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Versão online: http://www.lneg.pt/iedt/unidades/16/paginas/26/30/95 Comunicações Geológicas (2011) 98, 73-81 ISSN: 0873-948X; e-ISSN: 1647-581X L’aquifère côtier des Mnasra (plaine du Gharb, Maroc): hydrogéologie et modélisation hydrodynamique The coastal aquifer of Mnasra (Gharb, Morocco): hydrogeology and hydrodynamic modelling O aquífero costeiro de Mnasra (Gharb, Marrocos): hidrogeologia e modelação hidrodinâmica B. Bouya1*, M. Faouzi1, M. Ben Abbou1, A. Essahlaoui2, M. Bahir3, N. Youbi3, 4, M.A. Hessane1 Recebido em 16/03/2011 / Aceite em 01/09/2011 Disponível online em Outubro de 2011 / Publicado em Dezembro de 2011 © 2011 LNEG – Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP Résumé: L’aquifère Plio-Quaternaire des Mnasra a connu, au cours de la dernière décennie des prélèvements anarchiques et non rationnels, engendrant la surexploitation de cette nappe et entrainant ainsi la rupture de l’équilibre hydrodynamique et la dégradation de la qualité des eaux. La piézométrie de la nappe montre que l’écoulement est divergent du centre vers les bordures dans la moitié septentrionale de la nappe et devient Est-Ouest dans la moitié Sud avec une inversion du sens général de l’écoulement observé entre les cartes piézométriques de 1964 et de 2005. L’élaboration d’un modèle mathématique 3D aux différences finies, en régime permanent pour l’état de 1964, a permis d’appréhender de la distribution spatiale de la perméabilité et de la recharge. Ce modèle qui confirme le fonctionnement hydrogéologique du système aquifère des Mnasra a permis de calculer les différents termes du bilan hydrique qui s’avère très équilibré. Mots-clés: nappe côtière des Mnasra, hydrogéologie, modélisation hydro-dynamique, régime permanent. Abstract: During the last decade, the Plio-Quaternary aquifer of Mnasra has been subjected to an anarchic and non-rational groundwater abstraction, generating an overexploitation of the aquifer and causing the rupture of the hydrodynamic equilibrium and degradation of water quality. The piezometry of the watertable shows that the flow is divergent from center to edges in the northern half and becomes east-west in the southern half with a reversal of the general sense of flow between the piezometric maps of 1964 and 2005. The development of a mathematical model for 3D finite difference, under steady-state groundwater flow in 1964, was used to understand the spatial distribution of permeability and recharge. This model, that confirms the hydrogeological functioning of the Mnasra aquifer system, allowed calculating the different terms of water balance which is very balanced. Keywords: coastal aquifer of Mnasra, hydrogeology, hydrodynamic modelling, steady-state. Resumo: Durante a última década, o aquífero Plio-Quaternário de Mnasra tem sido sujeito a uma exploração das suas águas subterrâneas anárquica e irracional, gerando uma sobre-exploração do aquífero e causando a ruptura do equilíbrio hidrodinâmico e degradação da qualidade da água. A medição do nível piezométrico mostra que o fluxo é divergente do centro para os bordos na metade norte e torna-se este-oeste na metade sul com o reverter do sentido genérico de fluxo dos mapas piezométricos de 1964 e 2005. O desenvolvimento de um modelo matemático para diferenças finitas 3D, sob fluxo subterrâneo em estado constante em 1964, foi usado para compreender a distribuição espacial da permeabilidade e da recarga. Este modelo, que confirma o funcionamento hidrogeológico do sistema do aquífero de Mnasra, permitiu calcular os diferentes termos de balanço de água que é bastante equilibrado. Palavras-chave: aquífero costeiro de Mnasra, hidrogeologia, modelação hidrodinâmica, estado constante. 1Université Sidi Mohammed Ben Abdellah, Faculté des Sciences Dhar el Mahraz, Département de Géologie, Laboratoire de Géodynamique et Ressources Naturelles, BP 1796 (Atlas), Fès, CP 3000, Maroc. 2Université Moulay Ismail, Faculté des Sciences, Département de Géologie, BP 4010, Meknès, Maroc. 3Université Cadi Ayyad, 3GEOLAB, B.P. 2390, Marrakech, Maroc. 4Centro de Geologia da Universidade de Lisboa (CeGUL), Portugal. *Autor correspondente / Corresponding author: youbi@ucam.ac.ma 1. Introduction La zone côtière des Mnasra bénéficie de l’avantage indéniable de l’existence d’une nappe phréatique de bonne qualité et accessible aux usagers à des profondeurs relativement faibles. Les productivités des captages sont en général bonnes, allant de pair avec la qualité des sols fertiles, ce qui explique le développement important de l’agriculture irriguée associée à une industrie agro- alimentaire. La zone a connu un début d’exploitation des eaux souterraines par les puits et les forages en 1988 avec la mise en eau au début d’une superficie de 5800 hectares atteignant actuellement 38000 hectares environ. Les besoins en eau sans cesse croissants de la culture irriguée et de l’agro-industrie associée, de 145152 m3/j en 1993 à 547776 m3/j environ en 2006, exploités par plus de 3000 puits (ABHS, 2006), conjugués aux sécheresses récurrentes qu’a connu la région comme partout dans le Maroc lors des trois dernières décennies entraînant la rupture de l’équilibre hydrodynamique de la nappe phréatique et accusant la durabilité du tissu socio-économique par le déstockage des ressources en eau de la nappe ainsi que le risque de l’avancée du biseau salé à la limite Ouest de la nappe. Il est indispensable de savoir dans quelles mesures les potentialités en eaux souterraines permettent-elles un développement soutenu de l’agriculture irriguée et de l’agro- industrie accompagnatrice afin de répondre à la stratégie d’une gestion durable des ressources en eau. Artigo original Original article 74 B. Bouya et al. / Comunicações Geológicas (2011) 98, 73-81 L’étude du fonctionnement hydraulique spatio-temporel de la nappe a été faite en fonction de l’analyse des données de terrain à l’aide de la modélisation préalable afin d’appréhender la distribution spatiale des variables et de quantifier les différentes composantes du bilan de la nappe des Mnasra. A terme, le but est d’aider à développer une meilleure compréhension du fonction- nement hydrodynamique et par la même occasion aider à la prise de décisions pour le contrôle et la gestion rationnelle des ressources en eau dans la zone d’étude. 2. Presentation de la zone d’etude La région des Mnasra fait partie du bassin du Gharb et s’étend sur une superficie de 600 Km2 environ. Elle correspond à une bande côtière de 7 à 15 Km de large et de 70 Km de long entre la ville de Kénitra au Sud, la Merja Zerga au Nord, l’Oued Sebou à l’Est et l’Océan Atlantique à l’Ouest (Fig. 1). Elle est située à la limite entre deux grands ensembles structuraux, la chaîne rifaine active au Nord et la Meseta hercynienne stable au Sud. Dans l’ensemble, le bassin du Gharb dissymétrique et fortement subsident depuis sa formation au Miocène moyen jusqu’à l’actuel, a connu au cours de son évolution plusieurs fluctuations du niveau marin en relation avec les mouvements néotectoniques qui se sont traduits dans la zone côtière par des failles et par un soulèvement régulier de la Meseta, consécutif à un rééquilibrage isostatique (Le Coz, 1964; Choubert, 1957; Michard, 1976; Cirac, 1985; Chalouan & Michard, 2004; Chalouan et al., 2001; Michard et al., 2002; Platt et al., 2003). Le substratum imperméable de l’aquifère plio-Quaternaire des Mnasra affleure au Nord dans les zones limitrophes du bassin du Gharb avec le bassin du Dradere-Souïere, au niveau des collines de Rhabat-Lalla Zahra avec une épaisseur plus ou moins constante allant de 170 à 200m (Fig. 1). Il est représenté par une épaisse série des marnes bleues déposées dans un environnement marin profond pendant le Miocène supérieur et le Pliocène moyen (Cirac, 1985; Wernli, 1987) et se présente sous forme d’une demi-cuvette fortement redressée sur les bordures Nord et se relevant progressivement vers l’Ouest et vers le Sud (Kili et al., 2006). Les dépôts plio-Quaternaires sus-jacents sont représentés par une série marine régressive (Cirac, 1985; Flinch, 1993) comprenant de la base au sommet: des silts, des sables très fins puis des calcaires biodétritiques représentant un faciès de plage médiolittoral et enfin des cailloutis correspondant au remplissage de chenaux fluvio-estuariens (Le Coz, 1964; Aberkan, 1989). Au cours du Villafranchien supérieur, les mouvements orogéniques tardi-alpins accentuent la subsidence qui se poursuit durant tout le Quaternaire. En effet, la zone des Mnasra est largement couverte par des formations essentiellement marines sableuses et gréso-sableuses du Soltanien (équivalent du Weichsélien) (Cirac, 1985). Ces dépôts qui constituent l’essentiel des formations de surface dans la zone des Mnasra évoluent sur les bordures de l’oued Sebou où ils sont représentés par des dépôts continentaux d’alluvions argileuses ou limoneuses du Gharbien (équivalent de l’Holocène récent; Biberson, 1971; Aberkan, 1989; Le Coz, 1964). La transgression marine quaternaire n’affecte que la frange littorale et les petits bassins côtiers (Rabat, Kenitra et Moulay Bou Selham) (Cirac, 1985) et les fluctuations de la ligne de rivage ont permis l’édification des cordons dunaires littoraux formés de sables d’origine marine remobilisés par le vent et consolidés ensuite et dont l’épaisseur peut atteindre 200 m (Fig. 2). Fig. 1. Carte géologique du secteur d’étude (tirée des cartes géologiques au 1/100 000: Sidi yahia du Rahrb, Rabat, Souk Larbaa du Gharb; éditées par la Société chérifienne Pétrolière en 1950 et 1951. N°IRE: 1: 1531/8, 2: 1562/8, 3: 1563/8, 4: 1564/8, 5: 1764/8, 6: 1765/8, 7: 1769/8, 8: 1806/8, 9: 1820/8, 10: 1916/8, 11: 3365/8, 12: 3446/8; AA’: situation de la coupe de la Figure 2. Fig. 1. Geological Map of the studied area (based on geological maps at 1/100 000 of Sidi Yahia Gharb, Rabat, and Souk Larbaa Gharb which were published by the Société Chérifienne de uploads/Geographie/ article-modelisation-important.pdf