Gestion intégrée des ressources en eaux souterraines: cas de la plaine du Cap Bon

Integrated Management of the Ground Water Resources A case study in the Cap-Bon plain in Tunisia

Institut National des Recherches en Génie Rural Eau et Forêts (I.N.R.G.R.E.F) Rue Hédi Karray, B.P.10- 2080 Ariana TUNISIE Tél: +216 98 435 772, Fax: + 216.71.717.951

Auteur de correspondance : gaaloul.noureddine@iresa.agrinet.tn

Résumé

La disponibilité des ressources en eau dans les régions côtières est très affectée par l'intrusion marine dans les systèmes aquifères. En effet, durant les périodes de sécheresse prolongées et pour des opérations excessives de pompage, l'équilibre naturel de la surface piézométrique se trouve perturbé favorisant l'intrusion marine. Une gestion rationnelle de l'exploitation des ressources en eau de ces régions est indispensable afin d'éviter la dégradation de leur qualité. L'objectif de ce travail est d'élaborer, à l'usage des gestionnaires et des organisms de développement tunisiens, un outil informatique qui permet à la fois une gestion Intégrée des ressources en eau à l'aide d'un Système Informatisé (GIS-HIS) et d'autre part, d'élaborer une méthodologie d'étude des resources en eau des régions côtières tant du point de vue quantitatif que qualitatif. La validation de cette méthodologie sera faite pour le cas des nappes de Grombalia et de la côte orientale. Cette étude concerne la planification du développement de la ressource en eau souterraine dans des aquifères côtiers. Le problème de la gestion multi-objectifs est traduit sous la forme d'un modèle non-linéaire et combinatoire non-convexe, et est résolu par une approche couplée de simulation-optimisation. SEAWAT, modèle d'écoulement et de transport souterrain prenant en compte la densité de l'eau, est utilisé pour simuler la dynamique de l'intrusion marine. Ces méthodes ont été appliquées, à la modélisation du bassin versant du Cap Bon, en utilisant les données hydrologiques et hydrogéologiques les plus récentes (1960-2005). Les hypothèses élaborées, suivies par la construction et le calage des modèles, sont définies. La cartographie des données piézométrique et de salinité, l'interprétation des résultats, l'identification de l'impact de l'état actuel de la nappe sur l'agriculture, la détermination de l'origine de la détérioration localisée de la nappe de Grombalia et le calage des données par le modèle SEAWAT nous ont servi à la recherche d'un scénario de gestion optimale de la nappe. Les fluctuations piézométriques et l'évolution de la teneur en sels de la nappe côtière, ont permis la mise en évidence la dégradation du potentiel de la nappe tant sur le plan quantitatif que sur le plan qualitatif. La salinisation de la nappe côtière provient essentiellement de l'intrusion marine par le phénomène de biseau salé, de la lithologie de l'aquifère formées par des sols salés et les eaux d'irrigation résultant de la forte productivité agricole.

Abstract

A numerical model that treats density-dependent variably saturated flow and miscible salt transport is used to investigate the occurrence of seawater intrusion in Cap Bon coastal plain of north-eastern Tunisia. We examine the effects of and interplay between pumping, artificial recharge, soil/aquifer properties, and the unsaturated zone. This study examines an approach for planning groundwater development in coastal aquifers. The seawater intrusion is controlled through a series of barrier extraction wells. The multi-objective management problem is cast as a non-linear, no convex combinatorial model and is solved using a coupled simulation-optimisation approach. A density-dependent groundwater flow and transport model, Ground Water Vistas is used for simulating the dynamics of seawater intrusion. The Simulated Annealing algorithm is used for solving the optimisation problem. The data processing steps undertaken in this study are briefly de-scribed, and a critical assessment is given of the data avail-ability and of the requirements for successful monitoring and modelling of seawater intrusion risks in heavily exploited coastal aquifers such as those found in the semi-arid regions of the Mediterranean basin. An idea of the extent of over-exploitation of the Grombalia and Oriental Coastal aquifers is obtained by examining the pumping and rainfall/infiltration data, and the simulation results support groundwater pumping as the mechanism for and seawater intrusion as the origin of the salt contamination observed in the soils and subsurface waters of the Grombalia and Oriental Coastal aquifers. The physical characteristics of the coastal aquifer of the Cap Bon in the North of Tunisia, were determined by using GMS software MODFLOW Code. This was helped in the quantification of the aquifer inflows and discharges as well as to the aquifer sustainability management, especially in the interaction between the Upper and Lower Aquifers for the area. The utility of the study is demonstrated through a trade-off curve between prioritising groundwater development and controlling seawater intrusion at desired levels.