Article de recherche / Research Article

Caractérisation et modélisation d'une nappe alluviale dans une zone montagneuse semi-aride (cas de la nappe d'Er-Rich, Haut Atlas, Maroc)

Characterization and modeling of an alluvial aquifer in a semi-arid mountainous area (case of the Er-Rich aquifer, High Atlas, Morocco)

¹ Laboratoire de géosciences, eau et environnement (LG2E), Département des sciences de la terre, Faculté des sciences de Rabat-Agdal, Université Mohammed V, 4 Avenue Ibn Battouta BP 1014, Rabat, Maroc
² Équipe de recherche de génie des mines, de l'eau et de l'environnement (GMEE), Faculté des sciences et techniques d'Errachidia, BP 509, Errachidia, Maroc

^* Correspondance : kayssiyoussef@gmail.com

Reçu : 21 Octobre 2018
Accepté : 13 Septembre 2019

Résumé

Les conditions climatiques des zones arides produisent des crues de courtes durées et des débits parfois importants, par conséquent les aquifères alluviaux correspondants se rechargent et se déchargent rapidement car elles consistent en des dépôts relativement minces et perméables. Cependant, la nappe alluviale d'Er-Rich se caractérise par des fluctuations piézométriques relativement faibles même en périodes de sécheresses prolongées. La compréhension de l'hydrodynamisme de cet aquifère et les différentes composantes du bilan hydrique est l'étape préalable pour analyser ce phénomène. En effet, le réservoir aquifère est hétérogène, il est constitué par des alluvions, des limons, des argiles et des terrasses, déposés sur un substratum marneux généralisé. Le modèle développé sous MODFLOW/GMS et calé en transitoire au pas de temps annuel de 1980 à 2008 montre une porosité croissante (5 à 25 %), des terrasses anciennes aux alluvions les plus récentes, conformément au degré d'altération et le pourcentage d'argile. Les bilans calculés issus du modèle dont la principale composante est les apports des cours d'eau (55 à 67 %) semblent être équilibrés, cet équilibre est le résultat conjugué d'une alimentation continue par des sources captant les nappes profondes liasiques à travers les cours d'eau traversant la nappe et par l'absence d'un exutoire principale en aval du système.

Abstract

Arid zone climatic conditions generate floods, often brief and intense, so the corresponding alluvial aquifers recharge and discharge rapidly because they consist of relatively thin, permeable deposits. However, the Er-Rich alluvial aquifer is characterized by relatively low piezometric fluctuations even in periods of prolonged drought. Understanding the hydrodynamics of this aquifer and the different components of the groundwater budget is the preliminary step to analyze this phenomenon. The geological data show a collapse-basin limited on both sides by long mountain ridges, on which alluvial and detrital sediments have been deposited. Then, based on 40 boreholes data, completely crossing the quaternary formation, the aquifer is unconfined, and consists of sand and gravel with some clay and silt. Locally, it's including deposits of Tertiary age. The aquifer materials are commonly segregated by size into lenses and beds, which can affect the movement and availability of water. Beds and lenses of sand, gravel, or mixtures of the two yield most of the water. The deposits may be more than 20 m thick and some km wide, much of their total thickness is saturated during the flood period, and, in many places, they yield large amounts of water. Thus a mathematical groundwater model was developed, employing conceptual groundwater modelling approach. The model covers an area of 110 km² with one layer, which is unconfined and contains 69 rows and 210 columns with a uniformly horizontal spacing equal to 200 m. For this purpose, Groundwater Modelling Software (GMS) was used which supports the MODFLOW-2000 code. The model is calibrated in steady and transient state considering the period from 1980 to 2008. The calibrated model shows increasing porosity (5 to 25%), from old terraces to the most recent alluvium, according to the degree of weathering and the percentage of clay. It shows also the importance of the river flows in the water balance of the aquifer; its contributions participate up 67% of the inputs to the Er-Rich aquifer. This equilibrium is the result of a global regulation at the watershed, by the presence of perennial sources (ex. : Sidi Hamza) upstream of the modeled domain, capturing the deep Liassic reservoir, and by the existence of a reduced outlet downstream of the aquifer.