La recharge de l’eau souterraine est un paramètre encore peu connu du bilan hydrologique. La connaissance des processus et l'estimation précise de la recharge de l'eau souterraine est une condition préalable à une gestion efficace et durable des eaux souterraines dans les régions arides et semi-arides. En plus la recharge de l’eau souterraine est considérée comme le paramètre le plus direct avec lequel le changement climatique peut affecter les ressources renouvelables des aquifères. Les présents travaux de thèse s’intéressent à la recharge de l’aquifère alluvial de la plaine du Haouz par les crues de l’oued Rheraya (rivière intermittente), qui descend des montagnes du Haut-Atlas et traverse la plaine du sud vers le nord. Ces travaux ont deux objectifs principaux (i) d’abord simuler le régime hydrologique de l’oued Rheraya dont les crues sont à l’origine de la recharge de l’eau souterraine, et ensuite(ii) aborder la quantification de la recharge de l’eau souterraine du Haouz par ces crues dans la zone du piémont atlasique.
La modélisation des débits de l’oued Rheraya dans le Haut-Atlas marocain (225 km², altitudes comprises entre 1030 m et 4165 m) est réalisée en prenant en compte la composante nivale. Pour cela, le modèle conceptuel global GR4J est appliqué sur la période 1989-2009 en y adjoignant le module CemaNeige qui simule la dynamique de la composante neigeuse de manière semi-distribuée. La fraction enneigée simulée se révèle corrélée avec celle extraite du produit neige MODIS durant la période 2000-2009 (R2 = 0,64). De plus, l’équivalent en eau de la neige simulé est cohérent avec celui mesuré par une station automatique durant la période 2004-2006 (R2 = 0,81). Enfin, nous obtenons une simulation des débits qui reproduit bien la très forte variabilité saisonnière et interannuelle. En conclusion, le régime hydrologique de l’oued Rheraya est pluvio-nival avec une distribution unimodale des débits dont le maximum en avril coïncide avec la fonte des neiges.
L’étude de la recharge de l’eau souterraine est effectuée à travers l’analyse du suivi des fluctuations de l’eau souterraine sous le lit de l’oued Rheraya sur deux cycles hydrologiques 2014-2015 et 2015-2016. Pour cela la méthode de récession épisodique ou Episodic Master Recession (EMR) est appliquée pour identifier et quantifier, de manière automatique, les épisodes de recharge induits par les précipitations et les débits. Des recharges épisodiques se sont succédé au cours du cycle hydrologique avec des durées et des amplitudes variant en fonction de l’intensité des événements pluviométriques et hydrologiques. Une corrélation significative est trouvée entre la hauteur des recharges et les pluies mesurées dans le bassin montagneux d’une part et avec les débits mesurés à l’exutoire d’autre part. Cette relation empirique est utile pour reconstituer l’historique de la recharge de l’eau souterraine aux abords de l’oued Rheraya et aussi pour prédire l’effet du changement climatique sur l’évolution future de la recharge.
Les résultats obtenus sur la simulation du débit du Rheraya et la recharge de l’eau souterraine sont utilisés avec des données de projections climatiques pour simuler l’évolution future de la recharge. Les résultats montrent une diminution de la recharge pour les deux scénarios climatiques optimiste (RCP 4.5) et pessimiste (RCP 8.5) à l’horizon de 2040. |
Groundwater recharge is a little known parameter in the water balance. Knowledge of processes and accurate estimation of groundwater recharge is a prerequisite for effective and sustainable management of groundwater resources in arid and semi-arid regions. In addition, groundwater recharge is considered the most direct parameter by which climate change affect the renewable resources of aquifers. The present PhD thesis focuses on the recharge of the alluvial aquifer of the Haouz plain by the floods of the Rheraya River (intermittent river), which descends from the High Atlas Mountains and crosses the southern plain towards the North. This work has two main objectives: (i) simulating the hydrological regime of the Rheraya River whose floods are at the origin of the groundwater recharge, and (ii) Quantifyingthe recharge of the Haouz's groundwater by the floods the Rheraya in the zone of the Atlas piedmont.
The modeling of the runoff of the Rheraya River in the Moroccan High Atlas (225 km², elevations ranging between 1030 and 4165 m.a.s.l.) taking into account its snow component. For this purpose, the GR4J conceptual and global model was applied over the period 1989-2009, coupling it with the CemaNeige module for semi-distributed snow dynamics. The daily snow coverage simulated by CemaNeige is in good agreement with that extracted from the MODIS snow product in the period 2000-2009 (R2 = 0,64). In addition, the simulated daily snow water equivalent is consistent with that measured at a weather station (2004-2006, R2 = 0,81). Finally, the runoff simulation reproduces quite well the strong seasonal and inter-annual variability. In conclusion, the hydrological regime of the Rheraya River is pluvio-nival with an unimodal distribution whose maximum in April is linked with snowmelt.
The study of groundwater recharge is carried out through the analysis of the monitoring of groundwater fluctuations under the bed of OuedRheraya over two hydrological cycles 2014-2015 and 2015-2016. For this, Episodic Master Recession (EMR) is applied to identify and quantify, automatically, recharge episodes induced by precipitation and flow. Episodic recharges along the hydrological cycle with durations and amplitudes varying according to the intensity of the rainfall and hydrological events. also on one hand, a significant correlation is found between the height of the refills and the rains measured in the mountain basin and with the flows measured at the outlet on the other hand. This empirical relationship is useful for reconstructing the history of groundwater recharge around Oued Rheraya and also for predicting the effect of climate change on the future evolution of recharge.
The results obtained on the hydrological regime of the Rheraya and groundwater recharge are used with climate projections data to simulate the future evolution of recharge. The results show a decrease in recharge for both optimistic (RCP 4.5) and pessimistic (RCP 8.5) climate scenarios by 2040. |