Hydrogéologie

Plusieurs hydrogéologues ont mis l’accent sur la richesse en eaux de la Plaine de Saïss aussi bien superficielles que profondes (Russo, 1929 ; Margat & Taltasse, 1947 ; Chapond, Chamayou & Leclerc ,1958 à 1968). Les informations recueillies ont abouti à la publication de la carte hydrogéologique au 1/100 000 et d’établir un bilan général des ressources en eau de la Plaine de Saïss (Margat, 1960).

Les eaux de la nappe phréatique superficielle de la Plaine de Saïss sont très sollicitées pour l’approvisionnement en eau potable des centres ruraux et urbains ainsi que pour l’irrigation. C’est le réservoir le plus accessible, limité au Nord par les rides prérifaines, au Sud par la ligne de contact entre le remplissage Plio-quaternaire et les formations calcaires liasiques du Moyen Atlas. A l’Est par l’Oued Sebou et ses affluents et à l’Ouest par la flexure d’Ain Taoujdate.

Cependant, Cette étude hydrogéologique portera principalement sur la présentation des caractéristiques hydrodynamiques de l’aquifère plio-quaternaire et ses relations avec la géologie (lithologie et la structure).

3.1. Définition et évolution du terme « nappe phréatique »

En 1987, Daubrée a introduit l’expression de nappe phréatique pour désigner la nappe d’eau la plus proche de la surface du sol, celle qui alimente les puits ordinaires ou tubés. Elle se trouve partout dans les vallées et les plaines alluviales.

Ces nappes sont dites libres, si elles reçoivent directement, par infiltration, des eaux de surface. Elles sont captives, si les aquifères qui les contiennent sont emprisonnées entre des couches imperméables.

Il est utile tout d’abord de distinguer les eaux souterraines (le contenu) des aquifères (qui forment le contenant). Rappelons qu’un aquifère est une « formation géologique constituée de roches perméables (formations poreuses et/ou fissurées) comportant une zone saturée – ensemble du milieu solide et de l’eau contenue – suffisamment conductrice d’eau souterraine pour permettre l’écoulement significatif d’une nappe souterraine et le captage (drainage, pompage. . .) de quantités d’eau appréciables.

Un aquifère libre comporte une surface libre et une zone non saturée (en eau).

Un aquifère captif est entièrement saturé, comportant une nappe captive (sans surface libre ni zone non saturée), délimité au toit par des formations à perméabilité très faible faisant obstacle à tout flux appréciable (Adour Garonne, 2002).

3.2. Caractéristiques géologiques et hydrodynamique de la nappe phréatique

Du point de vue hydrogéologique, on distingue deux réservoirs importants : − La nappe profonde du Lias, siège dans les formations calcaires et dolomies du Lias.

L’alimentation de cette nappe se fait par abouchement à partir de la nappe des Causses moyen atlasiques. − La nappe phréatique est localisée dans des formations essentiellement calcaires et conglomérats d’âge

Plio-quaternaire alternant par endroit, avec les dépôts limono-sableux. Les dépôts Tortonien de nature marneuse constituent le substratum imperméable de cette nappe. Des coupes établies à partir des colonnes stratigraphiques des forages dans la Plaine de Saïss montrent bien que les dépôts plio-quaternaires montrent une grande variation de faciès d'un puits à l'autre.

A l’échelle de la Plaine de Saïss, les niveaux aquifères sont très variés, qu’on peut distinguer, au Nord, dans la cuvette de Douyet à l’Ouest de Fès, l’aquifère constitué par une série de calcaires lacustres reposant sur des microconglomérats calcaro-dolomitiques pouvant atteindre 120m de puissance (Sendide, 2002). Ces calcaires lacustres se présentent en deux niveaux, calcaires beiges inférieurs (Saïss inferieur) et calcaires gris supérieurs (Saïss supérieur), séparés par un horizon d’argiles noires de faible épaisseur (figure 11). A l’Ouest, la nappe circule dans une épaisse couche de calcaires lacustres du Pliocène. A l’Est, les calcaires lacustres passent latéralement à des conglomérats, qui se présentent comme un épandage alluvial reposant directement sur les marnes du Miocène à l’Est de Fès. Enfin, localement, la nappe peut s’écouler dans les fissures des basaltes quaternaires (Oued Bittit) ou dans les massifs du travertin (ancienne Médina).

A. Puissance de la nappe

La puissance de l’aquifère varie largement dans la Plaine de Saïss, elle passe de quelques mètres à plus de 110 m d’après les données des forages et les différents compagnes géophysiques (Essahlaoui, 2000). C’est dans les zones ou le toit du Tortonien marneux forme une cuvette que l’on rencontre les plus fortes puissances de la nappe, à savoir, la cuvette de Douyet, au niveau de la flexure d’Ain Taoujdat et entre la ville de Fès et Ain Cheggag

B. Paramètres hydrodynamiques

Les études hydrodynamiques effectuées par Chamayou & al (1975) au sein de la région montrent une grande variabilité des caractéristiques hydrauliques de la nappe phréatique, vue l’hétérogénéité des terrains aquifères.

a. Perméabilité

Ce coefficient varie selon les types de faciès lithologiques rencontrés. En fait les valeurs de perméabilité sont :

− très variables pour les calcaires lacustres comprises entre 10-6m /s et 10-2m /s. Elles sont liées aux degrés de karstification, à la présence et la densité des fissures et à l’alternance ou non des niveaux marneux avec les bancs calcaires.

− pour les conglomérats de la Plaine de Saïss, leur coefficient de perméabilité est de l’ordre de 2.5 10-5m/s, due aux degrés de cimentation élevée de ces formations.

− suite à des intercalations argileuses et marneuses, les alluvions quaternaires sont caractérisées par une faible perméabilité de l’ordre de 10-5 m/s à 10-6 m/s.

Enfin on peut dire que les résurgences de fort débit seraient en liaison avec les calcaires lacustres vue leur perméabilité importante.

b. Transmissivité

L’aquifère plio-quaternaire présente une grande hétérogénéité et par conséquent une transmissivité variable selon les faciès. Ce paramètre dépend généralement de la perméabilité et de l’épaisseur de la zone saturée : les valeurs sont très dispersées selon les différents termes lithologiques du réservoir.

Selon l’ABHS, les conglomérats ont des valeurs de transmissivité relativement homogènes qui semblent fonction de la fissuration (4.10-5m2/s 2.10-5m2/s), alors que les calcaires lacustres présentent des valeurs très variées. Après l’analyse de la carte, il parait que les plus basses sont enregistrées à l’Ouest de la Plaine et varient entre 4.6.10-4 m/s et 2.3.10-3 m/s. Elles augmentent vers l’Est avec des valeurs maximales, pour garantir des débits plus importants aux voisinages des sources plus importantes.

c. Coefficient d’emmagasinement

Les essais du débit, effectués par l’Agence du Bassin Hydraulique de Sebou (ABHS) lors du projet d’aménagement agricole du bassin de Fès-Meknès, ont prouvés des valeurs différentes du coefficient d’emmagasinement. Ces valeurs sont réparties géographiquement en deux secteurs : l’un comprend les valeurs entre 1.10-3 et 3.10-3 et l’autre entre 1.10-2 et 6.5.10-2. La valeur moyenne minimale est de l’ordre de 1.5.10-2, alors que la valeur moyenne maximale est de 3.10-2 (Amraoui, 2005).

C. Piézométrie de la nappe phréatique superficielle

Afin de bien éclaircir la situation actuelle de la piézométrie de la nappe plio-quaternaire et pour une bonne compréhension de son fonctionnement hydrodynamique, il s’avère important d’aborder un suivi de l’évolution d’état de la piézométrie de cette la nappe durant les dernières décennies.

D’après les cartes piézométriques élaborées durant les premières études hydrogéologiques jusqu’à l’actuel, un écoulement général apparait du Sud vers le Nord, plus précisément du SE vers le NW (Margat, 1960 ; Chamayou,1967 ; D.R.P.E, 1975 ; C.I.D, 1984 ; D.R.P.E, 1988, Macdonald & al, 1990 ; Benaabidat ,1998 ; Essahlaoui, 1999 ; Sendide, 2002 ; Tabyaoui, 2000). Le sens d’écoulement général n’a subi qu’une faible variation et il est resté le même (Tabyaoui, 2005).

a. Évolution de la piézométrie entre 1998 et 2003

Le suivi de l’évolution piézométrique de la nappe dans le temps et dans l’espace permet de reconnaître d’une part, la direction générale de l’écoulement et d’autre part d’identifier quelques paramètres hydrodynamiques (gradient hydraulique et vitesse d’écoulement). Ces derniers renseignent sur le temps de séjour des eaux d’infiltration dans la couche aquifère et par conséquent informent sur le degré des échanges géochimiques entre l’eau et la roche.

La carte piézométrique élaborée par ci-dessus montre que l’écoulement souterrain de la nappe phréatique superficielle s’effectue toujours dans le même sens du Sud vers le Nord avec les deux principaux sens d’écoulement susmentionnés. Ces deux sens sont en partie régis, d’une part, par un appel en eau vers le Nord dû à la surexploitation des eaux de la nappe pour assurer les besoins hydriques des principales zones d’irrigation (région de Douyet) et d’autre part la morphologie du réservoir (altitude décroissante du Sud vers le Nord). Bordant les Rides Sud rifaines, les eaux bloquées vers le Nord se partagent vers l'Est et l'Ouest suivant deux axes de drainage des Oued Fès et Oued N'ja (Sendid, 1994).

ii. Piézométrie en 2003

Figure 13 : Carte piézométrique de la nappe phréatique de la Plaine de Saïss en 2003(El Msaddaq, 2003)

La figure 13 montre que les courbes piézométriques indiquent le même agencement des isopièzes des cartes précédentes, ce qui traduit le même régime d’écoulement du Sud vers le Nord, avec un écoulement toujours perturbé au niveau de la zone de flexure d’Ain Taoujdat où le gradient hydraulique est très élevé.

D. Battement de la nappe phréatique superficielle

Les données de mesures, fournies par l’Agence de Bassin Hydraulique de Sebou, portent essentiellement sur les puits captant la nappe phréatique superficielle de la Plaine de Saïss pour la période (1980/2014). Parmi les mesures effectuées concernent 14 piézomètres, les mesures des piézomètres les plus représentant dans l’espace et dans le temps ont été choisis. Pour mieux identifier l’effet de la variation pluviométrique sur l’évolution piézométrique de la nappe phréatique superficielle de la Plaine de Saïss, une analyse et comparaison des variations spatio-temporelles simultanées des précipitations et de la piézométrie de la nappe a été effectuées (Chap1, Partie III).