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Larhyss Journal, ISSN 1112-3680, n°21, March 2015, pp. 171-180 © 2015 All right

Larhyss Journal, ISSN 1112-3680, n°21, March 2015, pp. 171-180 © 2015 All rights reserved, Legal Deposit 1266-2002 Larhyss/Journal n° 21, Mars 2015 MODELISATION DES ECOULEMENTS SOUTERRAINS EN MILIEU POREUX NON SATURE : APPLICATION A LA RECHARGE ARTIFICIELLE PAR LES EAUX USEES TRAITEES NAPPE COTIERE KORBA (CAP-BON TUNISIE) GAALOUL N. Université de Carthage-INRGREF- Tunisie gaaloul.noureddine@iresa.agrinet.tn RESUME L’objectif du présent travail de recherche est la prévision de l’impact de la recharge artificielle de la nappe phréatique côtière du Cap Bon par les eaux usées traitées au niveau du site de recharge (4 ha) de Korba El Mida. Cette nappe côtière subit une surexploitation illustrée par l’accroissement du nombre de puits de 270 puits en 1962 à 9500 puits en 2012. La qualité des eaux de nappe est alors fréquemment dégradée par l’intrusion marine, l’infiltration des eaux d’irrigation ou les pollutions diffuses. Depuis les années 60, un suivi spatio-temporel qualitatif et un modèle de fonctionnement hydrogéologique des eaux souterraines ont mis en évidence que les prélèvements importants avaient généré une inversion du gradient hydraulique causant une intrusion saline. Cruciale pour l’agriculture locale, la nécessité d’améliorer quantitativement et qualitativement les eaux de nappe a conduit à la mise en place d’une recharge artificielle d’eaux usées traitées afin de créer une barrière hydraulique consistant en 3 bassins d’injection pour empêcher, en zones côtières, l’intrusion d’eau de mer dans des aquifères surexploités. Les eaux usées proviennent de la station d’épuration de Korba et leur traitement final se fait par infiltration dans la zone non saturée du sol (SAT, Soil Aquifer Treatment) depuis décembre 2008. La construction de barrières hydrauliques souterraines. Avant la recharge, la salinité varie entre 1 à 12 g/l et les niveaux piézométrique sont tous inférieurs à celui de la mer sur toute la zone d’étude et varient entre zéro au niveau de la STEP de Korba et -7m au niveau de la rive gauche de l’Oued Ennajar. Après 5 ans de la recharge artificielle (1,5 Million m3) par les eaux usées traitées, une diminution de la salinité de 1 g/l a été enregistrée. Une remontée de niveau de la nappe justifié par l’apparition des niveaux piézométriques qui varient entre 1 à 5 N. Gaaloul / Larhyss Journal, 21 (2015), 171-180 172 m au niveau du site de recharge. Une modélisation d’écoulement au niveau du site de recharge artificielle Korba-Mida a été réalisée afin d'étudier et de prévoir l' impact de l’alimentation par les eaux usées traitées issues de la station de Korba. Le calage du modèle est effectué en régime permanent (2008) avant recharge puis en régime transitoire (2008-2013). Mots Clés: Eau souterraine, Recharge, Eaux usées traitée, Modélisation, Modèle à Réservoir, Korba- Mida, Tunisie INTRODUCTION La Tunisie est caractérisée par un climat aride à semi-aride, dont les ressources en eau sont limitées et les besoins sont en augmentation. La mobilisation des ressources en eaux figure parmi les objectifs principaux du pays pour lutter contre la sécheresse et pour répondre aux besoins en eau de tous les secteurs de la société. Par conséquent une stratégie nationale d'économie d'eau a été mise en place qui consiste à la réalisation des ouvrages hydrauliques. La réalisation des ouvrages hydraulique nécessite une bonne connaissance des apports liquides au niveau des bassins considérés pour cela on a recours à la modélisation hydrologique (Gaaloul, 2011). L'un des plus grands problèmes dans de nombreuses applications hydrologiques est la détermination de l'écoulement d'un cours d'eau à partir de données physiques (comme la pluie, la température, le vent) et des caractéristiques du bassin. Cet écoulement est non seulement requis pour la prévision des crues, mais aussi pour la prédiction de l'effet d'un changement de bassin et, en général, pour l'aménagement des ressources en eau. Une maîtrise de ces problèmes passe par une modélisation quantitative et qualitative tout en disposant d’une bonne information permettant une représentation acceptable du milieu physique réel (Gaaloul, 1992). La modélisation hydrologique peut contribuer à l'étude des bilans hydriques dans les régions semi – arides, puisqu'elle montre tout l'intérêt que revêt l'évaluation de chacun des termes de ces bilans hydriques (Gaaloul, 2008a), ceux-ci étant très variables dans l'espace à l'eau dans le sol ou en surface induits par l'action de l'homme. En effet, de part son appartenance à la zone semi aride la Tunisie connait un régime pluvial défavorable caractérisé par des précipitations de moyenne à faible et surtout irrégulière et mal répartie. Face à ce problème la Tunisie a adopté depuis des années une stratégie de mobilisation des eaux souterraines pour faire face au déficit hydrique. Modélisation des écoulements souterrains en milieu poreux non saturé : Application à la recharge artificielle par les eaux usées traitées. Nappe côtière Korba (Cap- Bon Tunisie) 173 CADRE GENERAL La région de Korba est située au Nord-est de la Tunisie. Elle est limitée à l’Ouest par la chaine montagneuse de Djebel Sidi Abd Errahmane, à l’Est par la mer Méditerranéenne, au Nord par l’oued Lebna, et au Sud par l’oued Sidi Othmane (Figure 1). La région de Korba se classe dans l’étage bioclimatique méditerranéen semi- aride supérieur à hiver doux. Elle se situe entre les isohyètes 400 et 500 mm par an. Les mois de Juillet et Août sont les plus chauds avec une moyenne de l’ordre de 26 °C. Les mois de Janvier et février sont les plus froids avec une moyenne de 9°C. L’évaporation à partir d’un plan d’eau est favorisée par l’insolation, la chaleur et les vents mais contrariée par l’humidité relative. Le maximum d’évaporation est enregistré au mois d’août alors que le minimum est observé au mois de janvier. Le secteur d’étude est constitué par des terrains Mio-Plio-Quaternaires. Le Miocène moyen correspond dans sa partie inférieure à une série détritique dite formation Béglia. Sa partie supérieure est formée par des grès lenticulaires et des marnes à niveaux de lignite appelés formation Saouaf. Le Pliocène affleure largement entre l’oued El Hajar au nord et l’oued Chiba au sud. Il est complètement masqué par les dépôts quaternaires dans les régions de Tafelloune et Diar el Hajjej (Gaaloul, 2012). La recharge représenterait moins de 10% des précipitations annuelles moyennes (Ennabli, 1980) ou 30,4 Mm3 en 2008 (Gaaloul, 2008b). Les récents modèles hydrogéologiques ont montré que la situation piézométrique dans la partie centrale de l'aquifère était encore critique en 2004 en raison d’une exploitation de 135% de l’aquifère (Paniconi, 2001; Gaaloul, 2008b). L'invasion de l'eau de mer dans les terres atteint 1,5 km au sud de l’oued Chiba et 5 km au sud d' El Diar Hajjej. Des approches multidisciplinaires ont été utilisées pour étudier les conséquences de l'intrusion marine, combinant géophysique et hydrochimie (Kouzana, 2009; Gaaloul, 2012). Selon les cartes de salinité, cinq zones ont été identifiées, la moins concentrée (2 à 4 g/L) se trouvait dans la partie amont et la plus concentrée (22 g/L) était sur notre site d’étude. La salinité étant plus prononcée le long de la côte, de nombreux puits peu profonds ont été abandonnés (Gaaloul, 2008c). N. Gaaloul / Larhyss Journal, 21 (2015), 171-180 174 Piézomètre au site de recharge Numéro du puits de surf ace Sebkha Station d’épuration Korba Site de Recharge Piézomètres Station de pompage Ksar Saada Conduite de refoulement Bassin3 Bassin2 Bassin1 Figure 1 : Localisation du bassin versant, géologie et le site de recharge de Korba MATERIELS ET METHODES Le modèle hydrologique à réservoirs (Gaaloul, 1992; 2008a) schématise le bassin par 3 réservoirs, permettant d'identifier une fonction de production réalisée par le réservoir superficiel et une fonction de transfert par les 2 réservoirs inférieurs du modèle (Figure 2) : Le premier réservoir (réservoir U) représente l'effet de rétention de l'eau et de la reprise par l'évapotranspiration. Les apports au réservoir superficiel sont constitués par la pluie (et la fonte de la neige, si elle existe, au contact du sol). La vidange du réservoir superficiel peut être réalisée par : EvapoTranspiration Réelle (ETR), et vidange de l'excédent. Le deuxième réservoir (réservoir intermédiaire H) représente la zone non saturée. Il est alimenté en eau par le réservoir superficiel et vidangé par deux exutoires : • Percolation dans le réservoir souterrain G suivant une loi linéaire (vidange exponentielle) • Ecoulement à l'extérieur sous forme de ruissellement suivant une loi non linéaire contrôlée par le paramètre RUIPER qui est en fait la hauteur H pour laquelle la percolation et l'écoulement sont égaux. Cet écoulement non linéaire est prépondérant quand l'état de remplissage H est élevé ; la percolation prévaut Modélisation des écoulements souterrains en milieu poreux non saturé : Application à la recharge artificielle par les eaux usées traitées. Nappe côtière Korba (Cap- Bon Tunisie) 175 quand l'état de remplissage H est plus bas. Le troisième réservoir (réservoir souterrain G) représente l'aquifère. Il est alimenté en eau par le réservoir intermédiaire H. Il est vidangé par deux exutoires : • Par écoulement vers l'extérieur sous forme de débit souterrain, suivant une loi de vidange exponentielle • Par drainance dans le réservoir souterrain lent suivant une vidange exponentielle. Le modèle Hydrologique à réservoirs (Gaaloul, 1992; 2008a) fait intervenir un nombre maximal de huit paramètres hydrologiques (capacité de la uploads/Geographie/ 14-gaaloul-gire.pdf