la recharge artificielle des nappes d'eau souterraine

République Algérienne Démocratique et Populaire

Université de Mohamed Ben Ahmed Oran 2Faculté des sciences de la terre et de l’univers

Master 2 Eau souterraine et environnement

Thème

Présenté par : Zemour Youcef Maâtallah Nadia      

Chargé de cours :Mr.Hayane

 La recharge artificielle des nappes 

Plan de travail

*Introduction*Définition de la recharge artificielle*Les menaces qui affectent les Ressources en eaux*Les objectifs de la recharge *Les bénéfices de la recharge*Conditions de la recharge artificielle*Les moyens de surveillance *Les dispositifs de recharge artificielle*Recharge artificielle de la nappe de Mitidja «exemple d’application » *Risques sanitaires et environnementaux*Conclusion*Recommandations

Introduction 

Face aux besoins en eau sans cesse grandissants, le concept de l’alimentation ou recharge artificielle des nappes des eaux souterraines apparait comme étant un moyen efficace d’établir une meilleure gestion des ressources en eau.

Définition

La recharge artificielle des nappes est une pratique qui vise à augmenter les volumes d’eau souterraine disponibles en favorisant, par des moyens artificiels, son infiltration jusqu’à l’aquifère ; elle fait partie, avec l’utilisation de l’eau de pluie, des eaux usées retraitées et du dessalement de l’eau de mer, des ressources en eau non conventionnelles les plus souvent citées participant à une gestion de l’eau optimisée.

Les menaces qui affectent les Ressources en eaux

La surexploitation des ressources en eau souterraines.La pollution des ressources eau (cours d’eau,

nappes,....) par rejets solides ou liquides dans le milieu, les cours d’eau et les nappes d’eau souterraines vulnérables.

L’envasement des retenues des barrages.L’impact des changements climatiquesLa fréquence d’années sèches successives qui entravent

le renouvellement annuel des ressources en eau

Les objectifs de la recharge

Restauration d’une nappe surexploitée. Stockage d’eau en vue d’une utilisation ultérieure. Epuration naturelle des eaux usées par le sol (propriétés

biologiques et physico-chimiques du sol) Barrière hydraulique contre la progression des eaux salées,

notamment d’origine marine en exploitation côtière. L’amélioration de la qualité des nappes avec une baisse

significative des concentrations en certains éléments chimiques par dilution (ex: nitrate, pesticides)

De faciliter l’acceptation par le public de l’utilisation d’eaux usées traitées, notamment en tant qu’eau potable, grâce au passage de celles-ci par un système d’épuration naturelle : la Zone Non Saturée en eau (ZNS).

Les bénéfices de la rechargeMise en valeur des terres par augmentation des

disponibilités en eau (Notamment pendant les périodes de sécheresse en pays semi-aride et aride).

Maintien de la vie végétale à la surface du sol en soutenant le niveau de la nappe.

Expansion humaine et industrielle de régions jusqu’alors gênées par le manque d’eau.

Conditions de la recharge artificielleDisponibilité de la ressource en eau à proximité des

sites à recharger.Eau d’assez bonnes qualités chimiques et

bactériologiques, pour ne pas altérer la qualité de l’eau de l’aquifère.

T° de l’eau < 25°C (des températures élevées modifient la perméabilité du milieu récepteur).

Turbidité < 3 g/l pour éviter les risques de colmatage précoce des ouvrages d’infiltration ou de l’injection.

Un débit régulier.Une perméabilité suffisante (10-2 à 10-5 m/s)

Les moyens de surveillance Mesures de paramètres physico-chimiques : saturation

en eau, pression de l'eau, température, conductivité, potentiel redox, pH des eaux d’infiltration,

Echantillonnage et analyse des gaz de la zone non saturée,

Echantillonnage et analyse des eaux de la zone non saturée,

Echantillonnage des sols pour une analyse minéralogique et microbiologique,

Tests de perméabilité sur les sols et sous-sols du site de recharge.

Les dispositifs de recharge artificielle

Injection d’eau de bonne qualité dans les forages et les puits.

les bassins d’infiltrations de différentes dimensions.Utilisation de la technique des « big bag » dans les

cours d’eau pour favoriser une meilleure infiltration.Les épandages d’eau de crues dans des grandes

surfaces planes ou dans des dépressionsLes lâchers des barragesPar des barrages inféro flux.Filtre à sable (Tertre d’infiltration)

Puits d'injection

Consiste à utiliser un puits pour en faire un usage double, c'est-à-dire qu'on peut l'utiliser pour l'alimentation et l'extraction en eau.

Ce procédé est notamment utilisé lorsqu’il existe une couche imperméable entre la surface du sol et la nappe. L’action épuratrice du sol intervenant peu pour les eaux d’injection, le traitement de celles-ci doit être plus élaborée que dans le cas de bassins.

Injection superficielle(bassin d’infiltration)

La construction d'un bassin ne peut se faire que sur des terrains relativement plats. Les berges des bassins doivent être rendues imperméables par bétonnage ou dépôt de sédiments très fins; ceci, afin d'éviter toute infiltration horizontale.

L’avantage principal des bassins est de pouvoir recevoir des eaux quasi-brutes : en effet, par passage dans le sol, les eaux de recharge subissent une épuration naturelle pratiquement totale.

Par épandage d’eau de crues sur de grandes surfaces « Système Legros »

L'eau à infiltrer est épandue en général sur des terres agricoles, par l'intermédiaire de rainures (sillon de labour), son écoulement peut être freiné par la réalisation de diguettes de faible hauteur.

La ressource en eau est constituée par des eaux de cours d'eau en période excédentaire, hors période culturale.

Système Big bag Le système consiste en une barrière constituée de

grands sacs remplis de tout venant d’oued ou de terres pour stopper une partie des eaux afin d’augmenter le taux de recharge de la nappe dans les oueds et pour permettre aux agriculteurs de la région de bénéficier d’un volume d’eau pour l’irrigation de leurs terres au lieu d’utiliser les eaux de la nappe.

Filtre à sable (Tertre d’infiltration)

Ces techniques sont utilisées en général lorsque l'un des objectifs est le traitement d'eau (eau usée, eau superficielle pour utilisation en eau potable...).

Les eaux à infiltrer sont épandues à la surface d'un massif sableux (en place ou reconstitué) par l'intermédiaire de drains, ou par écoulement direct. Lorsque la surface piézométrique de la nappe phréatique est trop proche du sol

Tour du monde de la recharge artificiellePays Localisation du site Type Réalimentation Taille (Hab.)

ALLEMAGNE Berlin Percolation pour 15%Injection directe

3,4 millions

AUSTRALIE Adelaïde 1,1 millions

ESPAGNE Barcelone Injection directe 2,9 millions

ETATS-UNIS Californie, MontebelloForebay

Percolation

ETATS-UNIS Orange County Water District,Californie

Injection directe

ETATS-UNIS West Basin, Californie

ETATS-UNIS Tucson, Arizona Percolation

ETATS-UNIS Ville de Mesa, Arizona Percolation

FRANCE Pecq-Croissy Percolation

FRANCE Moulle Percolation 300 000

MEXIQUE Mexico 18 millions

TUNISIE Korba Percolation

Recharge naturelle et artificielle

Recharge artificielle avec des eaux traitées

Recharge artificielle mixte eaux traitées et eaux de pluies

Exemple de la Recharge artificielle en Algérie

Recharge artificielle de la nappe de la Mitidja

Rabattement de niveau piézométriqueUn rabattement très important et remarquable dans la nappe, varient

de 10 à 50 mètres sur une période de 30 ans.Cette baisse importante de la surface piézométrique est la

conséquence de plusieurs facteurs à savoir : Longue période de sécheresses (quatre dernières décennies)

combinée à une importante prolifération de forages. Le commencement précoce de l’irrigation dû à cette sécheresse. Importance des surfaces irriguées. Au pompage continu au niveau des principaux champs de captage

à cause de l’augmentation de la demande de la ressource au niveau de l’algérois.

Prolifération des forages agricoles et industriels illicites surtout au voisinage des périmètres de protection des champs de captage.

Fluctuation de la surface piézométrique pour la période 1980-1995

Fluctuation de la surface piézométrique entre la période 1995-2010

La stabilisation du niveau piézométrique après la fin de l’année 2000 est due à l’augmentation des précipitations et à l’installation d’un projet de recharge artificielle de la nappe par des bassins d’infiltration à partir de l’oued El Harrach à partir de l’année 2005 par l’ANRH et la DRE de Blida.

1ère expérience (de l’ANRH)Au bord de l’oued El Harrach amont, Il existe :Un (01) bassin de décantation des particules fines (50

m x 46 m x 3 m). Trois (03) bassins destinés à l’infiltration des eaux (31

m x 15 m x 3 m). Ces bassins sont alimentés par un canal d’amenée d’eau à partir de l’oued

2ème expérience (de la DRE de Blida) située à 3Km au Nord-ouest du site de l’ANRH. Ces

bassins sont de grandes dimensions (50 à 100 m de long sur 30 à 50 m de largeur) qui sont alimentés par des canaux d’irrigation datant de 1827 acheminant les eaux d’oued Hammam Melouane.

Cinq (05) bassins ont été réalisés dans la région comprise entre Bouinan et Bougara qui rechargent la nappe avec de grand débit :

Bassin 1 : avec un débit d’infiltration variant de 40 à 70 l/s,

Bassin 2 : avec un débit de 306 l/s (jaugeage du 14/03/2005)

Les deux autres bassins reçoivent de 20 à 40 l/s Un grand bassin de décantation avant sa

finalisation avait un débit entrant de 986 l/s.

Oued El Harrach⇩

Amenée d’eau⇩

Bassin de décantation

⇩

Les niveaux statiques de la nappe mesurés en 2005 (date de mise en service) au niveau de trois piézomètres implantés en aval des bassins, donnent des profondeurs entre 35 et 41 m mais après la suppression du canal d’alimentation des bassins, les niveaux ont chutés pour atteindre des valeurs variant entre 54 et 68 m en 2010.

Qualité des eaux de recharge La couleur, l’odeur et la saveur de l’eau sont acceptables pour faire la

recharge de la nappe. La turbidité est faible. Les concentrations de Ca, Mg, et Na sont

identiques, inferieures à 200 mg/l ce qui signifie que l’eau est moins dure.

Les concentrations du potassium sont égales à 3 mg/l < à 12 mg/l . Les concentrations des chlorures varient entre 10 – 500 mg/l « < à 250

mg/l». Les concentrations des sulfates varient entre 100 – 400 mg/l « < à 250

mg/l ». Les concentrations des bicarbonates varient entre 214 – 275 mg/l « < à

200g/l ». Les concentrations des nitrates varient entre 0 – 8 mg/l « < à 50 mg/l». Les valeurs du pH obtenus varient entre 7,7 – 8,3. Les valeurs de la conductivité électrique varient entre 400 – 3000

μS/cm, alors que le résidu sec varie entre 279 – 1847. Les matières en suspension (MES) sont très riche en sable.

DiscussionLes résultats obtenus de ces analyses montrent :

Une bonne qualité chimique de l’eau qui sera utilisée pour la recharge de la nappe de la Mitidja.Les valeurs de la matière en suspension sont importantes. Elles sont remarquables en périodes des crues où l’écoulement transporte une quantité importante de particules de sables, de terres et de sédiments suite à l’érosion ou au lessivage des sols fragiles.

Résultat

Ce projet a donné de bons résultats localement, étant donnés que les forages agricoles situés dans ce domaine exploitent les eaux souterraines à grand débit. Cette constatation est appuyée par un faible rabattement de la nappe malgré les grands pompages effectués dans la région.

Actuellement, ces bassins sont à l’arrêt. Donc, il est primordial de prendre en charge ce système en créant un nouveau moyen d’alimentation.

Risques sanitaires et environnementaux

Selon la qualité et l’efficacité des traitements réalisés sur les eaux de recharge, ces eaux peuvent contenir à un degré plus ou moins important différents contaminants tels que des métaux traces, des nutriments ainsi que des micro-organismes, y compris des micro-organismes pathogènes et des molécules dites «émergentes». L’utilisation d’eau d’origine et de qualité variées, notamment d’eaux usées traitées, dans le cadre de dispositifs de recharge artificielle est donc susceptible de présenter des risques sanitaires élevés.

Pour limiter les risques sanitaires et environnementaux, la caractérisation "eau-roche" de la zone non saturée doit être menée. Les critères pouvant affectés les processus géochimiques et microbiologiques favorisant l’épuration des eaux de recharge sont:

Le pH, Le potentiel d’oxydoréduction,La concentration en matière organique La minéralogie.

Conclusion

 L’emploi de ces dispositifs de recharge artificielle est généralement envisagée du fait que la recharge artificielle est une réponse pragmatique d’adaptation au changement climatique, potentiellement éco-responsable dans une approche systémique de la gestion de l’environnement et économiquement attractive pour la gestion des ressources en eau.

Plusieurs problèmes hydrauliques peuvent être solutionnés si on a recours à la recharge artificielle des nappes.

Recommandations

Arrêter immédiatement les forages et puits fortement contaminés;

Arrêter l’exploitation dans les secteurs vulnérables à l’intrusion;

Généraliser la microirrigation ;Programmer des compagnes de mesure de la

piézométrie pour suivre les fluctuations du niveau de la nappe;

Faire des analyses chimiques et géophysique pour suivre et localiser l’interface eau douce- eau salée;

Etudier et modéliser la propagation du biseau salé.

Merci pour Votre Attention