Rapport de Stage [PDF]

Zitiervorschau

République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieur Et de recherche scientifique

Ecole Nationale Supérieure d'Hydraulique.

1er année nouveau cycle Année 2014/2015

Rapport de stage Rapport sur l’intrusion marine, les causes, les effets et les solutions proposées

Avant commencer la présentation de ce rapport, nous profitons l’occasion pour remercier du fond du cœur toute personne qui a contribués de près ou loin à la réalisation de ce travail.

Nous tenons à exprimer notre profonde reconnaissance à Mme.Djoudar Dahbia notre prof de module de géo-hydrogéologie , et l’encadrante durant ce stage sans oublier les autres pros qui nous encadré : Mr.belkasem , Mr.yahyaoui et Mr.Blaidi moloud .

 Cherait oussama.  Djilani Mohamed el-amine.  Bourouga taha.  Djebroun rafik.  Kheloufi bilal.  Khenifar rabeh.  Hammadi said.  Kadri akrem.  Hezlawi lakhdar.  Chadi nassim.  Ferkoul mosaab.  Guessyere boudjemaa.  Feddak Mohamed rabie.  Chenna l’aid .  Drichi karime .

Introduction L'hydrogéologie est la partie de la géologie qui s'intéresse aux eaux souterraines. Le plus souvent les hydrogéologues consacrent leurs études à l'origine et à la circulation des eaux dans les nappes souterraines ou aquifères avant qu'elles ne s'en échappent à la faveur des sources ou émergences. L'origine des eaux souterraines dépend essentiellement des précipitations qui tombent sur une région donnée. Les pluies ou les eaux de fonte des neiges ou des glaciers pour partie vont s'infiltrer dans le sous-sol. Cette infiltration va dépendre de la nature des roches. La perméabilité d'une roche désigne sa capacité à circuler de l'eau dans ses porosités. Une partie de l'eau infiltrée va être restituée à l'atmosphère par le jeu des phénomènes d'évaporation et d'évapotranspiration. Ces deux phénomènes sont très largement tributaires du climat régional et de la couverture végétale. L'eau contenue dans les nappes souterraines, aquifères, nappes phréatiques, va circuler dans les couches du sous-sol parce qu'il existe quelque part en aval des exutoires, sources, émergences, résurgences, affleurements, etc. par lesquels l'eau souterraine sort de la nappe et revient à la surface topographique. Généralement, on pense que les eaux souterraines, parce qu'elles auront été filtrées longuement dans les couches du sous-sol, sont de bonne qualité. Ça n'a jamais été totalement vrai, même avant que les nappes phréatiques soient, comme maintenant, autant menacées par nos pollutions diverses.

Le but de stage : Le but de notre stage c’est Faites un tour sur le terrain pour un mieux comprendre les forages et l’effet de mauvaise exploitation de ce dernier sur la nappe, Cause de phénomène de l’intrusion marine , l’étude de cette phénomène et les effet de lui et proposer des solutions .

Définitions importantes : Nappe souterraine: Une nappe souterraine est une masse d'eau contenue dans les interstices ou fissures du sous-sol. On distingue deux types de nappes : libres ou phréatiques et captives. Les nappes captives sont piégées sous des formations géologiques imperméables. Le niveau des nappes peut varier en fonction des infiltrations et des prélèvements d'eau.

Aquifère Formation géologique contenant de façon temporaire ou permanente de l'eau et constituée de roches perméables et capable de la restituer naturellement et/ou par exploitation. On distingue :  Aquifère à nappe libre : aquifère surmonté de terrains perméables et disposant d'une surface piézométrique libre et d'une zone non saturée.  Aquifère artésien : aquifère dont la surface piézométrique est située au-dessus de la surface du sol.  Aquifère captif : aquifère intercalé entre deux formations quasi imperméables.  Aquifère semi-captif : aquifère surmontée d'une couche semiperméable relativement mince et/ou surmontant une telle couche à travers laquelle l'eau peut pénétrer dans la formation aquifère ou en sortir.

Aperçu sur la MATIJA : La plaine de la Mitidja est une longue plaine littorale de 1400 km² située au centre de l'Algérie du Nord . Traversée par les oueds Reghaia, Boudouaou, Chiffa, Bouroumi, et Djer elle s'étire sur une centaine de kilomètres de long et 15 à 20 km de large. Elle borde les hauteurs du Sahel et la mer par le nord, et longe l'Atlas Blidéen au sud. La plaine ne s'ouvre que sur quelques kilomètres sur la mer Méditerranée. Elle bénéficie d'un climat méditerranéen favorable (700 mm de précipitations par an).  La Mitidja possède un riche historique agricole : Elle a très tôt attiré les convoitises de la colonisation, et a été intensément mise en valeur et assainie les marécages occupaient de vastes étendues. Caractérisée par une agriculture traditionnelle avec une faible occupation des sols et un élevage extensif.  A partir de 1880 : la plaine s'est transformée rapidement en de vastes exploitations viticoles suite à la crise phylloxérique qui détruisit le vignoble français. A l'indépendance, l'agriculture de la plaine a été reconvertie.  Un premier barrage d'irrigation a été construit en 1937 : le barrage du Hamiz qui a permis l'irrigation de la partie Est de la plaine sur 17000 ha (W ilayates d'Alger, Blida et Boumerdès). A partir des années 1980 la Mitidja a connu plusieurs projets d'aménagement hydro-agricoles, notamment la mise en eau de deux autres grands périmètres irrigués sur la partie ouest de la plaine pour ainsi réserver l'eau de la nappe de la Mitidja principalement à l'eau potable . Aujourd'hui, la plaine de la Mitidja représente un noyau central de la production de fruits et légumes pour toute la région d'Alger.

La nappe souteraine de la Mitidja a été menacée La nappe souterraine de la Mitidja qui alimente les wilayas du Centre, à savoir Blida, Alger, Boumerdès et Tipasa, est surexploitée. Elle est à la limite d'être totalement asséchée. Durant la dernière décennie, la nappe phréatique a presque perdu tout son volume d'eau. Aujourd'hui, sa réserve ne dépasse pas les 200 millions de m3.

Vue Générale sur les forages et les barrages : 1. Les forages :

1.1 Définition : On appelle un forage l'ensemble des opérations permettant le creusement de trous généralement verticaux. Il est considéré comme un ouvrage hydraulique et l’un des trois méthodes de captage des eaux souterraines (les deux autres méthodes sont : les puits, et le captage des sources naturel). il se caractérise par:  Sa localisation.  Sa profondeur.  Sa capacité de rétention.

1.2 Utilité de la réalisation d’un forage : La réalisation d’un ouvrage (forage) répond avant tout à un besoin, un usage auquel on le destine. On peut citer différents usages :  la production d’eau pour la consommation humaine et animale (captages publics, puits domestiques ….) et l’irrigation des cultures.  les prélèvements industriels (refroidissement).  la surveillance des nappes (piézomètres et qualitomètres).

1.3 avant la réalisation d’un forage : Comment choisir le site de réalisation du forage? Pour le choix du meilleur site d’implantation du forage, on doit mettre au point une étude:

a/. l’étude géophysique : elle se fait par prospection électrique qui s’effectue à l’aide d’un dispositif appelé résistivimetre qui contient des électrodes qui se déplacent de part et d’autre du résistivimetre telle que la distance entre les électrode est proportionnelle à la profondeur ; puis les résultats sont interprétées sous formes de courbes que nous permettre à savoir du sol chaque un mètre. C’est l’étude de la résistance et la conductivité des couches. Elle permet de reconnaitre les formations susceptibles d’être aquifère .

b/. L’étude géologique et hydrogéologique: Elle consiste à savoir-faire en matière de localisation, de détermination et de caractérisation des aquifères et mettre en œuvre un large panel d'outils appropriés en investigation géologique, hydrogéologique et géochimique, à l'aide de méthodes reconnues et modernes telles que l'analyse de photo-aérienne, le monitoring des aquifères et l'étude des bilans en eau.

le forage de reconnaissance :

En général, c'est la carte géologique qui renseigne sur la structure et la composition du sous-sol d'une région donnée. Quand la précision de cette carte géologique n'est pas suffisante ou ne donne pas toutes les informations recherchées, le moyen le plus courant pour y aller plus loin dans la connaissance du substratum est le forage de reconnaissance.

Il est nécessaire pour:  nature de l'aquifère  charge hydraulique, parfois gradient  physico-chimie et chimie de l'eau  perméabilité Réaliser des forages de reconnaissance (voire des puits ou des tranchées) constitue une des étapes majeures d'une prospection hydrogéologique. Le but sera double:  confirmer et préciser les hypothèses faites à partir des premières étapes.  préparer les sites pour les captages d'essai ou d'exploitation. Pour vérifier disponibilité de l’eau dans notre couche perméable, On procède un test à blanc, ou l’on créer une pression à l’aide d’un compresseur.

1.4 les méthodes de réalisation d’un forage : Pour la réalisation de forage, on peut utiliser de 3 procédés, selon le type de formation à traverser:  Forage par rotary : pour les formations meubles (figure 01).  Battage : pour les formations dures.  Marteau fond du trou : pour les formations très dures (figure 02).

Fig1 : Méthode Rotary

Fig2 : Méthode Marteau fond du trou

Fig3 : Méthode Battage

1.5. La réalisation du forage : Un forage d’exploitation rée une liaison directe entre la surface et la nappe captée, et augmente ainsi le risque d’introduction d’eau polluée dans le réservoir d’eau naturellement protégé. Le forage devra être adapté aux caractéristiques de la nappe, celle-ci pouvant être libre ou captive (cf. onglet différent type de nappe).

Forage en nappe captive : En nappe captive, pour éviter la mise en communication de la nappe captée avec les nappes sous-jacentes, le forage doit être réalisé en utilisant plusieurs diamètres de foration et de tubage : 1re étape : après mise en place et cimentation du tube-guide, traverser les couches supérieures et arrêter le forage dans la couche imperméable au toit du réservoir de la nappe captive (mur de la nappe libre). 2e étape : mettre en place puis cimenter à l’extrados sur toute sa hauteur le tubage de protection (qui servira généralement de chambre de pompage). Cette cimentation ascendante par refoulement sous pression doit faire l’objet du plus grand soin (densité du ciment de 1,8). 3e étape : poursuivre la foration (en diamètre inférieur) pour traverser la formation aquifère captive objet du captage (si nécessaire et si le diamètre du tube de protection le permet, aléser le trou en plus gros diamètre pour permettre une meilleure mise en place du massif de gravier). 4e étape : mettre en place la colonne de captage fermée en pied par un sabot et constituée de tubes pleins et de tubes perforés (ou crépines), puis le massif de gravier filtrant (gravel pack) si nécessaire. Pour assurer la longévité du forage, le groupe de pompage et les crépines ne devront jamais être dénoyés pendant l’exploitation du forage. 5e étape : en fonction des caractéristiques hydrodynamiques de la nappe, mettre en place dans la chambre de pompage une pompe électrique immergée raccordée à la surface par la colonne d’exhaure et pouvant être soutenue par un câble. Forage en nappe libre : En nappe libre, un forage peut être réalisé en utilisant un seul diamètre de foration et un seul tubage (autre que le tube-guide). Dans ce cas pour la cimentation du tubage, un bouchon (de type argile gonflante) devra être placé au-dessus du massif filtrant pour éviter l’invasion des graviers par le ciment. Si plusieurs diamètres de foration et de tubage sont utilisés, suivre après le fonçage au premier diamètre, les étapes 2, 3, 4 et 5 détaillées pour le forage en nappe captive.

 Implantation du forage

Le choix de l’implantation de l’ouvrage est une étape importante ! Le forage doit être implanté dans un environnement préservé et éloigné de toute source de pollution. Le site doit être choisi en vue de maîtriser l’évacuation des eaux de ruissellement et d’éviter leur accumulation dans un périmètre de 35 m autour du forage.

 L’intérêt des piézomètres : On a deux mesures à prendre, la première dans la période hivernale (la période des hottes eaux) en mois d’avril, la deuxième sera en septembre dans la période festival (la période des basses eaux) ou commencent les premiers orages. Cela nous permet de faire un bilan quantitatif de l’eau entrée et sortie et savoir l’état de la nappe dans chaque région Le nombre des piézomètres utilisés change selon la formation géologique, pour une formation perméable on met deux a trois piézomètres car il y’a un lien hydraulique entre eux, en cas de deux fasciées on surveille les deux régions car les données hydrauliques se diffères.

2. Les barrages : 2.1 Définition : Un barrage est un ouvrage disposé en travers d’un cours d’eau pour créer une retenue ou exhausser le niveau en amont.

2.2 les rôles d’un barrage : L’homme constitue un grand réservoir d'eau, qu'il peut utiliser pour :  contrôler le débit d'un fleuve ou d'une rivière et ainsi rendre le cours d'eau navigable (en diminuant la pente naturelle).  irriguer les cultures.  alimenter la zone en eau potable.  lutter contre les incendies.  l'élevage des poissons (appelé la pisciculture).  la création de lacs artificiels ou de réservoirs.  maîtriser les crues pour prévenir les catastrophes naturelles (inondations).  créer de l'électricité (on appelle un tel barrage un barrage hydroélectrique).  l'utilisation touristique et sportive.

2.3 Les différents types de barrages : La forme de la vallée, la nature du sol, les matériaux à disposition sur le site déterminent le type de barrage. Les barrages sont construits en béton ou en maçonnerie; les digues (ou barrages en remblai) sont en terre ou en enrochement.

2.3 .1Les barrages en béton : Ce sont Les barrages construits en béton, on distingue :

 Le barrage-voûte C'est un ouvrage particulièrement élégant, en raison de la forme arquée du barrage, horizontalement et verticalement. La poussée de l'eau est reportée sur les flancs de la vallée.

Le barrage-poids Il a en principe, dans une coupe verticale, une forme triangulaire. Son poids suffit seul à contenir la poussée de l'eau. Une solution intermédiaire consiste à réaliser un barrage-poids/voûte. Sa stabilité est alors assurée en partie par son poids et en partie par son appui sur les rives.

Le barrage à contreforts C'est un grand mur en béton qui s'appuie sur des contreforts en laissant des évidements, économisant ainsi du béton. Les contreforts relativement minces, conduisent les efforts jusqu'aux fondations. Ce type de barrage a été peu utilisé en Suisse. Ce mode de construction se subdivise en sous-catégories; contreforts à têtes arrondies à masque amont, à voûtes multiples.

2.3 .1Les barrages en remblai : La digue Contrairement au barrage en béton, la digue a une section verticale beaucoup plus large. En règle générale, elle présente en son centre un noyau étanche, qui est retenu de part et d'autre par des remblais en terre ou en enrochement. Au lieu d'un noyau intérieur, on peut prévoir un revêtement étanche sur la face amont du barrage, en béton ou en asphalte.

2.4 Les constituants d’un barrage : Le barrage se constitue de :  La digue : Sert à stocker l’eau de l’oued.  L’évacuateur de crues : Pour que le barrage ne déborde pas.  La tour de prise : C’est par laquelle on commande les vannes, que ce soit pour l’AEP ou l’irrigation.  La vidange de fond : C’est une gallérie qui se situe dans la digue

Le barrage de boukourdane : Le barrage de boukourdane est fondé sur L’OUED EL HACHEM, il est situé a environ 1.3 km au sud du village SIDI AMMAR, le site se trouve a l’AMONT de SIDI AMMAR dans la willaya de Tipaza

Les instruments de mesures : Le pluviomètre:

Il est composé d’un support, d’une corbeille, d’un slot pluviométrique et d’un réceptacle. Il doit être installé dans une zone découverte et il sert a mesuré les précipitations. le pluviographe:

C’est un appareille qui enregistre la quantité de pluies dans un graphe.

L’intrusion marine : 1. Définition : L’intrusion ou invasion marine est la contamination et la pollution des eaux souterraines qui sont censés être potables. La cause principale de ce phénomène c’est l’exploitation intensive de l’eau souterraine a des débits supérieurs à ceux de l’alimentation, qui a déprime le niveau piézométrique ; ce phénomène peut s’étendre sur plusieurs kilomètres à l’intérieur des terres est d’un grand risque pour les régions côtières tributaires des eaux souterraines pour leur approvisionnement en eau. Sous certaines conditions, l’eau salée se propage à l’intérieur des terres et contamine les eaux de la nappe située à proximité de la mer (la nappe côtière) . Par ailleurs, l’invasion des eaux douces par les eaux salées aura pour effet une dégradation des sols et une salinisation par suite des eaux d’irrigations Ce problème d’invasion marine et d’une grande importance pour l’Algérie qui s’ouvre largement sur la mer Méditerranée (1200 km de côte) et dont les zones côtières constituent des régions vivrières souvent bien arrosées par les pluies

2. Les causes de l’intrusion marine Les causes principales de ce phénomène sont dues aux pompages intensifs (la surexploitation du nappe a partir mauvaise gestion des forage ) associés au déficit pluviométrique et à la nature lithologique des aquifères. Ces facteurs engendrent une perturbation au niveau de l’interface eau douce - eau salée et accentuent l’avancement des eaux marines vers aquifère.

3. Les solutions proposées : Dans le cas où nous sommes devant ce problème, des méthodes de lutte sont recommandées :  les bassins d’infiltrations : Nous passons à la définition des bassins d’infiltration. Par conséquent, leur dimensionnement ne doit pas être pris à la légère. Ils sont destinés à contenir les eaux de pluie et de ruissellement générées par l’urbanisation ou l’aménagement d’un site. Ils ont un rôle d’infiltrer les eaux pluviales afin d’alimenter la nappe. Le choix de site d’implantation de bassin d’infiltration doit être sous une assise scientifique généralement ces bassins sont installé près de ressources d’eaux comme des oueds perren c'est-à-dire qui coulent toutes l’année, débit n’y est jamais nul. Dans le cas général, nous abordons la présentation des avantages et inconvénients communs dans tous les bassins d’infiltration en Algérie.

Les Avantages:  Très bonne infiltration permettant la recharge artificielle des nappes souterraines  Conservation d’espaces verts en zone urbaine (zones humides pouvant abriter une faune et une flore).  Dépollution efficace des eaux pluviales par décantation dans le bassin puis par « filtration » par interception dans le sol.  Sensibilisation du public par visualisation directe du problème du traitement des eaux pluviales.

Les Inconvénients :  Emprise foncière pouvant s’avérer importante.  Dépôts de boues de décantation qu’il faut évacué lorsque leur quantité induit une modification du volume utile de rétention et ça prend beaucoup de temps et d’argent pour leur extraction.  Dépôts de flottants. Dépend de la nature des eaux retenues dans le bassin et de la présence ou non d’un système de « dégrillage » en amont.  Risques de nuisances olfactives (stagnation d’eau, putréfaction de végétaux,…) par défaut de réalisation ou manque d’entretien.  Nécessité d’une conception soignée et d’un entretien régulier.

 Possible contamination des nappes phréatiques par une éventuelle pollution accidentelle

Parmi les bassin d’infiltration on trouve: Un bassin de décantation : situé à l’amant du bassin d’infiltration pour éviter les matières en suspension qui produisent une pellicule imperméable sur le bassin qui fait stagner l’eau sur le bassin, et si la pellicule est formé a la période des basse eaux on gratte et en décape la pellicule (entretien des bassins) et c’est la sablière qui a fait trouble l’eau d’oued el HARACH .

Le fonctionnement du bassin de décantation : Pour un seuil de débordement dans le bassin de décantation on ouvre la vanne L’eau coule dans une conduite d’amené pour arriver au bassin d’infiltration dont la qualité est bonne au niveau physico chimique. Les études ont montrées qu’il y a un gain de 1 million de mètre cube un impacte de 3km et une remontée de 30 m du niveau d’eau en tenant compte de l’évapotranspiration Pour 200 litre d’eau infiltrée pour un seul mois.

Les lâchées de barrage le barrage de boukerdene a été conçu pour alimenter les sept communes limitrophe du barrage, l’irrigation de la vallée de OUED EL HACHEM et la MITIDJA Ouest. Et participe a la réalimentation de la nappe on faisant des lâchées de barrage avec un débit bien précis. Comme cela on va faire une pierre deux coup, d’un côté on fait de la mobilisation on retenant les eaux et de l ’autre coté on fait de la préservation on participant a la réalimentation de la nappe.

Autres solutions :

 Réduire le pompage d’eau souterraine dans les zones sensibles.  Arrêter le fonctionnement des forages qui captent l’interface eau douce - eau salée.  La mise en place des barrières hydrauliques (la recharge de la nappe avec de l’eau douce le long.

Conclusion Notre sortie été une aventure palpitante riche en information et en découverte, ça nous a permis d’avoir une idée sur le milieu technique et pratique, et de nous éclairer sur l’intérêt de ses modules dans notre vie professionnel.