International Journal for Environment & Global Climate Change

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1 Utilisation des SIG pour l évaluation de la vulnérabilité environnementale des aquifères phréatiques : Cas de la nappe Jurassique (Mougheul, Sud-Est Algérie) BADAOUI Imane RESUME La pollution constitue un risque permanent de limitation des ressources en eaux souterraines. L urbanisation croissante et le développement économique contribuent à la dégradation quantitative et qualitative des eaux souterraines. La protection et la préservation de ces ressources sont une nécessité de premier ordre particulièrement dans les zones arides où l eau souterraine constitue la principale source hydrique. Ainsi, la cartographie de la vulnérabilité environnementale des nappes à la pollution se présente comme un outil efficace pour limiter et contrôler les risques de dégradation de la qualité de ces eaux. Les Systèmes d Informations Géographiques, représentent la meilleure méthode pour résoudre les principaux problèmes dans l étude de la vulnérabilité ; en effet, ils facilitent la superposition de couvertures de différentes origines et l interpolation de données ponctuelles en couvertures. Cette méthodologie est appliquée à la nappe de Jurassique de Mougheul. La carte de vulnérabilité établie montre deux classes de vulnérabilité : faible, moyenne et élevée. La superposition de cette dernière avec la carte des sources de pollution a permis de préciser les zones à haut risque de contamination pour les eaux de la nappe Jurassique. Mots clés : SIG, vulnérabilité des aquifères, DRASTIC, risque de contamination. Summary Pollution is a permanent risk of limitation of groundwater resources. Increasing urbanization and economic development contribute to the quantitative and qualitative degradation of groundwater. The protection and conservation of these resources are a necessity of the first order especially in arid areas where groundwater is the main water source. Thus, the mapping of the environmental vulnerability of groundwater pollutio n is as an effective tool to limit and control the risk of deterioration in the quality of these waters. The Geographic Information Systems, is the best method to solve the main problems in the study of vulnerability; Indeed, they facilitate the overlay covers different origins and interpolation of point data covers. This methodology is applied to the water table Mougheul. The map shows two established vulnerability vulnerability classes: medium and high. The superposition of the latter with the map of pollution sources has clarified areas at high risk of contamination to water the water Jurassic. Keywords: GIS, aquifer vulnerability, DRASTIC, risk of contamination. Page901

2 1-Introduction La méthodologie proposée ici a la particularité de distinguer la vulnérabilité verticale d'une nappe vis à vis d'une pollution provenant de la surface du sol (basée uniquement sur les paramètres relatifs à la recharge, au sol et à la zone non saturée), de sa vulnérabilité horizontale (ou sensibilité) vis à vis d'une pollution ayant déjà atteint la nappe (basée uniquement sur seuls paramètres de la zone saturée de l'aquifère). Cette nouvelle méthodologie a été appliquée à la nappe alluviale de l oued Nil, wilaya de Jijel. Ce travail n aurait pas pu être effectué sans l'utilisation d'un Système d'information Géographique (SIG) utilisant le mode raster. 2. Présentation générale de la zone d étude Le village de Mougheul se situé au Nord de Béchar à environ 50 Km, c est une petite agglomération aux confins entre l Algérie et le Maroc. Il se situe au pied de Djebel Grouz, qui appartient aux monts des Ksour de l Atlas saharien. Ce village avec ceux de Boukais et Lahmar constituent ce qu on appelle les Ksour du Nord. Ce village, en occurrence la région d étude se trouve dans le sud-ouest algérien, qui admet comme limites: la région de Theniat Zarga au Nord, au Sud la région de Z bara, à l Ouest la région de Menabha, et à l Est l Oued Cheikh, (Fig. I.1). En terme de coordonnées géographiques, la région d étude se situe à entre les longitudes et ouest, et la latitude et Nord (Fig.1). Figure 1 : Localisation géographique de la zone d étude. Page990

3 3-METHODOLOGIE Dans cette étude, le modèle DRASTIC choisi a été appliqué en utilisant le SIG où une base de données relationnelle a été créé. La méthode DRASTIC semble être la plus adaptée aux contextes hydrogéologiques des nappes phréatiques. Ce modèle se base sur la répartition spatiale des paramètres naturels et des propriétés physiques du milieu. Les lettres D, R, A, S, T, I et C désignent respectivement les facteurs : profondeur du plan d eau (Depth to water), recharge naturelle (net Recharge), lithologie de l aquifère (Aquifer media), sol de couverture (Soil media), topographie (Topography), lithologie de la zone non saturée (Impact of the vadose zone) et perméabilité de l aquifère (hydraulic Conductivity of the aquifer). L indice DRASTIC résulte de la somme des scores des facteurs de vulnérabilité multipliés par leurs poids respectifs : Di = Dr Dw + Rr Rw + Ar Aw + Sr Sw + Tr Tw + Ir Iw + Cr Cw Avec Dr : la ponctuation (score) attribuée à la profondeur du plan d eau et Dw : la pondération attribuée à la profondeur du plan d eau. Cette procédure nous a permis d obtenir des couvertures numérisées pour chacun des paramètres de vulnérabilité. Le matériel utilisé pour l élaboration de la carte de vulnérabilité à la pollution est constitué de : - données cartographiques (topographique et géologique) ; - données piézométriques ; - fiches techniques des forages ruraux de la région. Le traitement de toutes ces données s est effectué avec les logiciels les MNT, Surfer. La méthode DRASTIC, développée en 1987 aux Etats-Unis par l Agence américaine de la Protection de l Environnement (EPA), permet de cartographier les zones vulnérables à la pollution (Aller et al., 1987) et de déterminer aussi le degré de protection d un aquifère. C est une méthode standardisée d évaluation et de cartographie de la vulnérabilité des eaux souterraines indépendamment du type de polluant. Elle prend en compte la majeure partie des facteurs hydrogéologiques qui affectent et contrôlent l écoulement des eaux souterraines (Mohamed, 2001). La méthode DRASTIC est basée sur sept paramètres de vulnérabilité (Bézélgues et al., 2002). Ce sont : - la profondeur de l eau (D) ; - la recharge efficace (R) ; - les matériaux de l aquifère (A) ; - le type de sol (S) ; - la topographie ou la pente (T) ; - l impact de la zone vadose ou zone aérée (I) ; - la perméabilité ou la conductivité hydraulique de l aquifère (C). L évaluation de la vulnérabilité par la méthode DRASTIC s effectue par le calcul de l Indice DRASTIC (ID) selon l équation (1). Page999

4 L indice ainsi calculé représente une mesure du niveau de risque de contamination de l unité hydrogéologique à laquelle il se rattache. Ce risque augmente avec la valeur de l indice. L équation permet d effectuer la conversion des indices DRASTIC en pourcentage. Ce pourcentage peut prendre la valeur maximale de 100 (226) et une valeur minimale de 0 (23) (Tableau 1). Tableau 1 : Indice DRASTIC et degré de Vulnérabilité Indice DRASTIC (ID) Degré de vulnérabilité 23 à 84 (0 à 30%) Très faible 85 à 114 (31 à 45%) Faible 115 à 145 (46 à60%) Moyenne 146 à 175 (60 à 75) Elevée 176 à 226 (76 à 100%) Très élevée Une nouvelle approche développée par le Ministère de l'agriculture, des Pêcheries et de l'alimentation du Québec en 1995 (Anonyme, 2007) consiste à diviser en trois catégories l'échelle de vulnérabilité hydrogéologique (0 à 100 %) (Tableau 2). Indice de vulnérabilité en Conclusion % Catégorie 1 0 à 35 % Assurément bien protégé Catégorie 2 Compris entre 35 et 75 % Protection hydrogéologique incertaine Catégorie 3 75 à 100 % Assurément vulnérable Tableau2. Indices DRASTIC en pourcentage et vulnérabilité hydrogéologique Toute la méthodologie utilisée dans le cadre de cette étude est résumée dans organigramme suivant (Figure 3).

5 Profondeur de la nappe (D) Recharge (R) Base de données Type d'aquifère (A) Type de sol (S) Topographie (T) Calcule des valeurs de vulnérabilité selon la méthode de DRASTIC Carte des indices DRASTIC Impact de la zone vadose (I) La conductivité hydraulique (C) Classification des indices en fonction des classes DRASTIC Carte de vulnérabilité selon DRASTIC Conversation des indices DRASTIC en pourcentages Classification des pourcentages selon la vulnérabilité hydrogéol ogi q Figure 2 : Organigramme présentant les étapes de réalisation de la carte de vulnérabilité à partir de la méthode DRASTIC 4- Résultat et discussion L élaboration de la carte de vulnérabilité c est effectuée par calcule de l indice vulnérabilité (DRASTIC) qui intégré les septs paramètres, selon la formule de DRASTIC. Les indices DRASTIC obtenus oscillent entre 85, 122, 127,135 et 147. Le calcule de ID de vulnérabilité à partir de cette indice obtenu permis d obtenir la classification de degré de vulnérabilité. Cette classification d indice DRASTIC à permis d obtenir de la carte de vulnérabilité à la pollution de la nappe Jurassique de Mogheul (figure.3). - La classe moyenne : elle représenté 100% des zones. cette classe traduit une vulnérabilité faible à la pollution. L indice moyen de vulnérabilité lité observé peut s expliquer par le fait une valeur de 122 et 127 de degré de vulnérabilité à la pollution sont mis en évidence sur cette carte? il s a de la zone git de profondeurs 54 à 105 m. - Cette classe se rencontre dans 60% de la zone étudié. - Cette zone occupe presque la moitié de la zone car topographie.

6 Le degré de vulnérabilité peut être lié à des faibles profondeurs, ce degré de vulnérabilité peut expliquer par fait que la profondeur de la nappe est assez forte ; ces conditions favorisent l infiltration de tout contaminant présent à la surface. Aussi, notons-vous que l aquifère est constitué de calcaire fissuré dans ces zones, pouvant faciliter la circulation des polluant. La profondeur de la nappe à une importante significative dans la vulnérabilité à la pollution des aquifères dans cette région du fait que les paramètres sont sensiblement identiques. Figure 03 : carte de vulnérabilité de Mougheul

7 Figure 04 : cartes de vulnérabilité 3d de la région de Mougheul zone % faible moyenne forte Figure 05 : Indices DRASTIC en pourcentage. 5- Elaboration de la carte de vulnérabilité de la nappe turonienne Généralement, la méthode de DRASTIC donne trois zones (vulnérabilité élevée, moyenne et faible). A partir de la carte de vulnérabilité de la région de Mougheul et l échelle de l indice DRASTIC, il ya trois zones ; zone I à vulnérabilité faible, zone II à vulnérabilité moyenne et vulnérabilité forte. Ces résultats se quelque parfaitement avec l hydrodynamique de la nappe jurassique ; elle peut vulnérable au centre car érémitique et moyennement vulnérable vers les bordures parce que elle devient libre en bordure. Par manque de données couvrant toute la zone d étude, toutes les données ponctuelles utilisées

8 dans cette étude (recharge, conductivité hydraulique) ont été interpolées, assig nant ainsi des valeurs dans la région de Mougheul. La carte de la vulnérabilité à la pollution établit à la base de l indice DRASTIC permet l établissement de la carte du périmètre de protection de champ captant de Mougheul, 6-Conclusion La carte de la vulnérabilité intrinsèque de la nappe de Mougheul réalisée à partir de méthode DRASTIC a révélé une grande tendance de la vulnérabilité à la pollution de la région vers la préférer de bassin. Au centre la vulnérabilité est faible. En zone moyennement vulnérable, les diapositifs de protection deviennent impératifs, dans les zones faiblement vulnérables la protection devient moins exigeante. Cette conclusion a été rendue possible grâce la base de données mise en place par l utilisation des fonctions de l indice DRASTIC. La méthode DRASTIC s avère donc un outil indispensable à la prévention de la pollution et la protection des aquifères. Bibliographie - Kabour et al, BADAOUI Imane, Etude des eaux souterraines dans le bassin de Béchar : caractérisation géologique, hydrogéologique et vulnérabilité de la nappe Turonienne, 2013, p 82, 83,84. - G. Castany, 1982 ; V. Merrian-Soukatcxhff, 2009 ; G. De Marsily, BADAOUI Imane, Mémoire, ( Paul Deleau 1956 carte provisiore de Colomb Béchar) - Aller, L et al en DRASTIC: A Srandardized Method for Evaluation Ground Water Pollution Pontentiel Using Hydrogeologie Settings. EPA-600/ ,455 p. - Maresily G., Simulation en hydrogéologie, In Traité d information géologique, Masson, Paris, Champagne, L. (1990). Vulnérabilité des eaux souterrains à la pollution, MRC de Montcalm. Ecole polytechnique, 280p. - L'agence nationale des ressources hydriques ANRH - A. MEKKAOUI, «Bordure du sillon atlasique et plate-forme Saharienne. Jurassique inférieur et moyen. (Grouz méridional, Charef-Fendi, Algérie Sud Occidentale)», Mémoire de Magister, université d Oran, _ F.DJEBBARI, «Pompe d essai de longue durée réalisé dans le bassin de Mougheul wilaya de Béchar», Julliet N. MENCHIKOFF, «Etude géologique sur les confins Algéro-marocains du Sud», B.S.G.F, 5 série, 1936». - P. DELEAU, «Alimentation de Colomb-Béchar», SERV. Géol. Algérie, Trav. Réc. Coll.III, M. Mohamed Sinan ;Mlle. Najoua Bouibrine «Atelier international sur l utilisation des techniques spatiales pou Utilisation des SIG pour la comparaison des méthodes d évaluation de la vulnérabilité des nappes à la pollution. Application à la nappe du Haouz de Marrakech (Maroc)» Atelier international sur l utilisation des techniques spatiales pour le développement durable. (Rabat, avril 2007) - livre Guide méthodologique pour la caractérisation régionale des aquifères granulaires