Hydrogéologie de l’aquifère dans la plaine de F’Kirina

Hydrogéologie de l’aquifère dans la plaine de
F’Kirina

Climatologie de la zone d’étude

La connaissance des facteurs climatiques (précipitations, températures,..) est indispensable pour quantifier les ressources en eaux de surface et de déterminer la part de l’eau qui s’infiltre dans les nappes, constituant ainsi les réserves en eau souterraine. 

Station de mesures

La présente étude est basée sur les données disponibles de la station d’Ain Beida dont l’observation des facteurs climatiques est faite sur une période de 20 ans (de 1994 à 2014).  

Facteurs climatiques

Précipitations: Généralement, on englobe sous le terme « précipitations » toutes les eaux qui tombent à la surface de la terre sous forme liquide ou solide (pluies, neige, grêle …). Les précipitations sont évidemment le facteur essentiel caractérisant le climat d’une région. Elles jouent un rôle prépondérant dans le comportement hydraulique des cours d’eaux et dans l’alimentation éventuelle des nappes souterraines et sont ainsi l’élément le plus important dans l’établissement du bilan hydrique parce qu’elles reflètent la circulation des eaux superficielles et souterraines.

Précipitations moyennes mensuelles 

Le calcul de la moyenne arithmétique des hauteurs des précipitations du mois considéré sur un grand nombre d’années ou dite « précipitation moyenne mensuelle », donne un aperçu sur les variations mensuelles des précipitations. En effet, les moyennes mensuelles des précipitations mesurées à la station d’Ain Beida durant la période d’observation allant de 1994 à 2014 sont représentées dans le tableau (N° 02) suivant: Chapitre 3 Tableau N° 02 : Précipitations moyennes mensuelles en (mm) Pour évaluer la variation des précipitations l’histogramme à partir des données précédentes: Fig.06 : Histogramme des précipitations moyennes mensuelles de la station Les précipitations atteignent 45.64 mm et leur minimum au mois de 

Précipitations saisonnières

L’étude des précipitations saisonnières distribution de la lame d’eau précipité durant une année et selon les quatre saisons ( Fayçal, 2014): Tableau N° 03: Répartition saisonnière des précipitati 0 20 40 60 Précipitations (mm) Mois Sep. Oct. Nov. Déc. P (mm) 40 37.41 42.59 45.64 Mois P Automne S O N D P(mm) 125.80 P (%) 32.03 16 Précipitations moyennes mensuelles en (mm) de la station (1994/1995-2013/2014) Pour évaluer la variation des précipitations moyennes mensuelles, nous avons établit es données précédentes: : Histogramme des précipitations moyennes mensuelles de la station d’Ain Beida (1994/1995-2013/2014). Les précipitations atteignent leur maximum au mois de Décembre avec une hauteur de minimum au mois de Juillet avec 12.53 mm. Précipitations saisonnières: précipitations saisonnières (tableau N°03) permet de donner une idée d’eau précipité durant une année et selon les quatre saisons ( : Répartition saisonnière des précipitations à la station (1994/1995-2013/2014):  Cadre climatologique de la station d’Ain Beida moyennes mensuelles, nous avons établit : Histogramme des précipitations moyennes mensuelles de la station avec une hauteur de permet de donner une idée sur la d’eau précipité durant une année et selon les quatre saisons (In Khelfaoui à la station d’Ain Beida Mois Juin Juil. Août Total annuel 22.81 12.53 20.86 392.68 Eté Moyenne A Annuelle 20 392.68 31 100 Chapitre 3 Cadre climatologique On remarque un maximum pluviométrique la saison la plus arrosée avec 14.31 %. L’histogramme ci-après montre la variation saisonnière des précipitations de la station Beida durant la période d’observation Fig. 07: Histogramme des

Précipitations annuelles

En se basant sur les données des précipitations mensuelles de la station durant la période d’observation allant de annuelles correspondant. La variabilité de ces dernières est exprimée par un paramètre permettant de distinguer les années excédentaires de celles déficitaire (CP) obtenu par le rapport de la pluviométrie d’une année pluviométrie moyenne de toute la série d’ob la pluviométrie. On a: CP : coefficient pluviométrique. P : Pluviométrie annuelle de l’année en (mm). Tel que:  Une année est dite excédentaire (AE) si  Elle est par contre déficitaire (AD) si Le tableau N° 04 suivant récapitule les résultats de (CP) 0 100 200 Précipitations saisonnières (mm) 17 3 Cadre climatologique remarque un maximum pluviométrique automnal (de Septembre à Novembre avec 32.03 %, tandis que l’Eté représente la saison la plus sèche après montre la variation saisonnière des précipitations de la station durant la période d’observation (de 1994 à 2014) : Histogramme des précipitations saisonnières à la station (1994/1995-2013/2014). annuelles: En se basant sur les données des précipitations mensuelles de la station d’Ain Beida durant la période d’observation allant de 1994 à 2014, nous avons calculé les précipitations La variabilité de ces dernières est exprimée par un paramètre permettant de distinguer les années excédentaires de celles déficitaires. C’est le « coefficient pluviométrique » obtenu par le rapport de la pluviométrie d’une année (précipitation annuelle) pluviométrie moyenne de toute la série d’observation. Il est donc en relation proportionnelle avec CP = P/ P moy avec: coefficient pluviométrique. P moy : Pluviométrie moyenne annuelle en (mm). Pluviométrie annuelle de l’année en (mm). Une année est dite excédentaire (AE) si : CP > 1. Elle est par contre déficitaire (AD) si : CP < 1. récapitule les résultats de (CP) Automne Hivers Printemps Eté P (%) P(mm 3 Cadre climatologique Novembre) représentant représente la saison la plus sèche avec après montre la variation saisonnière des précipitations de la station d’Ain saisonnières à la station d’Ain Beida d’Ain Beida , nous avons calculé les précipitations La variabilité de ces dernières est exprimée par un paramètre permettant ‘est le « coefficient pluviométrique » (précipitation annuelle) à la servation. Il est donc en relation proportionnelle avec Pluviométrie moyenne annuelle en (mm). Eté Saisons 18 Chapitre 3 Cadre climatologique Tableau N° 04: Précipitations annuelles et coefficients pluviométriques à la station d’Ain Beida (1994/1995-2013/2014) D’après les résultats obtenus, il y a une alternance entre les années excédentaires (AE) et celles déficitaires (AD) (Fig. 08), et d’après le tableau N° 04 nous remarquons qu’il y a 13/20 années déficitaires et 7/20 années excédentaires. A la station d’Ain Beida le minimum enregistré est de 18.18 mm durant l’année 2002/2003 et le maximum enregistré est de 56.36 mm durant l’année précédente 2001/2002. Fig. 08: Variation des précipitations annuelles à la Station d’Ain Beida (1994/1995-2013/2014).

Températures

Contrairement aux précipitations qui constituent l’apport en eau d’un système hydrologique d’où son rôle important dans l’alimentation des nappes, les températures, quant à elles, jouent un rôle prépondérant dans les pertes en eau et par conséquent dans la décharge des nappes car elles régissent directement le phénomène d’évapotranspiration et donc le déficit d’écoulement annuel et saisonnier. Elles constituent donc le deuxième facteur important dans une étude climatique et peut être ainsi l’un des éléments essentiels conduisant à l’abaissement des niveaux d’eaux superficielles et souterraines. L’analyse des données de la température est basée sur les mesures relevées au niveau de la station d’Ain Beida de 1994 jusqu’à 2014. 

Températures moyennes mensuelles

Les résultats obtenus sont mentionnés dans le tableau N° 05 et sont représentés dans le diagramme de la figure 09: Tableau N° 05 : Températures moyennes mensuelles en (°C) à la station d’Ain Beida (1994/1995-2013/2014). Fig. 09 : Variation des températures moyennes mensuelles de la station d’Ain Beida (1994/1995-2013/2014). 0 5 10 15 20 25 30 .Sep .Oct .Nov .Déc .Jan .Fév .Mar .Avr Mai Juin Juil . Août Températures moyennes mensuelles Mois Sep. Oct. Nov. Déc. Jan. Fév. Mar Avr. Mai Juin Juil. Août T (°C) 22.58 17.33 11.33 8.04 6.37 7.80 10.73 14.49 19.42 24.71 27.50 26.69 Températures (°C) Mois Chapitre 3 Cadre climatologique Les plus faibles valeurs sont mesurées au les plus froids; tandis que les plus fortes mois les plus chauds). Il en résulte que le mois le plus froid est 6.37°C par contre le mois le plus chaud est le mois d mensuelle de l’ordre de 27.50°C. 

Diagramme ombrothermique

On l’établi en combinant les températures et les précipitations moyennes mensuelles correspondant à la même période d’observation. humides, tel qu’il est mentionné ci Fig. 10 : Diagramme ombrothermique Ce diagramme montre l’existence de deux saisons  L’une humide et froide qui s’étale du moi  Et l’autre sèche et chaude, elle s’étend

L’indice d’aridité de  » Il est définit par la relation: P : précipitation moyennes annuelle T : températures moyennes annelles (mm). Tel que: 0 20 40 60 80 100 S O N D Précipitations (mm) 20 3 Cadre climatologique es plus faibles valeurs sont mesurées aux mois de Décembre, Janvier et Février ; tandis que les plus fortes valeurs caractérisent les mois de Juin, Juillet et Août e que le mois le plus froid est Janvier avec une température moyenne mensuelle de le mois le plus chaud est le mois de Juillet avec une température moyenne °C. 2. Diagramme ombrothermique (pluviothermique): On l’établi en combinant les températures et les précipitations moyennes mensuelles correspondant à la même période d’observation. Il permet de déterminer les saisons sèches et mentionné ci-dessous (fig. 10): : Diagramme ombrothermique à la station d’Ain Beida (1994 Ce diagramme montre l’existence de deux saisons : ’une humide et froide qui s’étale du moi d’Octobre jusqu’au mois re sèche et chaude, elle s’étend du mois d’Avril jusqu’au mois 3. L’indice d’aridité de « De-Martonne » : avec: : précipitation moyennes annuelles (mm). mpératures moyennes annelles (mm). 0 10 20 30 40 50 D J F M A M J J A Mois Températures (°C) Saison sèche Saison humide +10 = T P I 3 Cadre climatologique Décembre, Janvier et Février qui sont donc Juin, Juillet et Août (les avec une température moyenne mensuelle de avec une température moyenne On l’établi en combinant les températures et les précipitations moyennes mensuelles Il permet de déterminer les saisons sèches et 4/1995-2013/2014). jusqu’au mois d’Avril. jusqu’au mois d’Août. 10 20 30 40 50 Températures C) Précipitations Températures 21 Chapitre 3 Cadre climatologique  20 < I < 30 : climat tempéré.  10 < I < 20 : climat semi-aride.  7.5 < I < 10 : climat steppique.  05 < I < 7.5 : climat désertique.  I < 05 : climat hyperaride. Pour la station d’Ain Beida et durant la période d’observation allant de 1994 à 2014, on trouve une valeur de I = 14,84 ce qui correspond à un climat  » semi-aride « . 2. Bilan hydrique (ou de C.W. Thornthwaite): L’étude du bilan hydrique permet d’évaluer la répartition des quantités d’eau reçues par un bassin versant entre ses différents composants (écoulement, infiltration et évaporation). Il est calculé par la formule suivante : P = ETR + R + I Avec : P : Précipitation moyenne annuelle en (mm). ETR : Evapotranspiration réelle moyenne annuelle en (mm). R : Ruissellement moyen annuel en (mm). 2-1. Détermination des paramètres du bilan: 2-1-1. Evapotranspiration: L’évapotranspiration est la combinaison de deux phénomènes, l’une physique « évaporation » et l’autre biologique « transpiration ». On distingue : L’évapotranspiration potentielle (ETP) employée lorsque la surface évaporante est convenablement alimentée. L’évapotranspiration réelle (ETR) qui représente une fraction de l’ETP, et ne tient compte que de la quantité réellement évapotranspirée.

Evapotranspiration potentielle (ETP)

C’est la somme des quantités d’eau pouvant s’évaporer et transpirer sur une surface donnée et pendant une période bien définie en considérant des apports d’eau suffisants. Elle est estimée par la formule de « C.W.Thornthwaite » proposée en 1948 et basée essentiellement sur les 22 Chapitre 3 Cadre climatologique températures de l’air: Avec: a = 0, 016 I + 0, 5 ; I = ∑ i. ; i = (t / 5)1, 514 . ETP: Evapotranspiration potentielle mensuelle en (mm). t : Température moyenne mensuelle en (°C). i : Indice thermique mensuel. I : La somme des indices mensuels de l’année. k : Facteur correctif intégrant la durée d’insolation et la température. Tableau N° 06: Résultats de l’ETP obtenus par la formule de « C.W.Thornthwaite » à la station d’Ain Beida (1994/1995-2013/2014) I = 78. 3 ; a = 1.75. Cette méthode est basée sur la notion de la réserve facilement utilisable (RFU), et nous admettons que le sol est capable de stocker une certaine quantité d’eau (RFU) qui pourrait être reprise par l’ETP.

Evapotranspiration réelle (ETR)

C’est la somme de l’évapotranspiration et de la transpiration réelle pour une surface donnée et une période définie. Elle peut être déterminée par différentes méthodes.

ETR selon la formule de « Turc »

Cette formule est basée sur les températures et les précipitations moyennes annuelles : Avec : ETR : Evapotranspiration réelle en (mm). P : Précipitation moyenne annuelle en (mm). Mois Sep. Oct. Nov. Déc. Jan. Fév. Mar. Avr. Mai Juin Juil. Août Total i 9.8 6.6 3.5 2.1 1.6 2.0 3.2 5.0 7.8 11.2 13.2 12.6 78.3 ETP (mm) 105.5 62.5 26.3 13.6 9.7 13.5 28.6 51.7 95.1 146.3 179.4 159.2 891.4 ETP = 16 (10 t/ I) a . k         + = L P P ETR 2 2 9,0 23 Chapitre 3 Cadre climatologique L : Pouvoir évaporant, est une limite vers laquelle tend l’ETR lorsque P devient grande : L = 300 + 25t + 0.05 t 3 , où t est la température moyenne annuelle en °C. Les valeurs de l’évapotranspiration réelle ETR, calculées par cette formule (de Turc) à la station d’Ain Beida dur