# Modélisation hydrochimique de l'intrusion marine dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor et caractérisation des zones potentielles en eaux souterraines dans les bassins versants de Ghiss et Nekor (Maroc) à l'aide des méthodes géospatiales

Abdelhak Bourjila

► To cite this version:

Abdelhak Bourjila. Modélisation hydrochimique de l'intrusion marine dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor et caractérisation des zones potentielles en eaux souterraines dans les bassins versants de Ghiss et Nekor (Maroc) à l'aide des méthodes géospatiales. Sciences de la Terre. Université Abdelmalek Essaâdi (Tétouan, Maroc), 2023. Français. NNT: . tel-04553629

HAL Id: tel-04553629

https://hal.science/tel-04553629

Submitted on 22 Apr 2024

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Distributed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License
UNIVERSITE ABDELMALEK ESSAADI

FACULTE DES SCIENCES et TECHNIQUES

TANGER

Centre d'Etudes Doctorales : « Sciences et Techniques de l'Ingénieur »

Formation Doctorale : « Sciences et Techniques de l'Ingénieur »

THESE DE DOCTORAT

Présentée

Pour l'obtention du

DOCTORAT EN SCIENCES ET TECHNIQUES DE L'INGENIEUR

Par :

BOURJILA Abdelhak

Discipline : Sciences de l'Eau et de l'Environnement

Spécialité : HYDROCHIMIE, HYDROGEOLOGIE & GEOMATIQUE

Modélisation hydrochimique de l'intrusion marine dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor et caractérisation des zones potentielles en eaux souterraines dans les bassins versants de Ghiss et Nekor (Maroc) à l'aide des méthodes géospatiales

Soutenue le 13/05/2023 devant le jury :

<table><tr><td>Pr. Mohammed Salahdine El Youbi</td><td>Université Ibn Tofail FS Kénitra</td><td>Président</td></tr><tr><td>Pr. Zoulikha Irzi</td><td>Université Mohammed Premier FS Oujda</td><td>Rapporteur</td></tr><tr><td>Pr. Lahcen Benaabidate</td><td>Université Sidi Mohamed Ben Abdellah FST Fès</td><td>Rapporteur</td></tr><tr><td>Pr. Khadija Haboubi</td><td>Université Abdelmalek Essaâdi ENSA Al Hoceima</td><td>Rapporteur</td></tr><tr><td>Pr. Abderrahim Lahrach</td><td>Université Sidi Mohamed Ben Abdellah ENSA Fès</td><td>Examenateur</td></tr><tr><td>Pr. Salah Daoudi</td><td>Université Mohammed Premier FS Oujda</td><td>Examenateur</td></tr><tr><td>Pr. Achraf El Kasmi</td><td>Université Abdelmalek Essaâdi ENSA Al Hoceima</td><td>Invité</td></tr><tr><td>Pr. Fouad Dimane</td><td>Université Abdelmalek Essaâdi ENSA Al Hoceima</td><td>Directeur de thèse</td></tr></table>
« A partir de l'eau Nous avons constitué toute chose vivante »

Coran, sourate Al-Anbiyâ (Les prophètes), verset 30
REMERCIEMENTS

Louange à Allah le Tout-Puissant pour sa bénédiction et son assistance infaillibles qui m'ont permis de réaliser cet accomplissement. Le Prophète ﷺ a dit : « Celui qui ne remercie pas les gens n'a pas remercié Allah ».

En considération de cela, j'aimerais exprimer ma profonde reconnaissance envers Monsieur Fouad Dimane, mon directeur de thèse, pour son engagement constant et son soutien inébranlable tout au long de mon parcours doctoral. Sa guidance avisée m'a permis de progresser avec confiance, et je suis extrêmement reconnaissant de l'avoir eu comme mentor. Il a toujours été encourageant et a répondu présent chaque fois que j'ai eu besoin de son aide, jusqu'à la dernière minute de mon cycle doctoral. Il a généreusement prodigué ses conseils et orientations, me permettant de franchir l'étape de préparation de ma thèse avec aisance. Il était à la fois un frère attentionné et un ami mentor, ainsi je ne fais pas de surévaluation en affirmant qu'il était un directeur de thèse exceptionnel. Je lui voue la plus grande estime et considération.

Je tiens à exprimer ma profonde gratitude envers les membres du jury pour leur participation à l'évaluation de ma thèse. Tout d'abord, je remercie chaleureusement Monsieur Mohammed Salahdine El Youbi, le Président du jury, ainsi que Madame Zoulikha Irzi, Madame Khadija Haboubi et Messieurs Lahcen Benaabidate, Abderrahim Lahrach, Salah Daoudi et Achraf El Kasmi pour leur précieuse contribution à la réussite de mon travail. Leurs remarques et orientations ont apporté une grande valeur ajoutée à mon travail de recherche. Leur expertise et leur contribution ont grandement enrichi mon travail et je leur suis très reconnaissant.

Je suis également très reconnaissant envers Monsieur Hossain El Ouarghi pour son soutien indéfectible tout au long de mes études doctorales. Il m'a fourni un appui moral et intellectuel constant, m'encourageant à dépasser les obstacles et à poursuivre mes recherches avec passion. En outre, je tiens à exprimer ma gratitude envers Monsieur Mohammad Ghalit pour son aide précieuse dans la réalisation des analyses physicochimiques nécessaires à ma recherche. Je leur suis très reconnaissant pour leur soutien inconditionnel. Leur disponibilité et leurs conseils avisés ont été essentiels pour moi dans la réussite de ma thèse.

Je tiens également à exprimer ma gratitude envers Messieurs Yahya El Hammoudani, Morad Taher, Anas Bensiali, Iliass Achoukhi, Nordine Nouayti et Omar Saadi pour leur collaboration fructueuse dans la publication d'articles scientifiques. Leurs contributions ont été d'une grande valeur ajoutée pour mes recherches et ont permis de publier des travaux de qualité. De plus, je remercie
sincèrement Monsieur Vincent Pellerito et Monsieur Zakariaa El Farhi pour leur aide précieuse dans la révision de l'anglais de mes articles scientifiques. Leur expertise linguistique m'a permis d'améliorer significativement la qualité de mes publications. Je suis reconnaissant envers chacun d'entre eux pour leur collaboration, leur soutien et leur aide.

Je tiens à exprimer ma gratitude envers Abdellah El Omrani, Abdelilah Oufalah, Salim Kamari et Mohamed Ettoukouki pour leur soutien sur le terrain, qui a été une étape cruciale dans la réalisation de ma thèse. Leur aide a été indispensable pour mener à bien les expérimentations nécessaires à ma recherche. En outre, je souhaite remercier Hassan El Morabiti et Abdechahid Abarkan pour leur soutien et leurs encouragements à m'inscrire au cycle doctoral. Grâce à eux, après la grâce d'Allah Tout-Puissant, j'ai pu prendre la décision de poursuivre mes études en doctorat. Je leur suis reconnaissant pour leur confiance en moi et leur soutien précieux tout au long de mon parcours académique.

Je n'oublierai pas le soutien et l'aide de mes chers frères, sœurs et de toute ma famille, ainsi que celui de Monsieur Faouzi Agarrad, mon ancien professeur de mathématiques et actuel directeur au lycée où je travaille. Je tiens également à remercier mes chers amis Imad El Barkani, Ahmed Ben Abdellah, Abdelilah Ghalit, Az-dine Bouaouiouach, Louafi Azariouh, Mohamed El Bastrioui, Mohamed Nachat, Abdelhay Tarhouchi, Morad Benali, Nadir Akrachi et Taoufik Tbatou pour leur soutien tout au long de mon parcours de doctorat. Leurs encouragements et leurs conseils ont été une source de motivation et de réconfort pour moi tout au long de cette aventure académique. Je leur suis très reconnaissant pour leur présence à mes côtés.

Je tiens à exprimer ma gratitude envers ma femme et mes filles, Maryam et Esrae, pour leurs patientes, leurs amours et leurs soutiens inconditionnels tout au long de mon parcours doctoral. Leurs soutiens et leurs encouragements ont été essentiels pour moi.

Enfin, Je voudrais rendre hommage à mes parents, que Allah ait pitié d'eux et les mette en paix.

Je suis honoré et reconnaissant d'avoir pu compter sur le soutien de toutes ces personnes remarquables. Leur contribution a été essentielle à la réussite de ma thèse et je leur en suis profondément reconnaissant.
Résumé

L'impact de l'intrusion marine (IM) sur les aquifères côtiers est une préoccupation majeure en matière de gestion des ressources en eau souterraine. L'aquifère côtier de Ghiss-Nekor est particulièrement vulnérable à l'intrusion marine en raison de la surexploitation des eaux souterraines et des effets du changement climatique. L'étendue de l'IM dans cette zone reste incertaine et les conditions de sécheresse persistante et de surexploitation des eaux souterraines risquent d'aggraver la situation. Cette étude vise donc à : i) cartographier l'étendue de l'IM dans la zone d'étude en utilisant une approche hydrogéochimique (ratios ioniques et indices d'IM) combinée à des techniques géospatiales. ii) suivre l'évolution spatiotemporelle de l'IM en analysant les données de 2015 et 2022 à l'aide de la technique de cartographie différentielle (DMT) et de diagrammes d'évolution des faciès hydrochimiques (HFE-D). iii) cartographier les zones potentielles en eaux souterraines (ZPES) dans les bassins versants de Ghiss et Nekor, en utilisant des techniques géospatiales et le processus de la hiérarchie analytique (AHP), dans le but d'identifier des sources potentielles d'eau pouvant être utilisées en tant qu'alternative pour réduire la pression sur l'aquifère de Ghiss-Nekor.

Les résultats de cette étude indiquent que l'IM affecte environ 20 % de la zone d'étude, principalement à moins de 2 km de la côte. De plus, l'analyse spatiotemporelle révèle une augmentation significative de l'IM, passant de 14 % à 20 % entre 2015 et 2022. L'analyse des ZPES révèle que 38 % du bassin de Ghiss et 25 % du bassin de Nekor présentent un fort et très fort potentiel pour les eaux souterraines. La validation de ces deux modèles montre un accord acceptable de 70 %.

Nos résultats fournissent des informations crucales sur l'ampleur de l'IM dans l'aquifère Ghiss-
Nekor, renforçant ainsi l'hypothèse selon laquelle cette intrusion s'aggrave au fil du temps. Ces
informations sont essentielles pour les décideurs de la région d'Al Hoceima, car elles peuvent aider à
élaborer des plans de gestion efficaces des eaux souterraines pour faire face à la pénurie de ressources
en eau causée par la diminution des niveaux de précipitation et la surexploitation des nappes
phréatiques.

**Mots-clés** : Intrusion marine, Hydrochimie, Hydrogéologie, Évolution spatio-temporelle, Système d'information géographique, Télédétection, Al Hoceima.
Abstract

The impact of seawater intrusion (SWI) on coastal aquifers is a major concern when it comes to managing groundwater resources. The Ghiss-Nekor coastal aquifer is particularly vulnerable to SWI due to excessive groundwater pumping and the effects of climate change. The extent of SWI in this area is unclear, and the ongoing drought and overpumping of groundwater are expected to worsen the situation. Therefore, the present study aims : i) to use a hydrogeochemical approach (ionic ratios and SWI indexes), combined with geospatial techniques, to produce a map highlighting the regions most susceptible to SWI in the study area. ii) to track the spatiotemporal evolution of SWI by analyzing data from 2015 and 2022 using a differential mapping technique (DMT) and Hydrochemical Facies Evolution Diagrams (HFE-D). iii) to map the groundwater potential zones (GWPZ) in the Ghiss and Nekor watersheds using geospatial techniques and the Analytical Hierarchy Process (AHP) in order to identify potential sources of groundwater that can serve as alternatives and alleviate the pressure on the Ghiss-Nekor aquifer.

As a result, approximately 20 % of the study area is impacted by SWI, with 70 % of the affected areas located within 2 km of the shoreline. The spatiotemporal analysis also revealed a significant increase in the extent of SWI, rising from 14 % to 20 % between 2015 and 2022. The GIS-based analysis of the GWPZ reveals that 38 % of the Ghiss basin and 25 % of the Nekor basin have good and very good potential for groundwater. To ensure the accuracy of the final maps, an appropriate validation method was employed, resulting in a 70 % level of agreement.

Our findings provide crucial information on the extent of SWI in the Ghiss-Nekor aquifer and reinforce the assumption that SWI is worsening over time. This information is instrumental for decision-makers in the Al Hoceima region, as it can assist in the development of efficient groundwater management plans to tackle the shortage of water resources caused by declining levels of precipitation and the overpumping.

**Keywords:** Seawater intrusion, Hydrochemistry, Hydrogeology, Spatio-temporal evolution, Geographic Information System, Remote sensing, Al Hoceima.
# الملخص

يعد تأثير تسرب مياه البحر على الفرشات المائية الساحلية مصدر قلق كبير عندما يتعلق الأمر بإدارة موارد المياه الجوفية. إن الفرشة المائية الساحلية لسهل غيس-النكور معرضة بشكل كبير لمخاطر تسرب مياه البحر بسبب الإفراط في ضخ المياه الجوفية والآثار الناتجة عن تغير المناخ. مستوى تأثر المياه الجوفية في سهل غيس-النكور غير واضح لحد الآن، ومن المحتمل أن توالى سنوات الجفاف والاستغلال المفرط للمياه الجوفية قد أدى إلى تفاقم ظاهرة تسرب مياه البحر. تهدف هذه الدراسة إلى: 1) دمج النهج الهيدروكيميائي مع التقنيات الجغرافية المكانية، لرسم خريطة تبين مدى تأثر مجال الدراسة بتسرب مياه البحر. 2) تتبع التطور المكاني الزمني لتسرب مياه البحر من خلال تحليل بيانات هيدروكيميائية لسنني 2015 و2022 باستخدام تقنية رسم الخرائط التفاضلية ومبيانات تطور السحنات الهيدروكيميائية. 3) رسم خرائط لمناطق احتمال تواجد المياه الجوفية في كل من حوض غيس وحوض النكور باستخدام التقنيات الجغرافية المكانية وعملية التحليل الهري. وذلك بهدف تحديد المصادر المحتملة للمياه التي يمكن استخدامها كبديل لتخفيض الضغط على الفرشة المائية في سهل غيس-النكور.

كشفت الدراسة عن تأثر ما يقرب 20٪ من منطقة الدراسة بتسرب مياه البحر، حيث تقع 70٪ من المناطق المتضررة على بعد كيلومترين من خط الساحل. كما كشف أيضًا التحليل المكاني الزمني عن تفاقم ظاهرة تسرب مياه البحر مع مرور الوقت، حيث ارتفعت نسبة تأثر مجال الدراسة من 14٪ إلى 20٪ بين سنني 2015 و2022. أظهرت دراسة تحديد مناطق احتمال تواجد المياه الجوفية والقائم على نظام المعلومات الجغرافية أن 38٪ من حوض غيس و25٪ من حوض النكور تتوفر على إمكانات جيدة وجيدة جدًا للمياه الجوفية. التحقق من دقة الخرائط النهائية أظهرت مستوى توافق جد مقبول وهو 70٪.

توفر النتائج التي توصلنا إليها معلومات مهمة حول مدى تسرب مياه البحر إلى طبقات المياه الجوفية في سهل غيس-النكور، كما تعزز هذه النتائج فرضية أن الظاهرة المدروسة تزداد سوءًا بمرور الوقت. وستكون هذه المعلومات مفيدة لصانعي القرار في منطقة الحسيمة، لأنها ستساعد في وضع خطط فعالة لإدارة المياه الجوفية في المنطقة لمعالجة النقص في الموارد المائية الناجم عن انخفاض نسبة التساقطات المطرية والاستنزاف المفرط للمياه الجوفية.

**الكلمات المفتاحية:** تسرب مياه البحر، كيمياء الماء، الهيدروجيولوجيا، التطور المكاني الزمني، نظم المعلومات الجغرافية، الاستشعار عن بعد، الحسيمة.
Table des matières

<table><tr><td>REMERCIEMENTS</td><td>II</td></tr><tr><td>RESUME</td><td>I</td></tr><tr><td>ABSTRACT</td><td>II</td></tr><tr><td>المخصص</td><td>III</td></tr><tr><td>TABLE DES MATIERES</td><td>IV</td></tr><tr><td>LISTE DES FIGURES</td><td>VIII</td></tr><tr><td>LISTE DES TABLEAUX</td><td>XI</td></tr><tr><td>INTRODUCTION GENERALE</td><td>1</td></tr><tr><td>PARTIE 1 : CADRE GENERAL DE L'ETUDE</td><td>6</td></tr><tr><td>CHAPITRE 1 : PROBLEMATIQUE DE LA SALINISATION DES AQUIFERES COTIERS ET INTRUSION MARINE</td><td>7</td></tr><tr><td>1. INTRODUCTION</td><td>8</td></tr><tr><td>2. LA SALINISATION DES EAUX SOUTERRAINES</td><td>8</td></tr><tr><td>2.1. Définition de salinisation</td><td>8</td></tr><tr><td>2.2. Les origines de salinisation des eaux souterraines dans un aquifère côtier</td><td>9</td></tr><tr><td>3. LA PROBLEMATIQUE DE L'INTRUSION MARINE</td><td>11</td></tr><tr><td>3.1. Introduction</td><td>11</td></tr><tr><td>3.2. Mécanisme de l'intrusion marine</td><td>12</td></tr><tr><td>3.3. Modifications chimiques de l'eau lors d'une intrusion marine</td><td>13</td></tr><tr><td>3.4. Causes de l'intrusion marine</td><td>14</td></tr><tr><td>3.5. Conséquences de l'intrusion marine</td><td>16</td></tr><tr><td>3.6. Méthodologies d'étude de l'intrusion marine</td><td>16</td></tr><tr><td>3.7. L'intrusion marine au niveau mondial</td><td>18</td></tr><tr><td>3.8. L'intrusion marine au niveau national</td><td>20</td></tr><tr><td>3.9. Méthodes d'atténuation de l'intrusion marine</td><td>23</td></tr><tr><td>4. CONCLUSION</td><td>26</td></tr><tr><td>CHAPITRE 2 : GENERALITES SUR LA ZONE D'ETUDE</td><td>27</td></tr><tr><td>1. INTRODUCTION</td><td>28</td></tr><tr><td>2. CONTEXTE GEOGRAPHIQUE ET GEOMORPHOLOGIQUE</td><td>28</td></tr><tr><td>2.1. La plaine de Ghiss-Nekor</td><td>28</td></tr><tr><td>2.2. Le bassin versant de Ghiss</td><td>29</td></tr></table>
<table><tr><td>2.3.</td><td>Le bassin versant de Nekor</td><td>30</td></tr><tr><td>3.</td><td>CONTEXTE CLIMATIQUE, HYDROLOGIQUE-HYDROGEOLOGIQUE, DEMOGRAPHIQUE ET GEOLOGIQUE</td><td>31</td></tr><tr><td>3.1.</td><td>Contexte climatique</td><td>31</td></tr><tr><td>3.2.</td><td>Contexte hydrologique et hydrogéologique</td><td>35</td></tr><tr><td>3.3.</td><td>Contexte démographique</td><td>41</td></tr><tr><td>3.4.</td><td>Contexte géologique</td><td>42</td></tr><tr><td>4.</td><td>CONCLUSION</td><td>47</td></tr></table>

## PARTIE 2 : EVALUATION INTEGREE DE L'INTRUSION MARINE & CARTOGRAPHIE DES ZONES POTENTIELLES DES EAUX SOUTERRAINES DANS LES BASSINS VERSANTS GHISS ET NEKOR

## CHAPITRE 3 : EVALUATION INTEGREE DE L'INTRUSION MARINE DANS L'AQUIFERE COTIER DE GHISS-NEKOR PAR LES METHODES HYDROCHIMIQUES ET GEOSPATIALES

<table><tr><td>1.</td><td>INTRODUCTION</td><td>50</td></tr><tr><td>2.</td><td>MATERIEL ET METHODES</td><td>52</td></tr><tr><td>2.1.</td><td>Échantillonnage et analyse chimique</td><td>52</td></tr><tr><td>2.2.</td><td>Gestion des données</td><td>54</td></tr><tr><td>3.</td><td>RESULTATS ET DISCUSSION</td><td>55</td></tr><tr><td>3.1.</td><td>Évaluation et analyses des données hydrochimiques</td><td>55</td></tr><tr><td>3.1.1.</td><td>Contrôle de la qualité des données</td><td>55</td></tr><tr><td>3.1.2.</td><td>Statistiques descriptives et distribution spatiale des paramètres physico-chimiques</td><td>55</td></tr><tr><td>3.1.3.</td><td>Corrélation des paramètres hydrochimiques</td><td>65</td></tr><tr><td>3.1.4.</td><td>Analyse en composantes principales (ACP)</td><td>67</td></tr><tr><td>3.1.5.</td><td>Diagramme de Piper</td><td>71</td></tr><tr><td>3.1.6.</td><td>Distribution spatiale des types d'eau (faciès)</td><td>72</td></tr><tr><td>3.1.7.</td><td>Le diagramme de Chadha</td><td>74</td></tr><tr><td>3.1.8.</td><td>Diagramme de Gibbs</td><td>75</td></tr><tr><td>3.1.9.</td><td>Diagrammes de Stiff</td><td>76</td></tr><tr><td>3.1.10.</td><td>Ratios ioniques</td><td>80</td></tr><tr><td>3.1.10.1.</td><td>Le ratio ionique Cl/HCO<sub>3</sub></td><td>80</td></tr><tr><td>3.1.10.2.</td><td>Le ratio ionique SO<sub>4</sub>/Cl</td><td>81</td></tr><tr><td>3.1.10.3.</td><td>Le ratio ionique Na/Cl</td><td>82</td></tr><tr><td>3.1.10.4.</td><td>Le ratio ionique Mg/Mg+Ca</td><td>83</td></tr><tr><td>3.1.11.</td><td>Indices d'intrusion marine</td><td>83</td></tr><tr><td>3.1.11.1.</td><td>Indice de qualité des eaux souterraines pour l'intrusion marine (GQI<sub>swi</sub>)</td><td>83</td></tr><tr><td>3.1.11.2.</td><td>Indice de mélange de l'eau de mer (SMI)</td><td>86</td></tr><tr><td>3.2.</td><td>L'analyse de superposition basée sur le SIG</td><td>88</td></tr><tr><td>4.</td><td>CONCLUSION</td><td>94</td></tr></table>
# CHAPITRE 4 : L'EVOLUTION SPATIO-TEMPORELLE DE L'INTRUSION MARINE DANS L'AQUIFERE COTIER MAROCAIN DE GHISS-NEKOR EN UTILISANT LA MODELISATION BASEE SUR LES SIG

<table><tr><td>1.</td><td>INTRODUCTION</td><td>97</td></tr><tr><td>2.</td><td>MATERIEL ET METHODES</td><td>99</td></tr><tr><td>2.1.</td><td>Sources des données hydrochimiques</td><td>99</td></tr><tr><td>2.2.</td><td>Analyse des données hydrochimiques</td><td>99</td></tr><tr><td>3.</td><td>RESULTATS ET DISCUSSION</td><td>100</td></tr><tr><td>3.1.</td><td>Variation temporelle de l'hydrochimie entre 2015 et 2022</td><td>100</td></tr><tr><td>3.2.</td><td>Variation spatio-temporelle en utilisant la technique de cartographie différentielle (DMT)</td><td>102</td></tr><tr><td>3.3.</td><td>Variation spatio-temporelle de l'intrusion marine en utilisant les diagrammes d'évolution des faciès hydrochimiques (HFE-D)</td><td>105</td></tr><tr><td>3.4.</td><td>Synthèse</td><td>107</td></tr><tr><td>4.</td><td>CONCLUSION</td><td>109</td></tr></table>

# CHAPITRE 5 : CARTOGRAPHIE DES ZONES POTENTIELLES DES EAUX SOUTERRAINES PAR APPLICATION DES SIG, TELEDETECTION ET ANALYSE DECISIONNELLE MULTICRITERES DANS LE BASSIN VERSANT DE GHISS ET LE BASSIN VERSANT DE NEKOR

<table><tr><td>1.</td><td>INTRODUCTION</td><td>111</td></tr><tr><td>2.</td><td>MATERIEL ET METHODES</td><td>113</td></tr><tr><td>2.1.</td><td>Sources des données</td><td>113</td></tr><tr><td>2.2.</td><td>Analyse SIG & l'analyse décisionnelle multicritères (MCDA)</td><td>114</td></tr><tr><td>2.3.</td><td>L'analyse de superposition pondérée (Weighted overlay)</td><td>115</td></tr><tr><td>3.</td><td>RESULTATS ET DISCUSSION</td><td>120</td></tr><tr><td>3.1.</td><td>Cartes thématiques</td><td>120</td></tr><tr><td>3.1.1.</td><td>Lithologie</td><td>120</td></tr><tr><td>3.1.2.</td><td>Densité des linéaments</td><td>120</td></tr><tr><td>3.1.3.</td><td>Densité de drainage</td><td>122</td></tr><tr><td>3.1.4.</td><td>Occupation du sol (LULC)</td><td>123</td></tr><tr><td>3.1.5.</td><td>Élévation</td><td>124</td></tr><tr><td>3.1.6.</td><td>Courbure</td><td>125</td></tr><tr><td>3.1.7.</td><td>Pente</td><td>126</td></tr><tr><td>3.1.8.</td><td>L'indice d'humidité topographique (TWI)</td><td>127</td></tr><tr><td>3.1.9.</td><td>L'indice de position topographique (TPI)</td><td>128</td></tr><tr><td>3.1.10.</td><td>Rugosité (Ondulation de la surface)</td><td>129</td></tr><tr><td>3.1.11.</td><td>Pluie</td><td>130</td></tr><tr><td>3.2.</td><td>Détermination des Zones potentielles des eaux souterraines (ZPES)</td><td>130</td></tr><tr><td>3.2.1.</td><td>Carte des ZPES</td><td>130</td></tr></table>
<table><tr><td>3.2.1.1.</td><td>Carte des ZPES dans le bassin de Ghiss</td><td>130</td></tr><tr><td>3.2.1.2.</td><td>Carte des ZPES dans le bassin de Nekor</td><td>132</td></tr><tr><td>3.2.2.</td><td>Validation</td><td>134</td></tr><tr><td>4.</td><td>CONCLUSION</td><td>137</td></tr><tr><td colspan="2">CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES</td><td>139</td></tr><tr><td colspan="2">LISTE BIBLIOGRAPHIQUE</td><td>145</td></tr></table>
## Liste des figures

<table><tr><td>Figure 1. Différents facteurs de salinisation des eaux souterraines dans un aquifère côtier</td><td>10</td></tr><tr><td>Figure 2. La relation dynamique entre l'eau de mer, les eaux douces souterraines et la manière dont la contamination se produit</td><td>13</td></tr><tr><td>Figure 3. Processus moteurs de la dynamique de l'intrusion marine</td><td>15</td></tr><tr><td>Figure 4. Distribution géographique mondiale des villes côtières ayant signalé une crise de l'intrusion marine</td><td>19</td></tr><tr><td>Figure 5. Localisation des principaux aquifères côtiers marocains</td><td>22</td></tr><tr><td>Figure 6. Schémas de méthodes d'aménagement côtier pour minimiser l'intrusion marine</td><td>25</td></tr><tr><td>Figure 7. Situation géographique de la zone d'étude</td><td>29</td></tr><tr><td>Figure 8. Carte de drainage et de localisation du bassin versant de Ghiss</td><td>30</td></tr><tr><td>Figure 9. Carte de drainage et de localisation du bassin versant de Nekor</td><td>31</td></tr><tr><td>Figure 10. Diagramme ombrothermique de la zone d'étude (la plaine de Ghiss-Nekor) élaboré à partir des données de 1981 à 2021</td><td>33</td></tr><tr><td>Figure 11. Précipitations moyenne annuelle dans le bassin hydraulique du loukkos</td><td>33</td></tr><tr><td>Figure 12. Températures annuelles de la station de l'aéroport d'Al Hoceima Chérif El Idrissi (située dans la plaine de Ghiss-Nekor)</td><td>34</td></tr><tr><td>Figure 13. Précipitations annuelles de la station de l'aéroport d'Al Hoceima Chérif El Idrissi (située dans la plaine de Ghiss-Nekor)</td><td>34</td></tr><tr><td>Figure 14. (a) Localisation des principales nappes souterraines dans le bassin hydraulique du Loukkos</td><td>36</td></tr><tr><td>Figure 15. Occupation du sol dans la plaine de Ghiss-Nekor et localisation des puits de captage et d'observation des eaux souterraines</td><td>38</td></tr><tr><td>Figure 16. La piézométrie dans la plaine de Ghiss-Nekor</td><td>39</td></tr><tr><td>Figure 17. Carte synthétique du zonage hydrogéologique de la plaine de Ghiss-Nekor</td><td>40</td></tr><tr><td>Figure 18. L'évolution démographique entre 2004 et 2014 dans la plaine de Ghiss-Nekor et ses environs</td><td>42</td></tr><tr><td>Figure 19. Cadre géologique de la zone d'étude</td><td>43</td></tr><tr><td>Figure 20. Carte lithologique de la zone d'étude</td><td>45</td></tr><tr><td>Figure 21. (a) Diagramme de clôture lithologique et (b) Modèle lithologique de la zone d'étude</td><td>46</td></tr><tr><td>Figure 22. Répartition géographique des puits examinés pour l'étude hydrochimique (Janvier 2022)</td><td>53</td></tr><tr><td>Figure 23. Distribution spatiale de la conductivité électrique (CE) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td><td>58</td></tr><tr><td>Figure 24. Distribution spatiale du TDS dans la plaine de Ghiss-Nekor</td><td>58</td></tr><tr><td>Figure 25. Distribution spatiale du chlorure (Cl<sup>-</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td><td>59</td></tr><tr><td>Figure 26. Distribution spatiale du sodium (Na<sup>2+</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td><td>59</td></tr><tr><td>Figure 27. Distribution spatiale du magnésium (Mg<sup>2+</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td><td>60</td></tr><tr><td>Figure 28. Distribution spatiale du potassium (K<sup>+</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td><td>60</td></tr><tr><td>Figure 29. Distribution spatiale des sulfates (SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td><td>61</td></tr></table>
<table>
  <tbody>
    <tr>
      <td>Figure 30. Distribution spatiale du calcium (Ca<sup>2+</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td>
      <td>61</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 31. Distribution spatiale des bicarbonates (HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td>
      <td>62</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 32. Distribution spatiale de l'ammonium (NH<sub>4</sub><sup>+</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td>
      <td>62</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 33. Distribution spatiale de l'orthophosphate (PO<sub>4</sub><sup>3-</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td>
      <td>63</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 34. Distribution spatiale des silicates (SiO<sub>2</sub>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td>
      <td>63</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 35. Distribution spatiale des nitrates (NO<sub>3</sub><sup>-</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td>
      <td>64</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 36. Distribution spatiale des nitrites (NO<sub>2</sub><sup>-</sup>) dans la plaine de Ghiss-Nekor</td>
      <td>64</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 37. Diagramme de dispersion de la matrice de corrélation avec les histogrammes qui décrivent la distribution de chaque variable numérique</td>
      <td>67</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 38. (a) Diagramme d'éboulis des valeurs propres, et (b) Diagramme des composantes dans l'espace de rotation</td>
      <td>70</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 39. Diagramme de Piper</td>
      <td>72</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 40. Carte de distribution des faciès des eaux souterraines dans l'aquifère de Ghiss-Nekor (janvier 2022)</td>
      <td>74</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 41. Le diagramme de Chadha</td>
      <td>75</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 42. (a) diagramme de Gibbs pour les cations, (b) diagramme de Gibbs pour les anions</td>
      <td>76</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 43. Diagrammes de Stiff</td>
      <td>78</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 44. (a) Diagramme de dispersion du ratio de Simpson (Cl/HCO<sub>3</sub>), et (b) sa distribution spatiale</td>
      <td>80</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 45. (a) Le diagramme de dispersion du ratio ionique (SO<sub>4</sub>/Cl), et (b) sa distribution spatiale</td>
      <td>81</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 46. (a) Le diagramme de dispersion du ratio ionique (Na/Cl), et (b) sa distribution spatiale</td>
      <td>82</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 47. (a) Le diagramme de dispersion du ratio ionique (Mg/Mg+Ca), et (b) sa distribution spatiale</td>
      <td>83</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 48. Distribution spatiale de l'indice de qualité des eaux souterraines spécifique à l'intrusion marine (GQI<sub>swi</sub>) dans l'aquifère de Ghiss-Nekor</td>
      <td>86</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 49. Détermination des concentrations seuils régionales (points d'inflexion) de (a) Na<sup>2+</sup>, (b) Cl<sup>-</sup>, (c) Mg<sup>2+</sup>, (d) NO<sub>3</sub><sup>-</sup>, et (e) SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> dans des échantillons d'eau souterraine en utilisant l'interprétation des courbes de probabilité cumulatives</td>
      <td>87</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 50. (a) Diagramme de dispersion de l'indice de mélange de l'eau de mer (SMI), et (b) sa distribution spatiale dans l'aquifère de Ghiss-Nekor</td>
      <td>88</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 51. (a) Analyse de superposition de la somme pondérée basée sur le SIG et (b) la carte d'intrusion marine résultante de l'aquifère non confiné de Ghiss-Nekor</td>
      <td>89</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 52. Diagramme de dispersion de NO<sub>3</sub><sup>-</sup>/Cl<sup>-</sup> par rapport à Cl<sup>-</sup></td>
      <td>91</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 53. L'interprétation de l'occurrence de l'intrusion marine dans la zone entourant la ville urbaine d'Imzouren en utilisant le modèle stratigraphique simplifié de l'aquifère de Ghiss-Nekor</td>
      <td>92</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 54. Contexte des précipitations des deux périodes d'échantillonnage : (a) juin et juillet 2015, et (b) janvier 2022</td>
      <td>99</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 55. Diagrammes en boîte pour les paramètres hydrochimiques mesurés dans l'aquifère de Ghiss-Nekor pendant les périodes d'échantillonnage : (a) juin et juillet 2015 et (b) janvier 2022</td>
      <td>101</td>
    </tr>
  </tbody>
</table>
Figure 56. Variations spatiotemporelles des ions majeurs (2015-2022) dans l'aquifère de Ghiss-Nekor 103

Figure 57. Diagrammes HFE et leurs cartes thermiques associées des sous-phases de faciès hydrochimiques dans l'aquifère de Ghiss-Nekor lors des périodes d'échantillonnage de (a) juin-juillet 2015 et (b) janvier 2022 107

Figure 58. Organigramme de la méthodologie adoptée dans l'étude de la détermination des ZPES 116

Figure 59. La lithologie de la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 120

Figure 60. La densité des linéaments de la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 121

Figure 61. La densité de drainage dans la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 122

Figure 62. Occupation du sol dans la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 123

Figure 63. Élévation de la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 124

Figure 64. La courbure dans la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 125

Figure 65. La pente de la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 126

Figure 66. Le TWI dans la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 127

Figure 67. Le TPI dans la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 128

Figure 68. La rugosité dans la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 129

Figure 69. Les précipitations dans la zone d'étude : (a) le bassin de Ghiss, (b) le bassin de Nekor 130

Figure 70. Carte de potentialité en eaux souterraines dans le bassin de Ghiss 132

Figure 71. Carte de potentialité en eaux souterraines dans le bassin de Nekor 134

Figure 72. Carte du potentiel des eaux souterraines accompagnée de la localisation de quelques puits dans le bassin de Ghiss 137
## Liste des tableaux

<table><tr><td>Tableau 1: Les deux classifications de la salinité de l'eau les plus utilisées (d'après Li et al., 2020)</td><td>8</td></tr><tr><td>Tableau 2: Classification de la salinité d'après (Song et al. 2016) et (Williams 1987)</td><td>9</td></tr><tr><td>Tableau 3: Equipement et techniques utilisés dans cette étude pour mesurer les paramètres physico-chimiques des eaux souterraines</td><td>54</td></tr><tr><td>Tableau 4: Statistiques descriptives des paramètres mesurés des eaux souterraines dans la présente étude</td><td>57</td></tr><tr><td>Tableau 5: Matrice de corrélation des paramètres physico-chimiques mesurés dans la présente étude</td><td>66</td></tr><tr><td>Tableau 6: Évaluation de la pertinence de l'ACP avec rotation varimax en utilisant les tests de Kaiser-Meyer-Olkin (KMO) et de Bartlett</td><td>68</td></tr><tr><td>Tableau 7: Matrice des composantes rotées pour les paramètres physico-chimiques</td><td>71</td></tr><tr><td>Tableau 8: Le degré de pollution par l'eau de mer basée sur le ratio de Simpson.</td><td>81</td></tr><tr><td>Tableau 9: Calcul de GQI spécifique à l'intrusion marine (GQIswi)</td><td>85</td></tr><tr><td>Tableau 10: Statistiques descriptives des paramètres physico-chimiques mesurés lors des deux périodes d'échantillonnage (2015 et 2022)</td><td>100</td></tr><tr><td>Tableau 11: Estimation des besoins en eau potable-Bilan des ressources en eau disponibles d'Al Hoceima (ONEE 2017).</td><td>112</td></tr><tr><td>Tableau 12: Matrice de comparaison par paires pour les 11 facteurs choisis dans le cadre de l'étude actuelle.</td><td>117</td></tr><tr><td>Tableau 13: Échelle d'importance relative de Saaty utilisée dans la matrice de comparaison par paires (Saaty, 1980).</td><td>117</td></tr><tr><td>Tableau 14: Catégorisation et classement des 11 facteurs affectant les ZPES dans les bassins de Ghiss et Nekor.</td><td>118</td></tr><tr><td>Tableau 15: Valeurs des indices randomisés (IR) selon Saaty (1980).</td><td>119</td></tr><tr><td>Tableau 16: Calcul de λmax en utilisant la technique des vecteurs propres</td><td>119</td></tr><tr><td>Tableau 17: Évaluation de la conformité de la carte ZPES du bassin versant Ghiss générée avec la profondeur à la nappe phréatique</td><td>136</td></tr></table>
## Liste des abréviations

<table><tr><td>ABHL</td><td>Agence du Bassin Hydraulique du Loukkos</td></tr><tr><td>ACP</td><td>Analyse en Composantes Principales</td></tr><tr><td>AHP</td><td>Processus de la Hiérarchie Analytique</td></tr><tr><td>ASTER</td><td>Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer</td></tr><tr><td>Barrage MBAK</td><td>Barrage Mohammed Ben Abdelkarim El Khattabi</td></tr><tr><td>CBE</td><td>Charge Balance Error</td></tr><tr><td>CE</td><td>Conductivité Electrique</td></tr><tr><td>CML</td><td>Conservative Mixing Line</td></tr><tr><td>CRU</td><td>Climatic Research Unit</td></tr><tr><td>DinSAR</td><td>Differential Interferometric Aperture Radar</td></tr><tr><td>DMT</td><td>Differential Mapping Technique</td></tr><tr><td>DRASTIC</td><td>Index-based seawater intrusion vulnerability model that includes seven criteria: “Depth to water”, “net Recharge”, “Aquifer media”, “Soil media”, “Topography”, “vadose zone Impact”, and “hydraulic Conductivity”</td></tr><tr><td>DWL</td><td>Depth to Water Level</td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Ethylenediaminetetraacetic Acid</td></tr><tr><td>EPIK</td><td>Index-based seawater intrusion vulnerability model that includes four criteria: “Epikarst”, “Protective cover”, “Infiltration conditions”; and “the Degree of Karstic network development”</td></tr><tr><td>ERT</td><td>Electrical Resistivity Tomography</td></tr><tr><td>FEFLOW</td><td>Finite-Element Groundwater Flow and Transport Modeling Tool.</td></tr><tr><td>GALDIT</td><td>Index-based seawater intrusion vulnerability model that uses six input criteria: “Groundwater occurrence”, “Aquifer hydraulic conductivity”, “Depth to groundwater level”, “Distance from shore”, “Impact of existing seawater intrusion”, and “aquifer Thickness”</td></tr><tr><td>GDEM</td><td>Global Digital Elevation Model</td></tr><tr><td>GQI</td><td>Groundwater Quality Index</td></tr><tr><td>GQIswi</td><td>Groundwater Quality Index specific for Seawater Intrusion</td></tr><tr><td>GVA</td><td>Groundwater vulnerability Assessment</td></tr><tr><td>HCP</td><td>Haut-Commissariat au Plan</td></tr><tr><td>HFE-D</td><td>Hydrochemical Facies Evolution Diagram</td></tr><tr><td>IC</td><td>Indice de Consistance</td></tr><tr><td>IDW</td><td>Inverse Distance Weighted</td></tr><tr><td>IR</td><td>Indice Randomisé</td></tr><tr><td>KMO</td><td>Kaiser-Meyer-Olkin</td></tr><tr><td>LaRC</td><td>Langley Research Center</td></tr><tr><td>LULC</td><td>Land Use/Land Cover</td></tr><tr><td>mbgl</td><td>meters below ground level</td></tr><tr><td>MCDA</td><td>Multi-Criteria Decision Analysis</td></tr><tr><td>MODFLOW</td><td>3-D finite-difference groundwater flow modeling program</td></tr><tr><td>MSL</td><td>Mean Sea Level</td></tr></table>
<table><tr><td>MT3DMS</td><td>Modular Transport 3-D Multi-Species model</td></tr><tr><td>OLI</td><td>The Operational Land Imager</td></tr><tr><td>OMS</td><td>Organisation Mondiale de la Santé</td></tr><tr><td>ONEE</td><td>Office National de l'Electricité et de l'Eau Potable</td></tr><tr><td>ONEP</td><td>Office National de l'Eau Potable</td></tr><tr><td>RC</td><td>Ratio de Cohérence</td></tr><tr><td>RPS</td><td>Radar à Pénétration de Sol</td></tr><tr><td>SD</td><td>Standard deviation</td></tr><tr><td>SEAWAT</td><td>3-D variable-density groundwater flow and transport model</td></tr><tr><td>SIG</td><td>Système d'Information Géographique</td></tr><tr><td>SMI</td><td>Seawater Mixing Index</td></tr><tr><td>SUTURA</td><td>2-D groundwater saturated-unsaturated transport model</td></tr><tr><td>SWI</td><td>Seawater Intrusion</td></tr><tr><td>TDS</td><td>Total des solides dissous</td></tr><tr><td>TPI</td><td>Topographic Position Index</td></tr><tr><td>TWI</td><td>Topographic Wetness Index</td></tr><tr><td>USGS</td><td>United States Geological Survey</td></tr><tr><td>ZPES</td><td>Zones Potentielles en Eaux Souterraines</td></tr></table>
# INTRODUCTION GENERALE

Les eaux souterraines constituent une ressource d'eau douce primordiale pour plus de la moitié de la population mondiale en tant que principale source d'approvisionnement en eau. Leur disponibilité en quantité significative et de haute qualité contribue au développement durable des nations, grâce à leur utilisation dans de nombreux secteurs tels que les ménages, l'agriculture et l'industrie (Arulbalaji et al., 2019 ; Rukundo et Doğan, 2019). Elles représentent 99 % de l'eau douce liquide de la planète et fournissent environ 34 % de l'approvisionnement annuel mondial en eau (Kura et al., 2015 ; Magesh et al., 2012). Avec le changement climatique, les périodes répétées de sécheresse épuisent les sources d'eau de surface, et les populations sont de plus en plus dépendantes des ressources en eau souterraine, en particulier dans les zones arides et semi-arides (Taylor et al., 2013). Cette dépendance ne cesse de croître, rendant les eaux souterraines d'autant plus vitales pour l'avenir de l'humanité.

La surexploitation continue des aquifères, due à diverses activités anthropiques, fait que cette précieuse ressource est menacée d'épuisement continu. Outre l'épuisement des aquifères, l'utilisation non planifiée des eaux souterraines peut contribuer à la dégradation de l'environnement et à l'intrusion marine dans les zones côtières (Samani, 2021). Ce phénomène est défini comme un processus par lequel la salinité des eaux souterraines augmente en raison d'un mouvement de l'eau de mer vers l'intérieur des terres et peut avoir de multiples causes, y compris la surexploitation, le changement climatique, les changements d'utilisation des terres et les changements du niveau de la mer (Werner et al., 2013 ; Bhattachan et al., 2018 ; Jiao et Post, 2019 ; Xie et al., 2005). Cette poussée souterraine de l'eau de mer vers les aquifères côtiers contribue à une détérioration de la qualité des eaux souterraines car 1 % d'eau salée augmente la concentration de chlorure dans l'eau douce contaminée à plus de 250 mg/l. Cette concentration de chlorure ne doit pas être dépassée afin de respecter les normes de potabilité de l'eau fixées par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS, 2011). Le phénomène d'intrusion marine est exacerbé par la surpopulation des zones côtières. Dans le monde entier, les régions situées à moins de 100 km du littoral sont peuplées par près de 40 % de la population mondiale, et ce pourcentage aura tendance à augmenter en raison de l'augmentation du tourisme, des migrations internes et de la croissance démographique rapide (Agardy et al., 2005 ; Ferrario et al., 2014).
Le Maroc, qui couvre une superficie de 710 850 km² et compte une population de 33 848 000 habitants selon le recensement de 2014 (HCP, 2019a), est reconnu pour ses longues côtes de près de 3446 km. La côte atlantique s'étend sur une longueur de 2934 km, tandis que celle de la Méditerranée est d'environ 512 km. Toutefois, les températures ont tendance à augmenter tandis que les précipitations ont tendance à diminuer, comme l'indique la Direction de la Météorologie Nationale (Verner et al., 2018). Cette situation est généralement caractéristique d'un climat avec des périodes sèches prolongées qui entraînent de graves sécheresses, ainsi que des périodes humides avec des pluies irrégulières et torrentielles qui peuvent causer des crues soudaines. De plus, la température moyenne estivale devrait augmenter d'environ 2 à 4°C, tandis que les précipitations moyennes devraient diminuer de près de 20 % d'ici la fin du 21ème siècle, prédisant des périodes sèches plus longues et consécutives (Hssaisoune et al., 2020 ; Verner et al., 2018).

En conséquence, la dépendance des eaux souterraines est devenue très importante, notamment dans l'agriculture, où 42 % des terres irriguées dépendent désormais des ressources en eau souterraine (Fienen et Arshad, 2016). Les régions côtières subissent une croissance démographique continue ainsi qu'une forte activité agricole et industrielle, nécessitant une augmentation de l'approvisionnement en eau douce. Toutefois, la surexploitation des eaux souterraines et les impacts du changement climatique ont conduit à une augmentation de l'ampleur de l'intrusion marine dans plusieurs aquifères côtiers du Maroc (Fadili, 2014).

L'aquifère de Ghiss-Nekor, d'une superficie d'environ 100 km², est le principal réservoir d'eau souterraine dans la région d'Al Hoceima. Cette région méditerranéenne semi-aride est sujette aux effets du changement climatique tels que des périodes prolongées de sécheresse, de fortes précipitations occasionnelles et une augmentation anormale des températures (Tramblay et al., 2012). Ces conditions climatiques rendent la population vulnérable à un manque accru d'eau de surface, en particulier avec la réduction de la capacité de régulation du barrage Mohammed Ben Abdelkarim El Khattabi (MBAK) due au phénomène d'envasement, ce qui conduit à une exploitation incontrôlée des ressources aquifères. La surexploitation des eaux souterraines de l'aquifère de Ghiss-Nekor et la rareté des précipitations sont deux facteurs principaux qui favorisent la vulnérabilité de cette source précieuse d'eau potable à la pollution par l'intrusion marine. Ce phénomène contribuera à une dégradation de la qualité des eaux souterraines, qui constituent une source principale d'approvisionnement en eau potable, en particulier pendant les périodes de sécheresse et les saisons
estivales. La situation sera aggravée par le développement futur attendu en raison de l'engagement du gouvernement marocain à promouvoir le tourisme dans la région du Rif central, notamment dans la plaine de Ghiss-Nekor. En se basant sur ces informations, on émet l'hypothèse que l'intrusion marine atteint déjà un niveau élevé à l'intérieur des terres et s'exacerbe au fil des années par la succession des périodes de sécheresse.

Malgré les études antérieures sur l'aquifère alluvial de Ghiss-Nekor, le degré d'implication de l'intrusion marine dans la salinisation de cet aquifère ainsi que son extension à l'intérieur des terres n'avaient pas encore été clairement définis. De plus, la variation spatio-temporelle de l'intrusion marine, qui est essentielle pour fournir des cartographies utiles pour une gestion durable de l'eau dans la province d'Al Hoceima, n'a jamais été évaluée.

Ainsi, compte tenu de la problématique qui affecte notre zone d'étude, cette thèse vise à :

i) **Evaluer** le degré d'implication de l'intrusion marine dans la salinisation des eaux souterraines dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor en analysant les données hydrochimiques recueillies lors de la campagne de janvier 2022.

ii) **Evaluer** l'étendue de l'intrusion marine dans cet aquifère en adoptant une approche pluridisciplinaire visant à intégrer les méthodes hydrochimiques et géospatiales.

iii) **Cartographier** l'évolution spatio-temporelle de l'intrusion marine dans l'aquifère de Ghiss-Nekor en analysant les données de 2015 et 2022 à l'aide d'approches géochimiques adaptées.

iv) **Cartographier** les zones potentielles en eaux souterraines (ZPES) dans les bassins versants de Ghiss et de Nekor en utilisant une combinaison de méthodes SIG, de télédétection et de processus de la hiérarchie analytique (AHP). L'objectif est de trouver d'autres sources alternatives aux eaux souterraines de l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor afin de réduire la pression sur cette zone surexploitée.

Pour atteindre ces objectifs, le présent manuscrit s'articule sur les parties suivantes :

* **La première partie** : se compose de deux chapitres qui sont dédiés à la présentation du cadre générale de l'étude.

**Le premier chapitre** : aborde la salinisation des eaux souterraines, en proposant une définition de ce phénomène. Les origines de la salinisation dans un aquifère côtier sont également exposées, ainsi que la problématique de l'intrusion marine. Les mécanismes de l'intrusion marine sont exposés,
ainsi que les différentes causes de ce phénomène et ses conséquences. En outre, les méthodologies d'étude de l'intrusion marine sont présentées. Le chapitre offre également une vue d'ensemble de l'impact de l'intrusion marine au niveau mondial et national, ainsi que des méthodes d'atténuation qui peuvent être mises en place pour limiter les effets de ce phénomène.

**Le deuxième chapitre** : se concentre sur la présentation du contexte géographique et géomorphologique de la plaine de Ghiss-Nekor, ainsi que des deux bassins versants de Ghiss et Nekor. Il offre également une analyse approfondie du contexte climatique, hydrologique, hydrogéologique, démographique et géologique de la zone d'étude. Cette présentation permet de mieux comprendre les enjeux environnementaux et les défis auxquels la région doit faire face, offrant ainsi un aperçu complet de la zone étudiée pour la suite de l'étude.

* **La deuxième partie** : se compose de trois chapitres visant à répondre aux questions de la recherche présentées par cette thèse.

**Le troisième chapitre** : se concentre sur l'évaluation intégrée de l'intrusion marine dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor en utilisant des méthodes hydrochimiques et géospatiales. Les différentes sources de salinisation de l'aquifère ont été identifiées en interprétant les données d'analyses statistiques telles que les statistiques descriptives, la matrice de corrélation des paramètres hydrochimiques et l'analyse en composantes principales (ACP), ainsi que des diagrammes tels que le diagramme de Piper, le diagramme de Chadha, le diagramme de Gibbs et les diagrammes de Stiff. L'étendue de l'intrusion marine a été évaluée en calculant plusieurs ratios et indices géochimiques, tels que les ratios ioniques Cl/HCO₃, SO₄/Cl, Na/Cl et Mg/Mg+Ca, ainsi que l'indice de qualité des eaux souterraines spécifique à l'intrusion marine (GQIswi) et d'indice de mélange d'eau salée (SMI). Les ratios et les indices sont ensuite interpolés à l'aide d'un SIG pour obtenir des cartes thématiques. Ces cartes sont ensuite superposées afin de générer un modèle final montrant l'étendue de l'intrusion marine dans l'aquifère de Ghiss-Nekor.

**Le quatrième chapitre** : s'est focalisé sur l'analyse de l'évolution spatio-temporelle de l'intrusion marine dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor. Cette analyse est basée sur des modélisations utilisant des SIG. L'objectif de cette étude est de vérifier si la combinaison de la succession de plusieurs années de sécheresse et d'extraction excessive des eaux souterraines contribue à l'expansion de l'intrusion marine dans l'aquifère. Pour ce faire, les données hydrochimiques de 2015 et de 2022
ont été utilisées pour générer des cartes de variation des ions majeurs par la technique de cartographie différentielle (DMT), ainsi que des cartes thermiques correspondant aux diagrammes d'évolution des faciès hydrochimiques (HFE-D). Cette analyse a permis de cartographier précisément l'évolution de l'intrusion marine dans l'aquifère de Ghiss-Nekor au fil du temps.

**Le cinquième chapitre** : a mis l'accent sur la cartographie des zones potentielles en eaux souterraines dans les bassins versants de Ghiss et de Nekor en utilisant des techniques de SIG, de télédétection et de processus de la hiérarchie analytique (AHP). Grâce à cette méthode, il a été possible d'identifier les zones les plus susceptibles d'abriter des puits productifs, ce qui est crucial pour faire face à la pénurie d'eau de surface dans la région. Les résultats de cette étude pourraient donc être utilisés par les décideurs pour élaborer des plans de gestion durable des eaux souterraines, afin de réduire la pression sur les eaux souterraines de l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor, qui subit les effets de l'intrusion marine.

**La conclusion générale et perspectives** : résume les principaux résultats et conclusions obtenus. Les limites de l'étude sont également discutées, tout comme les recommandations à l'intention des professionnels du domaine concerné. Enfin, les perspectives de recherche futures sont abordées afin de proposer des pistes pour de futures études.
# Partie 1

## PARTIE 1 : CADRE GENERAL DE L'ETUDE
CHAPITRE 1

Chapitre 1 : Problématique De La Salinisation Des Aquifères
Côtiers Et Intrusion Marine
# 1. Introduction

La salinisation des eaux souterraines est devenue une préoccupation environnementale mondiale ayant un impact significatif sur les pays du monde entier (Flörke et al., 2019). Elle entraîne des coûts écologiques et économiques élevés et représente une menace pour la santé mondiale (Li et al., 2020). Ce phénomène est considéré comme l'une des formes de pollution aquatique les plus importantes (Williams, 1987) qui rend difficile la gestion et la gouvernance efficaces des nappes phréatiques, principalement dans les milieux arides et semi-arides (Askri et al., 2022). Il est donc crucial de repérer les sources de salinisation de l'eau souterraine et de comprendre les processus et les mécanismes qui la régissent, en particulier dans un aquifère côtier, en raison de la diversité des sources et de la complexité des processus de salinisation présents dans ce type de système aquifère.

# 2. La salinisation des eaux souterraines

## 2.1. Définition de salinisation

La salinisation de l'eau souterraine est souvent associée à des taux élevés du total des solides dissous (TDS). En général, les eaux souterraines sont considérées salées lorsque leur teneur en sels est supérieure à 1000 mg/l (Tableau 1) (Jiao and Post, 2019; Li et al., 2020; Moreira et al., 2023). Portant, les limnologistes considèrent une eau comme douce lorsque son taux de TDS est inférieur à 3000 mg/l (Fadili, 2014; Song et al., 2016; Williams, 1987) (Tableau 2).

<table><caption>Tableau 1: Les deux classifications de la salinité de l'eau les plus utilisées, d'après Li et al. (2020)</caption><thead><tr><th colspan="2">(Freeze and Cherry, 1979)</th><th colspan="2">(Robinove et al., 1958)</th></tr><tr><th>Classe de salinité des eaux</th><th>Intervalle de TDS (mg/l)</th><th>Classe de salinité des eaux</th><th>Intervalle de TDS (mg/l)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Eau douce</td><td>0-1000</td><td>Eau douce</td><td>0-1000</td></tr><tr><td>Eau saumâtre</td><td>1000-10 000</td><td>Eau légèrement salée</td><td>1000-3000</td></tr><tr><td>Eau salée</td><td>10 000-100 000</td><td>Eau modérément salée</td><td>3000-10 000</td></tr><tr><td>Eau de saumure</td><td>> 100 000</td><td>Eau très salée</td><td>> 10 000</td></tr></tbody></table>
<table><caption>Tableau 2: Classification de la salinité d'après (Song et al., 2016) et (Williams, 1987)</caption><thead><tr><th colspan="2">(Song et al., 2016)</th><th colspan="3">(Williams, 1987)</th></tr><tr><th>Classe de salinité des eaux</th><th>Intervalle de TDS (mg/l)</th><th>Classe de salinité des eaux</th><th>Intervalle de TDS (mg/l)</th><th>TDS</th></tr></thead><tbody><tr><td>Eau douce</td><td>0-3000</td><td>Eau douce</td><td>0-3000</td><td></td></tr><tr><td>Eau saumâtre</td><td>3000-30 000</td><td>Eau légèrement salée</td><td>3000-10 000</td><td></td></tr><tr><td>Eau salée</td><td>30 000-50 000</td><td>Eau modérément salée</td><td>10 000-100 000</td><td></td></tr><tr><td>Eau très salée</td><td>&gt; 50 000</td><td>Eau très salée</td><td>&gt; 100 000</td><td></td></tr></tbody></table>

Selon leur utilisation, les eaux ont des seuils de salinité critiques différents. Pour la consommation humaine, une teneur en sel de 0,5 g/L est considérée comme la plus souhaitable, tandis que 1,5 g/L est le seuil maximum autorisé (Peck et al., 1983). Pour les animaux de ferme, la salinité maximale acceptable pour la consommation est de 3 g/L (Jiao and Post, 2019). Dans l'industrie, les seuils varient en fonction de la nature de l'industrie. Par exemple, le seuil de salinité tolérable dans l'industrie alimentaire est de 0,85 g/L, alors que dans l'industrie pétrolière, il est de 3,5 g/L (Williams, 1987). En agriculture, les niveaux critiques de salinité dépendent de l'espèce cultivée et de la phase de croissance (Moreira et al., 2023). Selon Galvani (2007), les carottes tolèrent une salinité maximale de 2,5 g/L, la pomme de terre 3,8 g/L, le blé, l'olivier et la tomate 5 g/L, et les asperges, les betteraves, l'orge et le seigle 7,7 g/L.

## 2.2. Les origines de salinisation des eaux souterraines dans un aquifère côtier

La salinisation des eaux souterraines dans un aquifère côtier peut avoir trois sources différentes: marine, naturelle d'origine terrestre, ou anthropique d'origine terrestre (Figure 1).

La salinisation d'origine marine peut prendre plusieurs formes. Elle peut être causée par l'infiltration latérale des eaux de mer vers les eaux souterraines (Intrusion marine) ou par la submersion marine épisodique de zones côtières peu élevées (Narvaez-Montoya et al., 2023). La salinisation de la nappe phréatique se produit également par les embruns marins lessivés par l'irrigation et/ou les pluies (Fernández-Martínez et al., 2019; Marjoua et al., 1997). Par ailleurs, elle peut être causée par le mélange des eaux douces avec les eaux salées connées piégées dans la roche qui s'est formée sous l'eau ou avec les eaux de transgression marine qui ont envahi la terre au cours
de l'histoire géologique et qui ont transformé les aquifères côtiers doux en réservoirs d'eau souterraine salée (El Yaouti et al., 2009; Jiao and Post, 2019; Li et al., 2020; Narvaez-Montoya et al., 2023).

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1. Différents facteurs de salinisation des eaux souterraines dans un aquifère côtier (modifiée d'après Li et al., 2020)</figcaption></figure>

La salinisation naturelle d'origine terrestre de l'eau souterraine peut être provoquée par différents facteurs. Par exemple, l'évaporation ou l'évapotranspiration peuvent entraîner une forte augmentation de la salinité de l'eau souterraine (Nogueira et al., 2019). La dissolution de roches hautement solubles, comme l'halite ou le gypse, peut également contribuer à la salinisation de l'eau souterraine (Bouchaou et al., 2008). En outre, le filtrage par des couches d'argile ou de schiste présentes dans des bassins sédimentaires profonds, qui agissent comme des membranes semi-perméables et permettent l'enrichissement en solutés chargés (Li et al., 2020).

La salinisation anthropique d'origine terrestre comprend plusieurs éléments. L'évaporation de l'eau utilisée pour l'irrigation peut entraîner la concentration des sels dissous (Chandrajith et al., 2016). L'eau d'irrigation qui n'a pas évaporé peut atteindre la nappe phréatique et est appelée « le flux de
retour d'irrigation » (Bouzourra et al., 2015), c'est l'une des principales causes anthropiques de salinisation (Brindha and Schneider, 2019). Les autres formes de salinisation ont habituellement un impact local sur la nappe phréatique, à savoir la salinisation par le sel de déneigement, les effluents agricoles et domestiques, les fertilisants et les fuites de champs de gaz et de pétrole ou de stations de dessalement (Jiao and Post, 2019).

# 3. La problématique de l'intrusion marine

## 3.1. Introduction

L'intrusion marine, est un phénomène d'origine naturel ou anthropique contribuant à l'augmentation de la salinité des eaux souterraines (douces ou saumâtre) d'un système aquifère côtier par l'eau de mer. Elle est considérée comme la principale cause de dégradation des ressources en eau souterraine côtière (Prusty and Farooq, 2020). C'est le résultat soit d'un déplacement des eaux souterraines par l'eau de mer, ou d'un mélange entre les deux types d'eau. Les facteurs naturels les plus observés consistent en une baisse de la recharge de l'eau souterraine ou une hausse du niveau de la mer. L'ampleur de l'intrusion marine varie considérablement selon l'emplacement en raison des caractéristiques hydrogéologiques de l'aquifère telles que sa géométrie, sa perméabilité, sa diffusivité et son gradient hydraulique (Fadili, 2014).

L'intrusion marine dans les nappes côtières est un problème majeur pour l'utilisation de l'eau souterraine. Les puits proches de la côte deviennent salés et doivent être abandonnés, réduisant ainsi les sources utilisées pour le pompage (Bear et al., 1999). Ainsi, cette intrusion peut avoir de graves conséquences sur la disponibilité et la qualité de l'eau souterraine utilisée pour l'irrigation, la consommation humaine et les activités industrielles. Par conséquent, il est crucial de trouver des solutions pour freiner l'intrusion marine d'origine anthropique et protéger les ressources en eau souterraine côtières.
## 3.2. Mécanisme de l'intrusion marine

L'intrusion marine est un phénomène qui se produit lorsque de l'eau salée s'infiltre dans des aquifères d'eau douce situés près de la côte. Ce processus est dû aux différences de densité entre l'eau salée et l'eau douce. L'eau salée étant plus dense ($ρ=1025 \text{ kg/m}^3$) que l'eau douce ($ρ=1000 \text{ kg/m}^3$), elle a tendance à s'écouler sous l'eau douce, formant le biseau salé (coin salé, langue salée) (Figure 2). L'eau salée dans ce coin est séparée de l'eau douce qui se trouve au-dessus par la zone de transition. Le mélange de l'eau salée et de l'eau douce peut être affecté par plusieurs processus, tels que la diffusion, la dispersion et la convection, qui sont causés par des différences de température et de salinité. Les vagues et les fluctuations de la marée peuvent également perturber le mélange. Dans les zones où l'eau douce souterraine et l'eau salée se rencontrent, si la zone de transition est étroite, elle peut être représentée par une interface claire, connue sous le nom d'interface d'eau salée (Jiao and Post, 2019). Cette interface nette a été invoquée par Ghyben et Herzberg pour proposer une relation mathématique bien établie appelée "relation de Ghyben-Herzberg" (Equation (1), à travers laquelle ils ont montré les facteurs régissant la circulation de l'eau de mer dans l'aquifère côtier. Cette relation stipule qu'une augmentation d'un mètre de la nappe phréatique entraîne une diminution de l'épaisseur de l'eau de mer de 40 mètres. Si le niveau de la nappe phréatique baisse en dessous du niveau moyen de la mer, le gradient hydraulique s'inverse et l'eau de mer se déplace vers l'intérieur de l'aquifère côtier (Prusty and Farooq, 2020).

$$ \gamma = \alpha h \qquad (1) $$

où $\gamma$ est la profondeur du fond de la nappe phréatique sous le niveau de la mer, $h$ est l'élévation de la nappe phréatique au-dessus du niveau de la mer, et le facteur $\alpha$ est généralement d'environ 40, en raison de la différence de densité entre l'eau douce et l'eau de mer standard (Post et al., 2018).
<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2. La relation dynamique entre l'eau de mer, les eaux douces souterraines et la manière dont la contamination se produit (Modifiée d'après Sallam, 2022)</figcaption></figure>

### 3.3. Modifications chimiques de l'eau lors d'une intrusion marine

Le mélange entre l'eau de mer et l'eau douce est l'un des processus les plus importants qui régulent la composition des eaux souterraines dans les aquifères côtiers. Ce mélange est responsable de nombreuses réactions chimiques complexes, telles que les échanges ioniques qui ont lieu lors de l'interaction de l'eau avec la roche (Jiao and Post, 2019).

L'un des principaux échanges cationiques qui se produit en zone côtière est celui entre le $Ca^{2+}$ et le $Na^+$. Dans les aquifères d'eau douce, $Ca^{2+}$ et $HCO_3^-$ sont souvent les ions dominants, donc $Ca^{2+}$ est souvent adsorbé à la surface des argiles ou des particules de roche. En revanche, l'eau de mer contient principalement du $Na^+$ et du $Cl^-$, donc les sédiments saturés par l'eau de mer attirent principalement le $Na^+$. Un échange de cations se produit dans un aquifère d'eau douce lorsque de l'eau de mer y pénètre, selon la réaction (directe) décrite par l'équation (2):

$$Na^+ + \frac{1}{2}CaX_2 \rightarrow NaX + \frac{1}{2}Ca^{2+} \qquad (2)$$
Dans cette réaction, le Na⁺ est échangé avec le Ca²⁺ à la surface de X, qui représente un site d'échange avec une charge négative sur les particules du sol (Appelo and Postma, 2005). Cette réaction entraîne la libération de Ca²⁺ dans l'eau, mais la concentration en Cl⁻ de l'eau demeure inchangée. Par conséquent, l'eau de mer infiltrée développe un excès de Ca²⁺ et un déficit de Na⁺ par rapport à sa composition originale. Ainsi, on observe une diminution du rapport Na⁺/Cl⁻ et une augmentation du rapport Ca²⁺ (Mg²⁺)/Cl⁻. En d'autres termes, le type d'eau évolue de Na-Cl à CaCl₂, ce qui est typique d'un processus de salinisation (Vroey, 2012).

Si de l'eau douce pénètre dans un aquifère salé, l'équation (3) décrit la réaction inverse qui se produit.

$$ \frac{1}{2} Ca^{2+} + NaX \rightarrow \frac{1}{2} CaX_2 + Na^+ \quad (3) $$

Lorsque de l'eau douce pénètre dans un aquifère initialement rempli d'eau salée, la phase solide libère le Na⁺ sorbé et adsorbe le Ca²⁺, ce qui entraîne une augmentation du rapport Na⁺/Cl⁻ et une diminution du rapport Ca²⁺/Cl⁻ (Jiao and Post, 2019).

En formant une interface relativement statique entre l'eau douce et l'eau salée, l'intrusion marine peut localement produire des conditions rédox faibles, résultant de la décomposition de matière organique dissoute, de fines particules organiques ou de sédiments riches en matière organique. Ce processus peut augmenter la pression en CO₂, changer le pH et réduire les sulfates dissous en H₂S, ce qui entraîne une diminution du rapport SO₄/Cl⁻ (Vroey, 2012). La composition finale résultante du mélange entre l'eau douce et l'eau salée peut être utilisée pour déterminer les mécanismes de salinisation qui affectent les eaux en question (voir chapitres 3 et 4).

### 3.4. Causes de l'intrusion marine

L'intrusion marine est un phénomène complexe qui résulte de diverses contraintes, à la fois anthropiques et naturelles. Parmi les causes anthropiques, le pompage intensif de l'eau est reconnu comme étant la principale source d'intrusion marine (Li et al., 2020). Les ressources en eau douce sont souvent insuffisantes pour répondre à la demande croissante de l'eau dans les domaines de l'agriculture, de l'industrie et des ménages, ce qui oblige les populations à puiser dans les nappes phréatiques côtières (Prusty and Farooq, 2020). Cela entraîne une diminution du niveau de l'eau dans
ces nappes, créant ainsi une zone de succion qui attire l'eau salée de la mer (Upconing) et qui finit par contaminer les réserves d'eau douce (Figure 3).

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 3. Processus moteurs de la dynamique de l'intrusion marine (modifié à partir de Rachid et al. (2017))</figcaption></figure>

Outre les contraintes anthropiques, il existe également des contraintes naturelles qui contribuent à l'intrusion marine telles que les effets de la marée, les ondes sismiques et la pression barométrique (Idowu and Lasisi, 2020). L'élévation du niveau de la mer et la baisse des précipitations, toutes deux provoquées par le réchauffement climatique (Sherif and Singh, 1999), sont les principales causes naturelles de l'intrusion marine. Elles augmentent la pression de l'eau salée sur les zones côtières (Werner and Simmons, 2009). D'après Siarkos et al. (2017), la hausse du niveau de la mer aura un impact significatif sur environ 95 % des régions côtières dans le monde d'ici l'année 2100, ce qui augmentera la probabilité de submersions dans les zones intérieures proches ainsi que l'intrusion d'eau salée dans les aquifères côtiers.

Les tempêtes, l'érosion des côtes et les submersions côtières sont également des facteurs naturels qui aggravent l'intrusion marine en endommageant les infrastructures et en perturbant les écosystèmes (Barlow, 2003; Panthi et al., 2022). L'intrusion marine est favorisée aussi par la présence des fractures, des failles profondes et des linéaments dans les systèmes aquifères (Gupta et al., 2010).
### 3.5. Conséquences de l'intrusion marine

L'intrusion marine dans les aquifères côtiers peut avoir des répercussions significatives, telles que la dégradation de la qualité des eaux souterraines et la diminution des ressources en eau douce disponibles (Lassiter, 2021). L'augmentation de la salinité des eaux souterraines peut la rendre inadaptée à la consommation humaine et à l'utilisation agricole, et peut également conduire à la perturbation des écosystèmes dépendant des eaux souterraines (Soumaia et al., 2018). Les niveaux élevés de salinité dans les eaux souterraines peuvent causer une série d'effets néfastes sur la qualité du sol et la croissance des cultures. Parmi ces effets, on compte une croissance ralentie des cultures, qui peut aller jusqu'à la mortalité de la végétation intolérante au sel (Wu et al., 2023).

Tout cela peut entraîner des répercussions économiques et sociales importantes pour les agriculteurs, les industries agroalimentaires et les communautés locales. Par exemple, la diminution des rendements agricoles peut entraîner une baisse de revenus pour les agriculteurs et une augmentation des prix pour les consommateurs. Les perturbations dans le cycle de l'eau peuvent également affecter les réserves d'eau disponibles, ce qui peut avoir un impact sur les activités économiques, comme l'irrigation, et les besoins en eau potable des populations locales. En somme, il est crucial de surveiller les niveaux de salinité dans les eaux souterraines pour protéger les écosystèmes naturels et les activités humaines qui en dépendent.

### 3.6. Méthodologies d'étude de l'intrusion marine

L'étude de l'intrusion marine dans les aquifères côtiers est un domaine de recherche important qui utilise une variété de méthodes scientifiques et techniques pour comprendre les effets de ce phénomène sur les ressources en eau douce. Ces méthodes ont pour but de mesurer la salinité, qui peut être évaluée directement en prélevant des échantillons d'eau souterraine dans des puits, ou indirectement en utilisant des propriétés électriques du sous-sol, qui peuvent être mesurées dans des forages ou depuis la surface à l'aide de techniques géophysiques. Les systèmes d'information géographique (SIG), la télédétection et les modèles numériques sont aussi des outils puissants qui peuvent être utilisés pour étudier les problèmes liés à l'intrusion marine.

Les méthodes directes (les méthodes géochimiques) sont souvent utilisées pour mesurer les concentrations de sels dissous dans l'eau de mer et d'eau douce, ainsi que pour analyser les processus géochimiques impliqués dans l'intrusion marine. Ces méthodes incluent la collecte d'échantillons
d'eau et leur analyse en laboratoire pour mesurer la concentration des éléments majeurs (tels que Na⁺, Cl⁻, Ca²⁺, et Mg²⁺), des traces métalliques (tels que Br, F, et I) ou des isotopes (tels que l'oxygène (δ¹⁸O), l'hydrogène (δ²H), le bore (δ¹¹B), et le rapport isotopique du strontium (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)). Les résultats de ces analyses peuvent aider à comprendre les processus géochimiques qui contrôlent la salinité de l'eau souterraine et à surveiller les changements dans les concentrations de sels dissous au fil du temps.

Les méthodes indirectes, en revanche, sont utilisées pour évaluer les propriétés hydrologiques des aquifères et pour interpréter les processus qui causent l'intrusion marine. Les méthodes géophysiques sont utilisées pour mesurer les propriétés électromagnétiques et sismiques des formations souterraines, ce qui peut aider à identifier les zones d'intrusion marine et à cartographier les profondeurs et l'étendue de la zone d'intrusion (Fadili, 2014; Prusty and Farooq, 2020). Ces méthodes peuvent également aider à estimer les taux de flux d'eau douce et d'eau de mer dans l'aquifère et à prédire les changements dans la salinité de l'eau souterraine en réponse aux facteurs environnementaux et anthropiques. Parmi ces méthodes, on cite les méthodes électriques, comme la résistivité et l'électromagnétisme, et les méthodes sismiques. Le radar à pénétration de sol (RPS), comprend à la fois les méthodes sismiques et électromagnétiques, peut être aussi utilisé pour localiser l'interface eau douce-eau de mer dans un aquifère côtier (Bear et al., 1999).

En outre, dans de nombreux cas, la télédétection et les SIG qui permettent la visualisation et l'analyse de données géospatiales (La piézométrie, la salinité, ...) ont également été utilisés en combinaison avec des méthodes directes ou indirectes pour surveiller les aquifères côtiers (Dhakate et al., 2016). La modélisation numérique, quant à elle, peut simuler l'écoulement et le transport des contaminants, permettant aux chercheurs et aux décideurs de mieux comprendre comment l'intrusion marine se produit et comment elle peut être gérée (Van Camp et al., 2014). Divers modèles numériques sont utilisés, comprenant SUTRA, un modèle de transport saturé-non saturé à 2 dimensions pour les eaux souterraines (2d groundwater saturated-unsaturated transport model), FEEFLOW, un outil de modélisation du transport et de l'écoulement des eaux souterraines à éléments finis (A Finite-Element Ground Water Flow and Transport Modelling Tool), MODFLOW, un programme de modélisation de l'écoulement des eaux souterraines à différences finies en 3D (3 Dimensional Finite-Difference Groundwater Flow Modelling Program), SEAWAT, un modèle de transport et d'écoulement des eaux
souterraines à densité variable en 3D qui est basé sur MODFLOW, et MT3DMS, qui signifie Modular Transport 3-Dimensional Multi-Species model (Dunlop et al., 2019).

L'utilisation combinée de méthodes peut fournir une évaluation complète de l'intrusion marine dans les aquifères. Les résultats de ces analyses peuvent aider à évaluer l'impact de l'intrusion marine sur les écosystèmes et les communautés locales et à informer les décisions de gestion de l'eau pour minimiser les effets négatifs de l'intrusion marine et préserver les ressources en eau douce (Prusty and Farooq, 2020).

### 3.7. L'intrusion marine au niveau mondial

L'intrusion marine devient un problème de plus en plus répandu dans diverses régions du monde (Figure 4), en particulier dans les endroits où les ressources en eau douce sont rares et où les aquifères côtiers sont surexploités. Actuellement, l'intrusion marine constitue une menace pour plus de 100 pays et régions du monde, notamment le delta du Nil, le delta du Mékong, l'Asie de l'Est et du Sud, les régions méditerranéennes et l'Amérique du Nord (Barlow and Reichard, 2010). L'étude de Cao et al. (2021) montre que 501 villes dans le monde connaissent une crise d'intrusion marine, et selon des statistiques couvrant la période 1970-2019, les États-Unis ont publié le plus grand nombre d'articles liés à l'intrusion marine, totalisant 1017 articles, soit 23,9 % de toutes les publications. La Chine est classée deuxième avec 628 articles publiés, représentant 14,8 % du nombre total de publications. L'Australie est troisième, avec 328 publications représentant 7,7 %. L'Italie, l'Inde, l'Allemagne, la France, l'Espagne, le Japon, le Canada et d'autres pays suivent.
<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 4. Distribution géographique mondiale des villes côtières ayant signalé une crise de l'intrusion marine (Modifiée à partir de Cao et al. (2021))</figcaption></figure>

L'intrusion marine a été le sujet de plusieurs études menées sur les aquifères côtier de la région méditerranéenne, à savoir l'étude de Telahigue et al. (2020) sur la salinisation de six aquifères côtiers différents en Tunisie, en Libye, en Algérie, au Maroc, en Italie et en Égypte, dans laquelle une enquête hydrogéochimique a été réalisé afin d'identifier les principaux mécanismes contrôlant la salinisation des eaux souterraines dans ces aquifères. L'étude de Martínez-Pérez et al. (2022) a été concentrée sur la caractérisation d'un aquifère alluvial côtier situé sur la côte de Maresme à Barcelone, en Espagne, et visait à obtenir des informations sur l'intrusion marine et la décharge d'eau souterraine sous-marine. L'aquifère a été caractérisé par quatre disciplines hydrogéologiques différentes : la géologie, la géophysique, l'hydraulique et l'hydrochimie. L'étude a révélé que l'aquifère est un système multi-aquifère avec de l'eau douce qui s'est écoulée sous de l'eau salée à plusieurs profondeurs. Les résultats ont suggéré de nouvelles possibilités pour la gestion des aquifères côtiers et l'écologie marine. L'étude de Masciopinto (2013) a exploré la faisabilité de gérer la recharge des aquifères au Liban afin de réduire l'intrusion marine dans les aquifères de carbonate fracturés. Le flux d'eau souterraine et l'interface eau de mer / eau douce ont été modélisés le long de la zone côtière, et trois barrières d'injection de puits ont été proposées sur la base de simulations de flux d'eau souterraine. L'étude menée par Abu Al Naeem et al. (2019a) a eu pour objectif de comprendre les facteurs influençant la
salinisation des eaux souterraines et l'intrusion marine dans les régions côtières arides et semi-arides telles que la bande de Gaza en Palestine. L'étude a utilisé des techniques hydrogéologiques, hydrogéochimiques et statistiques pour analyser un ensemble de données complet et a découvert qu'une exploitation intensive des eaux souterraines a entraîné la formation d'un cône de dépression couvrant 75 % de la zone d'étude et a réduit la nappe phréatique à 19 m sous le niveau moyen de la mer, ce qui a entraîné l'intrusion marine.

### 3.8. L'intrusion marine au niveau national

Au cours des dernières décennies, les zones côtières du Maroc ont connu un intense développement socio-économique, qui s'est accompagné d'une croissance continue de la population et de l'extension urbaine. Cependant, cette croissance rapide a engendré une surexploitation des aquifères côtiers, entraînant ainsi une dégradation de la qualité de leur eau. En outre, les ressources en eau souterraine sont également sous pression en raison de la diminution des taux de pluie causée par le changement climatique (Hssaisoune et al., 2020). Malgré cette situation alarmante, les forages de puits continuent à un rythme effréné, menaçant ainsi 53 % des ressources en raison de la pollution d'origines diverses, notamment l'intrusion marine (Ez-zaouy et al., 2022).

Plusieurs études ont été menées au Maroc pour évaluer le degré de pollution causé par l'intrusion marine dans les principaux aquifères côtiers de la Méditerranée (Bouareg, Ghis-Nekor, Bokkoya, et Martil-Alila) et de l'Atlantique (Mnasra, Chaouia, Sidi Abed-Ouled Ghanem, Oualidia, Essaouira, Agadir, Chtouka-Massa, Foum El Oued et Dakhla) (voir Figure 5). En 1999, Pulido-Bosch et al. (1999) ont identifié une intrusion marine dans la région de Témara-Rabat, aggravée par une surexploitation. Younsi et al. (2001), Moustadraf et al. (2008), Najib (2014) et Najib et al. (2017) ont montré que l'avancée de l'intrusion marine dans la région côtière de Chaouia est due au manque de précipitations et à un pompage intensif destiné à l'irrigation. Fadili (2014) a étudié l'aquifère du Sahel de l'Oualidia et a constaté que sa salinisation dans le premier kilomètre est principalement due à l'intrusion marine. Récemment, Ez-zaouy et al. (2023) ont évalué les changements temporels, l'étendue et la profondeur de l'intrusion marine dans la zone côtière de Souss-Massa. Les résultats ont mis en évidence des changements temporels de la conductivité électrique (CE) avec la profondeur et ont montré que l'intrusion marine s'étend déjà vers l'intérieur des terres sur une distance maximale de 2500 mètres.
L'étude de Ez-zaouy et al. (2022), qui s'est basée sur les données hydrochimiques des études réalisées dans la période allant de 1997 à 2018 (Aziane et al., 2020a, 2020b; Bahir et al., 2019; Chafouq et al., 2017; Edoulati, 2015; El Yaouti et al., 2009; Fadili et al., 2015; Ghalit et al., 2017a; Hsissou et al., 1997; Malki et al., 2017; Mountadar et al., 2018; Moussa, 2010; Najib et al., 2017; Oulaarouss, 2009; Re et al., 2014; Stitou El Messari, 2002), s'est concentrée sur l'état de la qualité des treize aquifères (Figure 5) en examinant le degré de leur minéralisation et en déterminant les principaux processus de salinisation prévalant dans les eaux souterraines. Les résultats ont montré que l'aquifère de Bouareg, situé dans la région orientale de la côte méditerranéenne, présente le niveau de minéralisation le plus élevé par rapport aux aquifères de Ghiss-Nekor, Bokkoya et Martil-Alila. En revanche, sur la côte atlantique, l'aquifère le plus minéralisé est Foum El Oued, situé dans la partie sud. Les aquifères modérément minéralisés sont principalement concentrés dans la partie centrale, tandis que la majorité des aquifères faiblement minéralisés sont situés dans la région nord de la côte atlantique. Parmi tous les aquifères examinés, il a été constaté que la contribution de l'eau de mer à la salinisation était positive pour tous, sauf pour l'aquifère de Bouareg.
<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 5. Localisation des principaux aquifères côtiers marocains (Modifiée d'après Ez-zaouy et al. (2022))</figcaption></figure>

L'aquifère de Ghiss-Nekor, partagé par les provinces d'Al Hoceima et de Driouch, est l'un des aquifères les plus productifs sur la côte méditerranéenne du Maroc. Cependant, comme dans d'autres régions semi-arides, la région a connu des années consécutives de sécheresse, rendant l'eau douce de surface insuffisante pour répondre aux besoins en eau de la population. Par conséquent, les ressources en eau souterraine et le dessalement de l'eau de mer ont été utilisées pour pallier le manque d'eau potable. Toutefois, les années consécutives de sécheresse et la surexploitation des eaux souterraines, en particulier pendant les étés où la population augmente considérablement, devraient aggraver l'intrusion marine dans cet aquifère et ainsi détériorer la qualité de l'eau disponible. Les études
antérieures menées dans la plaine de Ghiss-Nekor, ainsi que l'étude de l'évaluation de l'intrusion marine, sont présentées dans le chapitre 3.

### 3.9. Méthodes d'atténuation de l'intrusion marine

La gravité de l'intrusion marine devrait continuer à augmenter dans de nombreuses zones, en particulier à mesure que le changement climatique aggrave les défis existants en matière de ressources en eau, ce qui rend encore plus important de prendre des mesures pour atténuer les impacts de ce phénomène.

Différentes techniques sont utilisées pour éviter ou atténuer les impacts de l'intrusion marine dans les aquifères côtiers. Ces techniques sont regroupées en méthodes conventionnelles, l'utilisation de barrières physiques et l'utilisation de barrières hydrauliques (Figure 6) (Hussain et al., 2019).

Les méthodes conventionnelles comprennent la réduction des taux de pompage des eaux souterraines et le déplacement des puits de pompage plus loin de la côte. Bien que ces méthodes soient simples et rentables, la réduction de la demande en eau n'est pas toujours possible car d'autres sources alternatives d'eau doivent être fournies pour compenser cette réduction imposée (Bruington, 1972), et le déplacement des puits peut être limité par la disponibilité des terres ou des conflits avec d'autres projets (Hussain et al., 2019).

Les barrières physiques en subsurface, telles que du béton, du coulis, de la bentonite, des murs de boue et des palplanches, ont été testées et prouvées efficaces dans diverses études (Sugio et al., 1987). L'efficacité de ces barrières peut être améliorée en les plaçant plus près de la côte et à des profondeurs plus importantes (Abdoulhalik and Ahmed, 2017). Les barrières physiques en surface, qui consistent à étendre la ligne de la côte par remplissage artificiel du sol approprié pour créer de nouvelles terres, peuvent également aider à retarder l'intrusion marine en créant un corps d'eau douce qui pénètre dans le sol récupéré, maintenant l'équilibre hydraulique du système et retardant les taux d'afflux d'eau salée (Essink, 2001). La technique des barrières physiques de surface a des limites, y compris des coûts élevés en équipement et en matériaux pour une mise en œuvre à grande échelle, la subsidence des terres et des impacts environnementaux tels que l'affectation de la vie marine, de la pêche et des activités touristiques. Les propriétés du sol de remplissage doivent être bien définies (Hussain et al., 2019).
Les barrières hydrauliques sont une méthode populaire pour contrôler l'intrusion marine dans les aquifères côtiers, comprenant la recharge artificielle, le pompage ou une combinaison des deux. Les eaux de pluie collectées, les eaux usées traitées, l'eau de mer dessalée et l'eau saumâtre dessalée peuvent toutes être utilisées comme sources pour la recharge des aquifères (Hussain et al., 2019; Prusty and Farooq, 2020). La désalinisation peut être réalisée par des processus thermiques ou membranaires, la méthode d'osmose inverse étant la plus courante (Greenlee et al., 2009). Selon Abd-Elaty and Zelenakova (2022), la technique de pompage-dessalement-recharge, ainsi que la recharge des eaux usées traitées, représentent des solutions efficaces pour réduire l'impact de l'intrusion marine, tout en étant économique, durable et ayant des impacts environnementaux moindres.

En conclusion, il existe plusieurs techniques pour contrôler l'intrusion marine dans les aquifères côtiers, chacune ayant ses avantages et ses inconvénients. Les gestionnaires de l'eau doivent évaluer les coûts, l'efficacité et les impacts environnementaux de chaque technique pour choisir la meilleure option pour leur zone côtière.
<figure><img src="image_7.png" /></figure>

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

Figure 6. Schémas de méthodes d'aménagement côtier pour minimiser l'intrusion marine : (a) La barrière physique souterraine ; (b) la barrière physique en surface ; (c) le système de puits de recharge ; (d) la barrière de pompage ; (e) Système de barrière pompage-recharge ; (f) Système de barrière pompage-dessalement-recharge (Modifiées d'après Hussain et al. (2019))
4. Conclusion

La salinisation des aquifères côtiers est un problème complexe qui peut avoir plusieurs origines, et l'intrusion marine en est l'une des causes potentielles. Ce phénomène peut entraîner des conséquences néfastes à plusieurs niveaux et touche de nombreux pays dans le monde, y compris le Maroc.

L'intrusion marine est un phénomène complexe qui nécessite l'utilisation de techniques spécifiques pour être évité ou pour atténuer ses impacts. Il est donc essentiel de mettre en place des stratégies efficaces visant à prévenir la salinisation des aquifères côtiers et protéger ainsi cette ressource naturelle vitale pour de nombreuses communautés côtières. Une bonne stratégie commence par une évaluation précise de l'étendue de l'intrusion marine, ce qui est également essentiel pour pouvoir agir de manière efficace.
CHAPITRE 2

Chapitre 2 : Généralités sur la zone d'étude
# 1. Introduction

L'intrusion marine dans les aquifères côtiers est un phénomène complexe qui résulte de nombreux facteurs naturels et anthropiques. Parmi ces facteurs, on peut citer le climat de la région, la lithologie de l'aquifère, la surexploitation due à l'augmentation constante de la population, ainsi que l'expansion des terres agricoles et l'utilisation intensive des eaux souterraines dans l'industrie. Il est crucial de comprendre ces facteurs avant d'envisager toute étude visant à atténuer les effets de l'intrusion marine.

L'aquifère de Ghiss-Nekor est un exemple de zone où l'intrusion marine est un problème sérieux. Afin de protéger cette ressource naturelle vitale, il est indispensable de disposer d'une connaissance approfondie des caractéristiques géographiques, démographiques, climatiques, et lithologiques de la zone d'étude. Il est également essentiel de comprendre les propriétés hydrologiques et hydrogéologiques de l'aquifère afin de mettre en place des stratégies efficaces.

# 2. Contexte géographique et géomorphologique

## 2.1. La plaine de Ghiss-Nekor

La plaine de Ghiss-Nekor est une zone côtière qui s'étend sur environ 14 km le long du littoral. Elle est située au sud-est de la ville d'Al Hoceima entre 35°5' N et 35°13' N de latitude, 3°45' W et 3°54' W de longitude (Figure 7). Elle est délimitée par la mer d'Alboran au nord, le barrage Mohammed Ben Abdelkarim El Khattabi (MBAK) au sud, les montagnes de Temsamane et d'Ait Touzine à l'est, et la route nationale numéro 2, qui traverse les communes urbaines les plus importantes de la province d'Al Hoceima, à l'ouest. La plaine s'incline en moyenne d'environ 1 % du sud au nord et a une superficie d'environ 100 km², partagée entre cinq communes : Ait Youssef Ou Ali, Imzouren et Beni Bouayach, qui appartiennent à la province d'Al Hoceima, tandis que Trougout et Ijermaouas appartiennent à la province de Driouch.

La plaine de Ghiss-Nekor a une forme triangulaire et est traversée par deux oueds principaux. L'oued Ghiss traverse la zone au nord-ouest, tandis que l'oued Nekor la traverse au centre. Le sous-sol de la plaine est constitué de l'aquifère Ghiss-Nekor, considéré comme le plus important des aquifères alluviaux de la Méditerranée marocaine. Cet aquifère ainsi que les réserves superficielles sont alimentés principalement par les eaux provenant du bassin versant de Nekor et de celui de Ghiss.
<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Figure 7. Situation géographique de la zone d'étude (la plaine de Ghiss-Nekor et les deux bassins versants : Nekor et Ghiss)</figcaption></figure>

## 2.2. Le bassin versant de Ghiss

Le bassin versant de Ghiss est situé au sud-ouest de la ville d'Al Hoceima, entre 34°48'N et 35°11'N de latitude, et 03°49'W et 04°26'W de longitude (Figure 8). Le bassin couvre une zone géographique d'environ 837 km², caractérisée par un terrain accidenté et complexe, avec une altitude variant de 6 à 2032 mètres (MSL). L'oued Ghiss, d'une longueur d'environ 80 km, est un cours d'eau de sixième ordre, et il s'écoule du sud-ouest vers le nord-est pour se jeter dans la baie d'Al Hoceima. Ce bassin versant est bordé au nord par le bassin de Boufrah-Snada-Bouskour et au sud par le bassin de Nekor. Ses pentes sont abruptes, dépassant à quelques endroits 35°. La zone est caractérisée par des formations cassantes de schistes, de marnes et de marno-calcaires. De plus, le couvert végétal protecteur de cette zone est marqué par une régression notable (El Motaki et al., 2019). L'ensemble de ces facteurs précités affecte la stabilité du bassin versant qui se caractérise par une érosion active
(Bensiali, 2020 ; El Motaki et al., 2019 ; Salhi et Benabdelouahab, 2017). De même, une évaluation qualitative de l'érosion dans le bassin du Ghiss menée par Bensiali (2020) a révélé que respectivement 28,43 % (238,37 km²), 16,51 % (138,37 km²), 25,64 % (214,84 km²), 23,23 % (194,38 km²) et 6,19 % (51,89 km²) de la superficie présentent des niveaux très élevés, élevés, modérés, faibles et très faibles d'érodabilité.

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Figure 8. Carte de drainage et de localisation du bassin versant de Ghiss</figcaption></figure>

## 2.3. Le bassin versant de Nekor

Le bassin versant de Nekor, d'une superficie de 905 km², est situé au sud-est de la ville d'Al Hoceima, entre les latitudes 34°42' et 35°12' N et les longitudes 03°38' et 04°03' W (Figure 9). Il est traversé par l'oued Nekor, long de 76 km, qui est un cours d'eau de cinquième ordre se jetant dans la baie d'Al Hoceima. Cette zone a une altitude comprise entre 6 et 2012 mètres au-dessus du niveau
moyen de la mer (MSL) et est caractérisée par une géomorphologie accidentée ainsi qu'une lithologie
hétérogène, avec une abondance de faciès schisteux et pélitiques (Salhi, 2008; Snoussi, 2005).

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>Figure 9. Carte de drainage et de localisation du bassin versant de Nekor</figcaption></figure>

3. Contexte climatique, hydrologique-hydrogéologique, démographique et géologique

3.1. Contexte climatique

La plaine de Ghiss-Nekor est située dans une région à climat méditerranéen semi-aride, avec deux saisons bien distinctes. Les hivers sont doux et pluvieux, tandis que les étés sont chauds et secs. Selon le diagramme ombrothermique présenté dans la Figure 10, la saison humide s'étend d'octobre à avril, alors que la saison sèche a lieu de mai à septembre. La plaine reçoit la plus faible quantité de
précipitations parmi les régions du bassin du Loukkos (Figure 11), avec une moyenne annuelle de 355 mm, et une température annuelle moyenne de 18°C (Figure 12).

La région connaît une variabilité importante des précipitations, comme la montre la Figure 13, qui présente les précipitations annuelles dans la plaine de Ghiss-Nekor sur une période de 42 ans. Cette variabilité peut entraîner des crues soudaines et intenses, ainsi que des périodes de sécheresse prolongées (Ghalit et al., 2017a). La région étant principalement composée de roches imperméables et de montagnes abruptes, les crues soudaines et violentes peuvent être aggravées lors de fortes précipitations (Benabdelouahab et al., 2019).

En amont du bassin versant de Nekor (Ajdir de Taza), la moyenne annuelle des précipitations est estimée à 535 mm, avec un débit d'étiage de l'Oued Nekor de 1000 l/s. La température moyenne annuelle est de l'ordre de 15°C, avec une température maximale observée durant les mois de juin, juillet et août, tandis que la température minimale est observée durant les mois de décembre et janvier.

En amont du bassin versant de Ghiss (Targuist), la moyenne annuelle des précipitations est de 454 mm, avec un débit d'étiage de l'Oued Ghiss de 800 l/s. La température moyenne annuelle est de 17°C, avec une température maximale variant entre 13,8°C et 34,6°C, et une température minimale variant entre 3,8°C et 19,1°C.
<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Figure 10. Diagramme ombrothermique de la zone d'étude (la plaine de Ghiss-Nekor) élaboré à partir des données de 1981 à 2021. (Ces données proviennent du projet POWER du Langley Research Center (LaRC) de la NASA, qui a été financé par le Earth Science/Applied Science Program de la NASA)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>Figure 11. Précipitations moyenne annuelle dans le bassin hydraulique du loukkos (Source : L'agence du bassin hydraulique du Loukkos-ABHL)</figcaption></figure>
<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>Figure 12. Températures annuelles de la station de l'aéroport d'Al Hoceima Chérif El Idrissi (située dans la plaine de Ghiss-Nekor). Les données proviennent de la Direction Nationale de la Météorologie publiées par Vroey (2012)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>Figure 13. Précipitations annuelles de la station de l'aéroport d'Al Hoceima Chérif El Idrissi (située dans la plaine de Ghiss-Nekor) (Les données de la période 1979-2010 proviennent de la Direction Nationale de la Météorologie (Vroey, 2012) et Les données de la période 2011-2021 proviennent du projet POWER du Langley Research Center (LaRC) de la NASA, qui a été financé par le Earth Science/Applied Science Program de la NASA)</figcaption></figure>
## 3.2. Contexte hydrologique et hydrogéologique

Le bassin hydraulique de Loukkos (Figure 14), où se localise notre zone d'étude, est caractérisé par des précipitations variables et inégales, ce qui entraîne une irrégularité dans le régime hydrologique des cours d'eau. Les pluies abondantes alternent avec des périodes de sécheresse. Le relief montagneux et l'imperméabilité du sol entraînent un ruissellement important, ce qui provoque des crues brutales et des étiages estivaux. Seuls les oueds drainant la dorsale calcaire ont des débits estivaux réguliers.

Pour garantir l'approvisionnement en eau potable et assurer la sécurité alimentaire, 14 barrages ont été construits dans le bassin, offrant une capacité de stockage de 1,1 milliard de mètres cubes et permettant de régulariser un volume de 831 Mm³/an (Million de mètres cubes par an). Ces eaux régularisées sont utilisées pour différents usages, notamment pour la consommation humaine et industrielle, ainsi que pour l'irrigation (ABHL, 2005).

Il y a actuellement deux barrages dans la province d'Al Hoceima. Le premier est le barrage de Mohammed Ben Abdelkrim El Khattabi (Barrage MBAK) construit en 1981, d'une capacité de 33,6 Mm³. Il alimente la ville d'Al Hoceima, Bni Bouayach et Imzouren, ainsi qu'une conduite qui s'étend de la station de traitement de l'Office National de l'Eau Potable (ONEP) jusqu'à Cala-iris et Bni Gmil Mestassa. Des branchements sont réalisés sur cette conduite pour approvisionner en eau potable les douars environnants (HCP, 2019b). Le second est le barrage de Joumoua, construit en 1995, avec une capacité de 6,5 Mm³ (Figure 14). Il fournit de l'eau à la ville de Targuist, ainsi qu'aux centres Bni Hadifa et Bni Abdellah. Il y a également une conduite qui s'étend de la station de traitement de l'ONEP de Targuist jusqu'à Bni Abdellah, où des branchements sont réalisés pour approvisionner en eau potable les douars voisins (HCP, 2019b).
<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>Figure 14. (a) Localisation des principales nappes souterraines dans le bassin hydraulique du Loukkos (Source: L'agence du bassin hydraulique du Loukkos-ABHL); (b) Les cours d'eau, les barrages (Bge) et les nappes dans la province d'Al Hoceima ; le barrage Ifassiyene est en cours de construction</figcaption></figure>

L'approvisionnement en eau potable de la ville d'Al Hoceima et de ses environs est assuré par trois sources principales. La première est le barrage MBAK qui a une capacité de production nominale de 405 l/s d'eau traitée. La deuxième source est le champ captant de l'Oued Ghiss, qui se compose de deux forages et deux puits équipés avec un débit total de 135 l/s. Enfin, la troisième source est le champ captant de Nekor, qui se compose de trois forages équipés pour un débit total de 160 l/s (ONEE, 2017). En 2018, l'Office National de l'Electricité et de l'Eau Potable (ONEE) a produit 11,9 Mm³ d'eau potable, dont 2,8 Mm³ à partir de sources superficielles et 9,1 Mm³ à partir de sources souterraines. De cette quantité, 6,1 Mm³ ont été distribués aux abonnés consommateurs, principalement des ménages (98,1 %), ainsi que des administrations (1,5 %) et des entreprises (0,4 %) (HCP, 2019b).

La province d'Al Hoceima se caractérise par la rareté des ressources en eau de surface en raison de la faible pluviométrie et de la diminution de la capacité du barrage MBAK causée par le phénomène d'envasement. Cette situation s'accentue en particulier en saison estivale. Pour répondre à la demande croissante en eau potable dans la province d'Al Hoceima, une station de dessalement a été construite
à la commune d'Ajdir et mise en service en décembre 2019. Elle assure un débit d'eau de 200 l/s (Figure 15). De plus, un projet de construction d'un barrage à Ifassiyine est en cours. Ce barrage aura une capacité de stockage de 93 Mm³ et permettra de régulariser un volume de 19 Mm³/an.

L'aquifère côtier de Ghiss-Nekor est considéré comme la source d'eau souterraine la plus productive dans la province d'Al Hoceima en raison de ses propriétés favorables de stockage et de transmission (Chafouq et al., 2017). Cet aquifère reçoit de l'eau de diverses sources, notamment l'infiltration des précipitations, des eaux des rivières Ghiss et Nekor dans la partie aval, l'écoulement latéral et l'infiltration des eaux d'irrigation. Il subit également un flux de retour d'eau souterraine provenant de l'irrigation, contribuant ainsi à son approvisionnement en eau global. Environ 328 Mm³ sont estimés comme étant les réserves totales de la nappe. L'eau provenant de l'aquifère de Ghiss-Nekor est utilisée à différentes fins, notamment pour l'agriculture et l'eau potable. Une partie de cette eau est également perdue par évapotranspiration. La principale sortie de cet aquifère est la limite maritime, où la majorité du débit s'écoule (Khouakhi et al., 2015).
<figure><img src="image_21.png" /><figcaption>Figure 15. Occupation du sol dans la plaine de Ghiss-Nekor et localisation des puits de captage et d'observation des eaux souterraines (Modifiée à partir de Bouhout et al. (2022))</figcaption></figure>

Les études de Salhi (2008), Vroey (2012) et Bouhout et al. (2022) ont fourni des informations importantes sur la piézométrie de la plaine de Ghiss-Nekor (Figure 16). L'étude de Salhi (2008) indique que l'oued Nekor est la principale source d'alimentation de la nappe de Ghiss-Nekor, mais que la construction du barrage MBAK a entraîné une baisse générale des niveaux piézométriques, en particulier dans la partie amont. Cela suggère que la gestion de l'eau dans la région doit tenir compte
de l'impact des infrastructures telles que les barrages sur les niveaux d'eau souterraine. L'étude de Vroey (2012) a confirmé que les deux oueds jouent un rôle important dans la recharge de la nappe. Les isopièzes indiquent que les oueds sont infiltrants. Elle ajoute que la station d'épuration des eaux usées (STEP) d'Imzouren contribue également à la recharge de la nappe. Quant à Bouhout et al. (2022), leur étude a révélé que les niveaux d'eau souterraine dans la partie sud-est de la zone d'étude étaient plus élevés que dans les côtés nord et nord-est. L'eau souterraine s'écoule vers le nord depuis le sud-est et se déverse dans la mer Méditerranée, qui sert de sortie naturelle de l'aquifère. L'aquifère est rechargé à partir des parties nord-ouest, sud-est et centre-ouest de la plaine car elles se trouvent dans des zones de haute altitude caractérisées par des valeurs maximales de transmissivité et de grands coefficients de stockage. Les lignes de niveau piézométriques montrent une diminution progressive le long de la côte nord-est, indiquant une inversion locale de la direction du gradient hydraulique vers la mer. Cette inversion peut provoquer une avancée possible de l'interface eau douce/eau de mer.

<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>Figure 16. La piézométrie dans la plaine de Ghiss-Nekor : (a) Les courbes isopièzes des années 1972 (avant la construction du barrage MBAK), 1977 (après la coupure d'alimentation liée au départ de la construction du barrage) et 2004 (après construction du barrage MBAK) (Salhi, 2008) ; (b) Les courbes isopièzes du novembre 2017 (Modifiée à partir de Bouhout et al. (2022))</figcaption></figure>
La nappe de Ghiss-Nekor est entourée de différentes roches provenant de trois domaines géologiques distincts (référez-vous au contexte géologique) : le Domaine Interne, le Domaine des Flyshs et le Domaine Externe, qui peuvent être exploités localement en tant qu'aquifères ou aquitards (Figure 17). Les aquifères Prédorsalien et du Domaine Interne se trouvent à l'extrémité nord-ouest de la nappe, tandis que l'aquitard des Flyshs et l'aquifère Villafranchien se trouvent à l'ouest de la nappe. L'aquitard du Domaine Externe se trouve au sud-ouest, au sud et au sud-est de la nappe, tandis que l'aquitard du Ras Tarf se trouve à l'extrémité nord-est de la nappe.

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

Figure 17. Carte synthétique du zonage hydrogéologique de la plaine de Ghiss-Nekor (Modifiée à partir de Bouhout et al. (2022)). 1 : Dépôts des cônes alluviaux ; 2 : Aquifère s'étendant à travers le domaine externe ; 3 : Aquifère de l'unité prédorsalienne ; 4 : Aquifère relatif au domaine interne de la ceinture du Rif ; 5 : Aquitard de flysch ; 6 : Aquitard du massif de Ras-Tarf ; 7 : Aquifère villafranchien ; 8 : Limite de l'aquifère alluvial de Ghiss-Nekor ; 9 : Sédimentaire non consolidé - productivité modérée à élevée ; 10 : Sédiments consolidés avec écoulement intergranulaire et fracturation - productivité modérée
### 3.3. Contexte démographique

La province d'Al Hoceima abrite une population d'environ 399 654 habitants, avec une densité de 112 hab/km², selon les données de recensement les plus récentes datant de 2014. La population urbaine municipale compte 135 840 habitants, tandis que la population rurale municipale est de 261 868 habitants. Comparativement au recensement de 2004 (395 644 habitants), la population a connu une croissance annuelle très faible de 1 %. La proportion de la population âgée de moins de 15 ans est passée de 29 % en 2004 à 27,38 % en 2014.

La ville d'Al Hoceima est la principale zone urbaine de la province. Elle comptait 54 333 habitants en 2004 et a augmenté à environ 55 557 habitants en 2014, avec un taux de croissance annuel de 2 %. La commune la plus peuplée après la ville d'Al Hoceima est Imzouren, qui a connu une forte croissance de 27 %, passant de 26 474 habitants en 2004 à 33 350 habitants en 2014 (Figure 18).

Le taux net d'activité, qui définit la part de la population qui participe ou cherche à participer à la production de biens et services dans la population totale, est 47,60 % dans la province d'Al Hoceima, dont 45,94 % en milieu urbain et 48,52 % en milieu rural. Ce taux est élevé dans la municipalité d'Al Hoceima (49,17 %), suivie par Ajdir (45,78 %), Ait Youssef Ou Ali (42,91 %), Imzouren (40,32 %), Louta (40,32 %) et Bni Bouayach (39,95 %).

Pour les communes d'Ijermouas et Trougout, appartenant à la province de Driouch, elles comptaient respectivement 11 288 habitants et 11 541 habitants en 2004 et ont diminué en 2014 pour atteindre 7 540 habitants et 11 458 habitants, avec des taux de croissance de -33 % et -1 % respectivement. Le taux d'activité est de 41,50 % à Trougout et de 37,53 % à Ijermouas.

Malgré ses richesses naturelles et culturelles, la province d'Al Hoceima est confrontée à de nombreux défis en matière de développement économique et social. En 2017, le taux de chômage était de 7,8 %, dont 15,6 % en milieu urbain et 4,6 % en milieu rural, en particulier chez les jeunes. Les infrastructures de la région sont souvent insuffisantes. Cependant, le gouvernement marocain a lancé des programmes de développement pour la région, notamment en matière d'infrastructures, de tourisme et de création d'emplois.
<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>Figure 18. L'évolution démographique entre 2004 et 2014 dans la plaine de Ghiss-Nekor et ses environs</figcaption></figure>

### 3.4. Contexte géologique

La chaîne du Rif (Figure 19), à laquelle appartient notre zone d'étude, est divisée en trois zones: le domaine interne, le domaine de flyschs et le domaine externe. **Le domaine interne** connu sous le nom de Bokoya est constitué principalement de terrains plissés et métamorphiques de trois unités continentales : **1. Les unités Sebtides** qui ont été affectées par une sorte de métamorphisme schiste bleu/schiste vert, encerclent le massif péridotitique de Beni Bousera. Ces unités sont constituées de kinzigites, de gneiss et de micaschistes (Michard et Kornprobst, 1974). **2. Les unités Ghomarides** sont constituées de schistes ayant subi un faible métamorphisme alpin (Poujol, 2014). **3. La dorsale calcaire** comprend des carbonates Triasico-Liassiques non métamorphisés. **Le domaine du flysch**, dont les couches apparaissent dans la morphologie du Rif sous forme de klipps au sommet des hauts reliefs (Michard et Kornprobst, 1974), est constitué des deux nappes du Jbel Tisirene-Oued Mechtâk ainsi que du Jbel Chouamat. Ces dernières, considérées comme des dépôts turbiditiques, sont constituées de marnes à litage calcaire du Crétacé supérieur à la base et de grès à faciès numidien
oligocène au sommet (Poujol, 2014). Le **domaine externe** est caractérisé par la présence de schistes métamorphisés du Mésozoïque (Crétacé) à faciès schiste vert (Poujol, 2014 ; Salhi, 2008 ; Thauvin, 1971).

<figure><img src="image_25.png" /><figcaption>Figure 19. Cadre géologique de la zone d'étude (Extrait et adapté de El Motaki et al., 2019)</figcaption></figure>

Notre zone d'étude est limitée par deux failles normales actives à composante coulissante : la faille d'Imzouren (NNW-SSE) à l'ouest et la faille de Trougout (N-S) à l'est (Medina, 1995 cité dans Taher (2021)). Ces failles sont à l'origine de l'ouverture d'un graben vers la fin du Tertiaire, qui a été comblé par le dépôt de centaines de mètres de sédiments alluviaux continentaux (sables, graviers et conglomérats) s'étendant du Pliocène à l'actuel. Une grande partie de l'apport détritique provient des deux rivières principales, le Ghiss et le Nekor, ainsi que des dépôts colluviaux des deux bassins versants, d'où la nature hétérogène des dépôts (Salhi et Benabdelouahab, 2017 ; Vroey, 2012). Plusieurs études (Guillemin et Houzay, 1982 ; Morel, 1987 ; Thauvin, 1971) ont rapporté l'existence
d'une subsidence dans la plaine de Ghiss-Nekor depuis au moins le Pliocène, ce qui a été confirmé par Taher (2021) en utilisant la technique DinSAR basée sur l'analyse de l'épaisseur du sol.

La plaine de Ghiss-Nekor est une vallée intra-montagneuse généralement flanquée de formations schisteuses imperméables et de flyschs gréseux (Figure 20; éléments 4, 5 et 13 de la légende). Elle est caractérisée par la présence de deux massifs géologiquement distincts : le massif volcanique miocène (Tortonien et Messinien) de Ras Tarf à l'ouest (Figure 20; élément 14 de la légende) et le massif calcaire-dolomitique de Bokoya à l'est (Figure 20; élément 15 de la légende) (Chafouq et al., 2016 ; Taher, 2021). Des dépôts alluviaux en éventail (cônes alluviaux) (Figure 20; élément 9 de la légende) sont observés au niveau du piémont en bordure de la montagne orientale.

Le diagramme de clôture lithologique (Lithology fence diagram) (Figure 21a), ainsi que le modèle lithologique de l'aquifère de Ghiss-Nekor (Figure 21b), ont été créés à partir des sections transversales lithologiques générées par Benabdelouahab et al. (2019) en se basant sur des levés géophysiques et des données de forage disponibles.

La lithologie présente un substratum profond imperméable de schiste argileux recouvert par un substratum supérieur argilo-marneux irrégulier et discontinu. La plaine alluviale de Ghiss-Nekor est composée de dépôts considérables de sables grossiers et de graviers, parfois mélangés avec des limons et des argiles, traversés par des lentilles argilo-marneuses éparses, ainsi qu'un large niveau argileux s'étendant près du littoral. Ces aquitards intermédiaires riches en argile ne sont pas continus. Par conséquent, l'aquifère de Ghiss-Nekor est considéré comme un aquifère monocouche. L'hétérogénéité de l'aquifère a rendu certaines zones confinées et d'autres non confinées (Vroey, 2012). Les alluvions ont une épaisseur moyenne de plus de 200 mètres et atteignent un maximum de 450 mètres dans une dépression observée près de Souani, ainsi qu'une autre dépression située à environ un kilomètre à l'est d'Imzouren, où l'on observe des dépôts importants d'alluvions grossières s'étendant sur environ 5,5 km².
<figure><img src="image_26.png" /></figure>

Figure 20. Carte lithologique de la zone d'étude (numérisée à partir de la carte géologique de la chaîne du Rif à l'échelle 1:50 000 émise en 1984 par la Direction de la géologie du Ministère marocain de l'Energie et des Mines). 1 : Rivières et ruisseaux intermittents ; 2 : Roches volcaniques (brèches et coulées d'andésite) ; 3 : Séries marneuses et gréseuses à micro-brèches ; 4 : Schistes séricitiques ; 5 : Schistes marneux, marno-calcaires ; 6 : Dépôts de pentes d'éboulis ; 7 : Dolérite, amphibolite et schiste vert ; 8 : Serpentine ; 9 : Cône alluvial ; 10 : Subsidence, solifluxion ; 11 : Limons salés ; 12 : Alluvions et limons modernes ; 13 : Flysch ou molasse ; 14 : Grès rouge ; 15 : Calcaire, dolomie ; 16 : Grès et conglomérat, gypse et trachyandésite ; 17 : Schiste, grès, flysch ; 18 : Dune de sable consolidée ; 19 : Molasse métamorphique, calcaire ; 20 : Conglomérat et marne ; 21 : Sable non consolidé ; 22 : Conglomérat, grès et limon ; 23 : Surface incrustée ou terrasse sur gravier ; 24 : Schiste et grès violet ; 25 : Flysch schisteux bleu avec quartzite ; 26 : Failles incertaines ; 27 : Failles normales
<figure><img src="image_27.png" /><figcaption>Figure 21. (a) Diagramme de clôture lithologique et (b) Modèle lithologique de la zone d'étude réalisé à partir des données de forages (A06, A11, B13, C01, C04, C05, C07, C08, C13, C15, D01, D05, D11, D12, D15, D16, D17, F01, F02, et F04) ; de sondage électrique vertical (VES) (A01, A03, A04, A05, A07, A09, A12, A13, A14, B01, B03, B04, B05, B06, B07, B08, B09, B11, C09, C10, C11, C12, C14, D02, D06, D09) ; et de tomographie de résistivité électrique (ERT) (A10, C02, C06, D14, F03)</figcaption></figure>
4. Conclusion

L'aquifère de Ghiss-Nekor est clairement une ressource en eau vitale pour la province d'Al Hoceima, mais sa surexploitation et la diminution des eaux de surface disponibles, accentuées par l'envasement du barrage MBAK, ont conduit à une situation préoccupante. Les efforts pour répondre à la demande en eau ont inclus la construction d'une station de dessalement, mais ces solutions ne sont pas suffisantes pour résoudre le problème de manière durable. L'utilisation continue des eaux souterraines a entraîné une détérioration de la situation, et l'extension de l'intrusion marine est un autre problème majeur qui doit être évalué et compris. En attendant l'achèvement du nouveau barrage à Iffassiyene, il est essentiel de trouver des solutions durables pour préserver cette ressource en eau précieuse et répondre aux besoins de la population de la province d'Al Hoceima, tout en garantissant la protection de l'aquifère et de l'environnement local.
# Partie 2

PARTIE 2 : EVALUATION INTEGREE DE L'INTRUSION MARINE & CARTOGRAPHIE DES ZONES POTENTIELLES DES EAUX SOUTERRAINES DANS LES BASSINS VERSANTS GHISS ET NEKOR
CHAPITRE 3

Chapitre 3 : Evaluation Intégrée De L'intrusion Marine Dans
L'aquifère Côtier De Ghiss-Nekor Par Les Méthodes
Hydrochimiques Et Géospatiales
# 1. Introduction

La surexploitation des eaux souterraines dans l'aquifère de Ghiss-Nekor et la rareté des précipitations sont les deux principaux facteurs qui rendent cette précieuse source d'eau potable vulnérable à la pollution par l'intrusion marine. Ainsi, avant n'importe quelle intervention qui vise une gestion efficace et durable de l'aquifère de Ghiss-Nekor, il est nécessaire d'évaluer le degré de pollution de cet aquifère par l'intrusion marine. De nombreux auteurs ont étudié l'intrusion marine dans l'aquifère de Ghiss-Nekor, notamment : (1) Salhi (2008) et Chafouq et al. (2016) qui ont utilisé la tomographie de résistivité électrique (ERT) pour cartographier l'étendue de l'intrusion marine ; (2) Iouzzi et al. (2011) qui ont utilisé la modélisation hydrogéologique dans un outil d'aide à la décision pour étudier les différentes contraintes auxquelles un aquifère peut être confronté, y compris une éventuelle intrusion marine ; (3) Khouakhi et al. (2015) et Kouz et al. (2018) ont utilisé l'approche GALDIT pour évaluer la vulnérabilité de l'aquifère à l'intrusion marine, et pour effectuer des évaluations préliminaires de l'intrusion marine future pour des scénarios d'élévation du niveau de la mer de 0,5 et 1 m, respectivement ; (4) Chafouq et al. (2017) et Nouayti et al. (2022) ont tous deux utilisé des données hydrochimiques et isotopiques pour déterminer la source de salinisation de l'aquifère de Ghiss-Nekor, tandis que (5) Vroey (2012), Ghalit et al. (2017b), et El Yousfi et al. (2022) ont utilisé des données hydrochimiques pour évaluer le processus de minéralisation dans notre zone d'étude. Malgré les études antérieures, l'étendue de l'intrusion marine dans cet aquifère alluvial n'est pas encore clairement définie et ne fournit pas une image détaillée de la propagation de cette intrusion. L'étude actuelle se distingue par la cartographie détaillée de l'extension de l'intrusion marine dans la plaine de Ghiss-Nekor pour la première fois.

Compte tenu des hétérogénéités géologiques de la zone d'étude, un seul indice ou un petit nombre d'approches sont insuffisants pour évaluer l'intrusion marine. Ainsi, de nombreuses approches doivent être considérées pour obtenir des résultats plus précis (Jiao et Post, 2019 ; Kura et al., 2014 ; Werner et al., 2013 ; Yusuf et al., 2021). L'une des approches dans lesquelles les données interdisciplinaires sont combinées avec des modèles géospatiaux est la cartographie de la vulnérabilité à l'aide de modèles « d'évaluation de la vulnérabilité des eaux souterraines » (GVA) tels que DRASTIC, GALDIT et EPIK, qui sont souvent utilisés pour mesurer la sensibilité d'un aquifère à la contamination par l'eau de mer. Cependant, certaines limites ont été signalé par Momejian et al. (2019)
et Parizi et al. (2019), notamment une corrélation limitée avec les mesures des indicateurs de l'intrusion marine (TDS, f<sub>sea</sub>, GQI), et le fait que toutes les zones vulnérables ne sont pas nécessairement polluées au moment des évaluations de vulnérabilité. En outre, pour éviter les interprétations erronées des profils de résistivité électrique, Kura et al. (2014) ont développé une solution basée sur un SIG dans laquelle les données de résistivité électrique ont été fusionnées avec les données géochimiques pour fournir une carte finale délimitant les zones subissant une intrusion marine dans l'île de Kapas, en Malaisie. Asare et al. (2021) a utilisé une combinaison de 10 ratios ioniques principaux distincts et l'indice d'échange de base (BEX) pour localiser la source des eaux souterraines salées dans les communautés côtières de la région centrale du Ghana. Ces techniques se sont avérées efficaces pour produire des résultats fiables, pertinents pour la mise en œuvre d'une stratégie de gestion à long terme des aquifères côtiers.

Ainsi, l'évaluation du degré d'intrusion marine dans l'aquifère de Ghiss-Nekor est effectuée dans la présente étude en utilisant une enquête hydrochimique multi-approches abordable. Pour ce faire, une méthode originale d'intégration géospatiale de plusieurs ratios et indices géochimiques a été utilisée. Les ratios ioniques (Cl/HCO<sub>3</sub>, SO<sub>4</sub>/Cl, Na/Cl, et Mg/Mg+Ca) ainsi que les indices SWI (Indice de qualité des eaux souterraines spécifique à l'intrusion marine (GQI<sub>swi</sub>) et Indice de mélange d'eau salée (SMI)) ont été calculés et intégrés dans un SIG afin de réaliser une analyse de superposition pondérée pour évaluer les zones affectées par l'eau de mer.

En outre, cette étude a pour objectif d'identifier les sources anthropiques et géogéniques contribuant à la chimie des eaux souterraines de la zone d'étude en interprétant les données des analyses statistiques (statistiques descriptives, matrice de corrélation des paramètres hydrochimiques, analyse en composantes principales), le diagramme de Piper, le diagramme de Chadha, le diagramme de Gibbs et les diagrammes de Stiff. Un modèle lithologique et un diagramme de clôture lithologique, ainsi qu'un diagramme de dispersion de NO<sub>3</sub><sup>-</sup>/Cl<sup>-</sup> en fonction de Cl<sup>-</sup>, ont été générés pour interpréter la carte finale de l'intrusion marine. Les résultats obtenus serviront de base pour une gestion optimale des eaux souterraines dans l'aquifère de Ghiss-Nekor.
## 2. Matériel et méthodes

### 2.1. Échantillonnage et analyse chimique

Les échantillons ont été prélevés en janvier 2022 dans 52 puits situés dans une région côtière d'environ 64 km² (Figure 22). Avant la campagne de prélèvement, nous avons cartographié les sites potentiels à l'aide du logiciel Google Earth Pro afin d'identifier les zones accessibles pour des prélèvements représentatifs des eaux souterraines. La zone de prélèvement potentiel a été réduite pour augmenter la densité des échantillons, permettant ainsi une répartition spatiale plus raisonnable des paramètres physico-chimiques de l'eau et une évaluation précise de l'intrusion marine dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor. Les puits sélectionnés pour cette étude se trouvaient dans les huit premiers kilomètres de la côte et étaient destinés à l'approvisionnement en eau domestique et à l'irrigation.

Afin d'assurer la cohérence méthodologique et la qualité des données, les échantillons d'eau souterraine de cette étude ont été prélevés, stockés, transportés et soumis à des analyses de laboratoire conformément aux normes décrites dans le document "Water analysis (9th edition)" (Rodier et al., 2009). Les paramètres physico-chimiques mesurés dans cette étude sont : le pH, la température (T), le total des solides dissous (TDS), la conductivité électrique (CE), et les concentrations des principaux cations et anions, à savoir le sodium (Na⁺), le potassium (K⁺), le magnésium (Mg²⁺), le calcium (Ca²⁺), l'ammonium (NH₄⁺), les bicarbonates (HCO₃⁻), les nitrates (NO₃⁻), les nitrites (NO₂⁻), les chlorures (Cl⁻), les sulfates (SO₄²⁻), l'orthophosphate (PO₄³⁻), et la silice (SiO₂). L'équipement énuméré dans le Tableau 3 a été utilisé pour mesurer ces paramètres en janvier 2022. Les conditions météorologiques de ce mois ont été une continuation de la période sèche de l'année précédente, la région n'ayant reçu aucune pluie substantielle.
<figure><img src="image_28.png" /><figcaption>Figure 22. Répartition géographique des puits examinés pour l'étude hydrochimique (Janvier 2022)</figcaption></figure>
<table><caption>Tableau 3: Equipement et techniques utilisés dans cette étude pour mesurer les paramètres physico-chimiques des eaux souterraines</caption><thead><tr><td>Paramètres examinés</td><td>Équipements et techniques de mesure</td></tr></thead><tbody><tr><td>T, pH, CE</td><td>Multimètre PCE-PHD 1 (instruments PCE)</td></tr><tr><td>TDS</td><td>Calculé à l'aide de la formule TDS = Σ cations + Σ anions</td></tr><tr><td>Na<sup>+</sup>, K<sup>+</sup></td><td>Photomètre de flamme (Modèle : ELICO CL 378) (précision ± 0,5 ppm)</td></tr><tr><td>Ca<sup>2+</sup>, Mg<sup>2+</sup></td><td>Titrage avec EDTA</td></tr><tr><td>Cl<sup>-</sup></td><td>Titrage avec du nitrate d'argent (0,1 N)</td></tr><tr><td>HCO<sub>3</sub><sup>-</sup></td><td>Titrage avec de l'acide chlorhydrique (0,1 N)</td></tr><tr><td>NO<sub>3</sub><sup>-</sup>, NO<sub>2</sub><sup>-</sup>, NH<sub>4</sub><sup>+</sup>, PO<sub>4</sub><sup>3-</sup>, SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> et SiO<sub>2</sub></td><td>La méthode de détermination colorimétrique utilisant un spectrophotomètre UV-VIS (LANGE HACH DR-6000) (précision ± 1 nm)</td></tr></tbody></table>

## 2.2. Gestion des données

Les statistiques descriptives, la matrice de corrélation, ainsi que les statistiques multivariées (analyse en composantes principales [ACP] selon la méthode varimax avec rotation) ont été réalisées à l'aide du logiciel IBM SPSS STATISTICS (version 25). Le logiciel AquaChem 10 a été utilisé pour créer le diagramme de Piper et générer automatiquement les faciès hydrochimiques de chaque échantillon. Ensuite, le logiciel ArcGIS 10.8 a été utilisé pour tracer spatialement les types d'eau en utilisant l'outil Polygones de Thiessen. Cet outil crée des frontières polygonales pour établir et identifier les zones proches entourant les points de données individuels. Les diagrammes de Stiff ont été créés à l'aide du logiciel "Diagrammes" développé par Roland SIMLER et téléchargeable sur (http://www.lha.univ-avignon.fr/). Les ratios ioniques et les indices de calcul de l'intrusion marine, ainsi que les différents graphiques, ont été réalisés à l'aide d'Origin Pro 2021 (Cl/HCO₃, SO₄/Cl, Na/Cl, Mg/Mg+Ca, Seawater Mixing Index [SMI]) et de Microsoft Excel 365 (diagramme de Chadha, diagramme de Gibbs, Groundwater Quality Index pour l'intrusion marine [GQIswi]).

L'interpolation spatiale des concentrations ioniques, des ratios ioniques et des indices de l'intrusion marine a été effectuée en utilisant la technique de la distance inverse pondérée (IDW) incluse dans ArcGIS. Les méthodes de cartographie les plus courantes dans le secteur des eaux souterraines sont l'IDW et l'interpolation par krigeage. Selon plusieurs recherches antérieures (Hajji et al., 2022 ; Yang et al., 2020 ; Zolekar et al., 2021), la méthode d'interpolation IDW est plus précise que l'outil de krigeage. De plus, la méthode IDW est réputée pour sa facilité d'utilisation, sa rapidité et la précision de ses résultats (Hu, 1995 ; Kura et al., 2014 ; Rina et al., 2013). Pour la superposition des cartes choisies, nous avons utilisé la technique de la somme pondérée (weighted sum) dans ArcGIS pour générer la carte de l'intrusion marine.
# 3. Résultats et discussion

## 3.1. Évaluation et analyses des données hydrochimiques

### 3.1.1. Contrôle de la qualité des données

L'erreur de la balance de charge (CBE) a été calculé pour chaque échantillon afin de déterminer le niveau de précision analytique, d'exactitude et de fiabilité des résultats en utilisant l'équation (4) :

$$CBE = \left| \frac{\sum Cations - \sum Anions}{\sum Cations + \sum Anions} \right| \times 100 \quad (4)$$

où Σ Cations et Σ Anions sont respectivement les sommes des cations et des anions qui ont été calculées en meq/l.

Le calcul des CBE montre qu'environ 85 % des échantillons se situent dans la limite d'erreur acceptable de -5 à +5 %, seuls 8 échantillons se situant en dehors de ce seuil (+/- 7 %). Par conséquent, la précision des données sur la qualité de l'eau a été jugée adéquate pour les analyses futures de la présente étude.

### 3.1.2. Statistiques descriptives et distribution spatiale des paramètres physico-chimiques

Le Tableau 4 donne un aperçu des données fondamentales des caractéristiques physico-chimiques de l'eau souterraine de Ghiss-Nekor pour le mois de janvier 2022. Le pH est alcalin et varie de 7,12 à 8,20 avec une moyenne de 7,62. L'écart-type (SD) du pH est extrêmement faible (0,28), démontrant la source commune des échantillons (Kura et al., 2014). Les valeurs de CE varient de 1612 à 15300 µS/cm avec une moyenne de 4076,35 µS/cm. Les valeurs de TDS varient de 1449,47 à 10014,78 mg/l avec une moyenne de 3043,60 mg/l. Les eaux souterraines sont généralement considérées comme salines si leur teneur en sel (TDS) dépasse 1000 mg/l (Jiao and Post, 2019; Li et al., 2020; Moreira et al., 2023). En revanche, les limnologues considèrent une eau comme étant douce si son taux de TDS est inférieur à 3000 mg/l (Fadili, 2014; Song et al., 2016; Williams, 1987). Dans cette étude, nous avons considéré l'eau ayant une teneur en TDS allant jusqu'à 3000 mg/l comme de l'eau douce.

Les distributions spatiales de la CE, du TDS, du Cl⁻, du Na⁺ et du Mg²⁺, représentées respectivement dans les Figures 23, Figure 24, Figure 25, Figure 26 et Figure 27, ont montré
des valeurs importantes le long du littoral. En particulier, les puits W25, W47 et W38 ont présenté des concentrations élevées, tout comme les puits W27 et W28 près de la ville urbaine d'Imzouren. En ce qui concerne le K⁺, la Figure 28 révèle des concentrations élevées, avec un maximum de 40,40 mg/l, près de la côte, notamment dans les puits W52, W26, W47, W38, W33 et W34. La distribution du SO₄²⁻ et du Ca²⁺, illustrée dans les Figures 29 et Figure 30, présente une similitude marquée. Les concentrations élevées ont été principalement observées sur la partie ouest de la plaine de Ghiss-Nekor, avec des valeurs maximales particulièrement prononcées dans la région de Souani. En revanche, le HCO₃⁻, représenté dans la Figure 31, est beaucoup plus concentré du côté est de la plaine, atteignant une concentration maximale de 713,70 mg/l. Les valeurs élevées d'ammonium (NH₄⁺), représentées dans la Figure 32, sont principalement observées le long des deux rives de l'Oued Ghiss, atteignant un maximum de 0,182 mg/l. Les figures Figure 33 et Figure 34 mettent en évidence une distribution spatiale cohérente du PO₄³⁻ et de la SiO₂. Les valeurs maximales de ces deux substances sont observées dans la partie extrême nord-est de la plaine. Une concordance significative est également observée entre la distribution des nitrates (NO₃⁻) et des nitrites (NO₂⁻), tel que montré respectivement dans les Figures 35 et Figure 36. Ces deux substances présentent des concentrations élevées dans la zone urbaine d'Imzouren, ainsi que dans les zones rurales de Hdid et Azrou.

L'écart-type des paramètres hydrochimiques a révélé de larges variations des concentrations mesurées, en particulier pour le chlorure qui a présenté la plus grande variation de tous les ions examinés (SD = 823,63 mg/l), avec une gamme de 155,99 à 5140,69 mg/l et une moyenne de 858,58 mg/l. Les variations considérables des paramètres hydrochimiques indiquent que la salinisation pourrait avoir plusieurs sources différentes dans notre zone d'étude (Sarker et al., 2022). L'intrusion marine pourrait être l'un des facteurs potentiels de salinisation, ce qui est perceptible dans les grandes variations de la CE (SD = 2337,80 µs/cm) et du TDS (SD = 1520,18 mg/l) (Kura et al., 2014). Les observations précédentes sont corroborées par les valeurs du coefficient d'asymétrie (Skewness) qui, à l'exception de SO₄²⁻, pH, Ca²⁺ et HCO₃⁻, dépeignent une dispersion éloignée de la normale des paramètres physicochimiques et sont sensiblement supérieures à zéro. L'abondance des cations a été découverte dans l'ordre suivant : Na⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > K⁺ > NH₄⁺, tandis que l'ordre des anions est SO₄²⁻ > Cl⁻ > HCO₃⁻ > NO₃⁻ > PO₄³⁻ > NO₂⁻. Dans une recherche menée par Ghalit et al. (2017b) en amont de la plaine de Ghiss-Nekor, le même ordre d'abondance a été obtenu.
<table><caption>Tableau 4: Statistiques descriptives des paramètres mesurés des eaux souterraines dans la présente étude</caption><thead><tr><th>Paramètre</th><th>Unités</th><th>Moyenne</th><th>Médiane</th><th>Min</th><th>Max</th><th>SD</th><th>Skewness</th></tr></thead><tbody><tr><td>pH</td><td>-</td><td>7,62</td><td>7,60</td><td>7,12</td><td>8,20</td><td>0,28</td><td>0,22</td></tr><tr><td>CE</td><td>µs/cm</td><td>4076,35</td><td>3480,00</td><td>1612,00</td><td>15300,00</td><td>2337,80</td><td>2,88</td></tr><tr><td>TDS</td><td>mg/l</td><td>3043,60</td><td>2717,45</td><td>1449,47</td><td>10014,78</td><td>1520,18</td><td>2,63</td></tr><tr><td>Na<sup>+</sup></td><td>mg/l</td><td>529,59</td><td>436,00</td><td>137,00</td><td>2560,00</td><td>413,85</td><td>3,08</td></tr><tr><td>K<sup>+</sup></td><td>mg/l</td><td>7,20</td><td>4,30</td><td>1,70</td><td>40,40</td><td>7,65</td><td>2,79</td></tr><tr><td>Mg<sup>2+</sup></td><td>mg/l</td><td>142,71</td><td>131,04</td><td>56,64</td><td>395,52</td><td>65,64</td><td>1,98</td></tr><tr><td>Ca<sup>2+</sup></td><td>mg/l</td><td>226,87</td><td>223,64</td><td>59,32</td><td>415,21</td><td>74,45</td><td>0,29</td></tr><tr><td>NH<sub>4</sub><sup>+</sup></td><td>mg/l</td><td>0,02</td><td>0,01</td><td>0,00</td><td>0,18</td><td>0,03</td><td>3,85</td></tr><tr><td>Cl<sup>-</sup></td><td>mg/l</td><td>858,58</td><td>627,52</td><td>155,99</td><td>5140,69</td><td>823,63</td><td>3,48</td></tr><tr><td>SO<sub>4</sub><sup>2-</sup></td><td>mg/l</td><td>873,15</td><td>857,45</td><td>235,11</td><td>1592,25</td><td>312,59</td><td>0,13</td></tr><tr><td>HCO<sub>3</sub><sup>-</sup></td><td>mg/l</td><td>377,85</td><td>359,90</td><td>152,50</td><td>713,70</td><td>104,09</td><td>0,70</td></tr><tr><td>NO<sub>3</sub><sup>-</sup></td><td>mg/l</td><td>29,53</td><td>19,79</td><td>0,00</td><td>123,36</td><td>26,68</td><td>1,58</td></tr><tr><td>NO<sub>2</sub><sup>-</sup></td><td>mg/l</td><td>0,04</td><td>0,00</td><td>0,00</td><td>1,37</td><td>0,20</td><td>6,37</td></tr><tr><td>PO<sub>4</sub><sup>3-</sup></td><td>mg/l</td><td>0,08</td><td>0,04</td><td>0,00</td><td>0,54</td><td>0,11</td><td>2,76</td></tr><tr><td>SiO<sub>2</sub></td><td>mg/l</td><td>20,51</td><td>15,29</td><td>5,54</td><td>81,04</td><td>16,65</td><td>2,79</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_29.png" /><figcaption>Figure 23. Distribution spatiale de la conductivité électrique (CE) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>

<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>Figure 24. Distribution spatiale du TDS dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>
<figure><img src="image_31.png" /><figcaption>Figure 25. Distribution spatiale du chlorure (Cl⁻) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>

<figure><img src="image_32.png" /><figcaption>Figure 26. Distribution spatiale du sodium (Na²⁺) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>
<figure><img src="image_33.png" /><figcaption>Figure 27. Distribution spatiale du magnésium (Mg²⁺) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>

<figure><img src="image_34.png" /><figcaption>Figure 28. Distribution spatiale du potassium (K⁺) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>
<figure><img src="image_35.png" /><figcaption>Figure 29. Distribution spatiale des sulfates ($SO_4^{2-}$) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>

<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>Figure 30. Distribution spatiale du calcium ($Ca^{2+}$) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>
<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>Figure 31. Distribution spatiale des bicarbonates (HCO$_3^-$) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>

<figure><img src="image_38.png" /><figcaption>Figure 32. Distribution spatiale de l'ammonium (NH$_4^+$) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>
<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>Figure 33. Distribution spatiale de l'orthophosphate (PO₄³⁻) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>

<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>Figure 34. Distribution spatiale des silicates (SiO₂) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>
<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>Figure 35. Distribution spatiale des nitrates (NO$_3^-$) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>

<figure><img src="image_42.png" /><figcaption>Figure 36. Distribution spatiale des nitrites (NO$_2^-$) dans la plaine de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>
### 3.1.3. Corrélation des paramètres hydrochimiques

La matrice de corrélation a été utilisée pour déterminer le niveau de connexion entre plusieurs paramètres physico-chimiques. Le Tableau 5 présente la matrice de corrélation, et la Figure 37 fournit un nuage de points correspondant. Les valeurs de +1 (corrélation positive) ou -1 (corrélation négative) indiquent une forte corrélation entre les paramètres, tandis qu'une valeur de zéro indique l'absence de lien. Les coefficients de corrélation compris entre 0,5 et 0,7 indiquent des variables modérément corrélées, entre 0,7 et 0,9 des variables fortement corrélées, tandis que celles dont la valeur est égale ou supérieure à 0,9 sont très fortement corrélées. Ces trois catégories de coefficients de corrélation ont été mises en gras dans le tableau de la matrice de corrélation.

Les corrélations positives élevées et très élevées de Na⁺, Cl⁻, Mg²⁺, et K⁺ avec la CE et le TDS révèlent que la salinité élevée observée est principalement contrôlée par ces ions majeurs. Ils sont les plus susceptibles de provenir des mêmes sources (Kura et al., 2014) telles que l'intrusion marine (Kim et al., 2003) et la dissolution des sels (Askri et al., 2022 ; Gebeyehu et al., 2022).

La corrélation très élevée entre Na⁺ et Cl⁻ (r=0.99) souligne les effets de l'altération chimique, du lessivage secondaire des sels et de l'intrusion marine (Abu Al Naeem et al., 2019a; Prasanna et al., 2010; Srinivasamoorthy et al., 2011). La corrélation très élevée entre Ca²⁺ et SO₄²⁻ (r=0,92) peut indiquer que la source de ces deux ions est la dissolution du gypse (CaSO₄·2H₂O) ou de l'anhydrite (CaSO₄) (Abu-alnaeem et al., 2019 ; Askri et al., 2022 ; Dobrzyński, 2007). Cependant, la forte corrélation de Mg²⁺ avec Ca²⁺ (r = 0,74), Na⁺ (r = 0,84) et Cl⁻ (r=0,85) suggère fortement les mêmes sources pour ces éléments, principalement l'intrusion marine et la dissolution de carbonates (Abu Al Naeem et al., 2019a). Les fortes corrélations de K⁺ avec Na⁺ et Cl⁻ indiquent une source partagée, d'autant plus que ces ions se trouvent en grande quantité près du littoral, ce qui suggère que l'intrusion marine peut être une cause potentielle de salinisation en bord de mer (Gebeyehu et al., 2022). Le SiO₂ est fortement corrélé avec le PO₄³⁻ (r= 0.94) et les deux sont modérément corrélés avec le NO₃⁻ (r=0.60 et r=0.61, respectivement). SiO₂ est géogénique, cependant, l'occurrence de PO₄³⁻ et NO₃⁻ est principalement anthropique et peut provenir des systèmes septiques, de l'utilisation de fumier et des engrais commerciaux (Ator et Denis, 1997). Cette forte corrélation entre SiO₂, PO₄³⁻ et NO₃⁻ peut s'expliquer par le fait que l'altération des silicates peut être renforcée par le processus de nitrification (Batsaikhan et al., 2021). Les corrélations faibles à très faibles entre NH₄⁺, NO₃⁻, NO₂⁻, PO₄³⁻ et la plupart des variables (CE, TDS, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Cl⁻) peuvent être expliquées par les sources
différentes de ces ions et indiquent que les activités humaines, y compris les fuites d'eaux usées et les activités agricoles, ont eu un impact sur la chimie des eaux souterraines (Abu Al Naeem et al., 2019a). Une très faible corrélation négative entre le pH et tous les autres paramètres (-0,37< r <0,05) implique que la fluctuation du pH a peu d'impact sur la salinité des eaux souterraines (Gebeyehu et al., 2022).

L'examen de la matrice de corrélation montre une forte probabilité d'intrusion marine ainsi que d'autres sources de salinité dans l'aquifère de Ghiss-Nekor.

<table><caption>Tableau 5 : Matrice de corrélation des paramètres physico-chimiques mesurés dans la présente étude</caption><thead><tr><th>Ions</th><th>Na<sup>+</sup></th><th>K<sup>+</sup></th><th>Mg<sup>2+</sup></th><th>Ca<sup>2+</sup></th><th>NH<sub>4</sub><sup>+</sup></th><th>Cl<sup>-</sup></th><th>SO<sub>4</sub><sup>2-</sup></th><th>HCO<sub>3</sub><sup>-</sup></th><th>NO<sub>3</sub><sup>-</sup></th><th>NO<sub>2</sub><sup>-</sup></th><th>PO<sub>4</sub><sup>3-</sup></th><th>SiO<sub>2</sub></th><th>CE</th><th>TDS</th><th>pH</th></tr></thead><tbody><tr><td>Na<sup>+</sup></td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>K<sup>+</sup></td><td><strong>0,79</strong></td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mg<sup>2+</sup></td><td><strong>0,84</strong></td><td><strong>0,56</strong></td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ca<sup>2+</sup></td><td>0,49</td><td>0,20</td><td><strong>0,74</strong></td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NH<sub>4</sub><sup>+</sup></td><td>0,14</td><td>0,24</td><td>0,23</td><td>0,18</td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cl<sup>-</sup></td><td><strong>0,99</strong></td><td><strong>0,77</strong></td><td><strong>0,85</strong></td><td><strong>0,50</strong></td><td>0,16</td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>SO<sub>4</sub><sup>2-</sup></td><td>0,38</td><td>0,14</td><td><strong>0,69</strong></td><td><strong>0,92</strong></td><td>0,20</td><td>0,36</td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>HCO<sub>3</sub><sup>-</sup></td><td>0,19</td><td>0,02</td><td>0,26</td><td>-0,01</td><td>-0,09</td><td>0,14</td><td>0,02</td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NO<sub>3</sub><sup>-</sup></td><td>0,21</td><td>0,17</td><td>0,04</td><td>-0,15</td><td>0,03</td><td>0,19</td><td>-0,16</td><td>0,11</td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NO<sub>2</sub><sup>-</sup></td><td>0,14</td><td>0,04</td><td>0,13</td><td>0,10</td><td>-0,10</td><td>0,14</td><td>0,04</td><td>0,06</td><td>0,39</td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PO<sub>4</sub><sup>3-</sup></td><td>0,18</td><td>0,25</td><td>-0,06</td><td>-0,29</td><td>-0,03</td><td>0,16</td><td>-0,36</td><td>0,16</td><td><strong>0,61</strong></td><td>0,03</td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>SiO<sub>2</sub></td><td>0,18</td><td>0,22</td><td>-0,08</td><td>-0,26</td><td>-0,04</td><td>0,16</td><td>-0,37</td><td>0,14</td><td><strong>0,60</strong></td><td>0,05</td><td><strong>0,94</strong></td><td>1,00</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>CE</td><td><strong>0,99</strong></td><td><strong>0,75</strong></td><td><strong>0,91</strong></td><td><strong>0,60</strong></td><td>0,18</td><td><strong>0,99</strong></td><td>0,49</td><td>0,19</td><td>0,19</td><td>0,14</td><td>0,12</td><td>0,12</td><td>1,00</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TDS</td><td><strong>0,97</strong></td><td><strong>0,71</strong></td><td><strong>0,93</strong></td><td><strong>0,68</strong></td><td>0,18</td><td><strong>0,96</strong></td><td><strong>0,58</strong></td><td>0,21</td><td>0,15</td><td>0,14</td><td>0,07</td><td>0,07</td><td><strong>0,99</strong></td><td>1,00</td><td></td></tr><tr><td>pH</td><td>-0,22</td><td>-0,04</td><td>-0,18</td><td>-0,26</td><td>0,32</td><td>-0,19</td><td>-0,18</td><td>-0,37</td><td>-0,03</td><td>0,05</td><td>-0,18</td><td>-0,23</td><td>-0,22</td><td>-0,25</td><td>1,00</td></tr><tr><td>Ions</td><td>Na<sup>+</sup></td><td>K<sup>+</sup></td><td>Mg<sup>2+</sup></td><td>Ca<sup>2+</sup></td><td>NH<sub>4</sub><sup>+</sup></td><td>Cl<sup>-</sup></td><td>SO<sub>4</sub><sup>2-</sup></td><td>HCO<sub>3</sub><sup>-</sup></td><td>NO<sub>3</sub><sup>-</sup></td><td>NO<sub>2</sub><sup>-</sup></td><td>PO<sub>4</sub><sup>3-</sup></td><td>SiO<sub>2</sub></td><td>CE</td><td>TDS</td><td>pH</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_43.png" /><figcaption>Figure 37. Diagramme de dispersion de la matrice de corrélation avec les histogrammes qui décrivent la distribution de chaque variable numérique</figcaption></figure>

### 3.1.4. Analyse en composantes principales (ACP)

Dans la présente étude, l'analyse en composantes principales (ACP) a été utilisée en vue d'étudier les sources de variation des variables hydrochimiques. L'ACP permet de réduire un grand nombre de paramètres indépendants à un ensemble plus petit tout en conservant leurs propriétés originales (Sarker et al., 2022). Par conséquent, les variables primaires influençant la chimie des eaux souterraines peuvent être mises en évidence. Dans cette étude, l'ACP a été appliquée en utilisant la rotation orthogonale varimax avec normalisation de Kaiser. Cette méthode de rotation est la plus souvent utilisée dans la littérature et peut réduire l'impact des paramètres moins significatifs de la qualité des eaux souterraines trouvés par l'ACP (Said et Salman, 2021 ; Sarker et al., 2022). L'analyse
a été effectuée sur un sous-ensemble de 13 variables sélectionnées qui représentent le cadre géochimique. Afin de déterminer la pertinence de l'ensemble des données pour l'ACP, les tests de Kaiser Meyer Olkin (KMO) et de Bartlett ont été utilisés, et les résultats calculés sont présentés dans le Tableau 6. Une valeur de KMO supérieure à 0,5 et un seuil de signification du test de Bartlett inférieur à 0,05 indiquent qu'il existe une corrélation substantielle dans les données. Dans la présente étude, la valeur d'adéquation KMO est de 0,642 et le seuil de signification est égal à 0,000.

<table><caption>Tableau 6 : Évaluation de la pertinence de l'ACP avec rotation varimax en utilisant les tests de Kaiser-Meyer-Olkin (KMO) et de Bartlett</caption><thead><tr><th>Tests</th><th></th><th>Valeur mesurée</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Mesure de Kaiser-Meyer-Olkin d'adéquation de prélèvement</td><td>Chi-carré approximatif</td><td>0,642<br>987,711</td></tr><tr><td>Degrés de liberté (df)</td><td>78</td></tr><tr><td>Test de sphéricité de Bartlett</td><td>Signification</td><td>0,000</td></tr></tbody></table>

Dans cette étude, nous avons pu déterminer les composantes les plus significatives en traçant leurs valeurs propres (Figure 38a). Un point d'inflexion a été identifié en utilisant la valeur propre comme mesure. Le point d'inflexion est délimité par les valeurs propres supérieures à 1. Ainsi, quatre composantes ont été sélectionnées et considérées comme significatives car elles ont expliqué une quantité importante de variance dans les données. Ce diagramme d'éboulis (Scree plot) nous permet d'avoir une bonne vue d'ensemble des composantes qui ont le plus d'impact sur la salinisation dans la zone d'étude (Abu Al Naeem et al., 2019b). Ces quatre composantes expliquent 81,05 % de la variance totale (Figure 38b) : 40,12 % pour la première composante, 23,21 % pour la deuxième composante, 9,60 % pour la troisième composante et 8,12 % pour la quatrième composante. Le Tableau 7 présente la liste des poids (loadings) correspondants à chacune de ces composantes. Les poids dont les valeurs dépassent 0,65 sont mis en gras dans le tableau et sont utilisés pour évaluer les relations entre les composantes et les paramètres hydrochimiques (Sarker et al., 2022). La composante 1 peut être appelée "la composante de salinisation" car les éléments majeurs qu'elle contient sont caractéristiques de l'eau de mer. Elle présente des poids positifs élevés pour CE (0,984), Na⁺ (0,943), Cl⁻ (0,959), Mg²⁺ (0,923), ainsi que des poids modérément positifs pour K⁺ (0,778), Ca²⁺ (0,627), et SO₄²⁻ (0,537), ce qui indique une influence potentielle de l'intrusion marine (Abu Al Naeem et al., 2019b; Badmus et al., 2020; Balasubramanian et al., 2022; Kumar et al., 2020; Tiwari et al., 2019; H. Wang et al., 2022). Cette inférence est renforcée par les concentrations élevées de Cl⁻ et de K⁺ trouvées
près du littoral. Cependant, l'évaporation peut être l'une des principales sources de minéralisation dans la zone d'étude car, selon Said et Salman (2021), l'évaporation est favorisée dans des conditions sèches et non confinées, comme c'est le cas dans notre zone d'étude. De plus, l'altération des minéraux feldspathiques tels que l'albite libère du sodium et peut être une source importante de concentrations de Na⁺ (Kaur et al., 2019). La dissolution du gypse et de l'anhydrite dans la zone de recharge en amont de la plaine de Ghiss-Nekor peut également expliquer le poids modérément positif de Ca²⁺ et de SO₄²⁻ dans la première composante (Ghalit et al., 2017b; Kumar et al., 2020). En résumé, la composante de salinisation dans notre zone d'étude peut provenir de processus géogéniques tels que l'évaporation, les interactions eau-roche et l'intrusion marine.

La composante 2 présente des poids positifs élevés de PO₄³⁻ (0,905), SiO₂ (0,895) et NO₃⁻ (0,667). L'association de NO₃⁻ et PO₄³⁻ indique une source anthropique telle que les eaux usées domestiques contenant des détergents, ainsi que les écoulements agricoles contenant des engrais azotés et phosphorés (Batsaikhan et al., 2021 ; Kaur et al., 2019 ; Kundu et al., 2015 ; Tiwari et al., 2019 ; Wang et al., 2022). Les interactions eau-roche sont la source la plus importante de SiO₂, cependant, la forte corrélation entre cet élément et les deux contaminants anthropiques (PO₄³⁻ et NO₃⁻) peut s'expliquer par l'altération des silicates médiée par la nitrification (Batsaikhan et al., 2021). Comme la plupart des variables liées à la composante 2 sont corrélées aux apports d'eaux usées domestiques et d'engrais, cette composante peut être appelée "composante de contamination anthropique".

Un poids élevé et positif de NO₂⁻ est décrit par la composante 3. Les niveaux élevés de NO₂⁻ dans les eaux souterraines font référence à la pollution causée par les activités humaines. De plus, une forte concentration de cet élément est observée dans la zone entourant la ville urbaine d'Imzouren, ce qui suggère fortement qu'il provient de lixiviats d'eaux usées. Il convient de noter que les latrines traditionnelles à fosse sont plus couramment utilisées dans les zones rurales et semi-rurales du Maroc (Mchiouer et al., 2022).

La composante 4 décrit le poids modérément positif de NH₄⁺. Sa présence dans les eaux souterraines peut être attribuée à des activités anthropiques telles que l'utilisation excessive d'engrais ou l'infiltration d'égouts (H. Wang et al., 2022). Cependant, le fait que cet élément se retrouve en quantité importante dans les endroits où l'agriculture est pratiquée activement nous amène à penser
que cette quatrième composante a une origine agricole. HCO3⁻ est négativement corrélé avec l'élément susmentionné, ce qui peut s'expliquer par son apparition naturelle plutôt que par des activités anthropiques. Ce processus naturel peut typiquement être la dissolution des minéraux carbonatés dans les formations rocheuses que traverse la rivière Nekor, étant donné que la lithologie de la région environnante est principalement composée de schiste et de calcaire (Badmus et al., 2020 ; Salhi et Benabdelouahab, 2017).

D'après les résultats de l'ACP, des processus hydrogéochimiques complexes ont été mis en évidence, notamment l'altération des matériaux de la zone d'alimentation (y compris la dissolution du gypse, l'altération des silicates et l'altération des feldspaths contenant du sodium), le processus d'évaporation, l'intrusion marine ainsi que des effets anthropiques tels que l'agriculture et l'infiltration des eaux usées résidentielles. Ces mêmes conclusions ont été rapportées par plusieurs auteurs (Chafouq et al., 2017; Ghalit et al., 2017b; Nouayti et al., 2022; Vroey, 2012), et Chafouq et al. (2017) ont identifié l'intrusion marine comme contribuant légèrement à la salinité de l'aquifère de Ghiss-Nekor.

<figure><img src="image_44.png" /><figcaption>Figure 38. (a) Diagramme d'éboulis des valeurs propres, et (b) Diagramme des composantes dans l'espace de rotation</figcaption></figure>
<table><caption>Tableau 7 : Matrice des composantes rotées pour les paramètres physico-chimiques</caption><thead><tr><th>Variable</th><th>Composante 1</th><th>Composante 2</th><th>Composante 3</th><th>Composante 4</th></tr><tr><th>Nom</th><th>Salinisation</th><th>Anthropique</th><th>Source eaux usées</th><th>Source agricole</th></tr></thead><tbody><tr><td>CE</td><td><strong>0,984</strong></td><td>0,022</td><td>0,088</td><td>-0,020</td></tr><tr><td>Na<sup>+</sup></td><td><strong>0,966</strong></td><td>0,120</td><td>0,044</td><td>-0,041</td></tr><tr><td>Cl<sup>-</sup></td><td><strong>0,959</strong></td><td>0,101</td><td>0,041</td><td>0,001</td></tr><tr><td>Mg<sup>2+</sup></td><td><strong>0,923</strong></td><td>-0,239</td><td>0,128</td><td>-0,062</td></tr><tr><td>K<sup>+</sup></td><td><strong>0,778</strong></td><td>0,291</td><td>-0,149</td><td>0,194</td></tr><tr><td>Ca<sup>2+</sup></td><td>0,627</td><td>-0,564</td><td>0,280</td><td>0,100</td></tr><tr><td>PO<sub>4</sub><sup>3-</sup></td><td>0,125</td><td><strong>0,905</strong></td><td>0,074</td><td>-0,053</td></tr><tr><td>SiO<sub>2</sub></td><td>0,116</td><td><strong>0,895</strong></td><td>0,095</td><td>-0,050</td></tr><tr><td>NO<sub>3</sub><sup>-</sup></td><td>0,126</td><td><strong>0,667</strong></td><td>0,567</td><td>0,032</td></tr><tr><td>SO<sub>4</sub><sup>2-</sup></td><td>0,537</td><td>-0,641</td><td>0,256</td><td>0,100</td></tr><tr><td>NO<sub>2</sub><sup>-</sup></td><td>0,049</td><td>0,050</td><td><strong>0,873</strong></td><td>-0,083</td></tr><tr><td>HCO<sub>3</sub><sup>-</sup></td><td>0,224</td><td>0,096</td><td>-0,029</td><td>-0,778</td></tr><tr><td>NH<sub>4</sub><sup>+</sup></td><td>0,247</td><td>-0,016</td><td>-0,100</td><td><strong>0,679</strong></td></tr><tr><td>Valeur propre</td><td>5,215</td><td>3,018</td><td>1,248</td><td>1,056</td></tr><tr><td>Variance (%)</td><td>40,118</td><td>23,214</td><td>9,598</td><td>8,120</td></tr><tr><td>Cumulatif (%)</td><td>40,118</td><td>63,332</td><td>72,930</td><td>81,051</td></tr></tbody></table>

Les valeurs en gras représentent les poids positifs des variables liées dans les composantes extraites.

### 3.1.5. Diagramme de Piper

Le diagramme de Piper a été utilisé pour déterminer les faciès hydrochimiques dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor. L'objectif principal de ce diagramme est de distinguer visuellement les différents types d'eau, car les eaux d'origines similaires tracent généralement ensemble. Le diagramme se compose d'un losange central et de deux triangles, l'un pour les cations (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, et Mg²⁺), et l'autre pour les anions (Cl⁻, CO₃²⁻, HCO₃⁻, et SO₄²⁻). Pour générer les points de données dans le graphique, les concentrations d'ions ont été exprimées en meq/l, puis les résultats pour les cations et les anions ont été additionnés individuellement. Ces sommes ont ensuite été utilisées pour calculer le pourcentage de contribution de chaque ion au total. Les points ont d'abord été tracés dans les diagrammes triangulaires de cations et d'anions, puis projetés sur le diamant en localisant l'intersection de deux lignes parallèles aux côtés extérieurs du diagramme. C'est là que les faciès hydrochimiques ont été définis. Après la classification du diagramme de Piper, les groupes d'échantillons peuvent être divisés en fonction de la géographie, de la formation géologique ou de la source d'eau (Jiao et Post, 2019).

Deux faciès d'eau souterraine différents ont été distingués dans l'aquifère non confiné de Ghiss-Nekor : le type potassique sodique chloré (type Na-Cl) qui représente 38 % de l'ensemble des échantillons et le faciès sulfaté chloré calcique et magnésien (mixte Ca-Mg-Cl-SO₄) qui représente 62 % du total des échantillons (Figure 39).
<figure><img src="image_45.png" /><figcaption>Figure 39. Diagramme de Piper</figcaption></figure>

### 3.1.6. Distribution spatiale des types d'eau (faciès)

Le faciès chimique d'un échantillon d'eau est déterminé par ses composants ioniques primaires. L'interaction de l'eau avec les minéraux environnants influence le faciès chimique spécifique de l'échantillon. Cette interaction peut être le résultat de différents phénomènes tels que la précipitation, la dissolution, l'échange d'ions, la structure géologique et la minéralogie du bassin versant / aquifère.

Pour identifier le faciès chimique de l'eau, on calcule la contribution en équivalents par litre de chaque cation et anion à la concentration globale des ions en solution. Dans notre étude, nous avons calculé le faciès chimique "court" en combinant le cation et l'anion ayant les plus grandes concentrations équivalentes, en utilisant le logiciel AquaChem. Nous avons ensuite utilisé un environnement SIG pour cartographier les résultats. La Figure 40 présente la distribution géographique des faciès chimiques courts dans l'aquifère de Ghiss-Nekor.
Nos calculs ont permis d'identifier deux grands groupes d'eaux souterraines : le Na-SO₄ et le Na-Cl, qui représentent respectivement 56 % et 38 % du nombre total d'échantillons d'eau examinés. La plupart de la zone examinée est caractérisée par une eau de type Na-SO₄, tandis que les types Mg-SO₄ ne représentent que 6 % de l'ensemble.

Selon une étude menée par Ghalit et al. (2017b), le type d'eau souterraine prédominant trouvé en amont de la zone d'étude est le faciès Ca-SO₄ et Mg-SO₄, qui ont été formés par la dissolution de l'anhydrite ou du gypse. La transition du faciès amont (Ca-SO₄) au faciès aval (Na-SO₄) peut s'expliquer par l'enrichissement continu des eaux souterraines en cations sodium, qui peut être causé par les mécanismes suivants :

i) L'hydrolyse des silicates riches en sodium, tels que l'albite, suivant la réaction suivante (Earle, 2015):

$$2\text{NaAlSi}_3\text{O}_8 + 9\text{H}_2\text{O} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Al}_2\text{Si}_2\text{O}_5(\text{OH})_4 + 2\text{Na} + 4\text{H}_4\text{SiO}_4$$

$$\text{Albite} + \text{eau} \rightarrow \text{kaolinite} + \text{sodium dissous} + \text{acide silicique}$$

ii) Lorsque l'eau contenant du gypse entre en contact avec des argiles sodiques, une réaction se produit où une partie du calcium remplace le sodium de l'échangeur d'ions. Ceci résulte en la formation de Na-SO₄ (E. Garrett, 2001).

iii) La précipitation de CaCO₃ produit des ions HCO₃⁻, tandis que l'eau de plagioclase sodique libère des ions Na⁺ et HCO₃⁻. Si les eaux Na-HCO₃ se mélangent avec les eaux Ca-SO₄, cela peut conduire à une sursaturation en Ca-CO₃, qui à son tour peut produire le faciès Na-SO₄.

Ces trois processus pourraient expliquer l'abondance des faciès Na-SO₄ dans l'aquifère de Ghiss-Nekor.
<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>Figure 40. Carte de distribution des faciès des eaux souterraines dans l'aquifère de Ghiss-Nekor (janvier 2022)</figcaption></figure>

### 3.1.7. Le diagramme de Chadha

Le diagramme de Chadha a également été utilisé pour identifier les processus hydrochimiques et les faciès des eaux souterraines. Les échantillons d'eau souterraine, étant répartis sur les deux champs 6 et 7 du diagramme (Figure 41), montrent un processus d'échange ionique inverse dû à l'échange cationique dans le système aquifère avec un faciès d'eau (type Ca-Mg-Cl) généralement distingué par une dureté permanente sur la rive ouest de la rivière Nekor, et mélangée avec de l'eau salée (type Na-Cl) sur le côté est de la même rivière, près de l'embouchure de la rivière Ghiss, ainsi que dans les zones environnantes de la ville d'Imzouren. Les résultats suggèrent que l'échange cationique (se produisant dans 71% des échantillons) et l'intrusion marine (affectant 29% des échantillons) sont les principales causes de la salinisation des eaux souterraines dans la zone d'étude. Cependant, les zones de recharge de type Ca-Mg-HCO₃ (champ 5) et les zones d'eaux douces de type Na-HCO³ (champ 8) n'ont pas pu être identifiées.
<figure><img src="image_47.png" /></figure>

Figure 41. Le diagramme de Chadha : (1) Les métaux alcalino-terreux dépassent les métaux alcalins ; (2) Les métaux alcalins dépassent les métaux alcalino-terreux ; (3) Les anions acides faibles dépassent les anions acides forts ; (4) Les anions acides forts dépassent les anions acides faibles ; (5) Eau de recharge (type Ca-Mg-HCO₃) ; (6) Eau d'échange ionique inverse (type Ca-Mg-Cl) ; (7) Eau de mer (type Na-Cl) ; (8) Eau d'échange ionique de base (type Na-HCO₃)

### 3.1.8. Diagramme de Gibbs

Afin d'identifier les sources probables de salinisation dans la région d'étude, nous avons tracé le TDS en fonction de Na⁺/(Na⁺+Cl⁻) et le TDS en fonction de Cl⁻/(Cl⁻ +HCO₃⁻) dans le diagramme de Gibbs (Gibbs, 1970). Les deux graphiques (Figure 42a et b) révèlent que tous les échantillons
analysés appartiennent aux catégories d'eau de mer et d'eau dominée par l'évaporation. Ces résultats témoignent du rôle crucial joué par ces deux processus dans le contrôle de la composition des eaux souterraines dans l'aquifère de Ghiss-Nekor. Ces mêmes conclusions ont été obtenues dans une étude antérieure menée par El Yousfi et al. (2022), qui ont examiné des données remontant à 2018.

<figure><img src="image_48.png" /><figcaption>Figure 42. (a) diagramme de Gibbs pour les cations, (b) diagramme de Gibbs pour les anions</figcaption></figure>

### 3.1.9. Diagrammes de Stiff

Stiff (1951) a créé un diagramme pour distinguer les types d'eaux souterraines en utilisant un polygone. Les ions majeurs sont affichés sous forme de trois axes horizontaux en meq/l, avec les cations tracés à gauche et les anions tracés à droite. Les paires cation-anion sont présentées de haut en bas du diagramme comme suit : Na-Cl, Ca-HCO₃, et Mg-SO₄. Les concentrations d'ions sont reliées pour créer un polygone, et chaque type d'eau génère une forme différente. La distance par rapport à l'axe vertical représente l'augmentation de la concentration en ions, et plus le polygone est grand, plus l'eau est minéralisée.
La Figure 43 montre les diagrammes pour chaque puits analysé. Les diagrammes de Stiff des échantillons prélevés dans les puits W26, W28, W38 et W47 sont les plus grands, ce qui indique que ces échantillons sont les plus minéralisés.

Parmi les différentes formes de ces polygones, un type est similaire à celui que produirait un échantillon d'eau de mer. Ce type est caractérisé par des pics forts dans les concentrations de Na⁺ +K⁺ et Cl⁻, des pics plus faibles dans les concentrations de Mg²⁺ et SO₄²⁻ +NO₃⁻, et des pics très faibles dans les concentrations de Ca²⁺ et HCO₃⁻+CO₃²⁻. Ce type de polygone a été observé dans les échantillons prélevés dans les puits W5, W18, W19, W25, W26, W27, W28, W34, W38, W44, W46, W47, W50, W51, et W52, la plupart étant situés près du bord de mer. Selon la classification des eaux souterraines basée sur les formes du diagramme de Stiff rapportées par Hounslow (1995), la plupart des autres échantillons ont des formes indiquant une salinisation provenant du schiste.
<figure><img src="image_49.png" /></figure>

<figure><img src="image_50.png" /><figcaption>Figure 43. Diagrammes de Stiff</figcaption></figure>
<figure><img src="image_51.png" /><figcaption>Figure 43. Suite</figcaption></figure>
### 3.1.10. Ratios ioniques

Les méthodes et techniques susmentionnées démontrent l'influence significative de l'intrusion marine dans la salinisation de l'aquifère Ghiss-Nekor. Étant donné que la proportion relative des ions individuels dans l'eau de mer diffère considérablement de celle des eaux terrestres (Jiao et Post, 2019), les ratios ioniques Cl/HCO₃, SO₄/Cl, Na/Cl et Mg/Mg+Ca (en meq/l) ont été calculés pour évaluer l'impact de l'eau salée sur l'aquifère d'eau douce de la zone d'étude (Abdalla, 2015 ; Slama et al., 2022). À partir de ces calculs, des graphiques de dispersion et des cartes de distribution spatiale correspondantes ont été élaborés.

#### 3.1.10.1. Le ratio ionique Cl/HCO₃

Cl⁻ est l'ion prédominant dans l'eau de mer, mais il est présent en quantités extrêmement faibles dans les eaux souterraines. En revanche, HCO₃⁻, qui est présent en grandes quantités dans les eaux souterraines, se trouve en très petites quantités dans l'eau de mer. Le ratio Cl/HCO₃ est un indicateur clé de l'intrusion marine dans l'aquifère d'eau douce. Il est souvent appelé ratio de Simpson (H. Wang et al., 2022). L'analyse hydrochimique révèle que le ratio Cl/HCO₃ des échantillons d'eau souterraine varie de 0,57 à 25,77. En utilisant ce ratio, six catégories d'effets d'intrusion marine peuvent être identifiées (Tableau 8) (Todd et Mays, 2004). Les résultats de l'étude sont présentés dans la Figure 44 et montrent que six points d'eau dépassent le seuil de 6,6, ce qui indique une forte et sévère contamination.

<figure><img src="image_52.png" /><figcaption>Figure 44. (a) Diagramme de dispersion du ratio de Simpson (Cl/HCO₃), et (b) sa distribution spatiale</figcaption></figure>
<table><caption>Tableau 8 : Le degré de pollution par l'eau de mer basée sur le ratio de Simpson</caption><thead><tr><td>Ratio Simpson</td><td>Degré de contamination</td><td>Pourcentage (nombre d'échantillons)</td></tr></thead><tbody><tr><td>≤0.5</td><td>Non pollué</td><td>0 % (0)</td></tr><tr><td>0.5 - 1.3</td><td>Légèrement pollué</td><td>6 % (3)</td></tr><tr><td>1.3 - 2.8</td><td>Modérément pollué</td><td>34 % (18)</td></tr><tr><td>2.8 - 6.6</td><td>Pollué de manière préjudiciable</td><td>48 % (25)</td></tr><tr><td>6.6 - 15.5</td><td>Très affecté</td><td>10 % (5)</td></tr><tr><td>> 15.5</td><td>Gravement affecté</td><td>2 % (1)</td></tr></tbody></table>

### 3.1.10.2. Le ratio ionique SO₄/Cl

Les ratios molaires de SO₄/Cl ont été calculés pour les eaux des 52 puits pour évaluer l'extension de l'intrusion marine dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor (Figure 45). Les résultats montrent que les ratios calculés varient de 0,17 pour le puits numéro 47, qui est situé plus près de la plage, à 2,19 pour le puits numéro 16, qui se trouve à 6 km du littoral. Environ 42 % des échantillons présentent un ratio SO₄/Cl inférieur à 1, ce qui confirme la contamination de l'aquifère par l'intrusion marine. Cette observation est cohérente avec la prédominance du Cl⁻ par rapport au SO₄²⁻ (Abdalla, 2015).

<figure><img src="image_53.png" /><figcaption>Figure 45. (a) Le diagramme de dispersion du ratio ionique (SO₄/Cl), et (b) sa distribution spatiale</figcaption></figure>
3.1.10.3. Le ratio ionique Na/Cl

Le ratio molaire Na/Cl est souvent utilisé pour déterminer l'origine de la salinité dans les eaux souterraines (Aladejana et al., 2021 ; Telahigue et al., 2020). Dans notre étude, le ratio molaire Na/Cl des échantillons d'eau souterraine varie de 0,76 à 1,46. Lorsque le ratio est inférieur au ratio théorique de l'eau de mer, qui est de 0,86, cela indique une contamination de l'eau douce souterraine par l'intrusion marine. Ceci est dû à un échange de cations inverse, où Na⁺ est remplacé par les ions de l'échangeur d'eau de mer (Abdalla, 2015 ; Schoeller, 1956). Nous avons observé des ratios Na/Cl inférieurs à 0,86 dans 19 % des échantillons d'eau souterraine, ce qui confirme l'impact de l'environnement marin sur la salinité de l'eau (Figure 46).

<figure><img src="image_54.png" /><figcaption>Figure 46. (a) Le diagramme de dispersion du ratio ionique (Na/Cl), et (b) sa distribution spatiale</figcaption></figure>
### 3.1.10.4. Le ratio ionique Mg/Mg+Ca

En utilisant le ratio ionique Mg/Mg+Ca (Hounslow, 1995 ; Kura et al., 2014), nous avons évalué l'impact de l'intrusion marine sur l'aquifère de Ghiss-Nekor. Ce ratio est présent dans l'eau de mer avec une valeur supérieure à 0,5. S'il est inférieur à 0,5, la salinité de l'aquifère est supposée provenir de l'altération de la dolomite ou du carbonate. En nous basant sur cette classification, nous avons constaté que l'intrusion marine affecte 50 % des points d'échantillonnage, tandis que l'altération se produit dans le reste des puits (Figure 47).

<figure><img src="image_55.png" /><figcaption>Figure 47. (a) Le diagramme de dispersion du ratio ionique (Mg/Mg+Ca), et (b) sa distribution spatiale</figcaption></figure>

### 3.1.11. Indices d'intrusion marine

#### 3.1.11.1. Indice de qualité des eaux souterraines pour l'intrusion marine (GQI<sub>swi</sub>)

De nombreux chercheurs ont utilisé la fraction d'eau de mer ($f_{sea}$) (Equation (5) pour évaluer l'intrusion marine (Daniele et al., 2022 ; El Yousfi et al., 2022 ; Slama et al., 2022 ; Sonkamble et al., 2014). Cependant, cet indice peut être insuffisant en raison de ses imperfections (Tomaszkiewicz et al., 2014). En revanche, Tomaszkiewicz et al. (2014) ont développé l'indice de qualité de l'eau souterraine spécifique à l'intrusion marine (GQI<sub>swi</sub>) (Equation (6), qui se base à la fois sur la fraction d'eau de mer ($f_{sea}$) (Equation (5) et sur l'indice de qualité de l'eau de Piper mélangé (GQI<sub>Piper (mix)</sub>) (Equation (8)). Les décideurs peuvent utiliser le GQI<sub>swi</sub> pour compiler des données dans un format facilement transférable pour une analyse spatiale ultérieure dans un cadre SIG (Amiri et al., 2016 ; Rachid et al., 2017 ; Tomaszkiewicz et al., 2014). Aladejana et al. (2021), Amiri et al. (2016), et Trabelsi et al. (2016) ont tous obtenu des résultats probants en utilisant cette approche. Les valeurs de GQI<sub>swi</sub> varient de 0 à 100, où 0 représente l'eau de mer et 100 l'eau douce. Les valeurs de l'indice sont
généralement supérieures à 75 pour l'eau douce et inférieures à 50 pour l'eau de mer et les eaux souterraines salines (Amiri et al., 2016). Le calcul de GQI<sub>swi</sub> a été effectué à l'aide d'une feuille de calcul Excel téléchargeable fournie par Tomaszkiewicz et al. (2014) et Aladejana et al. (2021). Le Tableau 9 montre les étapes de calcul de l'indice GQI<sub>swi</sub>, et La Figure 48 montre sa distribution spatiale dans l'aquifère de Ghiss-Nekor.

Les valeurs de GQI<sub>swi</sub> obtenues varient de 45 à 77 (Tableau 9). Les valeurs les plus faibles ont été principalement trouvées près de la côte pour les puits W26, W38, W47 et W52. Des valeurs faibles ont également été observées dans certaines zones éloignées de la côte, notamment dans le puits 28. Ces indices bas sont liés à l'intrusion marine. Les valeurs les plus élevées ont été observées dans la région du sud-est, en particulier dans les puits W16 et W17, qui correspondent à la présence d'eau moins salée. La carte GQI<sub>swi</sub> est cohérente avec la carte de TDS, car les puits ayant les valeurs les plus faibles de GQI<sub>swi</sub> avaient également des niveaux de salinité élevés.

$$f_{sea} = \frac{Cl^{-}_{sample} - Cl^{-}_{freshwater}}{Cl^{-}_{seawater} - Cl^{-}_{freshwater}} \qquad (5)$$

$$GQI_{SWI} = \frac{GQI_{piper(mix)} + GQI_{fsea}}{2} \qquad (6)$$

où $Cl^{-}_{sample}$ est la concentration en $Cl^{-}$ de l'eau échantillonnée, $Cl^{-}_{freshwater}$ correspond à la teneur en $Cl^{-}$ de l'échantillon d'eau douce, et $Cl^{-}_{seawater}$ est la concentration en $Cl^{-}$ de l'eau de mer méditerranéenne.

$$GQI_{fsea} = (1 - f_{sea}) \times 100 \qquad (7)$$

$$GQI_{piper(mix)} = \left[ \frac{Ca^{2+} + Mg^{2+}}{Total cations} + \frac{HCO_{3}^{-}}{Total anions} \right] \times 50 \qquad (8)$$
<table><caption>Tableau 9 : Calcul de GQI spécifique à l'intrusion marine (GQI<sub>swi</sub>)</caption><thead><tr><th>Échantillons</th><th>GQI<sub>Piper(mix)</sub></th><th>f<sub>sea</sub></th><th>GQI<sub>fsea</sub></th><th>GQI<sub>SWI</sub></th><th>Échantillons</th><th>GQI<sub>Piper(mix)</sub></th><th>f<sub>sea</sub></th><th>GQI<sub>fsea</sub></th><th>GQI<sub>SWI</sub></th></tr></thead><tbody><tr><td>W01</td><td>30,2</td><td>2,7 %</td><td>97,35</td><td>63,80</td><td>W27</td><td>29,4</td><td>6,4 %</td><td>93,56</td><td>61,51</td></tr><tr><td>W02</td><td>30,6</td><td>3,9 %</td><td>96,11</td><td>63,34</td><td>W28</td><td>21,9</td><td>13,4 %</td><td>86,63</td><td>54,25</td></tr><tr><td>W03</td><td>37,5</td><td>2,0 %</td><td>97,98</td><td>67,74</td><td>W29</td><td>33,2</td><td>3,7 %</td><td>96,25</td><td>64,74</td></tr><tr><td>W04</td><td>37,2</td><td>2,0 %</td><td>97,98</td><td>67,61</td><td>W30</td><td>34,7</td><td>3,6 %</td><td>96,39</td><td>65,53</td></tr><tr><td>W05</td><td>27,7</td><td>5,7 %</td><td>94,34</td><td>61,00</td><td>W31</td><td>33,0</td><td>5,1 %</td><td>94,94</td><td>63,95</td></tr><tr><td>W06</td><td>33,8</td><td>3,2 %</td><td>96,82</td><td>65,31</td><td>W32</td><td>38,9</td><td>2,4 %</td><td>97,60</td><td>68,27</td></tr><tr><td>W07</td><td>31,5</td><td>3,4 %</td><td>96,61</td><td>64,04</td><td>W33</td><td>32,1</td><td>1,8 %</td><td>98,23</td><td>65,16</td></tr><tr><td>W08</td><td>40,6</td><td>2,2 %</td><td>97,81</td><td>69,19</td><td>W34</td><td>20,5</td><td>3,3 %</td><td>96,71</td><td>58,60</td></tr><tr><td>W09</td><td>34,2</td><td>2,6 %</td><td>97,38</td><td>65,81</td><td>W35</td><td>34,5</td><td>5,9 %</td><td>94,06</td><td>64,28</td></tr><tr><td>W10</td><td>34,3</td><td>3,5 %</td><td>96,50</td><td>65,40</td><td>W36</td><td>40,7</td><td>2,5 %</td><td>97,45</td><td>69,07</td></tr><tr><td>W11</td><td>37,2</td><td>2,4 %</td><td>97,60</td><td>67,38</td><td>W37</td><td>38,9</td><td>2,2 %</td><td>97,84</td><td>68,38</td></tr><tr><td>W12</td><td>36,4</td><td>2,6 %</td><td>97,42</td><td>66,90</td><td>W38</td><td>23,5</td><td>15,1 %</td><td>84,90</td><td>54,21</td></tr><tr><td>W13</td><td>35,6</td><td>2,0 %</td><td>98,02</td><td>66,79</td><td>W39</td><td>33,7</td><td>5,1 %</td><td>94,91</td><td>64,29</td></tr><tr><td>W14</td><td>33,0</td><td>2,7 %</td><td>97,35</td><td>65,17</td><td>W40</td><td>37,2</td><td>2,5 %</td><td>97,49</td><td>67,35</td></tr><tr><td>W15</td><td>32,6</td><td>3,3 %</td><td>96,68</td><td>64,66</td><td>W41</td><td>32,3</td><td>4,1 %</td><td>95,93</td><td>64,13</td></tr><tr><td>W16</td><td>52,1</td><td>0,8 %</td><td>99,22</td><td>75,65</td><td>W42</td><td>38,9</td><td>2,2 %</td><td>97,84</td><td>68,37</td></tr><tr><td>W17</td><td>54,9</td><td>0,8 %</td><td>99,19</td><td>77,04</td><td>W43</td><td>37,8</td><td>2,4 %</td><td>97,63</td><td>67,70</td></tr><tr><td>W18</td><td>34,7</td><td>3,9 %</td><td>96,11</td><td>65,41</td><td>W44</td><td>34,9</td><td>4,3 %</td><td>95,69</td><td>65,31</td></tr><tr><td>W19</td><td>29,3</td><td>5,9 %</td><td>94,06</td><td>61,66</td><td>W45</td><td>38,0</td><td>2,0 %</td><td>98,02</td><td>68,01</td></tr><tr><td>W20</td><td>37,8</td><td>2,4 %</td><td>97,63</td><td>67,73</td><td>W46</td><td>33,6</td><td>3,0 %</td><td>97,03</td><td>65,32</td></tr><tr><td>W21</td><td>36,5</td><td>1,9 %</td><td>98,06</td><td>67,29</td><td>W47</td><td>17,2</td><td>25,6 %</td><td>74,36</td><td>45,78</td></tr><tr><td>W22</td><td>43,0</td><td>2,0 %</td><td>98,04</td><td>70,50</td><td>W48</td><td>34,0</td><td>3,1 %</td><td>96,92</td><td>65,47</td></tr><tr><td>W23</td><td>39,7</td><td>1,7 %</td><td>98,27</td><td>69,00</td><td>W49</td><td>32,0</td><td>3,9 %</td><td>96,08</td><td>64,06</td></tr><tr><td>W24</td><td>35,2</td><td>3,8 %</td><td>96,22</td><td>65,70</td><td>W50</td><td>24,2</td><td>6,7 %</td><td>93,28</td><td>58,74</td></tr><tr><td>W25</td><td>33,1</td><td>4,1 %</td><td>95,93</td><td>64,53</td><td>W51</td><td>36,9</td><td>2,0 %</td><td>97,98</td><td>67,44</td></tr><tr><td>W26</td><td>19,3</td><td>10,6 %</td><td>89,36</td><td>54,32</td><td>W52</td><td>21,2</td><td>8,4 %</td><td>91,58</td><td>56,38</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_56.png" /><figcaption>Figure 48. Distribution spatiale de l'indice de qualité des eaux souterraines spécifique à l'intrusion marine (GQIswi) dans l'aquifère de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>

### 3.1.11.2. Indice de mélange de l'eau de mer (SMI)

L'indice de mélange de l'eau de mer (SMI) est utilisé pour mesurer le niveau relatif de mélange entre l'eau de mer et l'eau douce (Abu Salem et al., 2022; Aladejana et al., 2021; Boumaiza et al., 2020; Khan et al., 2021). L'indice est calculé en utilisant les principaux éléments de l'eau de mer, à savoir Cl⁻, SO₄²⁻, Na⁺ et Mg²⁺. L'équation (9) est utilisée pour effectuer ce calcul.

$$SMI = \left( a \times \frac{C_{Na}}{T_{Na}} \right) + \left( b \times \frac{C_{Mg}}{T_{Mg}} \right) + \left( c \times \frac{C_{Cl}}{T_{Cl}} \right) + \left( d \times \frac{C_{SO_4}}{T_{SO_4}} \right) \quad (9)$$

où C indique la concentration du paramètre mesuré en mg/l. Les lettres a, b, c et d correspondent aux proportions de concentration en degré relatif de sodium, magnésium, chlore et soufre dans l'eau de mer, avec des valeurs respectives de a = 0,31, b = 0,04, c = 0,57 et d = 0,08. La lettre T représente les valeurs seuils régionales, extrapolées à partir de l'interprétation des courbes de probabilité (Edet,
2017), qui sont utilisées pour différencier les échantillons en fonction des effets du mélange avec l'eau de mer (Park et al., 2005). Les valeurs seuils obtenues ($T_{Na} = 741$ mg/l, $T_{Mg} = 182$ mg/l, $T_{Cl} = 912$ mg/l, $T_{SO4} = 676$ mg/l) (Figure 49) ont été utilisées pour calculer le SMI pour chaque échantillon, qui ont ensuite été interpolées géospatialement (Figure 50). L'eau est supposée être affectée par le mélange d'eau salée si le SMI est supérieur à 1, tandis que les valeurs de SMI inférieures à 1 indiquent de l'eau douce (Abu Salem et al., 2022 ; Aladejana et al., 2021 ; Edet, 2017). Les calculs ont révélé que douze sites (W05, W19, W26, W27, W28, W31, W35, W38, W39, W50 et W52) avaient des valeurs SMI supérieures à 1, indiquant que l'eau salée a pu affecter ces puits.

<figure><img src="image_57.png" /><figcaption>Figure 49. Détermination des concentrations seuils régionales (points d'inflexion) de (a) $Na^{2+}$, (b) $Cl^-$, (c) $Mg^{2+}$, (d) $NO_3^-$, et (e) $SO_4^{2-}$ dans des échantillons d'eau souterraine en utilisant l'interprétation des courbes de probabilité cumulatives</figcaption></figure>
<figure><img src="image_58.png" /></figure>

Figure 50. (a) Diagramme de dispersion de l'indice de mélange de l'eau de mer (SMI), et (b) sa distribution spatiale dans l'aquifère de Ghiss-Nekor

## 3.2. L'analyse de superposition basée sur le SIG

Les cartes de ratio ionique (Cl/HCO₃, SO₄/Cl, Na/Cl, and Mg/Mg+Ca) ainsi que les cartes de GQIswi et SMI ont été superposées en utilisant l'outil de somme pondérée (weighted sum) dans ArcGIS (Figure 51a), pour produire une cartographie des zones affectées par les eaux marines (Figure 51b). Pour ce faire, nous avons appliqué la technique de reclassification à l'aide de l'outil Reclassify de la licence Spatial Analyst d'ArcGIS. Les valeurs de 1 et 0 ont été respectivement assignées pour représenter la présence ou l'absence d'intrusion marine. Ensuite, nous avons sommé les valeurs de chaque pixel dans les six cartes pour obtenir une carte finale avec des valeurs comprises entre 0 et 6. Une valeur de 0 indique la présence d'eau douce, tandis qu'une valeur de 6 indique la présence d'eau marine. Afin de garantir une pondération équitable des différentes couches, nous avons attribué le même poids à chaque carte (Kura et al., 2014).

La carte finale, obtenue grâce à l'analyse de superposition, met en évidence avec clarté la zone où la pollution causée par l'intrusion marine est la plus élevée, couvrant près de 20 % de la zone d'étude. L'analyse a principalement identifié des signes de l'intrusion marine dans les zones côtières, notamment près de l'embouchure de la rivière Ghiss (puits W38 et W39) et le long de la côte entre la rivière Nekor et le village de Hdid (puits W47, W26, et W52). Ces zones, dont l'eau présente un type Na-Cl (comme illustré dans la Figure 40), ont affiché des valeurs de Cl/HCO₃ supérieures à 6,6 (Figure 44), des valeurs SO₄/Cl inférieures à 1 (Figure 45), des valeurs Na/Cl inférieures à 0,86 (Figure 46), des valeurs Mg/Mg+Ca inférieures à 0,5 (Figure 47), ainsi que les valeurs les plus faibles de GQIswi
(Figure 48) et les valeurs les plus élevées de SMI (Figure 50). Toutes ces données indiquent que ces zones sont gravement contaminées par l'intrusion marine.

<figure><img src="image_59.png" /><figcaption>Figure 51. (a) Analyse de superposition de la somme pondérée basée sur le SIG et (b) la carte d'intrusion marine résultante de l'aquifère non confiné de Ghiss-Nekor</figcaption></figure>

Ces résultats sont en accord avec ceux obtenus par Salhi (2008), Vroey (2012), Chafouq et al. (2017), Ghalit et al. (2017b), Benabdelouahab et al. (2019), and El Yousfi et al. (2022), qui ont également constaté une intrusion marine dans les zones situées à l'est de la rivière Nekor, s'étendant jusqu'à 2 kilomètres à l'intérieur des terres. Les dépôts le long du littoral sont généralement constitués de couches imperméables de limons et d'argile (Figure 21). Par conséquent, il est possible que l'intrusion marine a lieu dans cette zone en raison de la faille normale de Trougout, qui traverse le système aquifère (Chafouq et al., 2017, 2016).

Une empreinte de l'intrusion marine a également été détectée dans des zones contenant des dépôts perméables comme c'est le cas à l'embouchure de la rivière Ghiss. Aucune étude n'a signalé auparavant la présence de l'intrusion marine dans cette zone. Benabdelouahab et al. (2019) ont attribué l'absence de preuves d'une intrusion à cet endroit lors de leur campagne géophysique au débit important de la rivière Ghiss, qui a contribué à maintenir l'équilibre entre l'eau douce et l'eau salée dans cette région. Cependant, ces dernières années, la région a connu une grave pénurie de
précipitations, un pompage intensif pour l'irrigation et une forte baisse du débit d'eau dans la rivière Ghiss, ce qui peut expliquer les signes de l'intrusion marine dans cette zone.

Dans d'autres sites plus éloignés des côtes, de l'eau salée a également été trouvée, y compris dans la zone urbaine d'Imzouren (W05, W27 et W28) (à une distance de 3,5 à 5 km de la côte) et dans la zone rurale d'Azrou (W19) (à environ 6 km de la côte). Pour interpréter l'apparition d'eau salée dans ces deux régions, un nuage de points de $NO_3^-/Cl^-$ par rapport à $Cl^-$ (Figure 52) a été créé pour aider à déterminer si la salinisation est causée par l'intrusion marine ou par la pollution anthropique (Wang et al., 2022). Cette technique a démontré que trois quarts des puits mentionnés précédemment (W05, W19 et W27) étaient susceptibles d'être contaminés par des activités anthropiques telles que les eaux usées domestiques et les opérations agricoles (apports d'irrigation en eau et utilisation excessive d'engrais), plutôt que par l'intrusion marine. Par conséquent, la zone exposée à l'intrusion marine n'a pas dépassé les deux premiers kilomètres du rivage, à l'exception du puits W28 (à 3,4 km de la côte), qui a démontré un faciès d'eaux souterraines polluées par l'eau de mer. Vroey (2012) refuse d'établir directement un lien entre la forte salinité dans les puits situés à plus de 3 km de la côte et l'intrusion marine, surtout si les puits environnants présentent des faciès différents. À la place, Vroey suppose que les niveaux élevés de nitrate observés dans ces zones proviennent d'autres causes de salinité, telles que les rejets d'eaux usées liés à la pollution anthropique, qui peuvent être déduites. Cependant, sur la base de notre modèle stratigraphique simplifié de l'aquifère Ghiss-Nekor (Figure 53), la haute salinité dans la zone entourant la ville urbaine d'Imzouren (W28) peut être liée à l'eau de mer qui a envahi depuis la région de Souani et s'est retrouvée piégée là où le substratum argilo-marneux est profond, augmentant considérablement la salinité des eaux souterraines. L'absence d'eaux souterraines présentant des faciès d'eau de mer entourant les puits contaminés peut être due à la nature hétérogène de l'aquifère, qui présente différentes profondeurs de couches imperméables (Salhi, 2008). La campagne de prospection géophysique (tomographie de résistivité électrique) menée par Salhi (2008) et l'utilisation d'analyses isotopiques réalisées par Chafouq et al. (2017) n'ont révélé aucun signe d'intrusion marine dans cette zone, bien que des campagnes supplémentaires et intensifiées dans la zone entourant Imzouren seraient d'un grand intérêt pour corroborer nos hypothèses.
<figure><img src="image_60.png" /><figcaption>Figure 52. Diagramme de dispersion de NO₃⁻/Cl⁻ par rapport à Cl⁻</figcaption></figure>
<figure><img src="image_61.png" /></figure>

Figure 53. L'interprétation de l'occurrence de l'intrusion marine dans la zone entourant la ville urbaine d'Imzouren en utilisant le modèle stratigraphique simplifié de l'aquifère de Ghiss-Nekor. * Par simplification, le substratum argilo-marneux a été représenté comme une couche continue alors qu'il est en réalité non continu en raison de l'hétérogénéité des sédiments de l'aquifère

La faible étendue de l'intrusion saline dans notre zone d'étude, située à seulement 2 à 5 kilomètres de la côte, est attribuée aux dépôts le long du littoral composés de couches imperméables de limon et d'argile. En revanche, l'intrusion saline affecte de nombreuses régions du monde sur de longues distances à l'intérieur des terres, telles que les communautés côtières de la région centrale du
Ghana, où Asare et al. (2021) ont utilisé la même méthodologie que la nôtre, ils ont observé une intrusion marine jusqu'à 20 Km de la côte. De même, Senthilkumar et al. (2019) ont signalé que l'eau de mer atteignait des zones situées jusqu'à 35 kilomètres de la côte dans la région côtière du district de Thiruvallur, dans le sud de l'Inde. Ces zones se caractérisent par des sédiments perméables le long du littoral, ce qui contribue à la présence généralisée de l'intrusion marine.

L'utilisation des ratios ioniques ou des indices d'intrusion marine de manière indépendante pour évaluer l'intrusion marine dans un aquifère côtier n'est pas praticable car chaque mesure produit des résultats quelque peu trompeurs ou erronés (Kura et al., 2014; Trabelsi et al., 2016; Vroey, 2012; Werner et al., 2013). Par conséquent, en combinant les indices suggérés à l'aide de l'approche de superposition, nous avons pu éliminer partiellement les résultats biaisés. Ainsi, cette étude souligne la nécessité d'utiliser plusieurs techniques intégrées pour examiner la possible contamination des eaux souterraines par l'intrusion marine et obtenir des résultats précis. Nos résultats appuient également l'application d'outils géospatiaux pour gérer les ressources en eaux souterraines dans les zones où l'eau est rare, telles que l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor et d'autres systèmes aquifères dans le monde entier. Ces résultats aideront les décideurs à adopter des stratégies, à planifier et à gérer l'utilisation de l'eau souterraine de manière appropriée. Les stratégies potentielles pour ralentir la progression de l'eau de mer dans l'aquifère de Ghiss-Nekor comprennent la recharge artificielle ainsi que la recherche d'alternatives à l'eau souterraine de cet aquifère. Cette dernière stratégie est abordée comme sujet de la troisième partie de cette thèse, dans laquelle est étudiée la recherche des zones potentielles des eaux souterraines dans les bassins versants de Nekor et Ghiss.

Malgré les résultats encourageants de la méthode appliquée dans cette étude et les résultats d'études antérieures menées dans la plaine de Ghiss-Nekor, il est nécessaire d'évaluer les variations spatio-temporelles de l'intrusion marine dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor. Le chapitre suivant porte sur l'étude de la variation spatio-temporelle, visant à mieux comprendre la dynamique de salinisation dans l'aquifère de Ghiss-Nekor.
4. Conclusion

Une approche intégrée de techniques hydrogéochimiques, statistiques et géospatiales a été
utilisée dans ce chapitre pour mieux comprendre la contribution des sources géogéniques et
anthropiques dans le contrôle de la salinisation des eaux souterraines et pour évaluer l'étendue de
l'intrusion marine dans l'aquifère côtier de Ghiss-Nekor.

Selon l'interprétation de la matrice de corrélation des variables étudiées et de l'analyse en composantes principales (ACP) utilisant la rotation varimax orthogonale, le phénomène de salinisation élevée dans l'aquifère de Ghiss-Nekor est causé à la fois par des facteurs géogéniques, tels que la dissolution du sel, l'altération chimique, le processus d'évaporation et l'intrusion marine, ainsi que par des facteurs anthropiques, tels que les fuites d'eaux usées domestiques et l'utilisation excessive d'engrais dans l'agriculture et le retour d'eau d'irrigation.

En utilisant le diagramme de Piper, les eaux souterraines de l'aquifère de Ghiss-Nekor ont été
divisées en deux types : 1) chloruré-sodique (Na-Cl) et 2) sulfaté chloré de calcium et de magnésium
(mixte Ca-Mg-Cl-SO4), qui représentaient respectivement 38 % et 62 % du total des échantillons
d'eau. La présence d'un mélange potentiel avec de l'eau salée dans le système aquifère analysé a été
prouvée par le diagramme de Chadha, le diagramme de Gibbs et les formes géométriques des
diagrammes de Stiff.

L'étendue de l'intrusion marine a été évaluée en combinant différents indices à l'aide d'outils
géospatiaux. Selon les différents indices utilisés dans cette étude, une plage de 11 % à 50 % des puits
ont été trouvés affectés par l'intrusion marine. Parmi ceux-ci, 70 % étaient situés dans un rayon de
deux kilomètres de la côte, y compris les zones à l'est de l'embouchure de la rivière Nekor et à
proximité de l'embouchure de la rivière Ghiss. La superposition de multiples ratios ioniques et indices
d'intrusion marine a permis la production d'une carte finale qui met en évidence les zones affectées
par l'intrusion marine dans l'aquifère côtier Ghiss-Nekor. En conséquence, il est estimé que 20 % de
la zone d'étude est impactée par l'intrusion marine. L'eau salée détectée dans la zone entourant la ville
urbaine d'Imzouren a été comprise comme l'empiètement de l'eau de mer de la zone de Souani étant
piégée là où le substrat argilo-marneux est profond.
L'étude actuelle représente la première tentative de cartographier l'étendue de l'intrusion marine à travers l'analyse hydrogéochimique. Les résultats obtenus fournissent des informations crucales sur l'ampleur de l'intrusion marine dans l'aquifère de Ghiss-Nekor, ce qui est essentiel pour tout projet visant à gérer efficacement les ressources en eau dans la zone d'étude. Auparavant, de telles informations étaient absentes. Ces résultats démontrent l'efficacité de l'utilisation d'une approche hydrochimique intégrée et économique. Ainsi, ces résultats montrent l'efficacité de l'utilisation d'une approche hydrochimique intégrée et abordable, ce qui fait de cette étude une contribution précieuse aux études précédentes qui ne se fiaient qu'à l'approche hydrochimique et ne prenaient pas en compte les méthodes coûteuses qui pourraient ne pas être réalisables dans certains pays en développement.
CHAPITRE 4

Chapitre 4 : L'évolution Spatio-Temporelle De L'intrusion Marine
Dans L'aquifère Côtier Marocain De Ghiss-Nekor En Utilisant La
Modélisation Basée Sur Les SIG
# 1. Introduction

La détérioration des eaux souterraines due à l'intrusion marine affecte négativement l'approvisionnement en eau des zones côtières (Panthi et al., 2022) et entraîne des problèmes environnementaux tels que la salinisation des sols qui réduit la production agricole (Liu et al., 2017). Par conséquent, une gestion efficace des aquifères côtiers est nécessaire pour éviter l'aggravation du phénomène de l'intrusion marine (Abdalla, 2015; Abu Al Naeem et al., 2019b; El-Fadel et al., 2014; Kallioras et al., 2006; Shi and Jiao, 2014; Singh, 2012; Werner et al., 2012). Le diagnostic de l'état actuel ainsi que son évolution dans le temps et l'espace est essentiel pour élaborer des plans efficaces de gestion des ressources en eau dans les zones côtières (Huang et al., 2013). La variation spatio-temporelle de la salinisation offre des informations crucales sur les processus hydrochimiques à l'origine de la salinisation des aquifères et aide à estimer le taux de détérioration des eaux souterraines (Karabulut et al., 2021; Yin et al., 2021).

Plusieurs études ont été menées pour évaluer l'occurrence de l'intrusion marine dans l'aquifère de Ghiss-Nekor, notamment celles de Salhi (2008), Iouzzi et al. (2011), Vroey (2012), Khouakhi et al. (2015), Chafouq et al. (2016), Chafouq et al. (2017), Ghalit et al. (2017b), Kouz et al. (2018), Nouayti et al. (2022), El Yousfi et al. (2022), Bourjila et al. (2022). Cependant, la variation spatio-temporelle de l'intrusion marine, qui est essentielle pour fournir des cartographies utiles pour une gestion durable de l'eau, n'a pas été évaluée dans notre zone d'étude.

En raison de l'importance de suivre la variation spatio-temporelle de la salinité dans les aquifères côtiers, plusieurs études ont été menées dans différentes régions pour comprendre ces processus, notamment au Maroc (Bahir et al., 2020), en Tunisie (Slama and Sebei, 2020), en Turquie (Karabulut et al., 2021), en Espagne (Giménez-Forcada, 2019), en Chine (Yin et al., 2021; Zhang et al., 2022), en Iran (Amiri et al., 2016), en Inde (Sridharan and Senthil Nathan, 2017), au Vietnam (Le et al., 2020), au Nigeria (Aladejana et al., 2021), en Corée (Kwon et al., 2020) et en Égypte (Salem and Hasan, 2021). De nombreuses études ont utilisé les diagrammes d'évolution des faciès hydrochimiques (HFE-D) pour détecter l'intrusion d'eau salée et les phases d'adoucissement. Cet outil a été établi pour la première fois par Giménez-Forcada (2010) et a ensuite été appliqué pour caractériser la salinité dans la plaine de Vinaroz, en Espagne (Giménez-Forcada, 2014), suivi d'une étude comparative entre deux plaines espagnoles, Vinaroz et Oropesa (Giménez-Forcada, 2019). Par la suite, les auteurs
Giménez-Forcada and Sánchez San Román (2015) ont également publié une note méthodologique dans laquelle ils ont présenté une macro Excel pour aider à l'utilisation du HFE-D dans l'identification des phases d'intrusion marine. Le HFE-D sépare les sous-phases de l'intrusion et de désalinisation, ce qui facilite l'interprétation de l'hydrochimie des phases salinisation et d'adoucissement associées à l'intrusion marine dans les aquifères côtiers (Giménez-Forcada, 2019). Lorsque les résultats du HFE-D sont utilisés pour générer des cartes thermiques (heatmaps), le HFE-D devient encore plus utile. Les cartes thermiques sont des représentations colorées des différents faciès hydrochimiques identifiés par le HFE-D et sont un outil efficace pour repérer les variations d'intrusion marine dans les systèmes aquifères (Ghiglieri et al., 2012; Giménez-Forcada, 2019; Liu et al., 2014; Najib et al., 2017; Naseem et al., 2018; Sadeghfam et al., 2022; Sae-Ju et al., 2018; Yang et al., 2021; Yin et al., 2021).

En outre, l'évolution spatio-temporelle de la salinité peut être détectée en analysant la distribution spatiale des données hydrochimiques à l'aide d'un SIG en comparant deux cartes pour deux périodes différentes (Mosaffa et al., 2021; Slama and Sebei, 2020). Cependant, cette méthode s'est révélée inefficace pour détecter de légères variations dans certains contextes, ce qui la rend inadaptée pour étudier les variations temporelles et spatiales (Slama and Sebei, 2020). Pour remédier à ce problème, Slama and Sebei (2020) suggèrent d'utiliser la technique de cartographie différentielle (DMT) basée sur les SIG pour étudier et quantifier de légères variations de salinité entre différentes campagnes d'étude.

La technique de cartographie différentielle (DMT) est une méthode qui utilise un logiciel SIG pour identifier les régions qui ont subi des changements entre deux périodes. Cela se fait généralement en comparant des images satellites ou des images matricielles de la même zone prises à des moments différents. La DMT est utilisée également pour détecter et cartographier les changements d'utilisation des terres (Asuquo Enoh et al., 2022), de la végétation (Nasser Mohamed Eid et al., 2020), de l'érosion des sols (Hudson and Soar, 2023), et d'autres caractéristiques physiques du paysage.

Les objectifs principaux de cette partie d'étude étaient : i) de vérifier l'hypothèse selon laquelle des années successives de sécheresse et d'extraction excessive des eaux souterraines ont conduit à une augmentation de l'étendue de l'intrusion marine dans l'aquifère de Ghiss-Nekor, et ii) de cartographier l'évolution spatio-temporelle de l'intrusion marine dans l'aquifère de Ghiss-Nekor en analysant les données de 2015 et 2022 à l'aide d'approches géochimiques appropriées. Pour ce faire, des cartes de
variation des ions majeurs, des diagrammes d'évolution des faciès hydrochimiques ont été utilisés pour évaluer l'évolution de l'intrusion marine.

Les résultats de l'étude visent à guider et à améliorer la gestion des eaux souterraines dans l'aquifère de Ghiss-Nekor et à fournir une base de connaissances pour mieux comprendre les processus de salinisation liés à l'intrusion marine dans n'importe quel système aquifère côtier complexe.

# 2. Matériel et méthodes

## 2.1. Sources des données hydrochimiques

Les données hydrochimiques de la campagne de janvier 2022 (voir Chapitre 3) ont été comparées à celles de la période de juin-juillet 2015, obtenues à partir de l'étude publiée par Chafouq et al. (2017). L'échantillonnage de 2015 a été réalisé pendant la saison sèche (juin et juillet), tandis que celui de 2022 a été effectué pendant la saison humide (en janvier). Cependant, il est considéré comme une période sèche car il faisait suite à la dernière période sèche de 2021 (Figure 54).

<figure><img src="image_62.png" /><figcaption>Figure 54. Contexte des précipitations des deux périodes d'échantillonnage : (a) juin et juillet 2015, et (b) janvier 2022</figcaption></figure>

## 2.2. Analyse des données hydrochimiques

Les statistiques descriptives ont été réalisées pour les périodes d'étude de 2015 et de 2022 à l'aide du logiciel IBM SPSS STATISTICS (version 25). Les diagrammes en boîte (box-plots) ont été créés avec le logiciel Origin Pro 2021. Nous avons utilisé une macro Excel téléchargeable à partir de
https://hidrologia.usal.es/HFE-D.htm pour créer les diagrammes HFE. Cette macro a été fournie par Giménez-Forcada and Sánchez San Román (2015).

Les cartes de variation spatio-temporelle des ions majeurs ont été créées en utilisant la technique de cartographie différentielle (Slama et al., 2015; Slama and Sebei, 2020). Pour produire ces cartes, nous avons utilisé l'outil SIG de la calculatrice raster (Raster calculator), un composant de Map Algebra dans ArcGIS. Cette méthodologie est efficace pour organiser et analyser des données cartographiques numériques (Shirabe, 2012). La technique consiste à soustraire deux couches de raster, c'est-à-dire deux cartes numériques. Nous avons créé une carte pour chaque ion majeur. La première carte montre la distribution des ions majeurs lors de la campagne de 2015, et la deuxième montre la distribution spatiale du même ion majeur lors de la campagne de 2022. La carte finale affiche des valeurs positives et négatives, les positives indiquant une diminution de la concentration ionique et les négatives indiquant une augmentation de la concentration ionique.

Nous avons également tracé les valeurs des différentes sous-phases d'intrusion et d'adoucissement pour créer des cartes thermiques à l'aide d'ArcGIS version 10.8. Nous avons utilisé la technique de pondération par distance inverse (IDW) pour interpoler les données numériques.

# 3. Résultats et discussion

## 3.1. Variation temporelle de l'hydrochimie entre 2015 et 2022

Les paramètres physico-chimiques des échantillons des deux périodes de prélèvement sont présentés dans le Tableau 10 et la Figure 55. Au cours de la campagne de 2015, le TDS varie de 1548,16 à 6768 mg/l, avec une moyenne de 2899,31 mg/l. Le TDS au cours de la campagne de 2022 s'étale de 1449,47 à 10014,78 mg/l, avec une moyenne de 3043,60 mg/l. La hausse significative du TDS dans les échantillons de 2022 peut être due à une aggravation de l'intrusion marine et/ou à l'effet cumulatif de l'évaporation résultant des années successives de sécheresse dans la région (Aladejana et al., 2021; W. Wang et al., 2022). La conductivité électrique (CE) la plus élevée des eaux souterraines est également bien plus grande dans la campagne de 2022 (15300 µS/cm) que dans la période de prélèvement de 2015 (10575 µS/cm).

Tableau 10 : Statistiques descriptives des paramètres physico-chimiques mesurés lors des deux périodes d'échantillonnage (2015 et 2022)