1 INTRODUCTION
La détérioration de la qualité des eaux dans les écosystèmes aquatiques est un enjeu de plus en plus important en Algérie comme ailleurs dans le monde. Cette importance est plus particulièrement signalée dans la région méditerranéenne où les ressources en eau sont limitées, fragiles et menacées. En effet, ces ressources souffrent de la surexploitation (Margat et Vallée, 1999 ; Mutin, 2000 ; Khamar et al., 2000 ; Azzaoui et al., 2002) dans un contexte où les réserves s’amenuisent de façon inquiétante. Cette situation fait face à une consommation accrue résultat de l’augmentation des activités humaines, notamment dans les agglomérations à fortes densités de population. Par ailleurs, la consommation d’eau douce engendre inévitablement une pollution, véhiculée par les eaux usées rejetées, menaçant directement la qualité des ressources en eau et l’intégrité des écosystèmes aquatiques. De plus, les activités agricoles génèrent une autre forme de pollution dite « diffuse » à travers la contamination des eaux de surface et des eaux souterraines. Actuellement, la plupart de nos cours d'eau jouent un rôle de réceptacle et de transport des différents effluents urbains, industriels ou agricoles. Il devient donc de plus en plus difficile d’estimer le taux de contamination engendré par ces différentes formes de pollution et d’en faire un suivi quantitatif (Ghazal et al., 2006).
Pour faire obstacle aux effets de la pollution des cours d’eau, il est recommandé de mettre en place des programmes de contrôle de la pollution avec un suivi rigoureux et pérenne. Aujourd’hui, les gestionnaires des ressources en eau font face à plusieurs défis : satisfaire des cadres réglementaires de plus en plus exigeants et élaborer un processus de monitoring soutenu des programmes. En effet, le programme de contrôle de la pollution exige des compétences dans des domaines diversifiés tels que les technologies de l'information, la métrologie et la recherche opérationnelle. C’est dans cette perspective que s’inscrit cette thèse. Notre objectif est de fournir une évaluation de la pollution du cours d'eau d’Agrioune situé dans le bassin hydrographique Côtiers Constantinois de l’ouest.
2 CONTEXTE
La qualité d'une eau est caractérisée par les diverses substances qu'elle contient, leur quantité et leur effet sur les écosystèmes aquatiques et la santé humaine. Elle peut donc se définir par sa composition en sels et gaz dissous, en micro-organismes et matières en suspension. Ces substances peuvent être, soit d'origine « naturelle » (bicarbonates,
7 sulfates, sodium, aluminium, fer, ...etc.), soit dérivées de la présence humaine (eaux usées) ou des activités industrielles et agricoles (substances toxiques, métaux, pesticides).
La qualité des eaux peut se définir par rapport à des situations de référence variées : pour les utilisateurs, la qualité de l’eau correspond aux exigences de certains usages. Dans ses usages (domestiques, agricoles, industriels ou autres) l'eau remplit de multiples fonctions. On peut distinguer, sans être exhaustif, l'eau pour la boisson, pour l'hygiène, pour l'irrigation, pour l'agro-alimentaire, pour l'énergie, pour le transport, pour les loisirs, pour les écosystèmes aquatiques, …etc. En effet, c'est la concentration des différents éléments qui détermine la qualité d'une eau et permet de savoir si celle-ci convient à un usage particulier. Des critères de qualité de l'eau de surface adaptés aux principaux usages sont généralement définis. Ils sont souvent élaborés sous forme de « classes de qualité » par les administrations ayant la gestion des eaux de surface dans leurs compétences (Deliège, 2010).
Afin de garantir une eau distribuée de bonne qualité, il est nécessaire d’exploiter des ressources dont la qualité répond à certains critères. La connaissance exacte de la qualité des eaux de ce bassin s’avère indispensable pour :
Apprécier les apports en milieu naturel et, corrélativement, établir une relation plus étroite entre les rejets et la qualité du milieu naturel ;
Déterminer les caractéristiques de la pollution émise et vérifier si les valeurs limites de rejet, exprimées en flux ou en charges de pollution et concentration, sont en conformité avec les exigences imposées par la législation en vigueur ;
Porter un jugement sur l’efficacité et la fiabilité d’une installation de traitement dans le cadre de la mise en œuvre des dispositions de surveillances prévues par la réglementation ;
Optimiser et fiabiliser le fonctionnement des ouvrages d’épuration afin d’améliorer leur gestion et leur entretien.
La qualité des eaux de surface est affectée à la fois par les activités anthropiques et les processus naturels. Les processus naturels influant sur la qualité de l’eau renferment le taux de précipitation, les processus d’érosion et le transport des sédiments. Par contre, les activités anthropiques incluent le développement urbain, l’expansion industrielle et les pratiques agricoles. Par conséquent, une gestion efficace à long terme de l’eau de surface d’un Oued nécessite une compréhension fondamentale des caractéristiques chimiques et biologiques.
De nombreuses variables de la qualité de l'eau sont soumises à de grandes fluctuations spatio-temporelles. Comprendre ces fluctuations de l'environnement physique et
8 déterminer si de tels changements sont naturels ou résultent d'influences anthropiques peuvent être une tâche ardue (Zarei et Bilondi, 2013). Ces facteurs agissent ensemble pour créer divers types d’eau qui changent dans l’espace et dans le temps (Guler et
al., 2002). En outre, dans la surveillance des rivières, il est souvent nécessaire de
déterminer si une variable doit être attribuée à des causes naturelles ou anthropiques. Pour qu’une telle démarche soit un gage de succès, il faut maîtriser des processus qui ont cours en temps réel, et celle-ci exige aussi, une évolution des pratiques de gestion, de modélisation de l’amélioration de la qualité des eaux rejetées. Cette évolution doit se traduire par une mutation complète des approches de gestion traditionnelles en un nouveau paradigme de modélisation.
Cependant, la planification des mesures/actions visant à améliorer la qualité de l’eau et la gestion des ressources en eau nécessitent des outils prévisionnels tels que les modèles mathématiques. La modélisation permet aux gestionnaires de l'eau de :
estimer la qualité spatio-temporelle de l'eau, là où aucune mesure n'est réalisée ;
établir des niveaux de référence de qualité pour les masses d'eau de surface ; Les modèles de qualité des eaux de surface sont des outils indispensables pour prévoir les concentrations des polluants chimiques dans les cours d’eau. Les résultats obtenus à partir de ces modèles pour différents scénarios prospectifs permettent l'évaluation des impacts environnementaux et fournissent une base technique d’aide à la décision pour une meilleure gestion environnementale.
La taille des bassins hydrographiques algériens ne permet pas à l’ANRH de couvrir l’entièreté du réseau de rivières du territoire avec des appareils de mesures et de surveillance.
L’ANRH cherche des outils de simulation permettant l’évaluation efficace de la qualité de l’eau (représentation détaillée des processus biogéochimiques), afin de pouvoir simuler toutes les masses d'eau d'un bassin versant (pas seulement les principales rivières) avec un outil convivial (pour être utilisable directement par les intervenants). L’oued Agrioune est considéré comme le deuxième oued le plus important dans la Wilaya de Béjaia après celui de la Soummam. Il prend sa source dans les montagnes de la Petite Kabylie sur le flanc ouest du massif des Babor. Il naît de la confluence de trois oueds à savoir Oued El Bared, Oued Atteba et Oued Embarek en amont de Kherrata, zone aujourd’hui noyée par la retenue du barrage d’Ighil Emda. En aval de Kherrata, l’oued Agrioune emprunte le défilé du Chabet el Akra puis débouche en mer au niveau de la commune de Souk el Ténine.
9 Le Bassin versant d’Agrioune renferme d’importantes ressources en eaux souterraines et de surface. La sollicitation de ces réserves d’alimentation en eau potable, d’utilisations industrielle et agricole, s’ajoute à sa vocation touristique. Récemment, le grand transfert des eaux du barrage vers celui de Mahouane (Sétif), fait que ces ressources sont très vulnérables à la pollution. Cette situation résulte de l’accroissement démographique, de l’extension du tissu industriel et du développement agricole. En dehors de toute politique de protection de l’environnement, la ressource en eau de surface se trouve exposée à des risques potentiels d’altérations chroniques ou épisodiques (Boudoukha et al., 2012). Cette situation est en partie due aux rejets urbains et industriels qui sont souvent déversés dans les cours d’eau, sans aucun traitement préalable excepté l’épuration des eaux des deux communes littorales Melbou et Souk El-Tenine par la station sise à 1 km avant l’embouchure.
C’est dans ce contexte que s’inscrit cette étude. En effet, notre but est de caractériser les paramètres physico-chimiques des eaux de surface de l’oued Agrioune pour en déduire l’état de qualité et étudier l’impact des différents rejets et les apports diffus de l’occupation du sol afin de protéger cette ressource de toute pollution qui peut altérer la qualité de l’eau de l’oued.
Cette étude est menée en collaboration avec un Laboratoire Européen Belge expert dans la recherche et développement dans le domaine de l’eau en l’occurrence Aquapôle. Ce centre a développé un outil de modélisation de la qualité d’eau de surface appelé PEGASE (Planification Et Gestion d’ASsainissement des Eaux) (Deliège et al., 2009). Ce modèle est un outil de simulation qui reproduit par calcul déterministe le fonctionnement de l’écosystème aquatique ce qui implique le calcul des principales variables de la qualité de l’eau d’un réseau hydrographique. Il constitue un important outil opérationnel d’aide à la décision pour l’assainissement et à la dépollution, mais également pour la gestion de la qualité du milieu aquatique (Deliège, 2011).
PEGASE est déjà largement utilisé, en Région wallonne et flamande (Belgique) ainsi que dans plusieurs pays européens (la France, Grand-duché de Luxembourg). D’autres applications tests sur des bassins (Bulgarie, Pologne, Brésil, Canada) et en Tunisie qui sont également en cours.
Cette partie de la thèse vise à orienter les choix en matière de gestion des eaux de surface du bassin versant d’Agrioune. Cette approche passe par le calcul prévisionnel de la qualité des eaux en fonction des apports et rejets polluants, et des conditions hydrologiques en place.
3 PROBLEMATIQUE
L’eau est une denrée alimentaire importante pour la vie des êtres humains. Cependant, sa consommation peut être un véhicule de maladies dites maladies d’origine hydrique si
10 elle ne répond pas, le mieux possible, aux qualités physico-chimiques tout comme aux qualités bactériologiques.
La population représente le noyau principal du développement de l’agglomération. Toute insuffisance en eau potable en quantité et/ou en qualité induit directement des risques sur la santé publique et sur la croissance économique.
L’alimentation en eau potable (AEP) et la connaissance de sa qualité représentent des enjeux majeurs du schéma de gestion du bassin d’Agrioune. Cette problématique touche particulièrement 264158 habitants locaux ainsi que les usagers de l’eau concernés par le transfert. En effet, ce bassin fournit de l’eau de consommation pour les wilayas de Bejaia et Sétif (plus de 80% de la population de l’est de Bejaia et la partie nord de Setif) (ABH-CSM,2000). De plus, la ressource en eau est exploitée pour des usages multiples sous différentes formes, nous avons :
Le grand transfert de l’eau de l’ouest vers Sétif. Ce projet est inscrit dans le cadre d'une opération de réalisation des grands transferts d'eau vers les Hauts-plateaux. Il a un double objectif : l'eau transférée servira, d'une part, au renforcement de l'alimentation en eau potable au profit d'une population de 12 communes, soit un peu plus d'un million habitants à l'horizon 2040. D'autre part, elle soulagera l'irrigation des terres agricoles s'étendant sur une superficie de plus de 35.000 hectares.
Une cinquantaine de forages ou de captages de sources (comme celui de la source bleue vers la ville de Bejaia) implantés sur l’ensemble du territoire du bassin d’Agrioune.
L'irrigation de 1500 hectares de terres agricoles de la plaine d'Agrioune en plus de l’alimentation de quelques usines et unités industrielles situées dans le Bassin. L’eau de surface du bassin connaît actuellement une dégradation accrue de la qualité de son eau en raison de différentes sources de pollution. Par conséquent, il est important de revoir la politique de gestion ’’au cas par cas’’ et de changer la vision vers une gestion plus globale et durable de l’évolution des changements de la qualité de l’eau.
Le présent travail vise notamment à déterminer la qualité des eaux de surface de l’Oued Agrioune. Ce dernier est probablement affecté par l’agriculture et les activités des municipalités en amont. Par ailleurs, nous nous intéressons aussi à élaborer des simulations prospectives. En effet, elles permettent d’estimer les améliorations de la qualité de l’eau résultant du remplacement des bassins de décantation, par les stations d'épuration des eaux usées (STEP) situées dans la partie la plus basse de l'Agrioune.
11 Aujourd’hui, il existe de nouvelles extensions des méthodes d’analyses intégrées telles que les systèmes d’informations géographiques (SIG). De plus, les avantages de la télédétection aérospatiale nous permettent d’approfondir les études en accédant à une information multi-scalaire et multi-temporelle. Cet outil permet de fournir une cartographie numérique détaillée facilement gérable et mise à jour.
Cette étude devrait tenter de montrer l’état actuel des connaissances sur la qualité des eaux de surface de l’Oued Agrioune et de dresser une cartographie bien détaillée sur les endroits les plus atteints par cette pollution.
Dans cette recherche, il s’agit aussi d’estimer l’apport de la modélisation informatique du bassin d’Agrioune. Cette tâche nous offre la possibilité de réaliser des simulations de priorisation des interventions ainsi que des opérations d’amélioration de l’état des eaux de surface s’écoulant dans cet oued.
4 OBJECTIFS
La situation actuelle en Algérie se caractérise par un déséquilibre entre les besoins et les ressources disponibles. La croissance démographique et le développement économique et social du pays ont induit durant les deux dernières décennies écoulées, un accroissement considérable des besoins en eau potable, industrielle et agricole.
La préservation et la bonne gestion des ressources en eau, pour les différents usages, constituent une priorité nationale pour l’Algérie. Une stratégie globale du développement et de la préservation de l’eau en Algérie a donc été élaborée et mise en œuvre depuis 2002. Ainsi plusieurs programmes y ont été réalisés dans le secteur de l’eau.
Les objectifs du présent travail « Etude et modélisation informatique de la qualité des eaux de surface de l’oued Agrioune » sont, entre autres :
Etude de la qualité des eaux de surface du cours d’eau Agrioune visant à déterminer l’origine et l’évolution longitudinale du chimisme des eaux de l’Oued Agrioune. Contribution au développement d’une modélisation de la qualité d’eau de surface
de l’oued, en utilisant le modèle PEGASE, capable de simuler la relation pression - impact et le comportement de l’ensemble (bassin versant/oued Agrioune)
Les profils en long de la qualité de l’eau le long du cours d’eau ;
L’influence des affluents sur la qualité d’eau de surface d’Agrioune ;
La répartition spatiale (carte) de vulnérabilité à la pollution ;
La construction des scénarios prédictifs pour l’amélioration de la qualité de l’eau de surface de l’oued Agrioune.
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5 CONCLUSION
Dans le cadre de cette étude, nous avons jugé bon d’orienter nos investigations sur la caractérisation physico-chimique des eaux de surface du bassin versant d’Agrioune. Ce dernier recèle d’importantes ressources en eaux souterraines et de surface. Elles constituent la principale source d’approvisionnement en eau pour les divers besoins de la population du bassin et celle concernée par le transfert.
L’étude de la caractérisation des eaux superficielles du bassin versant et l’ensemble des résultats obtenus servent dans ce travail à mettre en évidence leurs qualités physico-chimiques. Ces différents paramètres permettent de proposer des formes de prévention en vue de lutter contre le phénomène de la pollution. En effet, les résultats de l’étude orientent les interventions à la source sur ses causes et ses origines. De plus, ils mettent en évidence certaines pistes de solution à l’occurrence les procédés de traitement visant à corriger certains paramètres.
Les valeurs des paramètres physico-chimiques obtenus seront confrontées aux valeurs issues de la modélisation de la qualité d’eau de surface de l’oued Agrioune en utilisant le modèle PEGASE afin de valider l’application de ce dernier sur le bassin d’Agrioune.