Responsable: Kamel ZOUARI

1. UNIVERSITE DE SFAX École Nationale des Ingénieurs de Sfax Département de géologie LABORATOIRE DE RADIO-ANALYSES ET ENVIRONNEMENT CODE AD-10-05 Responsable: Kamel ZOUARI

2. Présentation • Ressources humaines • Action de formation par la recherche • Principaux travaux de recherche effectués  • Dissémination et valorisation des résultats : • Rayonnement international 

3. Création Dans le cadre de la réorganisation de la recherche par le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la recherche Scientifique le laboratoire de Radio-Analyses et Environnement (LRAE) ( Code AD-10-05 ) a été crée en 1999 selon le décret n° 97-939 du 19 Mai 1997 (Jort n° 43-1997). Le programme de recherche présenté lors de la création du Laboratoire est une continuité de celui du « Laboratoire d’Hydrologie et de Géochimie Isotopique » dont il a hérité et qui fonctionnait déjà avec une structure de recherche et un support logistique importants.

4. Objectifs et axes de recherche Le programme de recherche du Laboratoire de Radio-Analyses et Environnement  s’insère dans la problématique de la gestion durable des ressources en eau en Tunisie. L’orientation générale retenue pour ce thème de recherche consiste à une caractérisation pluridisciplinaire des hydrosystèmes (aquifères souterrains, eaux de surface, …) permettant une meilleure gestion de leurs potentialités et surtout une meilleure gestion de l’impact des contraintes qui leur sont imposées.

5. Les axes de recherche  Caractérisation géologique des réservoirs d’eau Accidents profonds, Fracturations, Réservoirs, Caractéristiques physiques.  Apport des isotopes de l’environnement à l’évaluation, gestion et mise en valeur des ressources en eau. Evaluation et Gestion des ressources en Eau, Isotopes stables et radioactifs, Impact des aménagements et de l’exploitation, Recharge naturelle et artificielle, Paléohydrologie, Paléoclimatologie.  Qualité de l’Eau Eau potable, Eau usée, Nitrates, Fluor, Elèments en traces, Technique de séparation à membrane.

6. Caractérisation géologique des réservoirs d’eau • Identification et délimitation des bassins et des réservoirs potentiels par les méthodes et techniques de la géologie régionale. • Maîtriser et développer des techniques et approches d'analyse quantitative de la fracturation naturelle des roches, et de modélisation géométrique bidimensionnelle des réseaux de fractures. • Comprendre les mécanismes de déformation naturelle (fracturation et plissement) par comparaison entre des études de terrain et des simulations analogiques. • Apprécier les paramètres physiques (porosité, perméabilité) du réservoir, et le rôle dynamique des fractures sur les écoulements d’eau par l’analyse quantitative de la fracturation (répartition, extension et densité ).

7. Apport des isotopes de l’environnement à l’évaluation, gestion et mise en valeur des ressources en eau • Hydrodynamisme des aquifères : niveau piézométrique, sens de l’écoulement des eaux souterraines, gradient hydraulique… • Origine des eaux : localisation des zones de recharge, mélange entre les aquifères (percolation, drainance) par l'étude des teneurs en isotopes stables (oxygène-18 et deutérium) de la molécule d'eau. • Evaluation des temps de transit : identification et quantification de la recharge récente sur la base des teneurs en tritium ou des composés dissous du carbone (carbone-14). • Acquisition de la charge saline : dissolution, intrusion marine, concentration des solutions sous l'effet de l'évaporation... par l'examen conjoint des données hydrochimiques et isotopiques. • Actualisation des Bilans en eaux des aquifères. • Étude de l’impact des aménagements hydrauliquesréalisés sur les bassins versants et les aquifères. • Reconstitution des conditions paléogéologiquesayant contribué à la mise en place des réserves en eau.… • Élaboration de scénarios d’évolution par lamodélisation hydrologique et hydrogéologique du bassin.

8. Qualité de l’Eau • Les méthodes d’analyses chimiques permettront de compléter la caractérisation de ces eaux en identifiant éventuellement les éléments nuisibles de natures organique ou minérale, susceptibles de contaminer ces eaux. • Utilisations de procédés de séparation à membranes • Essais et expérimentations sur modèle réduit de procédés à membranes (microfiltration, ultrafiltration, osmose inverse, électrodialyse et dialyse), • La mise au point des conditions optimales de séparation au niveau pilote, • La compréhension des mécanismes de séparation sur paroi poreuse, • Le développement de nouvelles méthodes de séparation, • L’amélioration de la qualité des produits par le contrôle des paramètres physico-chimiques et bactériologiques.

9. Équipe de Recherche Le laboratoire regroupe des enseignants de diverses disciplines et étudiants chercheurs. Ce capital humain est répartie sur 6 établissements d’enseignement et de recherche ( ENI. Sfax, FS Sfax, FLSH. Sfax, INSAT Sousse, IPEI. Bizerte et ISET Mogren).

10. Evolution de l’équipe de recherche

11. Thèses 3 Mastères 8 Habilitation 5 Théses 21 Mastères 7 DEA / Mastère 15 Thèses 4 Thèse d’état 1 Habilitation 1 Production Diplômante Travaux réalisés pendant 2003/2005 Travaux en cours de réalisation Travaux réalisés pendant 2006/2007

12. Carte de Localisation des sites des systèmes aquifères étudiés par les équipes du LRAE Les bassins du Nord Les bassins littoraux Les bassins du Centre Les bassins du Sud Conceptualisation des systèmes et caractérisation leur fonctionnement pour leur modélisation dans le but d’une meilleur compréhension et d’une meilleure prévision de leurs réponses aux impulsions naturelles (aléas climatiques, changements climatiques) aussi bien qu’induites (aménagement, exploitation, …)

13. Les systèmes hydrogéologiques du Nord Existence d’une recharge actuelle Interaction eaux de surface/eaux souterraines • Le Kef : • Etude la fracturation du réservoir Campanien maastrichien de la région de Bled Abida-Lorbeus (Kef) et implications hydrogéologiques • Contribution des méthodes hydrogéologiques et géochimiques des eaux des bassins de Sers et de la plaine de Kef. Jendouba : Caractérisation hydrogéologique, hydrochimique et isotopique des bassins aquifères de la région de Jendouba • Zaghouan • Contribution des méthodes hydrogéologiques et géochimiques à l’étude des aquifères jurassiques de la région de Zaghouan • Reconstitutions des périodes paléogéographiques sur le bassin de Zouarine

14. Les systèmes hydrogéologiques littoraux Nabeul Caractérisation hydrogéologique, hydrochimique et isotopique des aquifères côtiers du Cap-Bon (4 mastères, trois thèses) et évaluation des risques d’intrusion marine Mahdia Caractérisation hydrogéologique, hydrochimique et isotopique des aquifères côtiers et évaluation des risques d’intrusion marine et des impacts de l’exploitation Intrusion marine • Sfax • Caractérisation hydrogéologique, hydrochimique et isotopique des différents aquifères côtiers phréatiques et profonds • Processus de mélange entre les aquifères et impacts de l’exploitation • Evaluation des risques d’intrusion marine Gabès et Médenine Caractérisation hydrogéologique, hydrochimique et isotopique des aquifères côtiers face à la recharge actuelle limitée et aux pressions de demande sans cesse croissantes

15. Les systèmes hydrogéologiques du Centre Des réserves importantes Un contexte géologique structural complexe Des pressions anthropiques accentuée par l’aridité Kairouan Caractérisation hydrogéologique, hydrochimique et isotopique des systèmes aquifères multicouches : impact des barrages sur leur fonctionnement et sur leur recharge. Sidi Bouzid Caractérisation hydrogéologique, hydrochimique et isotopique des systèmes aquifères muticouches : impact des ouvrages de mobilisation sur la gestion des ressources Gafsa et Kasserine Caractérisation hydrogéologique, hydrochimique et isotopique des systèmes aquifères muticouches : impact des seuils hydrauliques sur le fonctionnement hydrodynamique

16. Les systèmes hydrogéologiques du Sud Des réserves importantes mais moins accessibles Des eaux de moindre qualité Des eaux « fossiles » peu renouvelables • Caractérisation hydrogéologique, hydrochimique et isotopique des systèmes aquifères profonds du Continental Intercalaire et du Complexe Terminal • Localisation des aires de recharge et des taux de recharge actuels • Conditions paléoclimatiques lors de la mise en place de ces aquifères • Valorisation des eaux saumâtres des nappes phréatiques naturelles et induites par les retour d’irrigation

17. Séminaires organisés 7% Publications Internationales 19% Communications Nationales 3% Communications Internationales 22% Communications Nationales et Internationales sans actes 49% Production Scientifique Production scientifique 2003/2005 Production scientifique 2006/2007

19. CAUSSE C, GHALEB B, CHKIR N., ZOUARI K, BEN OUEZDOU H ET MAMOU A.(2003)- Humidity changes In Southern Tunisia during the late Pleistocene Inferred from U-Th dating of mollusc schells. Applied Geochemistry 18, (2003), pp 1691-1703. EDMUNDS W.M, GUENDOUZ A.H, MAMOU A., MOULLA A, SHANG P ET ZOUARI K (2003)- Groundwater evolution in the Continental Intercalaire aquifer of Southern Algeria and Tunisia : trace element and isotopic indicators. Applied Geochemistry 18, (2003), pp 805-822. GUENDOUZ A.H, MOULLA A, EDMUNDS W.M, ZOUARI K, SHANG P & MAMOU A (2003)- Hydrogeochemical and Isotopic evolution of water In the Complexe Terminal aquifer In Algerian Sahara. Hydrogeology Journal 11, (2003), pp 483-495. BOUSSETTA A, HALOUANI K, AYADI A, & ZEGHMATI B (2003)- Etude thermomécanique de la condensation des fluides frigorigènes purs et mélanges azéotropes et quasi-azéotrope à l'Intérieur d'une conduite horizontale. Mécanique et industrie 4, (2003), pp 159-167 YERMANI M, ZOUARI K, MICHELOT J L, MAMOU A et MOUMNI L (2003)- Approche géochimique du fonctionnement de la nappe profonde de Gafsa Nord (Tunisie centrale). Hydrological Sciences Journal 48, 2003. pp 95-108.

20. Compteur à scintillation liquide pour la datation du 14C Chaîne de datation carbone-14 Chromatographie ioniques à phase liquide Compteur à scintillation liquide pour la datation du Tritium Absorption Atomique Équipements scientifiques de base

21. COOPERATION NATIONALE Le laboratoire entretient des collaborations scientifiques avec des institutions tunisiennes, en tant que partenaire dans des projets de recherche ou sous forme de convention :

22. COOPERATION NATIONALE • Ministère de l’Agriculture et des Ressources en Eaux à travers la Direction Générale des Ressources en Eau (DGRE) et les CDRA de nombreuses villes, au Nord Ouest, au Centre et au Sud tunisien : intégration des problématiques réelles et des priorités nationales dans la conception des projets de recherche. • SONEDE : Évaluation des potentialités quantitatives et qualitatives des bassins hydrogéologiques et évaluation de l’impact de l’exploitation sur leur fonctionnement hydrodynamique. • ONAS : Implantation des techniques de dépollution (Implantation d’une station de filtration à la sortie de la station de traitement des eaux usées de la ville de Chaffar (Sud Sfax)) • Laboratoires et centres de recherche nationaux : formation diplômante, projet de recherche communs, …: • Le laboratoire de Cartographie Morphologique des Milieux, des environnement et des Dynamiques à Tunis (CGMED) ; • Le laboratoire Eau, Énergie et Environnement à Sfax (EEE) ; • Le Centre National des Sciences de l’Eau à Borj Cédria (CNSET); • Le Centre National des Sciences et Technologies Nucléaires (CNSTN) à Sidi Thabet.

23. Université d’Oxford, réseau WADI ... Institut d’Hydrologie « GSF » - Munich Agence Internationale pour l’Énergie Atomique Vienne - Autriche Avignon, Orsay, Limoges, Caen, Strasbourg, Toulouse, CNRS, IRD, ... CE Université Venise et Turin Université de Barcelone Lab.d’Hydrogéologie Fac Semlalia de Marrakech - Maroc Sous forme de projets de recherche, de thèse de cotutelle ou d’échanges de d’étudiants, de mobilité des chercheurs,…

24. IAEA Agence Internationale de l’Energie Atomique PROJETS BILATERAUX En 1995  TUN/8/012 : Use of Isotopes in Evaluation of Water Resources Objectif :appliquer les techniques d'hydrologie d'isotope en complément des méthodes conventionnelles géologiques et hydrogéologiques pour une meilleure gestion des ressources en eau au niveau des seuils hydrauliques en Tunisie Centrale (Sbeïtla, Gafsa, Hajeb) • En 1997  TUN/5/017 : Nuclear Techniques to Improve Water and Soil Management • Objectif : • parvenir à une meilleure compréhension du régime hydrologique et du fonctionnement hydrogéologique du système multicouche de la plaine de Kairouan; • établir l’efficacité de l’utilisation de engrais pour différents types de sol afin d’optimiser la production agricole.

25. IAEA Agence Internationale de l’Energie Atomique PROJETS BILATERAUX En 2003  TUN/8/017 : Groundwater Resources Assessment and Evaluation of Marine Intrusion Objectif :appliquer les techniques d'hydrologie d'isotope en complément des méthodes conventionnelles géologiques et hydrogéologiques pour l’étude des conditions de recharge et de l'hydrodynamisme des aquifères côtiers dans la région de Cap Bon  évaluation des risques d’intrusion marine En 2005  TUN/8/018 : Groundwater Resources Assessment and Evaluation of Marine Intrusion, Phase II Objectif :Etude des risques d’intrusion marine principalement dans le bassin de la côte orientale et Haouaria par la localisation des côtes vulnérables et l’identification de l’impact de la surexploitation. En 2007  TUN/8/019 : Use of Isotope Techniques for Management of Groundwater Resources Objectif :Investigation des conditions de recharge et de la vulnérabilité des aquifères de Nabeul-Hammamet face à différentes pratiques d’exploitation, évaluation des risques d’intrusion marine

26. IAEA Agence Internationale de l’Energie Atomique PROJETS INTER-REGIONAUX En 2003  RAF/8/035 : Evaluating Water Resources of the North-western Sahara Aquifer System Objectif :Améliorer la gestion du Système d'Aquifère du Sahara Nord-ouest (NWSAS) partagé par l'Algérie, la Libye et la Tunisie par la protection de qualité de l'eau et les zones de recharge aussi bien que les zones humides et des écosystèmes liés à l'aquifère. Le projet est financé en liaison avec un Programme de Développement des Nations unies (UNDP), le Global Environmental Facility (GEF). Il s’agit d’appliquer les techniques isotopiques pour localiser les zones de recharge, identifier les flux d'eau souterraine, étudier les interactions de surface/eau souterraine et les relations réciproques entre des aquifères. En 2003  INT/5/147 : Developing Salt-tolerant Crops for Sustainable Food and Feed Production in Saline Lands Objectif :Améliorer et assurer la durabilité des pratiques culturales (choix des cultures) pour des sols salins à travers le développement de cultures adaptée en utilisant les techniques nucléaires et les biotechnologies. 

27. IAEA Agence Internationale de l’Energie Atomique COORDINATED RESEARCH PROJECTS (CRP) F33011 : Isotope response to dynamic changes in groundwater systems due to long term exploitation  (1999 à 2003 ) Objectifs : Evaluer les potentialités de l’utilisation à long-terme des isotopes pour le suivi de la réponse hydrologiques des aquifères en milieux arides et semi-arides afin de quantifier l’impact quantitatif et qualitatif de l’exploitation. F31002 : Isotopic composition of precipitation in the Mediterranean Basin in relation to air circulation patterns and climate    (2000 à 2004 ) Objectifs : Comparer les compositions isotopiques des précipitations autour du pourtour méditerranéen afin de mettre en évidence les processus climatiques et géographiques qui interviennent dans la caractérisation isotopiques de ces précipitations. CRP 2007 – 2009 : Quantification of Hydrological Fluxes in Irrigated Lands Using Isotopes for Improved Water Use Efficiency Objectif : Quantifier les flux d’eau à travers la zone non saturée afin d’évaluer l’efficacité des différentes techniques d’irrigation en fonction des différents types de cultures

28. Laboratoire d'Hydrogéologie de la Faculté des Sciences de l'Université d'Avignon et des Pays du Vaucluse - UFR Sciences - France CMCU 06/S10-03 : Caractérisation Isotopiques des eaux du bassin de Zéroud (Tunisie Centrale) – Interaction entre Eaux de surface et Eaux souterraines. en cours pour sa deuxième année avec une dotation dont le ¼ est dédié à la mobilité des chercheurs (stage d’étudiants tunisiens en France) Objectif: Evaluer l’impact de la recharge artificielle de la plaine de Kairouan par les lâchers du barrage de Sidi Saâd en utilisant aussi bien les méthodes hydrodynamiques classiques que les techniques nouvelles de traçage géochimique par les isotopes de la molécule d’eau; • mécanismes hydrodynamiques et hydrochimiques de l'interaction entre les eaux de surface et les eaux souterraines • contribution à la conception et la mise en place de scénarios efficaces pour la recharge artificielle.

29. CPTM 06/TM/66 : Evaluation, Gestion et Protection des Ressources en Eau des Aquifères Côtiers - Application des méthodes hydrodynamiques, hydrochimiques et isotopiques au bassin synclinal d’Essaouira (Maroc) et au bassin de la Jeffara (Tunisie) en cours pour sa première année avec un financement axé sur la mobilité des chercheurs Objectif : L’application des méthodes et techniques hydrodynamiques, hydrochimiques et isotopiques à l’étude des systèmes aquifères en zones semi-arides afin d’évaluer leur potentialités et leur productivités, ainsi que le renforcement en eau potable des communautés rurales et des villes dans un contexte aride (en prenant comme exemple le bassin synclinal d’Essaouira). Une comparaison entre les problématiques d’intrusion marine et de surexploitation des aquifères dans les bassins Méditerranéens pour la mise au point d’une approche commune dans les investigations et les solutions.

30. NOSTRUM-DSS Network on Governance, Science and Technology for Sustainable Water Resource Management in the Mediterranean-The role of Dss tools European Commission, FP6, Specific measures in support of international cooperation - Mediterranean Partner Countries (MPC), 2004-2007 Projet coordonné par l’ITALIE (FEEM) avec pour partenaires: Algérie, Croatie, Chypre, Egypte, France, Gréce, Liban, Portugal, Roumanie, Espagne, la Tunisie et la Turquie Objectifs principaux : 1. encourager la conception et le développement des outils Dss (systèmes d’aide à la décision) selon les besoins réels des institutions concernées par la Gestion Intégrée des Ressources en Eau (IWRM) dans la Méditerranéen; 2. contribuer à l'amélioration des connaissances scientifiques et méthodologies appliquées dans le domaine d'IWRM; 3. établir des liens solides entre institutions scientifiques, gouvernements, et autres institutions dans les pays Méditerranéens et améliorer la conscience publique sur la gestion de l'eau.

31. Projet AVICENNE : Recharge characteristics and groundwater quality of the grand erg oriental basin. • Période : 1997 – 2001 • Contract CT93AVI0015 , entre la Grande Bretagne, la Tunisie et l’Algérie • Objectif : • Application des méthodes géochimiques et isotopiques à l’évaluation des ressources en eaux du Sud • Origine des eaux, recharge et paléorecharge, processus de mélange sur des lignes de flux de plus de 800 km entre les zones de recharge (Atlas algérien) et les zones de décharge (Chotts tunisiens) • Etude de la zone non saturée sur des profondeurs de plus de 20 m pour évaluer les taux de recharge actuels et anciens.

32. CMCU 00/F1004 : Utilisation des méthodes géochimiques et isotopiques pour une meilleure évaluation et gestion des ressources en eau du Sahel de Sfax initié en 2000 entre l'Université Paris-Sud (UMR 8616 OrsayTerre, Hydrologie Paléohydrologie, paléoenvironnements), de l'Université d'Avignon (LHA) et de l'ENIS (Laboratoire Radio-analyses et Environnement ). Objectif : mieux connaître le bassin hydrogéologique de Sfax et contribuer à une optimisation de la gestion de ses ressources en eau en déterminant les aires de recharge naturelle, le temps de résidence des eaux et les conditions paléohydrologiques de la mise en place de l'aquifère.L’approche multidisciplinaire a permis l’identification des mécanismes de relation entre la nappe profonde et les nappes superficielles (drainance) et l’étude des modalités de minéralisation en particulier mettant en évidence le problème de l'intrusion marine.

33. CMCU 00/F0202 : Schéma d'Aménagement et de gestion des ressources en eau du Sahel de Sousse et de Sfax Initié en 2000 entre l’ENIS, les départements de Géographie des FLSH de Sfax, de de Sousse et de Sfax, l’UMR Image et Ville CNRS et de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg, le Service Régional de Traitement d'Image et de Télédétection et l’Université Louis-Pasteur de Strasbourg. Objectif : d'étudier, à partir d'exemples de bassins versants dans les régions de Sousse et de Sfax, et à travers l'élaboration d'un SIG, les problèmes liés à la gestion des ressources en eaux, les mutations spatiales induites et les différents risques aggravés par certains aménagements.

34. PICS : Paléoclimatologie et Paléohydrologie en Tunisie : Nouvelles données pour le Quaternaire récent fondées sur l'étude du karst et des travertins initié depuis 2000 entre le Laboratoire de Radio-analyses et Environnement de l'ENIS, le Laboratoire C.G.M.E.D de la faculté des sciences humaines et sociales de Tunis, d'une part, et le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement de Gif/Yvette, d'autre part. Objectif : produire des informations d'origine pluridisciplinaire relatives aux variations paléoclimatiques et paléohydrologiques du Quaternaire récent, enregistrées par des spéléothèmes prélevés dans des grottes du Nord de la Tunisie et des travertins associés aux phases de croissance de ces concrétions. Ce programme s'inscrit, entre autres, dans les programmes internationaux de PAGES - PEP III.

35. Albanie Algérie Maroc Syrie Haïti Kuwait • Jordanie • Egypte Libye Emirats Arabes Unis • Sénégal Mali Côte d’Ivoire Expertise auprès des pays d’Afrique et du Moyen-Orient

36. Accueil des stagiaires Le laboratoire est agrée par L’IAEA pour la formation de stagiaires étudiants et gestionnaires de l’eau en « Hydrologie Isotopique »

37. Encadrement des étudiants étrangers qui sont reçus dans le cadre de la collaboration internationale entre le laboratoire et des universités étrangères, notamment françaises :

38. Conclusion et Commentaires Organisation interne du laboratoire Les doctorants et les étudiants inscrits en mastère réalisent eux-mêmes leurs travaux analytiques  compléments de formation Cadre technique est très sollicité  recrutement par le ministère de techniciens mis à la disposition du laboratoire. Locaux occupés par le personnel du laboratoire   Les locaux du laboratoire sont assurés par l’institution d’accueil mais retent essentiellement réservés aux techniques analytiques  Les locaux restent retreints et les membres du laboratoire ne disposent pas de locaux de travail Moyens logistiques du laboratoire  Le Laboratoire bénéficie de la logistique de l’ENIS sans être rattaché à aucune technopole

39. Équipements scientifiques de base Le Laboratoire est quasi autonome du point de vue équipements analytiques de base et pour la datation au carbone-14  Les analyses isotopiques qui étaient auparavant prises en charge dans le cadre des projets avec l’IAEA seront dans un proche futur réalisés au laboratoire pour le tritium (montage en cours de la ligne d’enrichissement) et dans un moyen futur pour les isotopes de la molécule d’eau (matériels en cours d’acquisition), en perspective pour la spectrométrie alpha (en attente de l’appel d’offre du matériels lourds du ministère)

40. Conclusion Le rayonnement national du LRAE est assuré par l’implication de ses recherches dans les problématique de la stratégie nationale et par sa collaboration étroite avec les organismes qui s’y rattachent. Le rayonnement international du LRAE est assuré par sa participation à des projets de recherche d’envergure tels que ceux de la communauté européenne ou de l’IAEA, il est renforcé par les publications internationales réalisées Cependant, le LRAE reste freiné dans ses activités par la lourdeur administrative relative à la gestion financière, au manque de moyens spécifiques (moyen de transport pour les travaux de terrain) ainsi que par le manque de locaux et/ou leur dispersion.