Etude de la vulnérabilité des nappes aquifères de la région de Guelma et évaluation du rôle des STEP

Etude de la vulnérabilité des nappes aquifères
de la région de Guelma et évaluation du rôle
des STEP

LES GRANDS ENSEMBLES HYDROGEOLOGIQUE

La région de Guelma est constituée par des terrains d’âge crétacé, oligocène, mio-pliocène, éocène, paléocène et quaternaire (Louamri. A., 2013). Le fond du bassin de Guelma est un géosynclinal comblé par des argiles marno-calcaires, des grès et de calcaires lacustres. Les formations numidiennes se développent largement au Sud et occupent la partie montagneuse de la Mahouna et apparaît en lambeaux par endroits de Ben Smih. Plus au Sud et au Sud–Est, les bandes calcaires crétacés et éocènes d’épaisseurs importantes affleurent à Sidi Abdelmalek à kef-Rih-djebel Bardou. Ces calcaires sont fortement fissurés et peuvent être aquifères et constituer d’importantes ressources en eau. Le bassin de Guelma présente plusieurs ensembles lithologiques qui impliquent des zones hydrogéologiques différentes. Au Sud, un matériel permettant une importante accumulation en eau souterraine mais fracturée (calcaire travertin) ce qui favorise l’infiltration. Sur la rive gauche de la Seybouse, on rencontre des formations pour lesquelles l’infiltration se fait très difficilement. Enfin, au centre, les alluvions quaternaires (poudingues, graviers, galets, limons,…) à forte perméabilité renferment une nappe très importante (fig. 20). Figure. 20 : Les zones hydrogéologiques du bassin versant de la Seybouse à partir de Guelma (D’aprés Ghachi, 1982). III. Géométrie de l’aquifère Les méthodes électriques sont des méthodes classiques très utilisées en hydrogéologie. Elles se basent sur la mesure de la résistivité des formations géologiques. Les formations géologiques possèdent très souvent des résistivités spécifiques restant approximativement constantes, en tous les cas localement, alors qu’elles varient considérablement d’une formation à l’autre. Le travail du prospecteur-géophysicien consiste d’abord à diviser l’espace constitué par le sous-sol soumis à son investigation, en un certain nombre de domaines séparés par des surfaces de discontinuité. I1 s’agit ensuite de préciser l’allure de ces surfaces, tout en indiquant la valeur moyenne des paramètres des milieux qu’elles limitent et finalement, le géologue remplit de matière ce cadre physique. GUELMA Bouchegouf ANNABA Seybouse Od. Perméabilité médiocre Massif triasique Perméabilité élevé Perméabilité assez élevé Zone de nappe Légende: 0 5 10 Km  La plaine de Guelma a fait l’objet de deux compagnes géo-électrique : Etude géophysique par prospection électrique a été réalisée par la C.G.G (compagnie générale de géophysique) En 1971 dans le bassin de Guelma, en vue de reconnaître et localiser les horizons aquifères. Les sondages électriques ont été disposés suivant des profils Nord-Sud espacés d’environ 500 m à 700 m avec des sondages électriques distants de 500 m à 1km. Les 238 sondages ont été réalisés dans la région, ont été répartis sur 50 profils géoélectriques. La campagne géophysique a été effectuée selon les lignes d’injection AB de 300 m. La profondeur d’investigation moyenne est 150 m (fig. 21). une deuxième compagne géophysique : Enterprise Nationale de la Géophysique (ENAGEO) pour le compte de la direction de l’hydraulique de Guelma (DHW-Guelma) « prospection électrique par SEV dans la région de Guelma », avec un total de 80 sondages suivant des profils d’orientation presque NE-SW sur la zone des terrasses anciennes de la vallée de la Seybouse. 

Synthèse des correspondances résistivité-lithologie

Une corrélation entre l échelle de résistivité et la lithologie des couches géologiques traversées par les sondages électriques, nous a permis d’identifier les formations perméables qui s’avèrent les plus intéressantes du point de vue hydrogéologique (Tab.11). Tableau. 11 :L’échelle des résistivités est fixée selon la CGG (1971) (Nouar.T 2007) Age Lithologie- Résistivité Plio-quaternaires • Niveau sec : 200 ≤ ρ ≤ 400 ohm-m • Niveau humide : 70≤ ρ ≤150 ohm-m • Sable et gravier : 10 à 200 ohm-m • Sable et gravier à passées argileuses : 50 à 80 Ohm-m • Limon sableux de 15 à 50 ohm-m • Limon argileux de 10 à 80 ohm-m Substratum miocène • Marno-calcaire de 15 à 30 ohm-m • Marno-sulfo- gypseuse de 1 à 8 ohm-m Substratum numidien • Argile de 10 à 48 ohm-m • Argile gypseuse de 15 à 30 ohm-m • Grès de 40 à 70 ohm-m III.2. Interprétation des coupes géoélectriques L’interprétation des résultats des coupes de sondages électriques dans la zone d’étude, nous a permis de faire une description lithologique des formations géologiques susceptibles de présenter un intérêt aquifère. III.2.1 Basse terrasse alluvionnaire de l’Oued Seybouse (Profil GV) D’après Le forage G3 (fig. 22).on distingue de haut vers le bas : – Terre végétale : 0 à 1m ; ρ = 20 ohm-m – Gros galets et graviers : 1 à 8m ; ρ = 100 ohm-m – Marnes grises : 8 à 30m ; ρ = 8 ohm-m L’orientation Nord-Ouest, Sud-Est de ces formations est liée à l’écoulement de l’ancien lit de la Seybouse qui a vu se développer un matériel grossier plus ou moins compact, de galets et  conglomérats, une sédimentation fine surtout argileuse s’est déposée sur les bordures de la vallée. L’ensemble des formations aquifères se repose sur un substratum marneux. Les valeurs des résistivités indiquent des alluvions grossières aquifères ρ = 80-100 ohm-m; elles deviennent en général beaucoup plus argileuses en s’éloignant d’un axe passant par les S.E (S2, T2, U3, V3, et W3), ces résistivités avoisinent alors 40 à 60 ohm-m. (ABDI et al in Kachi.N 2015). III.2.2 La moyenne terrasse (Profil GT) Le forage E12 (fig. 22) est constitué de haut vers le bas : – Argile et sable : 0 à 2m ; ρ = 40 ohm-m – Argiles calcaire travertin : 2 à 10m ; ρ = 8 ohm-m – Galets enrobés d’argile : 10 à 12m ; ρ = 40 ohm-m – Argile et graviers calcaire : 12 à 20m ; ρ = 40 ohm-m – Argile et marne gypseuse et graviers : 20 à 40m ; ρ = 30 ohm-m La moyenne terrasse est constituée d’un matériel détritique relativement fin en alternance avec des passées argileuses d’une épaisseur de l’ordre de 40 m. On remarque un entaillement du substratum miocène. Ce dernier affleure en plusieurs endroits séparant la haute terrasse de la basse terrasse dans la région de Belkheir (Nouar.T 2007) III.2.3 Haute terrasse entre Guelma et Boumahra (Profil GZ) Le forage F9 (fig. 23) présente de haut vers le bas : – Galets : 0 à 28m ; ρ = 100 ohm-m – Gravillons et argiles : 28 à 30m ; ρ = 20 ohm-m – Galets avec argile : 30 à 40m ; ρ = 80 ohm-m – Argiles sableux à passées calcaires : 40 à 80m ; ρ = 110 ohm-m L’examen du profil révèle l’existence au niveau du plio-quaternaire d’une dépression orientée Est-Ouest limitée au Nord par un seuil miocène. Cette dépression creusée dans le miocène a été comblée au plio-quaternaire par des dépôts localement argileux et grossiers (galets et conglomérats). Sur le versant Nord de la dépression, prédomine un matériel essentiellement argileux et peu graveleux d’une quarantaine de mètres. CHAPITRE 3 HYDROGEOLOGIE 42 Le plio-quaternaire comporte aussi des bancs de travertins et de calcaires vacuolaires tendres, le centre de la dépression est occupé par des formations grossières peu argileuses (galets, conglomérats et calcaires) dont la résistivité est supérieur à 100 ohm-m (Forage 9). Figure. 22 : Coupes géoélectriques transversales Nord-Sud dans la plaine de Guelma (CGG.1971 in KACHI.N 2015) 

IDENTIFICATION DES DIFFERENTS ASSEMBLAGES HYDROGEOLOGIQUES

La plaine de Guelma est constituée par deux plaines alluviales bien distinctes au niveau du bassin de la Seybouse: la plaine de la vallée actuelle et la plaine de la vallée ancienne (Débieche. 2002). – La première appelée aussi les basses terrasses, qui présente une largeur moyenne de 1 Km et une pente de 0.25%, d’une altitude de 220 m et 120 m (Ouest, Est). – La plaine de la vallée ancienne ou encore les hautes terrasses domine la vallée actuelle de  60 m à 100 m et qui s’étend assez largement au Sud de Belkheir et de Boumahra, d’une altitude variant entre 230 m à 280 m. IV.1. La nappe alluvionnaire Elle est située dans la vallée de l’Oued Seybouse en grande partie sur sa rive droite. Elle est traversée par l’oued Seybouse d’ Ouest en Est, depuis Medjez Ammar jusqu’à Nador. C’est une zone d’effondrement comblée par des dépôts miocènes (argiles et marnes à gypse) et quaternaires (alluvions hétérogènes sous forme de terrasses). Ces alluvions sont perméables et sont alimentés par les eaux d’infiltration des pluies et les apports latéraux du bassin versant de l’oued Seybouse. Elle est constituée de trois terrasses distinctes (basses, moyennes, et hautes). Trois coupes hydrogéologiques ont été dressées à partir de la combinaison des données des forages mécaniques et les résultats des interprétations des sondages électriques pour faire une description lithologique des différentes formations constituant ces aquifères (fig.23a, b et c)

La vallée actuelle « basse terrasse »

Elle est formée par des graviers, des sables et de galets. Son substratum est constitué de l’extrémité Ouest jusqu’à Boumahra par des argiles et des marnes à gypse. De Boumahra jusqu’à Sidi Smir, le substratum est constitué par des argiles et des limons pliocènes, de cet endroit jusqu’à l’extrémité Est, on trouve des argiles et des grès numidiens. A Boumahra, on trouve des poudingues pliocènes qui se rattachent aux affleurements du Djebel Zemzouma, également qu’entre Mechtet Djorf El Ahmar et Mechtet Regrig, des poudingues pliocènes se rattachent aux affleurements de Khala El Arbi. L’épaisseur de cette nappe croît vers l’Est, elle est de 8 m au Nord de la ville de Guelma et atteint 16 m au Nord-Est de Boumahra. (Mouassa.S 2006) La nappe de la basse terrasse est constituée de matériaux déposés dans le lit majeur du cours d’eau. Ce sont essentiellement des alluvions grossières d’une épaisseur moyenne de l’ordre de 10 m reposant sur un substratum marneux à gypse (fig. 23a et 23b). IV.1.2. La moyenne terrasse Un aquifère dans la moyenne terrasse, constitué d’un matériel détritique relativement fin en alternance avec des passées argileuses. Le substratum est toujours marneux à gypse. On remarque que l’épaisseur est plus importante (40 m environ). (fig. 23a).

La vallée ancienne « haute terrasse »

Elle est formée par un remplissage plio-quaternaire. Le matériel pliocène est constitué par des galets, de grès, quartzites, gravier et des sables (fig. 23a, 23b). La couche superficielle montre une affinité argileuse nette, tandis que les alluvions du Quaternaires sont plus grossières et moins colmatées que celles du Pliocène. Le substratum se compose essentiellement de formations miocènes à l’exception de la bordure Est, qui est constituée par des argiles numidiennes. Toutes les formations du miocène sont imperméables, sauf pour les grès et les molasses qui sont légèrement perméables. L’épaisseur moyenne de cette nappe est de l’ordre de 100 m. IV.2. Aquifere à milieu fissuré Formé de roches sédimentaires dans lesquelles l’eau souterraine circule à travers des fissures, des joints ou des fractures dans une roche par ailleurs solide.

Aquifère des calcaires travertineux

Au Sud ces calcaires travertineux du Pliocène sont en contact direct avec les alluvions des hautes terrasses qui les alimentent en partie, avec une altitude de 250 m. C’est un faciès variable: tufs vacuolaires ou spongieux, calcaires blancs crayeux fissurés avec de nombreuses recristallisations de calcite. Cette aquifère donne lieu à un certain nombre de sources liées à des zones fracturées des calcaires, dont un bon nombre émergent à la surface et qui sont drainées par les petits Oueds. La coupe transversale W-E (fig. 23c), met en évidence le contact direct entre les calcaires travertins à l’Ouest de la ville de Guelma et les alluvions de l’ancienne terrasse. Les formations du Pliocène en profondeur, lentilles d’argile et les alluvions Quaternaires fins, en couverture se poursuit d’Est en Ouest, jusqu’à l’arrivée aux travertins, ce qui confirme la continuité du facies dans toute la plaine. (Zeddouri A., 2003). *Interpretation des coupes hydrogéologiques : La coupe n° 1: (fig. 23a), cette coupe est localisée à l’Ouest de la ville de Belkheir d’orientation Nord – Sud. On y distingue du Nord au Sud la présence de quatre nappes aquifères différentes ; 1) – Au Nord, c’est la nappe des basses terrasses ; 2) – La moyenne terrasse ; 3) – La haute terrasse ; 4) – La partie Sud est occupée par les calcaires travertineux  La coupe n° 2 (fig. 23b), localisée à l’Est de la ville de Belkheir, d’orientation Nord-Sud montre la liaison entre la basse terrasse et la nappe de la haute terrasse qui se fait par la moyenne terrasse. On y observe presque les mêmes ensembles aquifères qui se prolongent vers le Sud. Cependant on peut faire les remarques suivantes: 1) – Les alluvions grossières (cailloutis, sable) qui forment les basses terrasses sont plus épaisses (15 m environ). 2) – Les moyennes terrasses sont formées de sables fins d’une épaisseur de 25 à 35 m, mai cette fois-ci on remarque la présence d’un horizon argileux d’une épaisseur moyenne de l’ordre de 8 m qui s’intercale dans les alluvions. 3) – Les hautes terrasses sont plus importantes 100 m d’épaisseur en moyenne (elles atteignent 110 m au piézomètre. Cette couche est formée de dépôts plio-quaternaires grossiers. Il s’agit de cailloutis et de graviers avec des petites lentilles d’argile de faible épaisseur. 4) – Le substratum est toujours Miocène marneux et présente un sous bassement au centre de la plaine (c’est l’ancien lit probable de la Seybouse). 5) – Les calcaires travertineux sont absents et reculent au Sud de la plaine vers les monts de Mahouna. (Mouchara.N 2009) La coupe n° 3 (fig. 23C), D’orientation W – E, cette coupe transversale, met en évidence le contact direct entre les travertins à l’Ouest de la ville de Guelma et les alluvions de l’ancienne terrasse. La succession des matériaux Pliocène en profondeur, lentilles d’argile et les alluvions Quaternaires fins, en couverture se poursuit d’Est en Ouest, jusqu’à l’arrivée aux travertins, ce qui confirme la continuité du faciès dans toute la plaine.