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Géomorphologie
La région est formée par trois zones géomorphologiques hydrologiquement distinctes. Au Sud des vallées profondes où coulent d’une part, entre les djebels Oum Ali, Ghora et Tegma, les oueds Bougous, Ballouta et Sbaa d’une densité de 4 km/km2 et qui rejoignent l’oued El Kébir dans la vallée de Mexa noyée en partie par le lac barrage qu’on y a érigé. D’autre part, sur les monts de Bouhadjar où la Bounamoussa prend naissance et jaillit sur une pente régulière jusqu’à l’entrée au Barrage de Cheffia. Au nord, des basses collines et des dépressions fermées où sont localisés les lacs et les marécages alimentés par des cours d’eau de faible densité (2km/km2). Entre ces deux zones, une troisième, constituée de plaines alluviales au fond desquelles coulent l’oued ElKébir et Bounamoussa. ElKébir avec ses affluents (Guergour ; Dardan, BouHalloufa) et Bounamoussa (Soudan ; Guerriah) se confluent et forment ainsi l’artère hydrologique qui draine les eaux de la région jusqu’à la zone d’épandage de crue que constituent les marécages de la Mekkada. A la faveur d’une géologie avantageuse formée de la superposition des formations poreuses des grés numidiens dans les reliefs ou des sables dunaires dans les zones basses sur le substratum imperméable des argiles de Numidie, l’eau apportée par les pluies hivernales est emmagasinée pour être ensuite lentement restituée au réseau hydrographique. Par ailleurs, le relief de la zone d’étude est caractérisé par la présence de pentes fortes en amont et douce à l’aval, et que l’indice de pente globale (m/km) et de 7,15 pour ElKébir et 11,02 pour la Bounamoussa (Labar, 2003).
Conditions météorologiques
La région d’étude est soumise à un climat méditerranéen, caractérisé par la présence de deux périodes bien distinctes. Une période humide s’étendant de septembre à avril et l’autre sèche située entre mai et août. Ce type de climat encouragé par de forte dénivellation et de médiocrité de la couverture végétale en région méditerranéen aura une importante influence sur le régime hydrologique des eaux de surface (Loup, 1974).
Température atmosphérique
La température moyenne mensuelle de la région et d’environ 17°C. Concernant la période d’étude, l’intervalle a varié entre de 9,2 °C (janvier et février 2005) à 25,6 °C (juillet) (fig. 7a). On note une augmentation régulière de la température à partir de la troisième semaine du mois de mars pour atteindre le maximum en juillet au lieu d’août. D’une manière générale, les fluctuations thermiques mensuelles moyennes coïncident avec celles relevées dans les eaux du Mafrag.
Précipitation et évaporation
La région limitrophe à l’estuaire est connue comme étant la plus arrosée du pays (de 500 à 900 mm). L’étendue du bassin de la Mafrag (3 200km2) reçoit des précipitations directes influençant fortement leur régime hydrologique et en particulier les variations de salinité. Les données pluviométriques des deux années de suivi montrent la présence d’un minimum de précipitation (1,1 mm) en juillet et un maximum de 184 mm en décembre 2005 (fig. 7b). Une telle variation d’amplitude reflète le régime pluviométrique méditerranéen caractérisé essentiellement par l’irrégularité et la torrentialité des pluies. En effet, les quantités de précipitations élevées enregistrées coïncident valablement avec les périodes de crue caractéristiques de la région : les crues de décembre février et avril (Labar, 2003).
L’humidité relative est élevée durant toute l’année suivent une évolution comparable à l’allure de la courbe des températures (fig. 7c), avec une moyenne annuelle de l’ordre de 70 à 80%. Ces valeurs confortent les données de la littérature qui précise que l’évapotranspiration réelle dépasse parfois la quantité des précipitations. Enfin, il semble que la répartition de la majorité des précipitations pendant la saison humide favorise un excès d’eaux en cette période de l’année, alors que durant les mois hyper secs (juillet et août), la région connaît un déficit hydrique considérable. De tel schéma antagoniste se retentit absolument sur le bilan hydrologique ainsi que le régime d’écoulement des eaux de surface dans l’estuaire.
Régime éolien
Les vents ont une action double sur la température des eaux de l’estuaire. En effet, les eaux se refroidissent en hiver sous l’action des vents du Nord (Mistral et Tramontane), et se réchauffe en été par l’influence du vent du sud (Sirocco). De plus, c’est sous l’influence des vents dominants que le niveau de la mer s’élève (marée barométrique), et par suite la cote dans l’estuaire en amplifiant le brassage vertical des masses d’eaux (Scully et al., 2005). Pendant notre période d’étude, l’intensité du vent a seulement varié entre 2,8 et 5,7 m.s 1 avec une moyenne de 3,8. Il s’agit des valeurs mensuelles moyennes montrant une allure presque rectiligne, et que les relevés ponctuels sont d’intensité aussi importants à ne pas écarter (fig. 7d). D’ailleurs, des vents très violents ont été observés lors des sorties de terrain. Dans l’estuaire, et surtout que son embouchure s’ouvre sur un couloir des vents dominants, où le rôle des vents se fait sentir aisément.
Echantillonnage & Méthodes d’analyse
Choix des stations
Les programmes de surveillance de l’environnement suggèrent des contrôles spatiotemporels bien serrés. Ainsi, pour mieux com prendre les conditions hydrologiques de forte variabilité en milieu estuarien, nous avons échantillonné deux fois par mois quatre stations dans l’estuaire aval au cours de cycles annuels 2005 & 2006. La station d’embouchure ou E située à environ 100 m du niveau du rivage (N 36° 50’ 739:E 7° 56’ 913), la station Confluence C, se situe à environ 1Km (N 36° 50’ 308:E 7° 57’ 428) de la mer au point de confluence de Bounamoussa et du Kébir. Les stations du Kébir ou K (N 36° 49’ 931 : E 7° 58’ 001) et de Bounamoussa ou B (N 36° 49’ 561:E 7° 57’ 639) sont situées à environ 1Km de leur confluence.
Pour mieux cerner la variabilité spatiale, des campagnes saisonnières ont été effectuées en 2006. Les stations choisies équidistantes de 1 kilomètre, ont été situées tout au long de l’estuaire, depuis l’embouchure jusqu’à 11,5 km dans la branche ElKébir et 8 km dans la branche Bounamo ussa (tab. 6 & fig. 8).
Relevés bathymétriques
• Profils transversaux
Les profils transversaux ont été réalisés aux points de prélèvements (stations) lors des quatre campagnes. Le sondage transversal de la profondeur à un pas de relevés de 1m. Ces profils permettent de déterminer la surface de la section mouillée à partir de calcul suivant :
Soit R le rayon hydraulique (distance en mètre entre les deux rives)
Soit n le nombre de points de sondage répartis sur le rayon R espacés d’un pas (p)
Soit An-1 et An deux points de sondage qui se succèdent et Sp (m2) est une surface partielle tels que Sp (m2) = An-1 + An /2
La section mouillée est la somme des surfaces partielles soit Sm (m2)=Sp1+Sp2+…+Spn
• Profils longitudinaux
La configuration topographique très précise de l’estuaire a été obtenue par Un sondage longitudinal de la profondeur à un pas de relevés de 10 m sur 20 km dans le Kébir (soit 1169 relevés) et sur 15km dans Bounamoussa (soit 971 relevés), le 26 et le 27 février 2006. Les données de profils transversaux et longitudinaux sont nécessaires à l’évaluation du volume et de la surface que recèle l’estuaire :
Soit Rm le rayon hydraulique ou largeur du lit.
Soit D en mètre la distance entre deux stations qui se succèdent.
Soit Nr le nombre de points de sondage longitudinal de profondeur entre deux stations qui se succèdent et Zm (m) la moyenne de profondeurs : Zm= (Z1+Z2+…+Zn)/Nr.
Soit Sp la surface partielle de station tels que Sp (m)= Zm x Rm
Soit Qp le volume partiel (entre deux stations) tels que Qp (m3)= Sp (m) x D (m).
• Estimation des volumes et des fractions d’eaux douce et salée
L’estimation de la fraction d’eau douce ou salée présente en chaque moment dans l’estuaire est calculée selon l’équation de Giovanardi et Tromellini (1992): F (%) = 100 (S – s)/S
F : fraction d’eau douce
S : salinité de l’eau de mer
s :salinité de l’échantillon
A partir de la fraction d’eau douce, on peut estimer le volume total instantané d’eau fluviale que contient l’estuaire. Ces estimations sont facilitées et par la profondeur de la lame d’eau indiquée par les valeurs de salinités et par le volume partiel interstation. Il s’agit de multipl ier la valeur de la fraction par le volume partiel pour déterminer la quantité en eau douce en présence.
Sels nutritifs
Les nutriments minéraux sont des sels sous formes d’électrolytes sous lesquelles les végétaux sont généralement capables d’absorber les éléments biogènes (N, P, Si). Les principaux sels sont les anions nitrate (NO3 ), nitrite (NO2 ), phosphates (H2PO4 , HPO42 , PO43 ), silicates (SiO4 ), et le cation ammonium (NH4+). Ils sont présent dans les eaux naturelles en quantités infimes, mais peuvent avoir des concentrations extrêmes reflétant ainsi une eau de mauvaise ou de bonne qualité.
Les sels nutritifs ont été dosés sur des échantillons d’eaux prélevés bimensuellement dans les quatre stations (2005 et 2006) et au cours des campagnes saisonnières dans les 19 stations estuariennes (2006). Les échantillons de surface ont été prélevés en immergeant directement une bouteille de prélèvement à environ 10 cm de la surface. Les eaux de fond sont prélevées à l’aide d’une bouteille à renversement type Niskin. Les méthodes d’analyse de ces éléments sont succinctement résumées dans le tableau 8.
Température
Variations saisonnières dans l’estuaire aval
Les variations de température (fig. 11) présentent toujours la même allure au niveau de toutes les stations. La température des eaux de surface diffère toujours de celle des eaux du fond soulignant déjà l’existence de masses d’eaux individualisées. Au printemps et en été, les eaux de surface sont plus chaudes atteignant un maximum exceptionnel de 36,3°C enregistrée le 14 août 2005 dans la station Bounamoussa. Le réchauffement est généralisé à l’ensemble de la colonne d’eau durant la saison estivale avec un léger écart (1 à 1,5°C) entre les masses d’eau de fond et de surface. Ce gradient s’inverse en automne et en hiver où les eaux profondes restent plus chaudes et témoignant non seulement de la faible influence des températures atmosphériques mais aussi de la forte inertie de la masse d’eau profonde. Les eaux superficielles se refroidissent rapidement à la fin de l’automne (novembre) pour conserver un minimum calorifique en hiver (9,510°C). A l’échelle de l ’année (fig. 11), la température des eaux a varié entre 9,5 et 36,3°C avec une forte saisonnalité. L’amplitude thermique annuelle s’élève à 26,8°C et reflète une des caractéristiques du climat méditerranéen.
Variations verticales dans l’estuaire aval
D’une manière globale, l’évolution verticale de la température montre une nette différence entre les deux années de suivi (fig. 12). En effet, durant l’année 2005, on remarque (fig. 12a) l’existence d’une thermocline s’établissant entre 50 à 100 cm, peu épaisse (10 à 50 cm) mais très accusée (1,66,6°C). Toutefois, la station Bounamoussa et en raison de sa faible profondeur est beaucoup plus sensible aux influences des températures atmosphériques. Il s’agit d’une forte stratification thermique qui s’installe durant l’hiver et le printemps, et s’atténue progressivement en été par suite de gain de chaleur au niveau des couches profondes (6 à 7,3 °C par rapport aux valeurs de printemps). En revanche les profils de températures durant l’année 2006 sont similaires dans toutes les stations montrant une certaine homogénéité entre les eaux de surface et celles du fond avec une amplitude de l’ordre de 1. Ponctuellement, l’indice de stratification thermique (tab. IV en annexe) reflète une forte discontinuité thermique en 2005 (0 à 3,55°C) et une homogénéité de la colonne d’eau en 2006 (0 à 1,5°C), excepté la thermocline observée au niveau de la station Bounamoussa le 13 mai où l’indice est à 2,35°C. En moyenne, la température a diminué dans la colonne d’eau selon une cadence de 0,5 à 1°C par mètre.
Salinité
Variations saisonnières dans l’estuaire aval
Comme pour la température, l’évolution des valeurs de salinité est similaire dans l’ensemble des stations toute en conservant les écarts entre les différentes stations (fig. 13). Les salinités des eaux de fond sont toujours supérieures à celles de surface variant entre 6,2 et 37,6, à l’exception des relevés du 14 février 2005 et du 16 février 2006 où la salinité de fond est égale celle de surface. Cette situation reflète franchement un écoulement d’eau douce (0,1 à 0,5) qui ne perdure que 45 jours (début février jusqu’à la fin de la première quinzaine de mars).
Pour ce qui est des deux cycles annuels, l’allure générale de fluctuations de salinité fait ressortir deux situations distinctes, la première en 2005 où la salinité de fond se rapproche de celles de la mer (34 à 37,3), alors que les eaux de surface se situent entre 0,1 et 20,1, sauf pour la station embouchure (32,5) enregistrée le 15 juin 2005.
En 2006, le gradient halin suit la même tendance de l’hiver et le printemps observée en 2005, excepté les valeurs relevées en surface le 24 mai au niveau des quatre stations (37,6; 35,5; 32,8; 30,2), respectivement dans l’embouchure, la confluence, Elkébir et la Bounamoussa. Ces prél èvements coïncident sans doute avec la phase de flot. A partir de la deuxième quinzaine du mois d’août l’écart de salinité entre les eaux du fond et celui de surface se réduit considérablement (5,55 à 1,13) pour atteindre une situation de bon mélange des masses d’eau dans l’estuaire.
Variations verticales dans l’estuaire aval
D’une manière globale, la répartition verticale de la salinité dans la colonne d’eau montre une discontinuité dans l’ensemble des stations, et que la profondeur de l’halocline traduit l’importance de la remontée d’eau marine dans l’estuaire. Néanmoins, les situations se distinguent dans l’espace et dans le temps, en relation directe avec l’apport d’eau douce et l’eau marine en période de fermeture où d’ouverture de l’embouchure.
En février 2005 et à la première quinzaine de mars, les valeurs de salinité traduisent celles de l’eau douce (0,1 à 0,5). A partir du 23 mars l’eau marine s’installe progressivement et occupe d’avantage la colonne d’eau pour la dominer tout en allant vers l’été (20 à 80 %). Il est à souligner que le printemps est caractérisé par la formation d’une halocline très épaisse (environ ½ m), établissant ainsi les conditions de mauvais échange dans la colonne d’eau.
En été, la stratification s’accentue rapidement dans l’ensemble du système au rythme de 7 à 10,85 unité de salinité par mètre répartis sur toute la profondeur comme l’indique l’indice de stratification (tab. IV en annexe). La lame d’eau douce s’est conjointement réduite pour être remplacée par une eau superficielle mésohaline (5 à 18). Cette forte stratification perdure durant le long de la saison de l’automne mais avec de légères diminutions de salinité des eaux de surface. En effet, les prélèvements de la fin de novembre et de décembre montrent des salinités de surface proches de celles de l’eau douce (1,8 à 6,9). Cette situation hydrologique peut être dû aux dilutions des premières pluies torrentielles de l’automne (14a).
Durant l’année 2006, on note une stratification similaire à celle de l’hiver et de l’automne observée en 2005. Néanmoins, le cycle se poursuit différemment en été et en automne. Bien que la stratification de l’automne persiste jusqu’à la mijanvier de l’année qui suit, la salinité décente aux valeurs d’eau douce et occupe toute la colonne d’eau (fig. 14b). L’estuaire coule franchement en phase rivière de la fin janvier jusqu’au 16 mars. Une semaine après, le régime hydrologique change rapidement et on assiste à l’installation d’une épaisse halocline. Les salinités de fond passent de 0,9 à 37,4 indiquant l’envahissement de la mer qui induit un brassage dans le bas estuaire.
Pour ce qui est de l’été et l’automne, la période coïncide absolument avec la durée de fermeture du chenal (du 18 juin au 22 décembre 2006) et montre une situation nouvelle de bon mélange de la colonne d’eau. En effet, la salinité de surface augmente (16 à 23) tandis que celle du fond diminue (33,5 à 16,2) pour atteindre une gamme caractéristique des eaux mésopolyhaline (fig. 14b). A la fin de septembre, la stratification recommence progressivement et les salinités de surface regagnent de nouveau les valeurs d’hiver comme le montre le profil du 12 décembre où la salinité atteint 0,1 avec la formation d’une faible halocline déjà installée au niveau de la confluence (fig. 14b).
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I. Généralités
1. Définition & classification des estuaires
CHAPITRE II. Matériel & méthodes
2. Système estuarien du Mafrag
2.1. Zone d’étude
2.2. Géomorphologie
2.3. Conditions météorologiques
2.3.1. Température atmosphérique
2.3.2. Précipitation et évaporation
2.3.3. Régime éolien
2. Echantillonnage et méthodes d’analyse
2.1. Choix des stations
2.2. Relevés hydrologiques
2.3. Relevés bathymétriques
● Profils transversaux
● Profils longitudinaux
● Estimation des volumes et des fractions d’eaux douce et salée
2.4. Sels nutritifs
2.5. Matières organiques
● Azote organique dissous
● Dosage de la chlorophylle a
● Matière en suspension
● Carbone organique particulaire
CHAPITRE III. Résultats
3. Hydrologie
3.1. Configuration morphologique de l’estuaire
3.1.1. El-Kébir
3.1.2. Bounamoussa
3.2. Masses d’eaux et salinité
3.2.1. Température
3.2.1.1. Variations saisonnières dans l’estuaire aval
3.2.1.2. Variations verticales dans l’estuaire aval
3.2.2. salinité
3.2.2.1. Variations saisonnières dans l’estuaire aval
3.2.2.2. Variations verticales dans l’estuaire aval
3.2.2.3. Distribution spatiale de la salinité
3.2.2.3.1. El-Kébir
3.2.2.3.2. Bounamoussa
4. Matières nutritives minérales & organiques
4.1. Variations saisonnières des sels nutritifs dans l’estuaire aval
4.1.1. Nitrates
4.1.2. Nitrites
4.1.3. Ammonium
4.1.4. Phosphates
4.1.5. Silicates
4.2. Variations saisonnières des matières organiques dans l’estuaire aval
4.2.1. Azote organique dissous
4.2.2. Chlorophylle a
4.2.3. Carbone organique particulaire & matières en suspension
4.3. Variations spatiales des sels nutritifs
4.3.1. El-Kébir
4.3.1.1. Azote Minéral
4.3.1.2. Phosphore
4.3.2. Bounamoussa
4.3.2.1. Azote minéral
4.3.2.2. Phosphore
4.4. Variations spatiales des matières organiques
4.4.1. El-Kébir
4.4.2. Bounamoussa
Discussion
conclusions
Résumés
Références bibliographiques
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