Hydrochimie, isotopie et modélisation hydrodynamique pour la caractérisation du système aquifère multicouche amont de la rivière Awaj - Bassin de Damas (Syrie)

Hydrochemistry, isotopes and groundwater modeling to characterize multi-layered aquifers flow system in the upper part of Awaj River - Damascus Basin (Syria)

• Auteur / Autrice : Nazeer Asmael
• Direction : Alain Dupuy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et technologie (sciences de la terre, sciences de l'eau, sciences de l'image)
• Date : Soutenance le 07/07/2015
• Etablissement(s) : Bordeaux 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Montaigne-Humanités (Pessac, Gironde ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géoressources et Environnement (Pessac)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Huneau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Dupuy, Moumtaz Razack, Mikaël Motelica-Heino, Philippe Le Coustumer, Salim Hamid
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Moumtaz Razack, Mikaël Motelica-Heino

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrodynamique

Eau -- Chimie

Eaux souterraines

Damas (Syrie ; région)

Syrie

Aquifères

Mots clés libres

Aquifère

Hydrochimie

Isotopes stables

FEFLOW

Modélisation des eaux souterraines

Budget de l'eau

Gestion des ressources en eau

Mt. Hermon

Syrie

Aquifer

Hydrochemistry

Stable isotopes

FEFLOW

Groundwater modeling

Water budget

Water resources management

Mt. Hermon

Syria

Résumé

Le bassin hydrologique du Barada et de l’Awaj est le plus important et le plus intensément exploité de Syrie. Le sous bassin amont de la rivière Awaj occupe la partie sud-ouest de ce bassin. Dans cette région aride, l’eau souterraine représente la principale réserve et ressource de production d’eau. Dans l’optique de caractériser le fonctionnement du système hydrogéologique multicouche local et de calculer un bilan hydrologique pour l’aquifère superficiel, une méthodologie multi techniques couplant hydrochimie, isotopie et hydrodynamisme a été déployée. L’analyse détaillée des données hydrochimiques recueillies a mis en évidence la grande variabilité du fond géochimique local, directement fonction de la stratigraphie. Cette complexité stratigraphique induit une vision hydrogéologique complexe de nombreux corps aquifères. L’évolution de la chimie des eaux révèle la prépondérance du phénomène de dissolution/précipitation des roches carbonatées comme principal mécanisme de contrôle de l’hydrochimie, devant l’hydrolyse des silicates, la dissolution du gypse et l’échange ionique. En conséquence il n’a pas été possible de déduire de l’hydrochimie des eaux les preuves d’une recharge par drainance ascendante depuis l’aquifère du jurassique vers les aquifères superficiels, bien que la similarité des faciès hydrochimiques tend à consolider l’hypothèse d’une origine unique des eaux, sans toutefois permettre une identification des chemins d’écoulement. Les données isotopiques indiquent quant à elles, une infiltration importante et rapide des eaux météoritiques, avant qu’une importante phase d’évaporation n’ait lieu. Ainsi, l’important flux d’infiltration qui se produit essentiellement dans la partie montagneuse de la zone, représente la principale source de recharge du système aquifère multicouche régional. De ce fait la zone d’étude peut se subdiviser en deux sous régions : la première (A) se caractérise par une dissolution active et des flux de circulation d’eau souterraine fortement orientés verticalement vers la profondeur, alors que la seconde (B) est caractérisée par des écoulements peu profonds associés à des interactions hydrochimiques avec les roches encaissantes. Les résultats de la modélisation hydrodynamique du système mettent en évidence la connexion hydraulique entre l’aquifère profond du Jurassique et les aquifères surincombants par le biais d’une drainance ascendante. Le bilan hydrologique de l’aquifère se surface a ainsi pu être appréhendé : les principaux flux de recharge proviennent de l’infiltration des eaux météoritiques mais également de l’écoulement latéral du Jurassique dans la partie montagneuse. La drainance ascendante depuis le Jurassique dans la partie aval est également non négligeable. Du point de vue des sorties, le flux d’écoulement le plus important se situe en direction de l’est vers le centre du bassin. Ce constat permet de concevoir que La sous bassin amont de le rivière Awaj est la principale zone de recharge occidentale du bassin de Barada et Awaj.

Barada and Awaj basin is the most important and extensively used water basin in Syria. The upper part of Awaj River occupies the southwestern part of this basin. In this arid region, groundwater is considered to be as a main source of water supply. In order to assess the main features which characterize the hydrogeological system in this area and calculate the water budget of the first aquifer horizon, a multi approach methodology using hydrochemistry, environmental stable isotopes and groundwater modeling were used as integrated tools. The detailed description of hydrogeochemical conditions has underlined the very complex variability of the stratigraphic sequences and hence the numerous hydrogeological units within the study area. Hydrogeochemical evolution reveals the domination of dissolution/precipitation of carbonate rocks as a main mechanism controlling groundwater chemical composition and to less extend, the silicate hydrolysis, dissolution of gypsum and reverse ion exchange. Consequently, hydrochemical patterns did not give enough evidences for the expecting of huge feeding flow from the Jurassic aquifers towards the Neogene/Quaternary aquifer. The similarity in water type tends to express the existence of a unique hydrochemical system where the individualised groundwater flow paths are difficult to delineate. The isotope compositions imply an important rapid infiltration of atmospheric precipitation before significant evaporation takes place. Hence the infiltrated precipitation provides the main source of groundwater recharge all over the study area and mainly throughout the mountainous parts. The study area can be dividing into two main sub-regions. The sub-region (A) which characterizes by active dissolution phenomena and deep vertical groundwater flow. And sub-region (B) which characterizes by a shallow horizontal flow component associated with active interaction between groundwater and hosting rocks. The result of groundwater model indicates a hydraulic connection between the deep aquifers and the overlying first aquifer through the upward leakage of groundwater. The components of the water budget of the first aquifer had determined. The lateral discharge from the Jurassic aquifer as well as the meteoric recharge is the most important recharging component of this budget. The upward leakage of groundwater from deeper aquifers also plays an important role. However, the lateral discharge from the eastern boundary is the largest discharge component which indicates that the study area can be considered as a main recharge region of the western side of the Barada and Awaj Basin.