Qualité des aquifères de la région de Aïn el Atti (amont immédiat de la plaine du Tafilalet)

Résumé

Les présents résultats ont été obtenu dans le cadre du projet salinité (INT/5/144) mené par l’AIEA et l’INRA sur l’utilisation durable des terres salines et des eaux souterraines salées pour la production des cultures tolérantes à la salinité dans la région de Aïn el Atti, plaine de Tafilalet (Maroc). Cette région est soumise à un climat saharien avec moins de 90 mm de précipitations moyennes annuelles, et est caractérisée par l’existence d’un système aquifère multicouches: l’Infracénomanien, le Turonien, le Sénonien et le Quaternaire. Un réseau de 20 points d’eau ont fait l’objet d’analyses physico-chimiques (pH, Température, Conductivité électrique) en vue de suivre l’évolution de la salure, d’identifier son origine et d’estimer la recharge de ces aquifères. Les échantillons d’eau ont été prélevés une fois par trimestre à partir des eaux de surface de l’Oued Ziz et des aquifères du Quaternaire, du Sénonien, du Turonien et de l’Infracénomanien. Globalement, on distingue trois types de faciès chimiques: (i) Chloruré-Sodique pour les eaux de surface de l’Oued Ziz, des nappes alluviales sous-jacentes du Quaternaire et des forages artésiens profonds de Aïn el Atti (Infracénomanien); (ii) Sulfato-Calcique pour les eaux de l’aquifère Sénonien et (iii) Bicarbonate-Calcique pour les eaux de l’aquifère Turonien. Selon la Classification US Salinity Laboratory Staff (1954), la classe dominante est C5S3-4. Toutefois, la salinité et la sodicité très forte de ces eaux souterraines ne causent ni réduction de la perméabilité, ni accumulation des sels à la surface du sol.

Mots clés: Salinité, sodicité, aquifère, Tafilalet, Maroc

INTRODUCTION

Les ressources en eau du bassin hydrogéologiques d’Errachidia-Boudenib sont considérées comme les plus importantes du Tafilalet. Elles sont utilisées pour l’agriculture et pour satisfaire les besoins en eau potable de la région et des communes voisine. En effet, la nappe de Tafilalet a subi une baisse due à la sécheresse et à la surexploitation par endroit. La sauvegarde de la palmeraie du Tafilalet d’environs 15.000 hectares se trouve donc menacée par l’effet conjugué de la sécheresse et de la surexploitation des ressources. Face à ces besoins, de plus en plus accrus, à cause de la croissance rapide de la population et la création de plusieurs périmètres irrigués, le recours à l’usage des eaux souterraines devient très important. Face à cette situation, il devient impératif de penser à une nouvelle compréhension des fonctionnements hydrodynamiques des nappes et une réévaluation de leurs potentialités en vue d’une gestion optimale. Après exploitation en 1985 de la nappe artésienne Aïn el Atti, qui est située à l’amont immédiat de la plaine du Tafilalet, l’ORMVA/TF s’est intéressé à cette eau dans le but de tirer le meilleur parti malgré sa salinité excessive (14,4 dS/m). Ainsi, des essais de tolérance des cultures à la salinité ont été menés au niveau de la station expérimentale Aïn el Atti en collaboration avec la SODEA, l’INRA et la société NYPA d’Arizona. Cependant, les eaux souterraines dans cette zone sont souvent de qualité marginale et leur utilisation ne peut manquer de poser de sérieux problèmes de salinité et de sodicité des sols et par conséquent des effets néfastes sur les cultures. Pour parer aux problèmes de qualité des eaux souterraines, qui risquent de nuire aux productions agricoles dans la zone, le projet pilote INT/5/144, qui est un projet régional mené, dans sa première phase par huit pays : la Tunisie, l’Egypte, la Syrie, l’Iraq, l’Iran, le Pakistan, Maynma et le Maroc, avec l’appui technique et financier de l’Agence International de l’Energie Atomique. Son principal objectif est l’évaluation et la valorisation des eaux salées de certains aquifères de la zone de Aïn el Atti en vue d’une gestion optimale et durable.

CADRE GÉOGRAPHIQUE GEOLOGIQUE ET HYDROGÉOLOGIQUE 

La région de Aïn el Atti est située, est situé en amont immédiat de la plaine de Tafilalt, à environ 60 km au Sud de la ville d’Errachidia et 10 km au Nord d’Erfoud, dans la partie du Sud-Est du Maroc (fig. 1).

Fig. 1 : Situation géographique du bassin d’Errachidia-Boudenib.

Cette plaine est limitée au sud par la plateforme saharienne et au nord par la bassin Crétacé d’Errachidia-Boudenib. Elle est constitué d’une gouttière peu profonde comblée par des dépôts fluviatiles du Quaternaire et pratiquement fermée à l’aval et est creusée dans les terrains primaires de l’Anti-Atlas. Les formations qui affleurent sont d’âge Crétacé ; elles sont discordantes sur le socle paléozoïque dans la partie méridionale. Par endroit, ces terrains sont recouverts par des dépôts Quaternaires. Les précipitations annuelles mesurées sont faibles et irrégulières, de l’ordre de 129 mm dans la zone nord (Errachidia), moins de 80 mm dans la zone sud (Erfoud) drainant un vaste bassin mieux arrosé en amont, assurent à la nappe de Tafilalet un apport important mais irrégulier en eau de ruissellement. Sur le plan hydrogéologique, le bassin d’Errachidia-Boudenib est constitué d’un système aquifère multicouche composé de quatre niveaux aquifères principaux, logés dans des formations géologiques d’âge Infracénomanien, Turonien, Sénonien et Plio-Quaternaire. Ces niveaux aquifères sont plus ou moins communicants entre eux à travers des couches semi-perméables de lithologie détritiques.

Nappe Infracénomanienne

Cette nappe artésienne, est constitué de grès argileux et de sables gypseux. Elle a pour substratum le Paléozoïque. La qualité des eaux est très variable d’un secteur à l’autre : douce à l’Ouest du secteur d’étude (résidu sec varie entre 0,8 et 1,6 g/l), saumâtre à Aoufous (2 à 3 g/l) et très minéralisée entre Douira et le radier d’Erfoud (le résidu atteint 14,3 g/l). Dans la vallée de Ziz où l’eau est saumâtre, elle est exploité par de nombreux puits traditionnels dont le débit maximum ne dépasse pas 2 l/s. Les transmissivités sont faibles et varient entre 2.10-4 et 2,2 10-3 m2/s (DRPE, 1989).

Nappe Sénonienne

La nappe du Sénonien est contenue dans des niveaux gréso-sableux, calcaires et argilo-sableux. La transmissivité est de l’ordre de 5.10-4 m2/s. Cette nappe est essentiellement exploité par les puits traditionnels avec des débits de 2 à 10 l/s. La qualité des eaux est très variable et le résidu sec varie entre 0,5 et 10 g/l. Le sens d’écoulement général est du Nord vers le Sud, avec des axes de circulation préférentielles de même direction que celles du Turonien. Ces axes convergent vers les sources de Meski, Aoufous et Tarda, ce qui indique que le Sénonien est drainé par ces sources.

Nappe Turonienne

La nappe du Turonien est formé essentiellement de calcaires dolomitiques fracturés d’une épaisseur de 100 m. Dans la vallée du Ziz, outre les puits traditionnels, cette nappe est exploitée par des stations de pompage collectives, avec des débits variant entre 60 et 100 l/s. Hormis certains forages présentant des salinités croissantes avec la profondeur, le résidu sec varie entre 1 et 2 g/l. Le sens général de l’écoulement se fait du Nord vers le Sud. Ses exutoires naturels sont présentés par les sources, qui contribuent dans le développement agricole.

Nappe Plio-Quaternaire

Cette nappe se cantonne essentiellement au lit majeur des oueds. Sa surface, est à moitié occupée par des palmeraies. Du fait de l’hétérogénéité des formations quaternaires, les caractéristiques hydrodynamiques de cet aquifère sont très variées. L’exploitation par puits traditionnels commencée depuis plusieurs années, s’est intensifiée dernièrement par la mise en marche de nombreuses stations de pompages privées et collectives dont le débit d’exploitation varie de 20 à 70 l/s. La recharge est essentiellement assurée par les eaux de crues dans la rivière et les précipitations; la profondeur de l’eau de la nappe varie de 4 à 15 m, et son épaisseur saturée est de 10 m en moyenne ; la transmissivité, de 3.10-3 à 9.10-5 m2/s.

MATÉRIELS ET MÉTHODES

Une quinzaine de campagnes de suivi et d’échantillonnage ont été organisées chaque trimestre dans la zone du projet, la première datant du 20/5/1997. Ces missions trimestrielle effectuées ont fait l’objet des essais suivants :

-Mesure des niveaux piézomètriques (sonde piézomètrique manuelle) ;

-Dosage in situ de la salinité indirectement par la mesure de la conductivité électrique (conductivimètre type WTW LF 320/SET) ;

-Dosage de l’alcalinité (pH-mètre de terrain WTW LF 320/SET) ;

-Prélèvement des échantillons d’eaux en vue d’analyses chimiques (échantillonneur des eaux souterraines).

Le choix du réseau des points d’eau (20) a été effectué selon des radiales dans le sens des écoulements des eaux souterraines aux alentours de la station expérimentale (Fig. 2). Les analyses chimiques des cations et des anions, ont été réalisées au laboratoire du Département du Milieu Physique de l’INRA-Unité de Recherche sur l’Environnement et la Conservation des Ressources Naturelles et du Service des Expérimentations, des Essais et de la normalisation relevant de l’Administration du Génie Rural.

Fig. 2 : Localisation du réseau des points d’eaux suivis

RÉSULTATS

Analyses physiques

Les paramètres physico-chimiques prélevés sur le terrain montrent que : (i) la température des eaux souterraines de la région de Aïn el Atti varie entre 16 et 24,4 °C, la corrélation de la température des eaux avec les profondeurs de captage ne montre pas une relation très nette. Mais d’une façon générale, ces températures montrent que les eaux de forages profonds sont supérieurs à 20 °C et que les eaux de puits de surface sont inférieurs à 21 °C. Ceci montre que la température des eaux est liée essentiellement à celle de l’air ; (ii) les valeurs de pH enregistrées sont généralement neutres pour les eaux du Turonien, des aquifères de surface et de l’Oued Ziz (6,60-7,50), plutôt acides (5,60-6,74) dans le cas des eaux profondes artésiennes ; (iii) la salinité des eaux souterraines mesurée directement à l’aide de la conductivité électrique (fig. 3a,b) varie globalement entre 2,5 dS/m pour les eaux de la nappe alluviale et 14,4 dS/m dans le cas des eaux artésiennes de Aïn el Atti. Un maximum de conductivité électrique est enregistrée dans la partie sud du secteur (plaine du Tafilalet).

Fig. 3a : Histogramme des conductivités électriques des eaux de la région de Aïn el Atti (période de hautes eaux)

Fig. 3b : Histogramme des conductivités électriques des eaux de la région de Aïn el Atti (période de basses eaux)

Hydrochimie

Faciès chimique

Les résultats des analyses chimiques, acquises au cours des missions d’échantillonnage, ont été portées sur le diagramme de Piper afin de déterminer les faciès chimiques caractérisant les différents aquifères de la région de Aïn el Atti. Globalement, on distingue trois types de faciès chimiques (fig. 4) :

- Faciès chloruro-sodique pour les eaux des forages artésiens, des eaux de la nappe alluviale, et de rivière de l’Oued Ziz (fig. 4a), sulfato-calcique, pour les eaux de puits ‘‘SGW7’’ et ‘‘SGW8’’ (fig. 3b), et bicarbonaté , pour les eaux du puits ‘‘SGW9’’ (fig. 3c).

Fig. 4a : Faciès chloruro-sodique

Fig. 4b : Faciès sulfato-calcique

Fig. 4c : Faciès bicarbonaté-calcique

Origine de la minéralisation

Les figures 4a, 4b, et 4c, qui reproduisent respectivement les variations des normalités des ions Na+, K+, Mg++ et Ca++ en fonction des chlorures, indiquent une corrélation possible entre Na+ et Cl, Na+, K+, Ca++, Mg++ et Cl. Par contre, la variation de Ca++ et de Mg++ en fonction de Cl, plus complexe permet de distinguer deux domaines :

- Un domaine riche en chlorure où les teneurs de Ca++ et Mg++ fluctuent indépendamment du chlore. C’est le cas des forages artésiens ‘‘Infracénomnien’’ Aïn el Atti ‘‘4032/57’’, ‘‘4037/57’’ et ‘‘SGW 1/6’’.

La figure 4d atteste d’une forte corrélation entre les domaines de Ca+Mg+Na+K et Cl. L’ensemble des données plaident en faveur d’une dissolution des chlorites et du gypse. Ceci est d’ailleurs supporté par :

- des rapports Log [Mg++]/[H+] très élevés ;

- une variation de [Ca+++Mg++/SO4] f [Na+/Cl-=1] reportée sur la figure 4e, où la majeure partie des points fluctuent autour de Na/Cl = 1. Ce qui indique une chimie de l’eau contrôlée par les processus de dissolution des chlorites et du gypse.

Fig. 5a : [Na+ + K+] f [Cl]

Fig. 5b: [Mg] f [Cl]

Fig. 4c : [Ca++ ] f [Cl]

Fig 4d : [Ca+Mg+Na+K] f [Cl]

Fig. 5c : [CE] f [Cl]

Fig. 5c: [Ca] f [Cl]

Fig. 5d : [Ca+Mg+Na+K] f [Cl]

Fig. 5e : [Ca+Mg/SO4]/ [Na+K/Cl]

Alcalinité des eaux souterraines

Sur la base des valeurs du SAR, la valeur minimale enregistrée est de 2,03 (meq/l) ½ et la valeur maximale est de 26,26 (meq/l) ½. La nappe artésienne Aïn el Atti présente des risques d’alcalinité élevées, ce qui montre l’effet des eaux artésiennes, chargée en sodium, utilisées pour l’irrigation dans cette zone. La relation entre le SAR et la conductivité électrique (CE) est bonne (y = 0,0011x+0,0714, R2=77%) et permet d’estimer l’alcalinité des eaux souterraines à partir des valeurs de la CE. Ainsi, ce sont les eaux les plus salées qui présentent le risque de sodification le plus fort. La mesure de la CE et du SAR ont permis de classer les eaux souterraines échantillonnées selon le diagramme de classification Américaine proposé par USSL Riverside en 1954 (fig. 5). Cette classification montre que les eaux souterraines représentent un danger d’alcalinisation faible à (S1 : 4%) à moyen (S2 : 38 %).

Fig. 6 : Qualité de l’eau d’irrigation

Toutefois, on note une dominance des classes C5S3 (30 %) et C5S4 (27 %). L’utilisation de la figure 6, établie par Rhoades (1977) permet d’affecter à chaque eau un effet relatif sur la vitesse d’infiltration. Elle montre que pour toutes les eaux analysées, le risque de réduction de la vitesse est nul.

Fig. 6 : Effet relatif de la salinité et du coefficient d’adsorption du sodium sur la vitesse d’infiltration

CONCLUSIONS

L’étude réalisée a montré que le degré de salinité et les faciès chimique chimiques des eaux varient d’un aquifère à l’autre et dépendent directement de la nature lithologique de leurs substrats et des types d’interaction fluides- minéral :

Pour la salinité, excepté les eaux des forages profonds artésiens ‘‘Infracénomanien’’, qui sont fortement salées, on note pour les autres aquifères ‘‘Sénonien, Turonien, et Quaternaire’’, que la salinité est moyenne à faible ;

Pour les faciès chimiques des eaux, on distingue globalement trois types :

(i) Chloruré-Sodique dominant pour les eaux de surface de l’Oued Ziz, des nappes alluviales et Quaternaire et des forages artésiens Aïn el Atti (Infracénomanien);

(ii) Bicarbonaté-Calcique pour les eaux de l’aquifère Turonien et;

(iii) Sulfato-Calcique dans le cas des eaux de l’aquifère Sénonien. Les teneurs relativement élevées en Ca-Mg peuvent s’expliquer par la dissolution des calcaires dolomitiques, d’anhydrites et du Gypse (CaSO4).

Les interactions enregistrées dépendent du degré de salinité et de la nature des faciès chimique :

Les ions [Na] et [K] sont fortement corrélés avec les chlorures, en revanche les ions [Ca] et [Mg], on distingue entre deux domaines selon la concentration des chlorures :

-Un domaine à [Cl] < 9.10-3 moles où Mg++ et Ca++ sont fortement corrélés;

-Un domaine riche en chlorures où les teneurs de Mg et Ca fluctuent

indépendamment du chlore (puits 4032/57, 4037/57.

L’ensemble des données plaide en faveur de la dissolution des halogénures. Ceci serait d’ailleurs supporté par :

-Des rapports Log [Mg]/[Cl] très élevé,

-Une variation de [Mg]+[Ca]/[SO4]=f([Na]/[Cl]) rapportée sur la figure, où la majeure partie des points fluctuent légèrement autour de Na/Cl=1, ce qui indique une chimie de l’eau contrôlée par les processus de dissolution des halogénures et du gypse

- Indice de saturation: les eaux sont toutes saturées en calcite excepté les points d’eau de surface. De même la saturation en dolomie est générale sauf à RW1-4, SGW2, SGW6 SGW7 et SGW8 (eau de surface, Quaternaire et du Sénonien). Par contre la solubilisation des formation gypsifères est loin d’être négligeable dans la chimie des eaux des points (excepté les eaux de surface).

Selon la classification USSSL Salinity Laboratory Staff (1954), la classe dominante est C5S3-4 , ces eaux présentent un fort risque de salinisation et de sodification, Toutefois, la salinité et la sodicité très forte de ces eaux souterraines ne causent ni réduction de la perméabilité, ni accumulation de sel à la surface du sol.

RÉFÉRENCE

Amharref A. (1991)- Contribution à l’étude hydrogéologique de la vallée du Ziz (Province d’Errachidia) ; Sud-Est du Maroc). Incidences respectives de la sécheresse et du barrage Hasssa Addakhil sur les ressources en eau à l’aval. Doctorat de l’Université de Franche-Comté, 232 p.