Caractérisation du fonctionnement du système aquifère du Sahara septentrional par approches couplées, hydrogéologique, géochimique et économique

Characterization of the functioning of the North-Western Sahara aquifer system through combined hydrogeological, geochemical and economic approaches

• Auteur / Autrice : Mohamed Amine Chekireb
• Direction : Julio Gonçalvès, Agnès Tomini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Géosciences
• Date : Soutenance le 07/07/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEREGE Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....) - Aix-Marseille School of Economics
• Jury : Président / Présidente : Christelle Marlin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexandre Pryet, Raouf Boucekkine
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mabel Tidball

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sahara

Modèles hydrologiques

Modèles écologiques

Aquifères

Eaux souterraines

Écohydrologie

Géochimie

Hydrogéologie

Sciences de la Terre

Mots clés libres

Le système aquifère du Sahara septentrional (SASS)

Recharge

Modèle hydro-économique

Modélisation hydrogéologique

Géochimie

The north-western Sahara aquifer system (NWSAS)

Recharge

Hydro-economic model

Groundwater modeling

Geochemistry

Résumé

Le Système aquifère du Sahara septentrional (SASS) est en situation de surexploitation depuis des décennies. Les prélèvements massifs d’eau souterraine, principalement pour l'agriculture, ont causé une baisse piézométrique mise en évidence par l'assèchement des sources et l’augmentation des coûts de pompage. Dans ce contexte, une première étape des travaux de cette thèse consiste à améliorer la quantification de la recharge des aquifères ce qui est un prérequis fondamental pour la modélisation hydrogéologique. Une approche pluridisciplinaire est proposée ici pour l’identification de la recharge du SASS, impliquant la géochimie via l’utilisation des données de carbone 14, la paléoclimatologie en suggérant un scénario climatique passé et l’hydrodynamique bidimensionnel en régime transitoire. Une distribution spatiale de la recharge est proposée puis introduite dans le calage d’un modèle hydrogéologique 3D développé pour le SASS. Ces calculs hydrogéologiques ont été ensuite couplés avec des calculs économiques. Un modèle hydro-économique a été développé, en se basant sur une extension du modèle de référence de Gisser Sanchez. Ce modèle qui prend en compte les spécificités physiques et économiques du SASS a permis d’évaluer les impacts hydrologiques lorsque les agriculteurs exploitent cette ressource librement et sans tenir compte des conséquences futures. Une perspective souhaitable de ces travaux serait le croisement des résultats issus de cette double modélisation pour une modélisation hydro-économique spatialisée du SASS qui permettrait d’évaluer des alternatives de gestion de cette ressource. Elle est abordée et discutée dans cette thèse

The North-Western Sahara Aquifer System (NWSAS) has been overexploited for decades. The massive withdrawals, mainly for agricultural use, have caused a piezometric drop that is reflected in the drying up of sources and increased pumping costs. In this regard, a first step in the work of this thesis is to improve the characterization of recharge which is a fundamental prerequisite for hydrogeological modeling. A multidisciplinary approach is proposed here for the assessment of the recharge of NWSAS, involving geochemistry by using 14C data, paleoclimatology by suggesting a past climate scenario and 2D transient-state hydrodynamics. A spatial distribution of recharge is proposed and introduced in the calibration process of the 3D hydrogeological model developed for the SASS. These hydrogeological calculations were then combined with economic calculations allowing to explore the dynamic interactions between hydrologic and economic components of the system. A hydro-economic model for NWSAS has been developed based on an extension of the standard model of Gisser Sanchez. This model which considers the physical and economic characteristics of this multi-layer aquifer system, has allowed the evaluation of hydrological impacts when farmers freely extract water without regard to future consequences. A promising perspective of this work would be the combination of the results of this double modeling for a spatialized hydro-economic modeling of the SASS to enable the evaluation management alternatives of this resource. It is addressed and discussed in this thesis