Géologie et caractéristiques physico-chimiques des dunes
A l‘origine les massifs argilo-grèseux numidiens et gneissiques furent intensément érodés. Une grande quantité du matériel détritique fut charriée vers la mer puis dégradée en sable. Les éléments furent ensuite déplacés essentiellement par les vents vers l‘intérieur et se répartissent uniformément dans les dépressions formant ainsi un matelas dunaire. Les niveaux d‘argile en feuillets provenant directement du massif numidien, s‘intercalent dans les niveaux sableux. A l‘état pur, le sable renferme 80 à 90% de silice provenant de la lapidation des grès numidiens et des formations métamorphiques. C‘est ce qui se dégage de la carte géologique et structurale établie par Vila (1980) qui montre un lambeau du socle de l‘Edough au Nord de Bouteldja. Le sable est donc siliceux, fin et le plus souvent mélangé avec des minéraux tels que le quartz irrégulièrement consolidé par du CaCO3 jaune ou rougeâtre, de tourmaline et de magnétite. Le sable renferme une proportion plus au moins forte d‘argile. Il devient très argileux au pied de la chaîne numidienne. La présence de feroxyde donne au sable sa coloration rouge, brune ou jaune .
Les travaux réalisés dans la région permettent de distinguer : Des sables blancs ou jaune clair généralement perméables, situés au centre du massif dunaire. Des sables plus perméables que les précédents. Des sables dont les grains sont enrobés d‘une fine pellicule d‘argile et de ce fait moins perméables que les bancs localisés surtout en bordure des reliefs gréseux.
Des sables rouges, localisés à l‘ouest et au sud-ouest, plus perméables que les précédents. Des vases sablo-limoneuses déposées au fond des marigots « nechaas » de couleur noire en relation avec la décomposition des végétaux.
Présentation de la méthode neuronale
Les réseaux de neurones artificiels (RNA ou ANN) est une nouvelle approche de modélisation des systèmes complexes, particulièrement utile lorsque ces systèmes sont difficiles à modéliser à l‘aide des méthodes statistiques classiques. Les réseaux de neurones artificiels sont issus des premiers travaux réalisés dans le domaine de l‘intelligence artificielle pour modéliser le fonctionnement du cerveau humain en se basant principalement sur le concept des neurones. Il s‘agit d‘un modèle empirique non linéaire. Il se compose d‘éléments de traitement interconnectés (neurones) travaillant conjointement pour résoudre un problème spécifique. Hecht Nielsen (1990) donne la définition suivante : un réseau de neurones est un système de calcul composé d‘éléments de traitement simples fortement interconnectés, qui traitent l‘information par leur changement d‘état dynamique en réponse à une entrée externe.
Résultats du calage du modèle
Régime permanent : Les résultats ainsi obtenus sont comparés à celles de la piézométrie observée de 1982.
Durant cette période, l‘aquifère n‘était pas encore sollicité à des prélèvements intenses. Les tests montrent que le modèle conceptuel est très sensible aux changements des valeurs des conductivités hydrauliques. Ces dernières ont été ajustées jusqu‘à ce que les isopièzes calculées soient devenues très proches de celles mesurées.
Avec une différence de à 0.5 m à 1 m, l‘ajustement entre la piézométrie calculée et celle observée est satisfaisant sauf au niveau de zone centrale de la plaine ou les différences atteignent 2m. Les différences observées entre la piézométrie calculée et celle observée peut s‘expliquer aussi soit par d‘éventuelles erreurs dans la détermination des cotes du terrain, soit par le manque d‘informations précises sur les paramètres de la nappe dans cette zone.
Le modèle permet de reproduire l‘allure de l‘écoulement général naturel ayant une direction principale du Sud vers le Nord, ainsi que les observations suivantes : Le drainage par la Seybouse au Sud et la dépression induite par la batterie des forages des Salines au Nord, Sur la partie Est, les forts gradients hydrauliques et la relation hydraulique NSDB-NG.
Les bilans hydrauliques du système aquifère restitués par le modèle montrent que la somme des entrées est égale à la somme des sorties, le volume stocké est par conséquent nul (loi de conservation des masses. Les apports à NG sont constitués essentiellement par les précipitations efficaces et à un degré moindre par la drainance à partir de NSAS et par les apports à partir des alluvions des hautes terrasses et des grès numidiens. Les pertes sont constituées par les prélèvements dans les forages, le débit de fuite vers la mer et la drainance par NSAS.
Calage en régime transitoire
La seconde étape des simulations est effectuée afin de faire le point sur les effets engendrés par l‘accroissement des prélèvements effectués depuis 1982 sur NG. Le calage en régime transitoire, couvre une période de 20 ans au cours de laquelle des relevés piézométriques ont été effectués, régulièrement à un pas annuel excepté entre 1990 et 1996 où les relevés sont plutôt rares (3 campagnes ; 1990 ; 1992 et 1996). Les potentiels précédents calculés en régime permanent sont utilisés comme des valeurs initiales. Au cours de la phase du calage en régime transitoire, la reproduction des fluctuations piézométriques des aquifères a permis d‘ajuster au mieux les coefficients d‘emmagasinement utilisés par le modèle. Les valeurs initiales des caractéristiques hydrodynamiques des nappes ont été introduites puis réajustées en cours du calage. C‘est ainsi que la valeur de 3% du coefficient d‘emmagasinement introduite dans un premier temps pour la nappe superficielle a été conservée. Pour la nappe des graviers, une valeur de l‘ordre de 1.10-4 a été prise en compte exceptée dans la partie amont de la Seybouse où l‘emmagasinement est plus élevé soit 10-3.
Si l‘on compare les piézométries calculées et les piézométries de référence interpolées à partir des relevés réalisés sur le terrain , l‘ajustement peut être considéré comme acceptable. Le comportement piézométrique des nappes, observé sur la période 1982-2002, a pu être reconstitué dans la plupart des piézomètres avec un écart moyen de 0.3 m. En particulier sur des zones caractéristiques de NG comme par exemple au nord de la plaine où on retrouve bien sur les cartes piézométriques calculées les différentes dépressions piézométriques visibles sur les cartes initiales. En revanche, sur la bordure est du domaine discrétisé la reconstitution des courbes est moins bien bonne sur les cartes calculées. Ceci est dû probablement au faible nombre de mailles dans ce secteur.
Mécanismes de l’intrusion marine
La transition entre l‘eau douce et l‘eau salée s‘effectue relativement brusquement sur une certaine épaisseur ne dépassant pas quelques mètres. Les deux liquides miscibles se trouvent ainsi séparés par une zone qui est souvent assimilée à une interface abrupte limitant un biseau d‘eau salée dont la pente est inclinée vers le continent.
L‘existence et l‘évolution spatio-temporelle de la zone de transition dépendent à la fois des facteurs hydrodynamiques et géométriques suivants :
Les fluctuations naturelles à la fois du niveau de la nappe (variations saisonnières) et du niveau marin (marées) qui provoquent un mélange des eaux douces et marines par déplacement de l‘interface ;
La différence de densité entre les deux liquides qui tend à maintenir le sel en profondeur ; La diffusion moléculaire du sel dans l‘eau douce qui tend à diminuer les contrastes de la concentration (2. 10-9 m²/s pour les chlorures). Elle correspond à la dispersion physico-chimique ; La dispersion (mécanique ou cinématique) due à l‘écoulement le long de l‘interface ; elle se traduit par la formation de zone de mélange de l‘eau douce et de l‘eau salée marine. Elle s‘exprime quantitativement par les coefficients de dispersion intrinsèque (longitudinal et transversal) ; La porosité et la perméabilité de l‘aquifère côtier ; La géométrie de l‘aquifère ; Le débit de la nappe, lui-même fonction des facteurs précédents. L‘envahissement progressif de l‘aquifère par des venues d‘eau marine dépend du débit d‘écoulement de la nappe qui tend à entraîner un nettoyage permanent du système aquifère côtier.
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
Chapitre I : CADRES GEOLOGIQUE, STRUCTURAL & GEOMETRIQUE
I.1- Introduction
I.2- Cadre lithostratigraphique
I.2.1- Le Paléozoïque
I.2.2- Le Mésozoïque
I.2.3- Le Cénozoïque
I.3- Cadre structural
I.4- Géométrie du système aquifère
I.4.1-Les matériaux aquifères et leur comportement hydrogéologique
I.4.2-Caractéristiques géométriques du système aquifère
I.4.2.1- La nappe des sables fins superficiels (ou nappe superficielle)
I.4.2.2-La nappe des graviers (ou nappe profonde)
I.4.2.3 – La nappe des sables dunaires de Bouteldja
I.5- Conclusion
Références Bibliographiques
Chapitre II : LES APPORTS DE L’OUED SEYBOUSE A L’AQUIFERE COTIER : des ressources superficielles importantes à protéger
II.1- Introduction
II.2-RESEAUX DE NEURONES ARTIFICIELS
II.2.1- Présentation de la méthode neuronale
II.2.2- Connections entre les neurones
II.2.3- Perceptron multicouche (MLP)
II.3- APPLICATION DU MODELE DE RNA (ou ANN)
II.3.1- Architecture du réseau
II.3.2- Collecte des données
II.3.3- Critère de performance du modèle
II.4- Résultats et discussions
II.4.1- Sélection des entrées du réseau
II.4.2- Prévision des débits
II.4.3- Comparaison avec le modèle de régression linéaire multiple
II.5- Conclusion
Références Bibliographiques
Chapitre III : DES RESSOURCES EN EAU SOUTERRAINE IMPORTANTES MAIS VULNERABLES
III.1 – Modélisation du système aquifère
III.1.1- Rappel hydrogéologique
III.1.2- Rappel climatologique
III.1.3- Données d‘entrée
III.2- Résultats du calage du modèle
III.2.1- Régime permanent
III.2.2- Calage en régime transitoire
III.3- Conclusion
Références Bibliographiques
Chapitre IV:L’INTRUSION MARINE : L’ERREUR EST-ELLE HUMAINE ?
IV.1- Mécanismes de l‘intrusion marine
IV.1.1- Généralités
IV.1.2 – Rôle des facteurs hydrodynamiques et de l‘exploitation
IV.2- Méthodologie
IV.3- Résultats et discussion
IV.3.1 – Mise en évidence des intrusions marines vers les aquifères étudiés
IV.3.2- Evolution de la minéralisation des eaux souterraines en fonction de la distance à la mer
IV.3.3 – Modélisation de l‘intrusion marine
IV.4 – Conclusion
Références Bibliographiques
Chapitre V : ANALYSE MULTICRITERE ET CARACTERISATION DU MODELE DE GESTION INTEGREE DES RESSOURCES EN EAU DANS LA REGION D’ANNABA
V.1- Introduction
V.2- Méthodologie
V.3- Résultats
V.3.1- Application des réseaux neuronaux artificiels
V.3.2- Application de la matrice de corrélation
V.3.3- Application des analyses multivariées
V.3.4- Analyse en Composantes Principales (ACP)
V.4- Discussion et conclusions
Références Bibliographiques
Chapitre VI : EVALUATION DU RISQUE SUR LA SANTE HUMAINE
VI.1- Les risques liés à la mise en dépôt des déchets domestiques et industriels et des boues de dragage des cours d‘eau
VI.2- Résultats
VI.2.1- Evaluation des risques pour un usage agricole
VI.2.1.1- Lors d’activité agricole
VI.2.1.2- Consommation de légumes cultivés sur le dépôt
VI.2.2- Evaluation des risques dans le cas de l‘élevage
VI.3- Synthèse et conclusion
Références Bibliographiques
Chapitre VII : CONFRONTATION APPROVISIONNEMENT – DEMANDE EN EAU DANS LA BASSE VALLEE DE LA SEYBOUSE : les causes des pénuries d’eau
VII.1- Introduction
VII.2- Données et Méthodes
VII.2.1- Topologie du réseau
VII.2.2- Approvisionnements et demandes en eau
VII.2.3- Validation des prélèvements dans la nappe de la plaine d‘Annaba
VII.2.4- Validation des niveaux piézométriques
VII.2.5- Analyse des scénarios
VII.3- Résultats et Discussion
VII.4- Conclusion
Références Bibliographiques
CONCLUSIONS GENERALES
ANNEXES
