Modélisation des transferts d'eau et d'azote à l'échelle d'un bassin versant : cas du bassin agricole de Sidi Rached

Abstract

La plaine de Mitidja est une région peuplée et économiquement vivante où les ressources en eau souterraine jouent un rôle essentiel pour répondre aux besoins urbains, agricoles et industriels. L'étude s'est concentrée sur l'aquifère de Sidi Rached situé dans la région Ouest de Mitidja, où des concentrations en nitrates élevées ont été enregistrées principalement en raison de pratiques agricoles intensives et non durables. En effet, un certain nombre d'études ont confirmés que les concentrations de nitrates dans les eaux souterraines variaient de 20mg/L à plus de 200mg/L et que la source de cette pollution provient du lessivage des engrais chimiques (nitrate d'ammonium, phosphate d'ammonium et sulfate de potassium). L'azote, en particulier sous forme de nitrates, étant très soluble, atteint généralement l'eau souterraine dissoute dans l'eau de percolation et constitue le contaminant aquifère le plus commun. L’analyse statistique spatiale des nitrates dans la région de Sidi Rached montre que les zones les plus affectées sont essentiellement celles ayant reçules plus grandes quantités d’azote par le biais de la fertilisation, au niveau de Sidi Rached et Bourkika. Les cartes de vulnérabilité à la pollution élaborées par l’application des modèles DRASTIC (intrinsèque et spécifique) appuient ce résultat vu que ces cartes ont révélés une distribution spatiale de trois classes de vulnérabilité (faible, moyenne et forte), dont la classe à forte vulnérabilité renferme les zones de Sidi Rached et Bourkika. Pour mieuxrépondre aux particularités de la région étudiée, des ajustements ont été effectués sur les poids des paramètres DRASTIC par l’application de deux techniques d’ajustement : AHP et SPSA. Les résultats obtenus révèlent aussi des tendances pratiquement similaires.Ainsi, les régions du Nord et du Sud du bassin ainsi que les zones urbaines (Sidi Rached, Bourkika et Ahmer el Ain) semblent être entre lavulnérabilité moyenne et élevée.Des validations par les concentrations en nitrates ont été faites pour les modèles DRASTIC (MDP et MDC) et les modèles résultant des ajustements par AHP et SPSA (SPSA-MDC, MDC-AHP, SPSA-MDP et MDP-AHP). Le nitrate a été choisi car la zone d'étude est caractérisée par une agriculture active, c'est un bon indicateur de la qualité des eaux souterraines et par la disponibilité des données. Les résultats obtenus que les corrélations sont toutes > 0.60 et que la meilleure combinaison provient du MDP-AHP (R = 0,72) suivi du MDP-SPSA (R = 0,68), MDC- AHP (R = 0,67), MDC-SPSA (R = 0,65), MDP (R = 0,64) et enfin MDC (R = 0,60). Le modèle DRASTIC pesticide ajusté par AHP (MDP-AHP) peut être Résumé II recommandé comme meilleur modèle pour cette étude de cas. Ce résultat est important pour l'analyse spatiale de la pollution par les nitrates et contribuera à une meilleure gestion des plans agricoles intensifs.L’Analyse en Composantes Principales (ACP) el la classification ascendante hiérarchique ont fait ressortir un seul facteur déterminant dans le transfert de l’ion nitrate (NO3-) vers le milieu aquifère. Ainsi, le paramètre « dose d’engrais » semble avoir une influence directe sur le transfert des nitrates vers la nappe de Sidi Rachad.La forte proportionnalité entre les nitrates et la dose d’engrais apportée confirme l’existence d’un impact direct de ce facteur sur la pollution nitratée dans la zone étudiée.Les facteurs hydrodynamiques jouent aussi un rôle non négligeable dans l’évolution des concentrations des nitrates, même si c’est inversement comme la profondeur, la recharge nette de l’aquifère et la conductivité hydraulique. Ces résultats confirment ceux obtenus des cartes de vulnérabilité et de l’analyse géostatistique des nitrates. D’autres résultats obtenus par l’application d’un modèle de simulation basé sur les processus physique (APEX : effectué dans le cadre du projet de recherche « Qualiwater ») confirment d’avantage les résultats ci-dessus. Étant donné que la vigne et la pomme de terre sont des cultures qui reçoivent plus d’engrais azoté et que le sol de classe I se situe au Nord et au Sud du bassin de Sidi Rached là où on a des indices de vulnérabilité plus élevés.