Le Laboratoire de Radio-Analyses et Environnement

Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax
Laboratoire de recherche
Le Laboratoire de Radio-Analyses et Environnement
Responsable : pr. Kamel ZOUARI
e-mail : [email protected]
Le programme de recherche s’insère dans la problématique de la gestion durable des
ressources en eau en Tunisie. En effet, notre pays, malgré la rareté de ses ressources en eaux,
se distingue par une stratégie de gestion qui nous met à l’abri du déficit hydrique. Cette
stratégie, essentiellement basée sur un équilibre entre la recharge actuelle et l’exploitation de
ces ressources, a pour principale caractéristique de prendre en compte les différents aspects
qui interviennent dans une gestion intégrée durable des ressources en eaux, aussi bien les
aspects physiques liés à la connaissance et à la caractérisation de l’hydrosystème que les
aspects socioéconomiques liés aux contraintes exercées sur cet hydrosystème. Notre action de
recherche vise à développer l’utilisation des nouvelles techniques d’investigation pour
optimiser la mobilisation et la régulation des ressources en eau face à leur exploitation.
1 – Les actions de recherche
3 Apport des isotopes de l’environnement à l’évaluation, gestion et mise en valeur des
ressources en eau.
Les objectifs visés par notre action de recherche sont de contribuer à :
•
L’évaluation du potentiel en eau des nappes souterraines dans de nombreux bassins en
Tunisie afin d’assurer un équilibre entre la recharge actuelle et l’exploitation ;
• L’évaluation de la qualité de ces eaux destinées à l’approvisionnement domestique et
agricole ;
• L’évaluation des temps de renouvellement et l’identification des éventuelles recharges
récentes ;
• La détermination des paramètres quantitatifs et qualitatifs, caractéristiques des
ressources en eau, afin de permettre aux décideurs d’optimiser et de rationaliser la
gestion des gisements en eau, profonde et de surface ;
• détecter d’éventuels mélanges entre des eaux de différentes origines, d’identifier la
présence de drainance, …
• Les conditions paléohydrogéologiques des aquifères ayant contribuées à la mise en
place de leurs réserves géologiques.
3 Qualité de l’Eau
Les objectifs visés par notre action de recherche sont de contribuer à :
•
L’évaluation du potentiel en eau des nappes souterraines dans de nombreux bassins en
Tunisie afin d’assurer un équilibre entre la recharge actuelle et l’exploitation ;
• L’évaluation de la qualité de ces eaux destinées à l’approvisionnement domestique et
agricole ;
• L’évaluation des temps de renouvellement et l’identification des éventuelles recharges
récentes ;
• La détermination des paramètres quantitatifs et qualitatifs, caractéristiques des
ressources en eau, afin de permettre aux décideurs d’optimiser et de rationaliser la
gestion des gisements en eau, profonde et de surface ;
• détecter d’éventuels mélanges entre des eaux de différentes origines, d’identifier la
présence de drainance, …
• Les conditions paléohydrogéologiques des aquifères ayant contribuées à la mise en
place de leurs réserves géologiques.
3 Caractérisation géologique des réservoirs d’eau
• La fracturation est une caractéristique importante à plus d’un titre, dans le domaine de
l’Hydrogéologie (et/ou des hydrocarbures). De ce fait, son étude aux différentes
échelles, occupe une place primordiale dans les études des bassins et des réservoirs. En
effet, à l’échelle de l’ensemble d’un bassin hydrogéologique, les grandes failles
régionales favorisent le drainage d’eau d’une région ou d’un aquifère à un autre, en
créant des seuils hydrogéologiques au niveau desquels se produisent des décharges et/ou
des recharges. A l’intérieur d’un même aquifère, elles peuvent accélérer la production
d’eau en connectant un volume important de réservoir. A une échelle plus petite, la
fracturation influe sur la production en jouant comme drains des fluides grâce au réseau
de fissures vides, ou au contraire, comme barrières par
les joints colmatés. En plusieurs cas et situations, la fracturation et la microfissuration qui se
développent dans une roche soumise à des contraintes tectoniques, induisent la création d’une
perméabilité fissurale de loin supérieure à celle du milieu non-fracturé.
3 Risques hydrologiques - Applications de l’imagerie spatiale à l’hydrologie de surface
Cet axe de recherche vise deux objectifs :
•
La définition de la nature des risques hydrologiques dans un bassin versant constituera
le premier objectif. Les risques s’inscrivent en effet dans un espace donné, et leur nature
dépend du milieu physique, mais aussi des composantes socio-économiques et
culturelles de l’espace. D’une manière globale, le risque hydrologique peut être défini
comme un phénomène hydrologique pouvant causer des dommages à la société, ayant
une certaine intensité ou gravité, lié à un aléa hydrologique (inondation, sécheresse,
pollution des eaux) aggravé par certaines activités humaines, et lié aussi aux aspect de
vulnérabilité du milieu. Nous aurons donc à définir, d’une part, les aléas
hydrologiques dans le bassin de Sfax en se basant sur certains indicateurs
hydrologiques, hydrauliques, physico-chimiques et éventuellement bactériologiques,
pour les décrire dans l’espace et dans le temps et, d’autre part, la vulnérabilité du
milieu face à l’exposition aux risques, notamment, aux risques d’inondations, cette
vulnérabilité naturelle étant aggravée par certains aménagements.
•
La définition des moyens de gestion des risques hydrologiques, tel que les plans de
prévention des risques d’inondation, la gestion des sécheresses, les risques de
dégradation des sols et d’érosion, la gestion des risques de rabattement et de pollution
des nappes…Ce deuxième objectif devrait définir également l’articulation entre la
gestion des risques hydrologiques et l’échelle spatiale dans laquelle elle devrait
s’effectuer, puisque l’eau est indissociable de l’espace. De ce fait, la gestion intégrée
du bassin hydrologique de Sfax devrait prendre en compte les différents usages et
usagers, dans une approche écosystémique.
L’utilisation de l’imagerie spatiale se fera à travers quelques applications :
Cartographie de l’occupation des sols et des zones à risques, étude des zones humides
littorales, dépendantes d’apports d’eau continentaux (Merdassia, Thyna, Chaffar).
Etablissement de cartes de vulnérabilité et de carte des zones de protection pour les
nappes souterraines.
Le programme proposé se situe au centre de la stratégie nationale pour la
mobilisation de la ressource en eau. D’ailleurs, le laboratoire de radio-Analyses et
Environnement a développé plusieurs actions communes avec les institutions
gouvernementales qui sont concernées par cette stratégie, principalement, le Ministère de
l’Agriculture et des ressources hydrauliques représenté par les Commissariats au
Développement Agricole (CRDA) dans le Sud, le Centre et le Nord du pays, d’une part, et
part la Direction Générale des Ressources en Eau (DGRE), d’autre part. Certains cadres
scientifiques relevant de ces départements sont membres du laboratoire et contribue ainsi à
construire le pont entre les recherches scientifiques et leur mise en application pour la
résolution des contraintes liées à la gestion effective des ressources en eaux.
Les actions menées au sein du Laboratoire de Radio-Analyses et Environnement sont
soutenues par une coopération internationale et par plusieurs organismes spécialisés dans
le domaine de l’eau. Nous pouvons citer l’Agence Internationale de l’Energie Atomique de
Vienne (AIEA), l’Université de Orsay-Paris Sud, le Commissariat à l’Energie Atomique de
France (CEA), le Centre National de Recherche Scientifique en France (CNRS), l’Institut
de Recherche et Développement de France (IRD), l’Institut d’Hydrologie du GSF de
Munich (Allemagne), l’Université Autonome de Barcelone, en Espagne, la Faculté de
Sciences de Semlelia de Marrakech, au Maroc, etc…
3 – Méthodologie adoptée
3 Apport des isotopes de l’environnement à l’évaluation, gestion et mise en valeur des
ressources en eau.
La méthodologie adoptée sera essentiellement axée sur l’utilisation des techniques
isotopiques ce qui permettra d’acquérir des renseignements utiles dans l’optique de la gestion
et du contrôle des ressources en eau, en particulier :
•
L’origine des eaux souterraines, la localisation des zones de recharge, les liens entre les
aquifères (échange par drainance) peuvent être reconstitués à partir de l’étude des
teneurs en isotopes stables (oxygène-18 et deutérium) de la molécule d’eau,
•
L’évaluation des temps de transit, l’identification et la quantification d’une éventuelle
recharge récente sont réalisées sur la base des teneurs en tritium et des composés
dissous du carbone (Carbone14),
•
Le mode d’acquisition de la charge saline (dissolution, intrusion marine, concentration
des solutions sous l’effet de l’évaporation, etc.…) peut être déterminé par l’examen
conjoint des données hydrochimiques et isotopiques.
3 Qualité de l’Eau
Le programme de recherche sera mené selon les deux méthodologies suivantes :
•
La mise en place et la validation sur site du couplage d’une unité de séparation sur
membrane au procédé actuel de traitement des eaux urbaines dans les stations
d’épuration afin d’identifier une valorisation économique des rejets hydriques de ces
stations, et afin de rentabiliser les coûts de traitement, d’augmenter les volumes
récupérés tout en diminuant la pollution des milieux récepteurs.
•
Le traitement de l’eau potable et essentiellement le développement des procédés de
dénitrification de l’eau et des procédés de défluoration de l’eau.
Le traitement des effluents est envisagé selon plusieurs phases :
•
Première phase : intégration d'une unité prototype de séparation sur membrane,
disponible au laboratoire, dans le procédé actuel de traitement des eaux usées urbaines
afin d’évaluer et de confirmer les résultats obtenus à l’échelle laboratoire dans des
conditions d'exploitation réelles. On suivra alors, en fonction de la variation de la
qualité de l’eau admise dans la station et en fonction de la variation des conditions
climatiques, l’évolution des grandeurs globales de mesure de la pollution et la stabilité
de la qualité de l’eau produite.
•
Seconde phase :simultanément au suivi de l’unité, mise en route de la réutilisation de
l’eau traitée rendue possible par la qualité de l'eau obtenue à la sortie du procédé
membranaire pour encourager l'implication des différents acteurs.
les joints colmatés. En plusieurs cas et situations, la fracturation et la microfissuration qui se
développent dans une roche soumise à des contraintes tectoniques, induisent la création d’une
perméabilité fissurale de loin supérieure à celle du milieu non-fracturé.
3 Risques hydrologiques - Applications de l’imagerie spatiale à l’hydrologie de surface
Cet axe de recherche vise deux objectifs :
•
La définition de la nature des risques hydrologiques dans un bassin versant constituera
le premier objectif. Les risques s’inscrivent en effet dans un espace donné, et leur nature
dépend du milieu physique, mais aussi des composantes socio-économiques et
culturelles de l’espace. D’une manière globale, le risque hydrologique peut être défini
comme un phénomène hydrologique pouvant causer des dommages à la société, ayant
une certaine intensité ou gravité, lié à un aléa hydrologique (inondation, sécheresse,
pollution des eaux) aggravé par certaines activités humaines, et lié aussi aux aspect de
vulnérabilité du milieu. Nous aurons donc à définir, d’une part, les aléas
hydrologiques dans le bassin de Sfax en se basant sur certains indicateurs
hydrologiques, hydrauliques, physico-chimiques et éventuellement bactériologiques,
pour les décrire dans l’espace et dans le temps et, d’autre part, la vulnérabilité du
milieu face à l’exposition aux risques, notamment, aux risques d’inondations, cette
vulnérabilité naturelle étant aggravée par certains aménagements.
•
La définition des moyens de gestion des risques hydrologiques, tel que les plans de
prévention des risques d’inondation, la gestion des sécheresses, les risques de
dégradation des sols et d’érosion, la gestion des risques de rabattement et de pollution
des nappes…Ce deuxième objectif devrait définir également l’articulation entre la
gestion des risques hydrologiques et l’échelle spatiale dans laquelle elle devrait
s’effectuer, puisque l’eau est indissociable de l’espace. De ce fait, la gestion intégrée
du bassin hydrologique de Sfax devrait prendre en compte les différents usages et
usagers, dans une approche écosystémique.
L’utilisation de l’imagerie spatiale se fera à travers quelques applications : Cartographie de
l’occupation des sols et des zones à risques, étude des zones humides
littorales, dépendantes d’apports d’eau continentaux (Merdassia, Thyna, Chaffar).
Etablissement de cartes de vulnérabilité et de carte des zones de protection pour les nappes
souterraines.
Le programme proposé se situe au centre de la stratégie nationale pour la
mobilisation de la ressource en eau. D’ailleurs, le laboratoire de radio-Analyses et
Environnement a développé plusieurs actions communes avec les institutions
gouvernementales qui sont concernées par cette stratégie, principalement, le Ministère de
l’Agriculture et des ressources hydrauliques représenté par les Commissariats au
Développement Agricole (CRDA) dans le Sud, le Centre et le Nord du pays, d’une part, et
part la Direction Générale des Ressources en Eau (DGRE), d’autre part. Certains cadres
scientifiques relevant de ces départements sont membres du laboratoire et contribue ainsi à
construire le pont entre les recherches scientifiques et leur mise en application pour la
résolution des contraintes liées à la gestion effective des ressources en eaux.
Les actions menées au sein du Laboratoire de Radio-Analyses et Environnement sont
soutenues par une coopération internationale et par plusieurs organismes spécialisés dans
le domaine de l’eau. Nous pouvons citer l’Agence Internationale de l’Energie Atomique de
Vienne (AIEA), l’Université de Orsay-Paris Sud, le Commissariat à l’Energie Atomique de
France (CEA), le Centre National de Recherche Scientifique en France (CNRS), l’Institut
de Recherche et Développement de France (IRD), l’Institut d’Hydrologie du GSF de
Munich (Allemagne), l’Université Autonome de Barcelone, en Espagne, la Faculté de
Sciences de Semlelia de Marrakech, au Maroc, etc…
3 – Méthodologie adoptée
3 Apport des isotopes de l’environnement à l’évaluation, gestion et mise en valeur des
ressources en eau.
La méthodologie adoptée sera essentiellement axée sur l’utilisation des techniques
isotopiques ce qui permettra d’acquérir des renseignements utiles dans l’optique de la gestion
et du contrôle des ressources en eau, en particulier :
•
L’origine des eaux souterraines, la localisation des zones de recharge, les liens entre les
aquifères (échange par drainance) peuvent être reconstitués à partir de l’étude des
teneurs en isotopes stables (oxygène-18 et deutérium) de la molécule d’eau,
•
L’évaluation des temps de transit, l’identification et la quantification d’une éventuelle
recharge récente sont réalisées sur la base des teneurs en tritium et des composés
dissous du carbone (Carbone14),
•
Le mode d’acquisition de la charge saline (dissolution, intrusion marine, concentration
des solutions sous l’effet de l’évaporation, etc.…) peut être déterminé par l’examen
conjoint des données hydrochimiques et isotopiques.
3 Qualité de l’Eau
Le programme de recherche sera mené selon les deux méthodologies suivantes :
•
La mise en place et la validation sur site du couplage d’une unité de séparation sur
membrane au procédé actuel de traitement des eaux urbaines dans les stations
d’épuration afin d’identifier une valorisation économique des rejets hydriques de ces
stations, et afin de rentabiliser les coûts de traitement, d’augmenter les volumes
récupérés tout en diminuant la pollution des milieux récepteurs.
•
Le traitement de l’eau potable et essentiellement le développement des procédés de
dénitrification de l’eau et des procédés de défluoration de l’eau.
Le traitement des effluents est envisagé selon plusieurs phases :
•
Première phase : intégration d'une unité prototype de séparation sur membrane,
disponible au laboratoire, dans le procédé actuel de traitement des eaux usées urbaines
afin d’évaluer et de confirmer les résultats obtenus à l’échelle laboratoire dans des
conditions d'exploitation réelles. On suivra alors, en fonction de la variation de la
qualité de l’eau admise dans la station et en fonction de la variation des conditions
climatiques, l’évolution des grandeurs globales de mesure de la pollution et la stabilité
de la qualité de l’eau produite.
•
Seconde phase :simultanément au suivi de l’unité, mise en route de la réutilisation de
l’eau traitée rendue possible par la qualité de l'eau obtenue à la sortie du procédé
membranaire pour encourager l'implication des différents acteurs.
•
Troisième phase : exploitation de l’ensemble des données obtenues pour sélectionner,
concevoir et dimensionner une unité à installer sur site.
Durant la dernière phase du projet, on effectuera une étude technico-économique, en
partenariat avec l’ONAS, pour la détermination du coût global du traitement et l’évaluation
des conséquences biologiques, environnementales et économiques de cette nouvelle gestion
de l’eau.
En ce qui concerne le traitement de l’eau potable, on envisage les étapes suivantes :
•
Première phase : évaluation à l’échelle du laboratoire des meilleures conditions
d'exploitation et de l’efficacité des techniques utilisées en fonction de la qualité de
l’eau.
•
Seconde phase : suivi de la première phase et encouragement de l'implication des
différents acteurs.
•
Troisième phase : exploitation de l’ensemble des données obtenues pour sélectionner,
concevoir et dimensionner une unité à installer sur site.
Durant la dernière phase du projet, on effectuera une étude technico-économique, en
partenariat avec la SONEDE, pour la détermination du coût global du traitement et
l’évaluation des conséquences biologiques, environnementales et économiques de cette
gestion de l’eau.
3 Caractérisation géologique des réservoirs d’eau
L'étude de la fracturation naturelle comprend plusieurs étapes qui s'échelonnent depuis la
collecte des données jusqu'à leur traitement. Elle met en œuvre des moyens d'observation et
d'analyse variés et de différentes échelles, intégrant les données de la cartographie géologique
régionale, de l'analyse et de l'interprétation de photographies aériennes, et des observations
directes de terrain.
Les documents cartographiques permettent de définir le réseau de failles régionales et les
dispositifs structuraux qui leurs sont liés. Ils permettent de préciser les géométries des bassins
et les extensions des niveaux étudiés.
A plus petite échelle, l'étude quantitative de la fracturation se fait au niveau de stations
d'analyse, sur le terrain. Le choix de ces stations est fondé sur :
•
la variation du contexte structural régional;
•
la bonne qualité des affleurements permettant notamment d'effectuer des mesures sur
une grande population de fractures;
•
une lithologie variée permettant
fracturation;
d'aborder l'étude des relations entre lithologie et
•
la proximité de points d'informations sur les caractéristiques hydriques des eaux
(sondages, sources…).
3 Risques hydrologiques - Applications de l’imagerie spatiale à l’hydrologie de surface
Notre méthodologie sera structurée comme suit :
•
Définition des concepts particulièrement ceux de « aléa », « vulnérabilité »
« risques » avec comme référence spatiale le bassin hydrologique de Sfax.
•
Mise en place d’une base de donnée la plus élaborée et la plus complète possible.
•
Identification des aléas et des aspects de vulnérabilité expliquant les risques auxquels
est soumis le bassin de Sfax (Analyse multivariée des données récoltées).
•
Elaboration de scénarios de risques par la modélisation hydrologique du bassin.
•
Cartographies des aléas, de la vulnérabilité et des risques.
Elaboration de Schémas d’intervention, de schémas de gestion
et