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Origine de l’eau
L’eau potable représente 63% d’eaux souterraines et 37% d’eau dites superficielles, issues des cours d’eau ou des lacs, ces deux sources sont alimentées directement par l’eau de pluie participant ainsi au fameux cycle de l’eau.
On appelle cycle de l’eau, l’ensemble des échanges qui se produisent entre l’atmosphère, les mers, les terres et les êtres vivants.
Sous forme liquide, gazeux ou solide, l’eau effectue un voyage incessant à travers l’espace et la terre. C’est la chaleur du soleil qui constitue le moteur de ce cycle, car elle provoque l’évaporation de l’eau.
La condensation de la vapeur d’eau ainsi formée se produit quand l’air qui est chargé subit une forte baisse de température en atteignant une altitude élevée. Ce phénomène aboutit à la formation des nuages dont l’aspect varie. La pesanteur rabat à la surface du globe les gouttes de pluie formées par cette condensation ou éventuellement des flocons de neige ou des grêlons.
Mais une fraction de cette masse liquide s’évapore à nouveau en traversant l’atmosphère et retrouve son état gazeux. Plus du tiers de l’eau tombée arrose les océans et les mers et moins de 1/3 rejoint les terres. Il existe un équilibre entre évaporation et précipitations, il tombe sur terre plus d’eau que ce qui s’évapore, mais ce sont les océans qui font l’équilibre.
Le sol se comporte comme une passoire vis-à-vis des précipitations atmosphériques, car il absorbe une quantité d’eau plus ou moins grande. La masse d’eau qui passe dans le sol est d’autant plus grande que les dimensions des particules qui la composent sont plus fortes, l’eau qui ne passe pas ruisselle en surface. C’est cette eau de ruissellement qui va à la mer sous forme de ruisseaux, rivières, fleuves, lacs et étangs. Une autre partie de l’eau infiltrée est absorbée par les plantes et sera restituée sous forme de vapeur par les feuilles qui transpirent.
L’eau souterraine : On appelle évapotranspiration la somme d’eau rejetée dans l’atmosphère par la transpiration des végétaux et par l’évaporation directe. Le reste des eaux qui se sont infiltrées dans les couches profondes du sol, va alimenter les nappes souterraines (phréatiques) qui sont à l’origine des sources et qui représentent la plus grande quantité d’eau douce.
Les eaux souterraines sont celles qui se trouvent sous la surface de la terre, notamment les cours d’eaux souterraines, l’eau qui remplit les interstices des couches rocheuses et celle des nappes phréatiques. Au total, les eaux souterraines représentent 4.2% de la masse d’eau terrestre. L’eau de surface : Les eaux de surface sont véhiculées par les cours d’eau ou contenues dans les lacs, ou maintenues derrière des barrages-réservoirs. Ces eaux comprennent à la fois l’eau de ruissellement de surface du bassin versant ainsi que l’apport lointain d’eau de déversement des sources .
Propriétés physico-chimiques de l’eau
La température : Eau de sources : 9 à 12°C ; eau profonde des lacs : 4°C. Une température variable fait craindre une pollution de l’eau par suite d’abord d’eau superficielle.
La conductivité électrique et la résistivité : La conductivité électrique (en Siemens /cm) est l’inversede la résistivité (en Ohms/cm). Dans le cas des eaux potables, on l’exprime en micro- Siemens/cm ; elle est proportionnelle à la minéralisation, alors que la résistivité varie comme l’inverse de celle-ci.
Gaz dissous : L’eau potable peut dissoudre jusqu’à 40 cm3 de gaz par litre, dont 6 d’oxygène et 14 d’azote. La diminution de la teneur en oxygène est un indice de présence des matières organiques, l’hydrogène sulfuré fait craindre une putréfaction.
Le pH : Dans la nature, le pH de l’eau est compris 5 et 9. Mais on en trouve de très acides (eaux de tourbières avec pH=1.8) ou de très basiques (pH=11).
La dureté : La dureté provient des sels de chaux et de magnésie ; elle nuit à la cuisson des légumes, provoque des dépôts dans les appareils ménagers qui s’opposent aussi à un bon transfert de la chaleur. La dureté se mesure en degré hydrotimétrique (TH), un degré hydrotimétrique français correspond à 10mg/l de carbonate de calcium (CaCO3), soit à 5.6 mg/l de chaux (CaO), ou à 4.2 mg/l de magnésie (MgO). Il est souhaitable que la dureté soit entre 10 et 15.
La salinité : Le terme salinité englobe tous les sels solubles tels que les chlorures, bicarbonates, calcium, potassium, sodium, etc.
Une eau potable doit contenir sans excès, un certain nombre d’éléments minéraux, qui lui confèrent une saveur agréable.
Elle ne doit pas attaquer les matériaux constituants la canalisation, les réservoirs et les appareils de robinetterie ou de fontainerie. Pour cela, il faut qu’elle ne soit ni agressive, ni corrosive.
Les impuretés : Les corps toxiques ou dangereux ne doivent pas être présents, ils doivent impérativement être inférieurs au seuil de détermination analytique. De plus, il est fondamental que la concentration des éléments ou substances ne dépassent pas les valeurs limites de potabilité.
La qualité de l’eau
La qualité de l’eau dépend de la présence des polluants et de leur quantité, des facteurs physiques et chimiques tels que le pH et la conductivité électrique, de la quantité de sels….
La pollution peut se définir par rapport à des situations de références variées : Pour l’écologie, il s’agit de la dégradation du milieu eau par l’introduction d’un agent altéragène, cet agent, substance ou facteur biologique, chimique ou physique, provoque à partir d’une certaine concentration ou intensité une altération gênante ou nuisible de ce milieu eau.
Pour l’utilisateur, l’eau est polluée quand sa qualité ne correspond plus aux exigences multiples de certains usages, dont l’eau remplit de multiples fonctions .
L’eau potable : Une eau potable est celle que l’on peut boire sans risque pour la santé. Afin de définir précisément une eau potable, des normes ont été établies qui fixent notamment les teneurs limites à ne pas dépasser pour un certain nombre de substances nocives et susceptibles d’être présentes dans l’eau , le fait qu’une eau soit conforme aux normes, c’est-à-dire potable , ne signifie donc pas qu’elle soit exempte de matières polluantes, mais que leur concentration a été jugée suffisamment faible pour ne pas mettre en danger la santé du consommateur.
Les standards de référence dans ce domaine diffèrent selon les époques et les pays (et selon l’autorité en charge de cette définition dans certains pays). Le concept de « potabilité » varie à travers le monde, fruit d’un contexte historique et culturel local. Il détermine la question de l’accès à l’eau, puisque une eau de bonne qualité est essentielle au développement économique et humain . Par exemple, les paramètres pouvant être réglementés sont :
la qualité organoleptique (couleur, turbidité, odeur, saveur) . certains paramètres physico-chimiques naturels (température, pH, chlorures : 200 mg/l ; sulfates : 250 mg/l, etc.).
des substances dites indésirables (nitrates : 50 mg/l, nitrites, pesticides, etc.). des substances toxiques (arsenic, cadmium, plomb, hydrocarbures, etc.). des paramètres microbiologiques (l’eau ne doit pas contenir d’organismes pathogènes).
L’eau d’irrigation : On définit l’irrigation comme étant l’apport d’eau nécessaire au sol dans le but d’assurer un meilleur développement des plantes .
L’irrigation est l’application d’eau au sol dont les objectifs sont les suivants : Fournir l’humidité nécessaire à la croissance des plantes. Garantir la récolte contre une courte période de sécheresse. Rafraichir le sol et l’atmosphère afin de réaliser des conditions plus favorables pour la croissance des plantes.
Les eaux d’irrigation utilisées en Algérie ont différentes origines, dont les principales sont : Les barrages et retenues collinaires. Les oueds et eaux de ruissellement. Les puits et forages plus ou moins profonds. Les eaux d’irrigation doivent satisfaire des qualités physiques et chimiques de façon à ne pas perturber ni le sol et ses caractéristiques, ni la plante et ses stades phénologiques. Les qualités physiques : une bonne eau d’irrigation doit avoir : Une température de 25°C, température optimale pour la plupart des plantes Une teneur de matière en suspension sans incidence sur les propriétés physico-chimiques du sol .
Les qualités chimiques : selon leur teneur en sels, les eaux peuvent être classées en : Qualité acceptable : la concentration en sels solubles se situe entre 100-1000ppm. Qualité non acceptable: la concentration en sels solubles dépasse 2000ppm.
L’eau industrielle : C’est une quantité très importante mise en circulation dans les différents circuits de la production soit pour le refroidissement des installations (fours…..), soit pour faciliter la transformation du produit, soit pour l’entretien et l’élimination des rejets de l’industrie ; cette eau en quittant l’usage est très polluée d’où la nécessité de sa purification par la mise en place des stations d’épuration afin de la recycler .
L’eau d’abreuvement du bétail : L’eau destinée à l’abreuvement du bétail peut provenir d’une source unique ou d’une combinaison des sources, qui tirent directement leur origine d’une surface naturelle ou des eaux souterraines ou indirectement des systèmes de livraison artificiels : canalisations, camions-citernes, canaux, étangs-réservoirs.
La pollution est multiple et on parlera « des pollutions de l’eau », elles se distinguent grosso modo par leurs causes accidents, éliminations des déchets et résidus, sollicitations excessives du milieu naturel, par leur nature physique, chimique, bactériologique, radioactive, et par leur ampleur locale ou étendue, occasionnelle ou saisonnière dans l’espace et dans le temps.
Définition de la salinité des eaux
C’est la teneur en sels ou en matières minérales dissoutes dans une eau exprimée en concentrations par unité de volume ou de poids .
L’eau salée contenant une quantité sensible, surtout de point de vu de la potabilité en sel dissous, plus particulièrement le chlorure de sodium par opposition à une eau douce (Gastany et Margat, 1977). La concentration minimale en matières dissoutes peut être fixée conventionnellement à 1000 ppm en général. Les eaux salées comprennent des eaux saumâtres, des eaux salines et des eaux sursalées.
Origine des sels des eaux et leur solubilité : L’origine des sels est variée , ils peuvent provenir de l’altération des roches renfermant des minéraux sodiques, potassiques et magnésiens ou autres sels sous l’influence du climat et des facteurs biologiques, également de l’eau de lagunes ou de mer directement. Le dépôt de sels se fait en fonction de leur coefficient de solubilité, ce sont les sels faiblement solubles (calcaires) qui se déposent en premier, les moyennement solubles (gypse) se déposent en second lieu et enfin, les plus solubles se déposent dans la dépression .
La salinité des eaux d’irrigation
Les eaux d’irrigation ont deux origines : Les eaux de surface sont véhiculées par les cours d’eaux, ou contenues dans les lacs, ou maintenues derrière des barrages réservoirs. Ces eaux comprennent à la fois, l’eau de ruissellement des surfaces du bassin versant ainsi que l’apport lointain d’eaux de déversement des sources .
Les eaux souterraines : elles alimentent la plus grande partie de la population aussi bien rurale qu’urbaine en raison des simples moyens d’exploitation qu’elles nécessitent, la bonne qualité bactériologique qu’elles présentent et enfin la qualité importante emmagasinée sous terre . Toutes les eaux naturelles contiennent des sels minéraux en solution, c’est la concentration et la proportion des sels qui déterminent les possibilités et leur utilisation . Plusieurs facteurs sont mis en jeu quand il s’agit d’irriguer une culture : La quantité de l’eau, Nature du sol, Espèce à cultiver, Climat de la région, Aménagement de l’irrigation et du drainage.
La qualité de l’eau d’irrigation peut être considérée comme un facteur important, mais il ne faut pas oublier qu’il est impossible de proposer une classification des eaux d’irrigation en toute circonstance. On peut classer ces eaux selon leur teneur en sels exprimée en g/l ou par la conductivité électrique en mS/l à 25°C qui fournit une indication sur la qualité de l’eau en se reposant sur le risque de la salinité.
Table des matières
Introduction
Chapitre I : Généralités sur l’eau
1.Définition de l’eau
2.Etat naturelle de l’eau
3.Origine de l’eau
3.1.L’eau souterraine
3.2.L’eau de surface
4.Propriétés physico-chimiques de l’eau
4.1.La température
4.2.La conductivité électrique et la résistivité
4.3.Gaz dissous
4.4.Le pH
4.5.La dureté
4.6.La salinité
4.7.Les impuretés
4.8.La qualité de l’eau
4.8.1.L’eau potable
4.8.2.L’eau d’irrigation
4.8.3.L’eau industrielle
4.8.4.L’eau d’abreuvement du bétail
Chapitre II : Généralités sur la salinité des eaux
1.Définition de la salinité des eaux
2.Origine des sels des eaux et leur solubilité
3.La salinité des eaux d’irrigation
4.Classification des eaux d’irrigation
4.1.Pour l’alcalinité (S)
4.2.Pour la conductivité électrique(CE)
5.Les effets de la salinité
5.1.Sur les propriétés des sols
5.1.1. Les propriétés physiques des sols
La structure
Le gonflement et la dispersion
La capacité de rétention en eaux
La porosité
5.1.2.Les propriétés chimiques
5.1.3.Les propriétés biologiques
La matière organique
5.2.Sur les végétaux
5.2.1.La germination
5.2.2.La croissance et le développement
Chapitre III : Généralités sur l’azote
1.Définition de l’azote
2.Le cycle d l’azote
2.1.La fixation de l’azote
2.2.La nitrification
2.3.La dénitrification
3.Dérivés de l’azote
3.1.Ammonium (NH4+) et ammoniac (NH3)
3.2.Les nitrites (NO2-)
3.3.Les nitrates (NO3-)
4.Exploitation et usages de l’azote
4.1.Usages des composés de l’azote
5.Impact de l’azote
5.1.Impact de l’azote sur la santé
5.2.Impact de l’azote sur l’environnement
Chapitre IV : Présentation de la zone d’étude
1.Localisation géographique du lac Fetzara
2.Etat géologique du lac Fetzara
2.1.Tectonique et structure du massif de l’Edough
2.1.1.Déformation synmétamorphique
2.1.2.Déformation tardives
2.2.Plaines littorales
3.Etat geomorphologique du lac fetzara
4.Etat hydrologique du lac fetzara
4.1.Reseau hydrologique du lac fetzara
4.1.1.Les entrées du lac Fetzara
Oued Zied
Oued el Hout
Oued Mellah
4.1.2.Les Sorties du lac Fetzara
Oued Meboudja
Oued Seybouse
5.Etat hydrogéologique du lac Fetzara
5.1.Les nappes superficielles
5.1.1.La nappe de gneiss altérés
5.1.2.La nappe superficielles
5.2.Les nappes profondes
5.2.1La nappe de cipolins
5.2.2.La nappe de graviers
6.La perméabilité
7.Pédologie
7.1.Différentes classes de sols
7.1.1.Les sols peu évolués (SPE)
7.1.2.Les sols Vertisols (SV)
7.1.3.Les sols hydromorphes (SH)
7.1.4.Les sols halomorphes (SHA)
8.Caractéristiques écologiques du lac Fetzara
8.1.Richesse floristique
8.2.Richesse faunistique
9.Le climat
Station de mesure
9.1.Les principaux facteurs climatiques
9.1.1.Précipitations
9.1.2.Températures
9.1.3.Humidités relatives
9.1.4.Vents
9.1.5.Evaporations
9.2. Synthèse climatiques
9.2.1.Le bilan hydrique
9.2.2.Diagramme ombrothermique de gaussen (1954)
9.2.3.Le quotient pluviothermique d’emberger (1954)
Chapitre V : Matériel et Méthodes
1.Etude hydrochimique
1.1.Etude sur terrain
1.1.1.Prélèvement des échantillons d’eau
1.1.2.Mesure de certains paramètres sur terrain
1.2.Etude au laboratoire
Paramètre a déterminer
Dosage des anions
Dosage des cations
Chapitre VI : Résultat et discussion
I. Etude hydrochimique globale
1. Les eaux de surface
1.1. La conductivité électrique
1.2. Le pouvoir alcalinisant (SAR)
1.3. Le potentiel d’oxydoréduction (Eh)
1.4. L’acidité (pH)
1.5. La température
1.6. Le bilan ionique des eaux de surface
1.6.1. Les anions
1.6.2. Les cations
2. Les eaux souterraines
2.1. La conductivité électrique
2.2. Le pouvoir alcalinisant (SAR)
2.3. Le potentiel d’oxydoréduction (Eh)
2.4. L’acidité (pH )
2.5. La température
2.6. Le bilan ionique des eaux souterraines
2.6.1. Les anions
2.6.2. Les cations
3. Faciès chimique
3.1. Diagramme de Piper
3.2. Diagramme de Stiff
3.3. Diagramme de Schöeller Berkaloff
4 .Relation entre les différentes formes d’azote et les principaux paramètres chimiques
4.1. Relation entre les différents paramètres
4.1. 1.Relation CE et Na+
4.1.2. Relation CE et Cl-
4.1.3. Relation CE et SO4–
4.1.4. Relation Na+ et Cl-
4.1.5. Relation Na+ et SO4-
4.2. Relation entre NO3- avec certains paramètres
II. Etude hydrochimique d’un transect
1. La conductivité électrique
2. Le potentiel d’oxydoréduction (Eh)
3. L’acidité (pH )
4. La température
5. Le bilan ionique des eaux du transect
5.1. Les anions
5.2. Les cations
Faciès chimique selon diagramme de Piper
Chapitre VII : I. Approche statistique globale
1. Etude statistique des eaux de surface
1.1. Matrice des corrélations des eaux de surface
1.2. Analyse en Composantes Principales (ACP)
1.3. Plan factoriel
2. Etude statistique des eaux souterraines
2.1. Matrice des corrélations des eaux souterraines
2.2. Analyse en Composantes Principales (ACP)
2.3. Plan factoriel
II. Approche statistique du transect
1. Matrice des corrélations du transect
2. Plan factoriel
Conclusion générale
Références Bibliographiques
Annexes
