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1 Couplage des outils SIG avec MODFLOW en vue de la simulation des écoulements dans les eaux souterraines (Modèle de la Géodatabase) Hazar BOUZOURRAA E.

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1 1 Couplage des outils SIG avec MODFLOW en vue de la simulation des écoulements dans les eaux souterraines (Modèle de la Géodatabase) Hazar BOUZOURRAA E. N. I. T. - BP. 37, Le Belvédère Tunis - Tél : (216 1) Fax : (216 1) Laboratoire de Modélisation en Hydraulique et Environnement (LMHE), ENIT Présentée par: CONGRES INTERNATIONAL GEOTUNIS 2009 Sur l: « Apport des Technologies Géomatiques dans létude des ressources en eau et le suivi du phénomène de la désertification » CORMMUNICATION SUR

2 2 Hazar BOUZOURRAA Plan I. Présentation de la zone détude II. Étude de la qualité et des sources de salinisation des eaux souterraines III. Modélisation hydrodynamique de la nappe de Ghar el Melh –Aousja Utique (Couplage du modèle de la Géodatabase et du modèle numérique de la simulation de lécoulement) Conclusion et perspectives Conclusion et perspectives

3 3 Hazar BOUZOURRAA But de cette étude : La mise en place dune base de données hydrogéochimique qui supporte les investigations hydrogéologiques et les processus de modélisation des écoulements souterraines, comme suit: Modélisation géochimique des eaux souterraines par étude de leurs qualités et les sources potentielles de salinisation. Optimisation des ressources deaux souterraines de la nappe phréatique de Ghar el Melh-Aousja-Utique.

4 4 Hazar BOUZOURRAA Problématiques liés à la phase de réalisation Site détude Aucune investigation géochimique isotopique a été mise pour la caractérisation des eaux souterraines de la nappe de Ghar el Melh Dépourvu des données hydrodynamiques, et si elles existaient-elles sont soit non archivées, soit dans les carnets des anciens techniciens Aucune optimisation des ressources des eaux souterraines

5 5 Cadre Géographique -Fait partie de la Tunisie orientale -limitée par les reliefs de bordure : Fig.1 -Localisation géographique de la zone d'étude Cadre Géologique - Affleurements dage Mio-Pliocène et Quaternaire. Cadre Structural -Le plissement général est dage Quaternaire attribué au Villafranchien (Ben Ayed et al. (1996) ) Fig.2- Carte géologique de Porto Farina, Feuille n°7, OTC I. Présentation de la zone détude Hazar BOUZOURRAA J.Demnia, J.Ennadour,J.Kéchabta, J.Menzel Ghoul, - -les exutoires naturels :la lagune de Ghar el Melh et la mer Méditerranéenne.

6 6 Cadre Agricole Cadre Climatique -Un climat de type Méditerranéen chaud -des températures moyennes de lordre de : 11°C en Janvier 27°C en Juillet - La moyenne interannuelle des pluies 450 mm/an. - Lévapotranspiration annuelle est de lordre de 1500 mm/an. -Une activité agricole très intense: Fig 4: Carte dAménagement hydro agricole Hazar BOUZOURRAA I. Présentation de la zone détude *** lirrigation y est soutenue par les eaux saumâtres de loued Medjerda ( origine: barrage de Sidi Salem). ** avec un réseau de drainage très développé Multiplicité des périmètres irrigués sur plus de 7193 ha, implantés depuis (PPI de Aousja, dUtique, de Tobia et de Kalâat Landalous).

7 7 Cadre Hydrologique Cadre Hydrogéologique Bassin versant qui couvre denviron ha, subdivisé en sous bassins : Fig.5- Modèle numérique de terrain de la zone détude - de Ghar el Melh, de Gournata et dEzzouaouine -Le réseau hydrographique de la région est Assez développé du fait de la présence dun relief important qui favorise les écoulements de surface. -Nappe côtière logée dans le Plio-Quaternaire (formations de PortoFarina et les alluvions récents du Quaternaire), dont le mur est les marnes de Rafraf. - Nappe captée par les eaux de surface Hazar BOUZOURRAA I. Présentation de la zone détude

8 8 Hazar BOUZOURRAA Phase dAcquisition des données hydro chimiques GPS:Trimble GeoXT Positionnement géographique Des puits en activité Echantillonnage et Analyses Chimique ( ) Éléments majeurs (Na, Ca, Mg, K, Cl, SO 4, HCO 3, NO 3 ) Éléments traces (Br,F) Mesures in situ la conductivité électrique,le pH et les hauteurs piézométriques Base de données hydrogéochimique Importation des données acquises sous « AquChem » (Rockware; MsAccess SGBD Relationnelle

9 9 Hazar BOUZOURRAA Étude de la qualité et des sources de salinisation des eaux souterraines

10 10 Hazar BOUZOURRAA Modélisation de la qualité des eaux souterraines « AquaChem » Utilisations des traceurs géochimiques Calcul des équilibres chimique : indices de saturation module de « PhreeqC » Br/Cl : des faibles rapports sont très inférieurs au rapport marin, montrent ainsi que le chlore provient de la dissolution des dépôts évaporites dorigine sédimentaires. Leau de cette nappe est sous-saturée vis-à-vis de la halite,le gypse et vis-à-vis la fluorine. La dissolution de la halite contribue donc à lenrichissement du milieu en ions très solubles en Na, Cl, Ca et SO 4. Classification et filtration des faciès géochimiques Représentation en classes majeurs par le diagramme de « Piper » Représentation en sous classes par le « Stiff » Origines des eaux souterraines : classification de de Fetter (1994) et Méthode dHounslow (1995) La majorité des eaux de cette nappe sont des eaux saumâtres dont les solutés dérivent dune origine évaporitique.

11 11 Hazar BOUZOURRAA Mise en place dun modèle de simulation des écoulements des eaux souterraines « Modèle de la Géodatabase personnelle »

12 12 Hazar BOUZOURRAA Modèle de la « Géodatabase personnelle » : ArcGIS - ESRI MsAccess: « SGBDR » Modèle Orienté Objet( UML: Unified Modeling Language) Modèle de Structuration des données SIG : Notion de classes dobjets vectorielles « feature class » lobjet de classe peut avoir des méthodes et des évènements Relations topologiques entre les classes dobjets vectorielles (règles dintégrités et de validités) Notion dhéritage : dérivation dentités de classes Des tables attributaires Des matrices « raster Datasets »

13 13 Hazar BOUZOURRAA Environnement de travail « Softwares » Géodatabase personnelle ArcGIS-ESRI Arc Hydro Groundwater (AHGW) Tools -Modèle conceptuel de la Géodatabase Implémentation du schéma de la Géodatabase XML eXtensible Markup Language Schéma conceptuel du modèle numérique Implémentation du Modèle de Simulation hydrodynamique groundwater Modèle de structuration de données géo spatiales et attributaires Un environnement de visualisation et de stockage de données Environnement de traitement et danalyse des données géospatiales - Entités - Attributs -Relations -Jeu de données RASTER Base de données hydrogéochimique AquChem Import MsAccess: « SGBDR » - Outil de modélisation (pré/post traitement) modèles numériques de simulation

14 14 Hazar BOUZOURRAA - Modèle de données de simulation de lécoulement souterrain Arc Hydro Groundwater (AHGW) Tools MODFLOW 2000-USGS Module: Modflow Analyst module: MOFLOW Data Model la recharge (RCH), lexploitation (WEL), La rivière (RIV), le drainage (DRN) et Evapotranspiration (EVT) PMWIN (MODFLOW-USGS) Fichiers dentrés /sorties: -Données rasters (ASCII) -Fichiers (.dat) Des entités de classes qui représentent les données de simulation (Domaine, Cellule 2D et 3D, Noeuds ) Un jeu de Données entrés /sorties - Tables attributaires Un modèle de « Géodatabase » Même Approximation de l'équation d'écoulement par les différences finies Le même schéma numérique Les modules sont groupés dans les paquets qui traitent des aspects simples de la simulation: Ces paquets ont été employés dans cette étude.

15 15 Hazar BOUZOURRAA III. Modèle conceptuel de la Géodatabase le domaine, les classes dentités, les tables attributaires, La topologie, les relations, les sous-type ont été créés dans la « Géodatabase »

16 16 Hazar BOUZOURRAA III. Modélisation de la nappe de Ghar el Melh -Aousja -Utique État de référence -Ann é e de 1972 é tat pi é zom é trique é tabli à partir de 42observations de puits de surface. Fig. - Amélioration de létat piézométrique de référence ( Avril 1972 ) Écoulement en régime permanent * É quation de l é coulement: * M é thode num é rique: Des diff é rences finis

17 17 Hazar BOUZOURRAA Fig.26- Modèle conceptuel : Discrétisation du domaine en mailles carrées spatialisée « 2D » et les conditions aux limites III.1.Conceptualisation du modèle hydrogéologique - Nœuds 2D - Cellule 2D Discrétisation du domaine en mailles carrées Spatialisées « 2D » Dimensions adoptés de chaque maille carrée : 100 m x 100 m Type est « confiné » Système aquifère Plio-Quaternaire considéré comme un seul domaine en continuité hydraulique (monocouche).

18 18 Hazar BOUZOURRAA III.2.Les conditions aux limites et le processus de calibration charge imposée pour h=cte condition de Dirichlet condition de Neumann ET est une fonction linéaire qui dépend de La hauteur dextinction et de la surface topographique ( MNT raster) Paquets: -flux de recharge -flux dexploitation -flux dévaporation Charge imosée pour h=0

19 19 Hazar BOUZOURRAA -Les résultats sont exprimés sous la forme : De différences entre les valeurs mesurées et calculées aux points de mesures et par comparaison des cartes piézométriques de référence et calculée. Fig.28. Hauteurs piézométriques calculées en fonctions de celles observées dans les points de mesure Dun bilan de différents flux deau échangés entre la nappe et son environnement. III.3.Résultats du calage

20 20 Hazar BOUZOURRAA Tableau 1- Bilan des flux dentrée- sortie le flux deau sortant par évaporation correspond à un débit de 40 m 3 /an/ha. Le taux de sels laissé par leau évaporée dans 1m 2 correspond à 128 g/an/m 2.

21 21 Conclusion et perspectives Hazar BOUZOURRAA Au terme de cette étude hydro chimique, nous pouvons conclure que : Le modèle hydrogéologique de la nappe a permis de vérifier la cohérence des modèles géologiques et hydrogéochimiques et de valider les données acquises, bien que calibrées uniquement en régime permanent de lécoulement. Ce modèle peut servir de base à modéliser le transport des polluants et des sels dans cette nappe. Nous avons mis une méthodologie qui intègre le modèle d'écoulement d'eaux souterraines et la technologie de GIS pour pour loptimisation des ressources en eaux de la. lhétérogénéité des faciès géochimiques et la qualité médiocre des eaux souterraines sont dues aux facteurs sédimentaires, propres à laquifère : présence dévaporites sédimentaires et abondance dargiles.

22 22 Merci de votre attention Thank you for your attention Hazar BOUZOURRAA


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