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N° d'ordre : /2018-D/S.T République Algérienne Démocratique et Populaire Minist

N° d'ordre : /2018-D/S.T République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) Faculté des Sciences de la Terre, de la Géographie et de l’Aménagement du Territoire (FSTGAT) THESE Présentée pour l’obtention du grade de DOCTEUR EN SCIENCES Filière : Sciences de la Terre Spécialité : Hydrogéologie Par Abdelhafid MEBARKIA THEME POLLUTION URBAINE ET INDUSTRIELLE DES EAUX DE OUED BOUSSELLAM "caractérisation et impact sur la qualité des eaux de l’aquifère superficiel" Soutenue publiquement, le 01/07/2018, devant le jury composé de : Mr A. BOUTALEB Professeur à l’USTHB Président Mr A. HAOUCHINE Professeur à l’USTHB Directeur de Thèse Mr B. CHIBANE Professeur à l’USTHB Examinateur Mr N. CHABOUR Professeur à UMC / Constantine Examinateur Mr A. METOUCHI Maître de Conférences «A» à l’USTHB Examinateur DEDICACES Je dédie cette thèse à A mes parents avant tout et pour tout; A ma femme et mes enfants, Isra, Youcef et Abderrahmene A mes frères et sœurs, A toute ma famille A tous ceux qui me sont chers. II Remerciements Au nom de Dieu clément et miséricordieux Avant tout, je remercie Dieu le tout puissant qui m’avoir donné le courage, la patience et la force pour réaliser ce travail. Une thèse est le fruit d’un travail de longue haleine dont le manuscrit final ne représente que la partie émergée de plusieurs années. La réussite de cette expérience est liée, en partie, à un peu de travail original "personnel" mais aussi à la présence, à la sympathie et au soutien de plusieurs personnes et des institutions. J’exprime mes profonds remerciements à mon directeur de thèse, M. Abdelhamid HAOUCHINE professeur à l’Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB), pour avoir accepté mon projet de thèse et m’avoir aidé à le réaliser. Je lui suis également reconnaissant pour le temps conséquent qu’il m’a accordé, sa qualité pédagogique et scientifique, sa franchise et sympathie. J’ai beaucoup appris à ses côtés et je lui adresse ma gratitude pour tout cela. A M. Le Dr Riheb HADJI pour son soutien moral, pour sa gentillesse et ses conseils judicieux. Il n’a pas ménagé son aide, je lui en suis profondément reconnaissant. Je tiens également à remercier M. Abdelhak BOUTALEB professeur à l’Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) de m’avoir fait l’honneur de présider le jury de thèse. Mes plus sincères remerciements vont aux examinateurs, à savoir: M. Brahim CHIBANE professeur à l'université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) qui m’a fait un grand honneur en acceptant de lire et examiner ce travail. M. Nabil CHABOUR professeur à l’Université des Frères Mentouri (UMC), mon enseignant de graduation qui après m’avoir fait profiter de son enseignement, a accepté d’examiner ce travail. M. Abdnaceur METOUCHI Maître de Conférences «A» à l'université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) qui m’a fait un grand honneur en acceptant de lire et examiner ce travail. Je tiens à remercier tous les acteurs de l’eau, de la Direction des Ressources en Eau de la Wilaya de Sétif, de l’Agence Nationale des Ressources Hydriques de Constantine, de l’antenne de Bordj Bou-Arreridj, de la direction de l’A.N.B.T du barrage de Ain Zada, de la Direction des Services Agricole de la Wilaya de Sétif, de l’Office Nationale de la Météorologie de Sétif qui m’ont aidé à acquérir des données. Récupérer des données n’est pas une tâche facile mais ça fait vraiment plaisir de voir que la majorité des personnes que j’ai contacté m’ont répondu avec gentillesse. Je tiens à remercier aussi le personnel de l’A.D.E de l’unité Sétif, le laboratoire régional de l’A.D.E de Sétif. et particulièrement Mr BENDJABELLAH. M le responsable du laboratoire de la station de traitement du barrage, qui m’a aidé beaucoup. Mes sincères remerciements s'adressent également à toute ma famille, et à tous ceux qui je n’ai pas cité et qui savent ce que je leur dois. III TABLE DES MATIERES Remerciements……………………………………………………………………………... II Table des matières...……………..………...………………………………….……………... III Listes des Figures…………………………………………………......……………….…….. XI Liste des tableaux……………………………...………..…………………………....….. XVIII Liste des photos……………………………………………...…………………………… XXII Introduction générale …………………………...…………………………...…….……........01 Première Partie: CADRE GENERAL CHAPITRE: I Situation géographique et caractéristiques générales du bassin versant de Boussellam amont Introduction ………………………………..…………..……………………...……….……..04 I. Description du sous bassin versant de Boussellam amont ……...…………………...……..05 I.1. Situation géographique ……………………………………………………….………05 I.2. Aperçu socio-économique ………………………………….….………………….……..06 I.2.1. Le contexte démographique ………………………………………………….……..06 I.2.2. Le Contexte agricole et couvert végétal .……………………………….………... 07 I.2.3. Le contexte industriel ………………………………………………………………09 I.2.4. L'organisation administrative …………………………………………………….…11 1.2.5. Carte des sources potentielles des pollutions ……………………………………....11 I.3.Géomorphologie générale et le chevelu hydrographique du bassin de Boussellam…..…..13 I.3.1. Les ensembles morpho-structuraux du sous bassin de Boussella ..…………….…..13 I.3.2. Les terrasses et la morphologie du sous bassin …………………………………….14 I.3.3. Les reliefs …………………………………………………………………………..14 I.3.4. Marques de l'endoréisme.……………………………………………...….….……..15 I.3.4. Le chevelu hydrographique .…………………………………………………....…..15 I.4.Les caractéristiques physiques et morphométriques du bassin versant du Boussellam…..16 I.4.1. La superficie ……………………………………………………….…………….....16 I.4.2. La forme du sous bassin …………………………………………………………...16 I.4.3. Les dimensions du rectangle équivalent ……………………………………….......16 I.4.4. La répartition des tranches d'altitudes et la courbe hypsométrique ………………..16 I.4.5. Les indices de pente et le relief …………………………………………………….17 I.4.6. Les classes des pentes ……………………………………………….……………..18 I.4.7. Le temps de concentration ……...……………………………………….…………19 I.4.8. Constitution du réseau hydrographique …....………………………………………20 I.5. Conclusion ….………………...………………………...……………………………….21 CHAPITRE: II Cadre géologique II.1.Introduction …………..……..…………………………………..….…………………... 22 IV II.2 Géologie locale ….……………………………………………...……………….……….22 2. A/ Les formations quaternaires et néogènes peu ou pas tectonisées …………………....22 2. A.1/Quaternaire ……......……………………………………….…..………….….….22 2. B. Formations tectonisées …..…....……………………..……………………...…...…..26 2. B. Nappes de flyschs ……..….……………………..…………...……………….…...26 2. B.1/ Nappe numidienne (gN) ………………...………..……..……………………... 26 2. C. Nappes telliennes ……………………...………………………..………..……….….26 2. C.1/ Nappe de type DRAA et ARBA …………….……………….…………………26 2. C.2/ Nappe de type BENI ABDELLAH ……………..……………..…………………..…26 2. C.3/ Unité supérieure à matériel Eocène.………………………………..………....…26 2. C.4/ Nappe de Djemila et unité inférieur à matériel Eocène.………….…….....…..…26 2. D/ Nappe du djebel Sattor et unité Eocènes à nummulites et huîtres.……...………...…28 2. E/ Ensemble allochtone Sud- sétifien ……………………...………..…………….…...….28 2. F/Ensemble parautochtone et autochtone Hodnéen………..……..……...…………..….30 2. G/ Trias exotique ou extrusif(t) ………….….………………………...…………....…...32 II.3/ Tectonique des différentes formations géologiques du bassin ………………...………. 32 3.1/Nappes de flyschs …………………………….…………..……..…………………….33 3.2/La nappe de Djemila ………………………………………..………………...………33 3.3/L’ensemble Allochtone Sud Sétifien ………………………….…………………..….33 3.4/Ensemble parautochtone et autochtone Hodnéen…………………..………………..33 3.5 Le Quaternaire ………………………………………………………………...……….…33 II.4. Les mouvements tectoniques dans le bassin …………………………...………………37 4.1/ Failles…..……………………………………………………………….……..…..……..37 4.2/ Les plis……….……………………………………………………….…...…………..…37 4.3/Tectonique tangentielle..………………………………………...……..…………….…...37 II.5. Conclusion..……………………………..……………….……………………………....38 Deuxième Partie: Hydroclimatologie et caractéristiques hydrotechniques du barrage de Ain Zada CHAPITRE: III Etude Climatologique du sous-bassin Versant de Boussellam amont. III. A. ETUDE CLIMATOLOGIQUE……………………..………………..…..………...40 Introduction ………………………………………………………………………………...40 1. Aperçu général sur le climat de la région……..……………………………………...….…40 1.1. Les précipitations ………………..…………………………………………………..41 1.1.1. Calcul du coefficient pluviométrique ……...…………………………………...……...46 1.2. Les températures……………...…………………………………………………….…..48 1.3. L'humidité ……………….……………………………...……………………………...49 1.4. Le vent ………………………………………………...…………………………...…….50 1.5. La neige…………………………………………………………………………...…...…50 1.6. Phénomènes secondaires …………………………………………………………...……51 V 1.6.1. La grêle ………………………………………………………………………..………52 1.6.2. La gelée ………………………………………………………………...……...………52 1.6.3. Le sirocco………………………………………………………...………….……..52 1.6.4. Le brouillard ………………………………...…………………………………...…….52 2. Relation température-précipitation…..………………………………………………….….53 2.1. Diagramme Ombro-thermique …………………...……………………………………...53 2.2. Méthode d’Euverte (humidité du sol) ……………………………...……………………54 3. Les indices climatiques.……………………………………...……..………………….…..56 3.1. Indice d’aridité de De Martonne …………………………………………….......………56 3.2. Le quotient pluviométrique annuel de Moral ………………………………………….58 3.3.Climagramme de L.EMBERGER …………………………….………………………….. 58 4. Estimation des paramètres du bilan hydrologique …..……………………………….…....60 4.1. Evapotranspiration potentielle ETP……………………………...………………….... 60 4.1.1. Méthode de Thornthwaite ………………………………………...…………………...60 4.2. Evapotranspiration réelle ETR ……………………………………...………………....60 4.2.1. Méthode de Coutagne …………………………………………………...……....60 4.2.2. Méthode de Turc ……………………………………………………...…………..…...61 4.2.3. Méthode de Verdeil ……………………………………………………...….…...61 4.3. Bilans hydrologiques……………………………………………...………………….…63 4.3.1. Bilan hydrologique de Thornthwaite ………………………………………....…63 4.3.1.1. Résultats et discussion ……………………………………………………….……...68 5. Calcul du ruissellement ………………………………………………...……………….…68 6. Calcul de l’infiltration ……………………………………………...………………….…..68 III. B. ETUDE HYDROLOGIQUE……………….…………………………………...…...69 1. Station hydrométrique……………………………………………………...………….…...69 2. Etude des débits……………………………………………………….…………………...69 2.1. Débits mensuels…………………………………….……………….…………………...70 2.1.1. Débits moyens mensuels…………………………………………………..……...70 2.1.2. Hydrogrammes des débits d’oued Boussellam……………………………..…….70 2.2. Variation des débits moyens annuels …………………………………………….…...71 3. Coefficient moyen du débit (CMD) …………………………………………………..…...72 C. Conclusion………………………………………………………………………….……...73 CHAPITRE: IV Caractéristiques hydrotechniques du barrage de Ain Zada 1. Introduction et Généralités sur les barrages …………………………………….……...….74 1.1. Définitions et classification des barrages………………………………………………74 1.2. Les différents types de barrages …………………………………………….…...…….74 1.2.1. Barrages rigides en béton ou en maçonnerie ………………………………………74 1.2.2. Barrages souples en enrochement ou en terre ………………………...……….…..75 2. Caractéristiques hydrotechniques du barrage de Ain Zada ……………………...…….…..75 2.1. Situation géographique………………………………………………………………..75 2.2 Les caractéristiques hydrologiques et paramètres du barrage …………………...…….…76 VI 2.2.1 Le barrage et sa retenue …………………………………………………….……..76 2.2.2. La digue principale ……………………………………………………….………77 2.2.3. Les ouvrages annexes du barrage ………………………………………….……..78 2.2.3.1 Evacuateur de crue (déversoir)…………………………………..………..…78 2.2.3.2 Ouvrages de prise …………………………………………………...…….…78 2.2.3.3 Rendement de la retenue ……………………………………………...……..79 2.2.3.4 Volume total du barrage de Ain zada …………………...…………………...79 3. Les principales caractéristiques hydrologiques de la cuvette du barrage de Ain zada.…....81 3.1. Apport annuel et l’évolution de la capacité du barrage période (1988-2010) …………...81 3.2. Apport et l’évolution des affluents positifs dans le barrage de Ain zada (88-10)……..82 3.3. Capacité du barrage et précipitations moyennes annuelles………………………..…..83 3.4.Estimation du volume des affluant du barrage à partir de la lame d’eau précipité…….83 3.5. Pertes par évaporation……………………………………………...………….……... 84 3.6. Volumes régularisés (AEP)……………………………………...………………….... 85 4. L’envasement de la retenue et levé Bathymétrique du barrage de Ain zada………...….....86 4.1. Courbe de capacité ……………………………………………………...………….…87 4.2. Comparaison des courbes………………………………………………………….…. 87 5. Conclusion ………………………………………………………………………………...88 Troisième Partie: État des eaux de surface du bassin versant d’oued Boussellam (Qualité minérale et organique des eaux) CHAPITRE:V Etude Hydrochimique Introduction...…………………………………………………………………………………90 1- Données d’analyse de la qualité des eaux du barrage de Ain Zada ……………………….91 2- Contrôle des résultats uploads/Geographie/ th8995-1.pdf