I- INTRODUCTION
Partout dans le monde et surtout dans le bassin méditerranéen, l'eau constitue un élément vital indispensable pour le développement des pays.
Au Liban après une longue période d'instabilité, le pays a repris sa vie normale. Ce chemin est marqué par une croissance démographique et un développement économique assez rapide d'où, des problèmes de quantité et de qualité d'eau commencent à apparaître. Cette ressource, limitée et aléatoire (4.8 km2), connaît de plus en plus de pression et de concurrence de sa qualité par les différentes sources de pollution.
De plus, les différents secteurs du pays ne consomment pas l'eau suivant le même taux ; c'est l'agriculture qui constitue le secteur prépondérant d'utilisation ; presque le 70% de la quantité totale d'eau utilisée en 1993 avec une surface irriguée de 87.500 ha soit le 25% de la surface agricole utilisable.
La mauvaise gestion de l'eau dans l'agriculture côtière a induit une haute salinité du sol et une pollution des nappes phréatiques. D'autres problèmes pourront surgir bientôt suite à cette mauvaise gestion de l'eau et de fertilisants tel la fatigue et la dégradation des sols, l'augmentation de la salinité de l'eau d'irrigation ce qui induit une chute de rendement. La pression démographique s'occupera du reste : augmentation du prix foncier des terrains et raréfaction de l'eau disponible pour l'irrigation.
L'intrusion de l'eau de mer (voir fig. 1) dans les puits artésiens sur le littoral est un phénomène en voie de croissance à cause d'un puisement anarchique de l'eau de ces puits.
Figure 1 :
La distribution des couches d'eau douce dans un aquifère karstique, flottant sur les eaux salées et graduellement émergent dans l'eau de mer.
Gauche : Epaisseur des couches d'eau douce durant la saison sèche.
Droite : Intrusion des eaux salées sous forme de cône et danger de contamination de l'eau douce causé par un surpompage (source : Cavazza, 1988).
Cette intrusion va aboutir à une détérioration de la qualité des sols affectant les rendements des cultures côtières ainsi qu'à la contamination des nappes phréatiques du littoral. Le problème de l'intrusion de l'eau de mer est très commun dans le monde et selon Todd (1959), la première étude sérieuse concernant ce problème a été exécutée par les deux investigateurs européens W. Baden Ghyben (1889) et B. Herzberg (1901). D'autres études plus récentes ont été établies aussi dans différentes parties du monde (Bakker, 2000 ; Person et al., 1998 ; Longevin et al., 1998 ; Karahano?lu, 1997 ; Bonacci et R.T. Bonacci, 1997 ; Padella et Sanjulian, 1997 ; Huyakorn et al., 1996 et Emekli et al., 1996).
II- MATERIEL ET METHODES
La zone initialement choisie s'étendait de Batroun, au Nord-Liban, jusqu'à Remeilé, au Sud-Liban. Mais l'enquête effectuée avant de débuter le travail a montré que les régions agricoles du Nord, s'étalant de Batroun à Tabarja, sont alimentées en eau d'irrigation par les fleuves de la région, principalement par Nahr Ibrahim et Nahr El Jaouz . De ce fait, les puits artésiens ne constituent pas une source représentative d'eau d'irrigation. Ces résultats ont mené à l'exclusion de ces régions côtières nordiques de l'étude effectuée. Ainsi que les régions se situant entre Tabarja et Beyrouth, car elles ne sont pas considérées comme agricoles. La zone d'étude s'est limitée aux régions du Sud du Mont-Liban classées comme agricoles, n'ayant aucune alimentation en eau d'irrigation par des fleuves et où les puits artésiens sont présents en grand nombre et distribués anarchiquement sans étude préalable.
Les régions finalement choisies sont : Hadath, Choueifat, Jieh et Rmeilé. 14 puits ont été sélectionnés de façon à respecter la distribution géographique, les dimensions des exploitations agricoles, la diversité des cultures et l'accessibilité aux puits vu les frais élevés de l'utilisation de l'électricité.
Ces 14 puits (voir carte) sont répartis comme suit :
- 1 à Hadath,
- 5 à Choueifat
- 6 à Jieh
- 2 à Remilé
Dans la zone d'étude, la roche mère est de nature karstique recouverte par des sols rouges (Terra Rossa) (Carte de reconnaissance des sols du Liban, 1956). Les sols rouges normaux sont des argiles résiduelles de décalcification. . Ces sols de nature fissurée favorisent l'intrusion de l'eau salée dans les nappes phréatiques. Le mécanisme d'intrusion de l'eau de mer dans les sources karstiques est individuel vue la grande variabilité souterraine de la géologie et la morphologie du karst, spécialement dans une côte calcaireuse (ou karstique) (Bonacci et R.T. Bonacci, 1997). De point de vue géologique, la zone choisie est classée dans C4-5, c'est à dire de formation calcaire du type Cénomanien – Turonien, à l'exception de Rmeilé classée dans C6 ou calcaire Sénonien (Carte géologique du Liban, 1955). Cette nature géologique crée un gradient gravitationnel naturel favorisant l'intrusion de l'eau de mer sans dénivellation du niveau de l'eau douce.
Un échantillonnage d'eau de ces puits a été effectué pour une période allant du juillet 1999 jusqu'au mois d'avril 2000 à raison d'un échantillon chaque 15 jours.
Une analyse physico-chimique complète des échantillons sera faite afin de pouvoir quantifier l'état de salinisation des puits artésiens dans la région par l'effet de l'intrusion de l'eau de mer. L'échantillonnage se fait en prélevant chaque 15 minutes, un volume d'environ un demi-litre de l'eau du puits, au long d'une heure de temps, à partir du démarrage de pompage. Ces échantillons prélevés sont destinés pour la mesure de la conductivité électrique et du pH, et à chaque demi-heure un échantillon en plus est prélevé pour l'analyse des éléments chimiques (Ca++, Mg++, Na+, K+, Cl-, NO3-, HCO3-). Au total, six échantillons sont prélevés de chaque puits. Chacun de ces derniers est marqué par une étiquette déterminant le code du puits, la date et l'heure du prélèvement. En plus, cette analyse sera combinée à l'évolution des précipitations durant cette période afin de mettre en évidence la vulnérabilité du système.
III- PRINCIPAUX RESULTATS ATTENDUS
L'Etude va donner une idée claire et objective de la dynamique de la salinisation des puits artésiens par l'intrusion de l'eau de mer, en se basant sur la classification de Simpson, reportée par Todd (1959), déterminée par le ratio chlore/ (carbonate + bicarbonate) et exprimée en méq.g/l :
Cl- / (CO3-- + HCO3- )
- 0.5 - Eau normale dans les aquifères.
- 1.3 - Légère contamination de la nappe.
- 2.8- Contamination modérée de la nappe
- 6.6 - Contamination nuisible de la nappe
- 15.5- Contamination sévère de la nappe
- ± 200- Eau de mer
Les résultats qui s'étalent sur dix mois vont révéler l'état de l'art de la salinité dans cette région selon la période de l'année et la durée du pompage. Ainsi une évaluation de la qualité de l'eau suivant les normes indiquées par la FAO (1985) sera possible. Ceci semble primordial surtout que la région est caractérisée par une grande expansion des cultures abritées qui sont très sensibles aux problèmes de salinité. Les résultats de l'étude vont éventuellement justifier l'établissement d'un projet de recherche sur l'utilisation des eaux salines en agriculture.
Bibliographie
1. Bakker M. (2000) the size of the fresh water zone below an elongated island with infiltration, water and resources research, 36 (1), 109 - 117.
2. Bonacci, O., and T.R. Bonacci, (1997), sea water intrusion in coastal karst springs: example of the bla? spring (croutia). J. Hydrol. 42 (11), 89 - 100.
3. Carte de reconnaissance des sels du Liban au 1/200.000 E, Beyrouth, 1956. République Libanaise, Ministère de l'Agriculture, direction de l'enseignement et de la vulgarisation, station agronomique Libano-Française.
4. Carte géologique du Liban au 1/20.000 E, Beyrouth - 1955. République Libanaise, Ministère des Travaux Publics.
5. Cavazza, L. 1988. Irrigation systems and techniques for saline water. IN: Reuse of low quality water for irrigation in Mediterranean countries. Water research center, 16-21 January, Cairo, Egypt, options Méditerranéennes, N° 1, 49 :57.
6. Emekli, N. Karahano?lu, N., Yazicigil, H. Doywan, (1996), Numerical simulation of saltwater intrusion in a « Groundwater » basin, Water Environ. Res., 685 - 855.
7. FAO, 1985. La qualité de l'eau agriculture. Bull FAO Irrig. Drainage, n° 29.
8. Ghyben, W.B. (1889), Nota in Verban met de voorgenomen putboring nabij Amesterdam (Notes on the notable results of the proposed well drilling near Amesterdam) (In Dutch) Tijdschrift van let koninklijk, Institut Van Ingenieurs, 8 - 22.
9. Herzberg, B. (1901) Die wasserversorgung einiger Nordseebäder. Gasblenchtung und Wasserversorgung, 44, 842 - 844.
10. Huyakron P. S., Y. S. Wu, and N.S. Park, Multiphase approach to the numerical solution of a sharp interface salt water intrusion problem, water resources research, 32 (1) , 93 - 102, 1996.
11. Karahano?lu, N., (1997), Assessments of sea-water intrusion in a coastal aquifer by using correlation, principal component, and factor analyses, water. Environ. Res, 69 (3), 331 - 341.
12. Longevin, C.D., M.T. Stewart, and C.M. Beaudin, (1998), Effects of sea waters canals on frech water resources: An example from big Pine Key, Florida, Cround Water, 36 (3), 503 - 513.
13. Padilla, F., and J.C. Sanjulian, (1997), modeling sea-water intrusion with open Boundary conditions, Ground Water, 35 (4).
14. Person, M., J. Z. Taylor, and S.L., (1998), Dingman, Sharp interface models of salt water intrusion and wellhead delineation on Nantucket Island, Massachusetts, Ground Water, 36 (5), 731 - 742.
15. Todd, D.K. 1959. Ground Water hydrology. John Wiley and Sons. Inc p. 277 - 294.