlement des mesures piézométriques en vue de contrôler les variations des réserves en fonction des exploitations des eaux de cette région. 2- Malgré les valeurs élevées des dosages de quelques éléments majeurs de l’eau tels que les nitrates et les chlorures, il est difficile de parler d’une pollution confirmée. Nous recommandons ici des travaux continus et permanents du contrôle chimique de l’eau en se basant sur des compagnessystématiques et sur plusieurs années d’analyse chimique couvrant la totalité de la zone d’étude pour pouvoir détecter l’origine des anomalies de dosage sus-dites. 1. AGENCE DES BASSINS HYDROGRAPHIQUES ( 2000). Les cahiers de l’ABH n° 4 « Les bassin versants des côtiers constantinois : Est, Ouest et centre » ( Fascicule ) 2. AISSA. D.E, ( 1996 ) Les minéralisations des massifs cristallophylliens de l'Edough – Annaba. Caractérisation géologique, gîtologique , géochimique, minéralogique, métallogique et évaluation des phases fluides mises en jeu. ( Thèses de doctorat ) 3. ALEM. D, BENYOUCEF. A, CHEIKH. B.S, ( 1991 ) Contribution à l'étude hydrogéologique et hydrochimique du massif de l'Edough ( Exemple : sources de la région de Séraidi ) ( Mémoire d'ingénieur ) université de Annaba Institut des sciences de la nature département d’hydrogéologie ( 114 pages ) 4. BACHA. M.R, BOUTEFNOUCHET . D, ( 1988 ) Estimation des ressources en eaux du massif dunaire de Guerbès – Synthèse des données pièzomètriques – Mémoire d'ingénieur Université de Annaba institut des sciences de la nature département d’hydrogéologie ( 120 pages ) 5. BOUAZIZ. N, ROUABHIA. AK, ( 1993 ) Hydrogéologie et évolution des chlorures dans la région du lac Fetzara ( Mémoire d'ingénieur ) université de Annaba institut des sciences de la terre département d’hydrogéologie (82 pages ) 6. Cartes topographiques utilisées dans la délimitation de la zone d’étude - Philippeville 1/200000 Jemmaps 1/50000 Pentièvre 1/50000 Guelma 1/50000 Djebel Filfila 1/50000 Bugeaud 1/50000 7. CASTANY. G. ( 1967 ) Traité pratique des eaux souterraines Editions 2ème édition Dunod. ( 661 pages ) 8. Direction de l’hydraulique de Annaba. Etude diagnostic des forages existants à travers la wilaya de Annaba. Mission 1 9. FEHMI. B, ( 1998 ) Contribution de la géophysique de détail à la reconnaissance des minéralisations du secteur de Boumaiza, Mémoire d'ingénieur ) Université Badji Mokhtar. Annaba Institut des sciences de la terre département de géologie minière ( 86 pages ) 10. HADJ-SAID. S, ( 2001 ) Etat d'influence marine et vulnérabilité à la pollution chimique des eaux de la région de Guerbès, Wilaya de Skikda. ( Mémoire de Magister Université Badji Mokhtar Annaba département de géologie ( 79 pages )) 11. KHAMAR. C, ( 1981 ) Contribution à l'étude hydrogéologique de la vallée de l'Oued Kébir- Ouest. Wilaya de Skikda. ( Thèse de Doctorat ) université badji Mokhtar Annaba ( 193 pages ) 12. Ministère des ressources en eau. Direction de l’hydraulique de la wilaya de Annaba. ( 2002 ). Endoscopie par caméra des forages existants à travers la wilaya de Annaba. ( Rapport Technique ) 13. OFFICE NATIONAL DE L’EAU POTABLE ( Maroc ) ( 1999 ). Normes relatives à la qualité des eaux d’alimentation humaine et au contrôle et à la surveillance des réseaux d’approvisionnement publique en eau (20 pages ) a. Brochure d’étude. 14. OUICHAOUI H, MOUASSA. S ( 1997 ) Contribution à l’étude hydrogéologique de la plaine de Hadjar Soud ( mémoire d’ingénieur ) Université Badji Mokhtar Annaba Institut des sciences de la terre département d’hydrogéologie. 15. Qualité des eaux souterraines.htm . ( Site Internet ). Qualité et pollution des eaux souterraines ( 14 pages ) cours d’eau et d’environnement. 16. Région de Gastu. Département de Annaba ( 1968 ). Campagne de prospection électrosismique sur le site de la future cimenterie de Hadjar Soud. ( Rapport technique ) 17. RODIER. J, ( 1996 ) Analyse de l'eau : Eaux naturelles, eaux résiduelles et eaux de mer ( 8ème édition ) Dunod ( 1383 pages ) 18. SCHOELLER. H, ( 1962 ) Les eaux souterraines ( Hydrologie, dynamique et chimique) recherche, exploitation et évaluation des ressources Edition Masson et Cte Editeurs ( 642 pages ) 19. SONAREM. Département de recherches Mission soviétique . Contrat 73019 ( 1971 – 1972 ) Rapport géologique sur les résultats des travaux de recherches et de prospection réalisée sur le gisement de minerais de magnétite de Boumaiza ( Tebeiga ) ( étude technique ) Département de recherche minière et des ressources en eau ( 55 pages) 20. STROJEXPORT, Prague Tchécoslovaquie ( 1974 ). Campagne de prospection électrique sur la plaine de Hadjar Soud. Campagne de prospection électrique sur la plaine alluviale de l’Oued Kébir – Ouest et du massif dunaire de Guerbes (1976 ). Rapport d’étude technique. AXE 1 AXE 2 AXE 3 individus C r² C r² C r² 1 -0,0257 0,0008 -0,4795 0,2691 0,1173 0,0161 2 -1,2218 0,7016 -0,4336 0,0883 -0,4541 0,0969 3 2,9548 0,5801 -1,7850 0,2117 -0,9619 0,0615 4 0,6023 0,2385 -0,6251 0,2568 -0,5576 0,2044 5 -0,8580 0,5746 -0,5777 0,2605 -0,1513 0,0179 6 -0,7699 0,3799 -0,7220 0,3341 -0,1581 0,0160 7 0,7588 0,1546 -1,3109 0,4616 -0,8097 0,1761 8 -0,3561 0,0936 -0,7137 0,3761 -0,6182 0,2822 9 -1,0399 0,6513 -0,5790 0,2019 -0,1270 0,0097 10 -1,4255 0,6875 -0,4730 0,0757 -0,3250 0,0357 11 -0,4742 0,1519 -1,0174 0,6993 -0,1514 0,0155 12 0,4309 0,0540 -1,5831 0,7283 -0,2796 0,0227 13 1,0474 0,2670 -1,2488 0,3796 -1,0729 0,2802 14 -0,5199 0,1400 -0,6846 0,2426 -0,1862 0,0180 15 -1,0350 0,6161 -0,5420 0,1689 0,0558 0,0018 16 -1,2874 0,6627 -0,2503 0,0250 0,1810 0,0131 17 -1,3666 0,4248 -0,4543 0,0469 0,6054 0,0834 18 -0,2902 0,0143 -0,9874 0,1654 -0,1512 0,0039 19 -1,4713 0,7080 -0,4567 0,0682 0,4441 0,0645 20 -0,6364 0,2894 -0,7997 0,04570 -0,1645 0,0193 21 -0,0363 0,0001 -1,5162 0,0895 4,4307 0,7646 22 -2,0301 0,6444 1,2784 0,2556 0,1905 0,0057 23 1,8404 0,6641 0,3476 0,0237 -0,5624 0,0620 24 9,1006 0,9299 0,9527 0,0102 1,2046 0,0163 25 -1,9200 0,5362 1,5366 0,3434 0,0589 0,0005 26 0,1137 0,0023 2,0582 0,7578 0,6938 0,0861 27 2,8273 0,4283 1,6760 0,1505 -1,3494 0,0976 28 0,1808 0,0052 2,1492 0,7313 -0,4814 0,0367 29 -1,0814 0,1378 2,6171 0,8071 0,0856 0,0009 Etude des individus AXE 1 AXE 2 AXE 3 individus C r² C r² C r² 1 0,6264 0,0624 1,4099 0,3161 1,7102 0,4651 2 -1,4256 0,2820 1,4134 0,2772 0,5791 0,0465 3 6,5927 0,9100 1,0893 0,0248 1,2746 0,0340 4 -1,2186 0,2070 -1,0058 0,1410 0,9053 0,1142 5 -0,2021 0,0129 0,2103 0,0140 0,2926 0,0271 6 -0,6835 0,1284 0,3797 0,0396 0,9568 0,2517 7 3,1248 0,6023 -1,2257 0,0927 -0,7011 0,0303 8 0,2319 0,0101 1,5919 0,4747 0,9222 0,1593 9 -1,1770 0,3924 -0,4285 0,0520 0,7536 0,1609 10 -2,5858 0,6104 -0,0317 0,0001 -0,8630 0,0680 11 0,8534 0,1773 -1,3286 0,2600 -1,5726 0,3643 12 2,2777 0,3660 -0,7465 0,0393 -2,5168 0,4468 13 3,0068 0,5039 -2,1913 0,2676 -0,0046 0,0000 14 0,2847 0,0085 1,7387 0,3185 -0,2611 0,0072 15 -0,4503 0,0317 1,3489 0,2843 -0,3054 0,0146 16 -1,3547 0,4872 0,6675 0,1183 -0,3349 0,0298 17 -1,5013 0,2550 -0,5776 0,0377 -0,5381 0,0327 18 -1,4611 0,3684 1,0183 0,1790 -1,3497 0,3144 19 -1,3084 0,2468 0,6427 0,0595 -1,6919 0,4125 20 -0,3295 0,0262 0,9343 0,2104 -0,0434 0,0005 21 -1,5538 0,2001 -2,4052 0,4795 1,2120 0,1218 Tableau N°31 Etude des individus