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Comment développer la recharge artificielle des nappes en régions sèches ?


Science et changements planétaires / Sécheresse. Volume 11, Numéro 4, 289-96, Décembre 2000, Eau et gestion de l'eau


Résumé   Summary  

Auteur(s) : Pierre ROGNON, Case 114, Université Pierre-et-Marie-Curie, 4, place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05..

Résumé : Le stockage de l’eau est une nécessité impérative dans les régions sèches pour l’irrigation et la consommation de populations citadines en rapide croissance. Diverses raisons imposent un remplacement progressif du stockage à l’air libre par une mise en réserve dans les nappes aquifères peu profondes à l’abri de l’évaporation. Paradoxalement les techniques de recharge artificielle se sont développées jusqu’ici en régions tempérées et leur transfert dans les pays secs nécessite de nombreuses adaptations : étiages très prononcés sur les cours d’eau du Sahel entraînant des pénuries dramatiques pour plusieurs grandes villes, nécessité de stockage accru des eaux infiltrées à partir de crues épisodiques et enfin recherche de nouveaux réservoirs plus spécifiques : cônes alluviaux, massifs dunaires ou injection d’eau douce dans des nappes aquifères saumâtres. Ces nouvelles techniques doivent contribuer à résoudre les très graves pénuries d’eau prévisibles dans de nombreux pays arides autour du Sahara et au Moyen-Orient.

Illustrations

ARTICLE

En zones aride et semi-aride la disponibilité en eau pour satisfaire les besoins d'une population urbaine en très forte croissance devient de plus en plus aléatoire, le stockage superficiel à l'air libre entraînant des pertes importantes par évaporation ; aussi, la mise en réserve par recharge artificielle dans les nappes aquifères s'est-elle fortement développée ces dernières années. Quelles sont les possibilités offertes par ces techniques pour les pays autour du Sahara et au Moyen-Orient ? Comment peuvent-elles se développer ? Tels sont les aspects présentés dans cet article.

Les nappes aquifères superficielles sont de plus en plus exploitées et même surexploitées pour répondre aux besoins grandissants de l'irrigation et de la consommation urbaine dans toutes les régions sèches. Cette augmentation de la consommation en eau est extrêmement forte au sud et à l'est de la Méditerranée en raison de l'accroissement rapide de la population totale et plus particulièrement des populations citadines. Un certain nombre de ces pays échappent encore aux graves pénuries d'eau grâce à l'exploitation de nappes artésiennes plus profondes dont l'épuisement est prévisible dans les prochaines décennies. Mais ces États, pour répondre aux besoins préoccupants des villes, devront de plus en plus limiter les quantités d'eau disponibles pour l'irrigation ou le tourisme et donc chercher ailleurs les ressources supplémentaires pour assurer la subsistance de populations en pleine expansion [1].

Jusqu'ici, pour augmenter les ressources en eau et réduire les effets des sécheresses saisonnières ou interannuelles, le stockage de l'eau était surtout effectué dans des lacs de barrage dont la taille (et par conséquent le coût) n'a cessé de croître pour répondre aux risques de sécheresses persistantes et d'envasement trop rapide. Or cette augmentation de la superficie des lacs a accru la ponction de l'évaporation de l'ordre de 2 à 3 mètres par an et jusqu'à 5-6 mètres dans les régions hyperarides comme l'Égypte. Deux exemples illustrent l'ampleur de ce gaspillage :

- 10 % de l'énorme débit du Nil se transforme en vapeur dans le lac Nasser,

- un milliard de mètres cubes d'eau sur les 13 milliards stockés au Maroc s'évapore chaque année.

En raison des pénuries d'eau, déjà très sensibles dans la plupart de ces pays, de tels gaspillages devraient être limités au maximum, en remplaçant le stockage de l'eau à l'air libre par une mise en réserve dans des nappes proches de la surface d'où elle peut être extraite facilement par pompage au moment où elle est nécessaire. Or ces nappes phréatiques, en régions sèches, ne sont alimentées que lorsque des écoulements se produisent dans le lit des oueds et ce remplissage ne concerne souvent qu'une partie du réservoir potentiel. Comme celui-ci se vide souvent par les fuites vers l'extérieur ou par la surexploitation, il est possible d'accroître sa production en eau par la recharge artificielle.

Paradoxalement, ces techniques de recharge se sont d'abord développées dans les régions tempérées plus humides, pour éviter la surexploitation des nappes et ses conséquences (salinisation à proximité des côtes, pénuries d'eau en saison sèche) ou même pour stocker des eaux peu polluées en période de fort débit pour les restituer lorsque les cours d'eau sont plus pollués en période de basses eaux.

Pour être utilisables en régions sèches, ces techniques nécessitent certaines adaptations aux problèmes hydrologiques spécifiques à ces régions. Comme nous le verrons ci-dessous sur quelques exemples, ces « transferts de technologie » apparaissent ici ou là, mais trop lentement par rapport aux besoins considérables de ces pays. Cette recharge artificielle devrait permettre de limiter les gaspillages inhérents au stockage à l'air libre, de mettre en réserve des eaux qui se perdent actuellement dans l'océan ou dans des dépressions salées et, enfin, d'assurer une meilleure gestion des eaux qui seront produites par dessalement ou par traitement des eaux usées.

Cette recharge artificielle pose deux problèmes essentiels : dans quels réservoirs souterrains peut-on stocker cette eau ? où trouver les volumes d'eau pour remplir ces réservoirs ? Étant donné l'ampleur du sujet, cet article se limitera à répondre à la première question.

Une question prioritaire : comment assurer la consommation en eau potable des villes du Sahel ?

La croissance démographique au Sahel a commencé plus tardivement qu'au nord du Sahara, mais un exode rural plus important, favorisé en particulier par la très grande sécheresse des années 1968 à 1986, a provoqué une croissance très préoccupante des populations citadines. Tandis qu'au Maghreb ou au Proche-Orient, la construction de grands barrages a permis à des villes comme Casablanca, Oran, Alger, Tunis, etc., d'accroître leur consommation aux dépens de l'utilisation agricole de cette eau, au Sahel, il n'existe que très peu de barrages pour des raisons techniques (rareté des sites favorables) ou financières alors que le stockage de l'eau pour assurer une consommation régulière sur toute l'année est plus indispensable ici, à cause de la très courte saison des pluies et des étiages très prononcés des rivières. En effet, la présence de cours d'eau pérennes à proximité de la plupart des capitales sahéliennes analysées ici, suffit de moins en moins à satisfaire leurs besoins en eau.

Le cas de Niamey

L'alimentation en eau de la ville de Niamey dépend à 88 % du fleuve Niger dont le débit global a diminué de 34 % pour la période 1969-1994 par rapport à 1929-1968 [2]. L'allongement de la période de basses eaux, passée de 50 à 100 jours avec un débit inférieur à 200 m3/s, est particulièrement préoccupant. Le seul barrage qui a pu être édifié dans cette plaine alluviale, à Goudel, n'assure que trois millions de m3 de réserve, soit 21 jours d'eau potable pour la ville, toute irrigation étant interdite et, compte tenu de l'accroissement rapide de la population urbaine, cette autonomie sera réduite à 8 jours en 2016.

Le stockage dans les nappes phréatiques pourrait être envisagé : celles-ci assurent actuellement 14 % de la consommation, mais elles sont fortement polluées par le rejet incontrôlé des eaux usées et par une pollution alarmante par les nitrates et les micro-organismes. Ces eaux sont donc de plus en plus impropres à la consommation et l'on retrouve ce même problème dans beaucoup de villes du Sahel. Dans le cas de Niamey, même si le problème de ces pollutions pouvait être résolu (arrêt des contaminations ? dénitrification des eaux ?), la recharge artificielle serait difficile parce que :

- ces nappes sont en connexion avec le fleuve et ont tendance à se vider en période d'étiage prononcé ;

- le volume d'eau qui pourrait être prélevé sur le Niger est régi par des accords internationaux et la ville de Niamey ne peut utiliser le débit du fleuve à son seul profit.

Aussi, étant donné le taux d'accroissement de la population urbaine (6 % par an !), la seule solution réaliste serait une décentralisation, vers le seul site de barrage à aménager à 180 km en amont. Mais cette solution, qui ne résoudrait pas le gaspillage d'eau par évaporation, devrait être réalisée avant que la situation ne devienne ingérable...

Les villes de Dakar et de Nouakchott

L'utilisation du fleuve Sénégal pour les besoins en eau de Dakar (2 millions d'habitants) et de Nouakchott (850 000 habitants) augmente alors que son débit a été réduit à 1/3 de sa moyenne antérieure pendant la grande sécheresse de 1968-1986.

La ville de Dakar a prélevé pendant longtemps plus de 80 % de ses besoins en eau à partir de forages dans les sables quaternaires proches du littoral. Or ces nappes sont aujourd'hui surexploitées, avec des risques croissants de salinisation, et contaminées, en particulier par les nitrates (comme à Niamey) à cause d'un contrôle insuffisant des rejets en milieu péri-urbain [3]. Dès 1970, l'eau du lac de Guiers a été mise à contribution grâce à une canalisation de 250 km de long en cours de doublement. Mais ce stockage à l'air libre, dans un plan d'eau qui varie de 17 000 à 30 000 ha, entraîne une perte importante par évaporation alors que les économies d'eau sont impératives face à une consommation journalière passée de 150 000 m3 en 1982 à 400 000 en 2000 [4] et un accroissement de population supérieur à 4 % par an.

Le problème de Nouakchott se pose de façon encore plus dramatique. À l'heure actuelle la ville est très mal alimentée par les forages d'Idimi dans la nappe d'eau douce du Trarza. Mais à cause de la planéité de la topographie, toutes les nappes superficielles sont saumâtres jusqu'à plusieurs dizaines de kilomètres de la côte et le seul aquifère potentiel, bien plus profond, se situe dans les sables maestrichtiens. On envisage donc sérieusement la construction d'une canalisation d'environ 200 km depuis le fleuve Sénégal, sans pouvoir stocker cette eau dans un réservoir aérien puisque la cuvette de Rkiz, symétrique du lac de Guiers (figure 1) est mise en culture et menacée d'ensablement.

Pour Nouakchott comme pour Dakar, on peut envisager des réservoirs moins « conventionnels », tel le stockage dans les dunes ou dans une nappe saumâtre (voir pp. 293 et suivantes) et un remplissage avec de l'eau dessalinisée vu la proximité de l'océan. Mais cela nécessiterait une réduction importante sur le coût de la dessalinisation.

Les graves pénuries de la ville de Ouagadougou

La capitale du Burkina est bien plus défavorisée encore car elle ne se situe ni à proximité de l'océan, ni sur une rivière importante. Les possibilités de stockage dans les alluvions ou les altérites sont dérisoires et, à cause de leur faible épaisseur, très sensibles à l'évapotranspiration (de l'ordre de 2 m/an). L'alimentation en eau de la ville dépend essentiellement du stockage des eaux de ruissellement dans les réservoirs de Ouagadougou même et de Loumbila, soit 42 millions de m3 [5]. Or ces ruissellements, qui ne durent que 2 à 3 mois, sont soumis à l'extrême irrégularité des pluies, souvent imprévisible. Ainsi l'année 1997 a été encore plus déficitaire que l'année record de la grande sécheresse (540 mm contre 552), les barrages ont été remplis à moins de 45 % de leur capacité (avec une évaporation sur les lacs de 3 m/an) et à partir de mars, une pénurie catastrophique a menacé sérieusement la ville [6]. Une telle situation risque de se reproduire de plus en plus fréquemment dans les années à venir à cause de l'accroissement extrêmement rapide de la population urbaine, passée de 60 000 habitants en 1961 à un million en 2000. Ici aucune solution ne peut être proposée, en dehors d'un éclatement de la ville ou d'un recours aux méthodes de la pluie artificielle.

La mise en réserve d'écoulements discontinus

En dehors des fleuves issus de régions plus humides (Sénégal, Niger, Nil), les ressources en eau se limitent à des écoulements de crue, souvent très abondants, mais limités à une saison ou, le plus souvent à quelques jours. En fonction de la vitesse des écoulements et de la perméabilité des alluvions, une partie souvent faible de cette eau s'infiltre pendant la durée de la crue, entraînant la montée du niveau de la nappe dans les puits (figure 2). Mais une partie plus ou moins importante du réservoir potentiel reste vide tandis que de gros volumes d'eau vont se perdre dans l'océan ou les cuvettes évaporatoires.

Pour exploiter des ressources aussi irrégulières, une bonne connaissance du comportement particulier de chaque nappe est, a priori, nécessaire pour mieux en assurer la gestion interannuelle. Partant de ce comportement « naturel », on peut ensuite chercher des techniques pour accroître le taux de remplissage de ces nappes.

Une meilleure prévision de la recharge naturelle

La gestion d'une nappe alimentée par des crues brèves et très espacées est un exercice très difficile comme le montrent les deux exemples suivants.

Au Hoggar l'eau consommée par l'agglomération d'In Amguel provient de la grande plaine sableuse alimentée par les crues très espacées du plus grand oued du massif de l'Atakor qui s'élève à près de 3 000 m d'altitude. Ces crues qui durent au maximum quelques jours par an, s'infiltrent rapidement dans les sables grossiers de la plaine et échappent ainsi à une évaporation de plusieurs mètres par an [7]. Pour assurer une production régulière d'eau potable, il faut cependant ajuster très précisément le volume d'eau pompée à l'eau disponible dans la nappe. Pour cela, un modèle hydrologique a été établi en rassemblant toutes les données sur les entrées et sorties d'eau sur plusieurs dizaines d'années (figure 3). Il montre par exemple que, si les prélèvements passent de 40 à 60 l/s, on risque de provoquer un assèchement de la nappe sur plusieurs années [8]. Cette prévision n'est possible qu'après plusieurs années d'études préalables pour bien comprendre les mécanismes de la recharge naturelle de la nappe.

En Australie centrale, dans la région d'Ayers Rock, la variabilité pluviométrique est encore plus forte et la recharge n'est assurée que lors de quelques événements pluviométriques extrêmes, dépassant 130 mm en un mois et qui totalisent 31 % des pluies sur à peine 4 % du temps [9]. Ce sont eux qui permettent à l'eau infiltrée de dépasser la limite des 5 mètres de profondeur à partir de laquelle elle échappe définitivement à une évaporation potentielle de l'ordre de 3,2 m par an. À la suite du plus accentué de ces événements (420 mm en mars 1989, record absolu depuis au moins 250 ans), on a pu montrer que la remontée des différentes nappes phréatiques a été d'autant plus tardive que la nappe était plus profonde, c'est-à-dire que l'eau infiltrée devait traverser une zone non saturée plus épaisse (entre 10 et plus de 35 mètres selon les cas). Cette zone non saturée, qui atteint son développement maximum dans les régions arides, retarde donc fortement la réalimentation de la nappe après une crue donnée. Comme le niveau d'une nappe s'abaisse en fonction du temps écoulé depuis le dernier événement pluviométrique important, on comprend la complexité de la gestion d'une telle nappe. Cette complexité atteint son optimum dans les déserts affectés par les événements climatiques de type El Niño.

La mise au point de techniques pour accroître l'infiltration pendant les crues

Les deux exemples ci-dessous montrent à la fois la difficulté et les limites de ces techniques.

Dans le Sud marocain, la construction de trois barrages montre bien l'évolution des techniques de stockage, en bordure du Sahara [10]. Les deux barrages sur les oueds qui alimentent la palmeraie du Tafilalt ont des fonctions très différentes :

- sur l'O. Ziz, un barrage classique retient un grand volume d'eau, dont une partie (20 à 25 % environ) est perdue par évaporation ;

- sur l'O. Rhéris, le barrage a pour fonction principale de détourner le maximum de débit des crues vers deux grands canaux d'où l'eau s'infiltre dans les alluvions de la palmeraie. Mais le stockage se limite au débit qui a pu être détourné pendant la crue (figure 4).

En amont de la grande plaine alluviale du Souss, à l'est d'Agadir, le barrage d'Aoulouz a pour rôle principal de freiner efficacement les crues de l'oued Souss pour les obliger à s'infiltrer dans les alluvions. Dans la plaine elle-même, cette infiltration est accentuée par de petites digues submersibles tout le long du cours en aval. La réserve dans ces alluvions, estimée à 37 milliards de m3, est exploitée intensivement pour l'irrigation, ce qui a entraîné des abaissements de la nappe de l'ordre de 20, parfois 30 à 40 mètres entre 1968 et 1986.

Or l'urbanisation rapide, surtout dans le Grand Agadir, entraîne une demande en eau potable passée de 20 millions de m3 en 1985 à 51 en 1990 ; elle sera probablement de 190 millions en 2020. Cette recharge réussie atteindra bientôt ses limites d'autant plus que l'oued Souss est de plus en plus souvent à sec et ne remplit plus ses fonctions d'épuration de la vallée. Jusqu'à quand l'expansion économique pourra-t-elle s'accommoder des techniques actuelles de recharge artificielle ?

Dans le désert du Namib, en Afrique australe, une digue a été construite en 1993 à l'aval du Wadi Omaruru qui draine, épisodiquement, un bassin versant de 15 700 km2 dont la partie montagneuse reçoit de 300 à 400 mm de pluie par an. En freinant les crues, cette digue a permis de faire passer le volume d'eau infiltré d'environ 4,5 millions de m3 par an à 8 millions, par recharge artificielle et d'alimenter la ville de Swakopmund située à 80 km au sud [11]. Mais environ 2,5 millions de m3 par an s'écoulent encore vers l'océan. Il semble en effet qu'il y ait une limite à la recharge, due à la diminution progressive de la perméabilité des alluvions au cours d'une crue [12]. Celle-ci transporte des particules fines en suspension dont la teneur augmente très vite jusqu'au maximum de la crue. Dès que le débit faiblit, ces particules s'infiltrent entre des sables dont elles diminuent très vite la perméabilité. Lorsque la décélération descend au-dessous de 0,36 m/s environ, un dépôt silteux continu bloque toute recharge pendant la fin de la crue. Ce phénomène de la siltation est un obstacle important à l'utilisation intégrale du volume des crues. Il empêche aussi d'adopter en régions sèches, la technique des bassins de décantation qui, en régions plus humides, facilite l'infiltration vers les nappes. Dans la nature, c'est l'arrivée brutale de la crue suivante qui rétablit plus ou moins la perméabilité en remaniant les alluvions superficielles.

Recherches de réservoirs plus spécifiques des régions sèches

Plus l'aridité s'accroît, plus les réservoirs « classiques » liés à l'écoulement linéaire deviennent rares et difficiles à exploiter. Mais les conditions hydrologiques et sédimentologiques particulières à ces régions permettent de proposer d'autres formes de stockage de l'eau.

Les cônes alluviaux

Des cônes existent à toutes les latitudes, mais leur maximum de développement se situe dans les régions sèches à régime hydrologique très contrasté. Ils sont très intéressants pour la recharge des nappes à cause de la perméabilité élevée des alluvions déposées au débouché de la montagne et de l'instabilité des chenaux qu'il est facile de détourner selon les différentes radiales du cône pour accroître l'infiltration. Dans l'Ouest des États-Unis, on estime que des alluvions graveleuses d'environ 10 cm de diamètre peuvent absorber intégralement toutes les pluies dont l'intensité ne dépasse pas 75 mm/h et, par effet de mulch, elles protègent ensuite l'eau infiltrée contre l'évaporation.

Les cônes peuvent contenir des aquifères importants surtout lorsque la limite de la montagne correspond à un accident tectonique important, qui permet une sédimentation très épaisse, et que leur bassin versant en montagne est étendu pour alimenter abondamment le cône lors de l'écoulement des crues. En fait, le comportement de cette eau dans le cône dépend de sa structure interne et de son histoire paléoclimatique qu'il faut parfois préciser à l'aide de forages carottés [13] (figure 5).

L'eau s'infiltre facilement dans un cône, mais elle est souvent difficile à récupérer parce qu'elle s'écoule en profondeur de manière imprévisible, selon les différences de conductibilité hydraulique qui peuvent varier de 10- 10 à 102 cm/s. Elle peut aussi s'échapper vers les alluvions fluviatiles avec lesquelles un cône est souvent en connexion. De l'Asie centrale au Maroc, la technique traditionnelle pour récupérer cette eau consiste à creuser des galeries de plusieurs kilomètres (foggaras, kanayats) qui drainent en permanence la nappe à l'intérieur du cône. Ce système est bien plus efficace que les puits qui, même équipés de motopompes, ont une capacité très limitée pour exploiter la réserve d'eau d'un cône. Mais la construction et l'entretien de ces galeries sont très pénibles et ont entraîné leur déclin sans qu'une technique plus moderne (les microtunneliers ?) n'ait pu les remplacer.

La gestion de la réserve d'eau d'un cône implique deux étapes.

* L'évaluation de la recharge naturelle

En Tunisie centrale, la plaine agricole et la ville de Kairouan puisent leur eau, par pompage, dans deux nappes incluses dans les alluvions d'un grand cône de près de 3 000 km2, alimenté par les oueds Zeroud et Merguellil [14]. Lors des grandes crues, les eaux s'infiltrent, mais une bonne partie de l'écoulement se perd à l'aval dans de grandes sebkras. Le comportement des nappes en fonction de la succession des crues est très complexe. Ainsi la crue « centenaire » d'octobre 1969, survenant après plusieurs années sèches, a apporté respectivement 120 et 60 millions de m3 à partir des deux oueds et influencé le niveau des nappes pendant près de cinq ans. Mais les années suivantes ayant été relativement pluvieuses, le niveau des nappes est resté élevé et une faible proportion des eaux écoulées a pu s'infiltrer. Il faut aussi noter que la contribution de chacun des deux oueds à la recharge du cône varie nettement selon les épisodes pluvieux. Une connaissance précise des mécanismes de la recharge naturelle est donc une condition préalable à une bonne gestion de ces nappes. Mais pour accroître le volume infiltré et limiter le gaspillage par évaporation dans les sebkras, il faut ensuite intervenir sur les processus de la recharge.

* Une méthode de recharge artificielle

En Iran, au sud-est de Shiraz, le grand cône de Gareh Bygone s'étale sur 50 km2 avec une épaisseur moyenne de 20 mètres d'alluvions, ce qui représente un réservoir potentiel de près de 100 millions de m3 d'eau [15]. Chaque année, ce cône est parcouru par des crues de saison fraîche dont le débit moyen est estimé à 38 millions de m3 dont 25 s'infiltrent naturellement. Mais la surexploitation de la nappe par pompage a entraîné une baisse sensible des nappes et leur salinisation.

Pour y remédier, des réseaux de canaux de dérivation ont été creusés à partir des oueds débouchant sur le cône. Ces canaux, à peine inclinés par rapport aux courbes de niveau débouchent sur des parcelles de 200 à 300 ha où les eaux très turbides abandonnent leur charge en particules fines dans des alluvions stériles, peu à peu transformées en terre fertile (effet positif de la siltation). Les eaux, peu chargées, poursuivent alors leur écoulement vers de nouveaux canaux à partir desquels elles s'infiltrent facilement en l'absence de siltation. Enfin les eaux usées sont drainées tout à l'aval et ramenées vers les oueds.

Ce système ingénieux a permis de multiplier le nombre des puits par 10 et des surfaces irriguées (céréales, peupliers) par 20 et de résoudre à la fois les problèmes de siltation et de salinisation, un même canal changeant de fonction de l'amont vers l'aval. Mais le succès de cette technique dépend beaucoup de la solidité des ouvrages de dérivation en bordure de chenaux torrentiels particulièrement instables.

Les massifs dunaires

Comme les cônes, les dunes ont leur maximum d'extension dans les régions arides, mais, paradoxalement, leur capacité de stockage due à des porosités très élevées (de 25 à 35 % de vides) a d'abord été utilisée dans les dunes littorales des régions tempérées : Hollande, Allemagne, États-Unis. Dans les dunes, à la différence des cônes, la circulation des eaux et leur récupération par des motopompes est, a priori, relativement simple à cause de l'extrême homogénéité des propriétés des sables éoliens.

* Le comportement de l'eau dans les dunes

Or très vite, en régions tempérées, on s'est aperçu que le front d'infiltration dans les dunes était particulièrement instable, entraînant, sous certaines conditions, l'apparition de conduits préférentiels verticaux, en forme de doigts, le long desquels l'eau migre très rapidement, sans laisser aux sables le temps de filtrer les polluants. Cet inconvénient très grave dans les pays industriels où les eaux de recharge à partir des fleuves sont souvent très polluées, devient un avantage considérable en régions sèches où la pollution est un problème moins grave que la nécessité d'un stockage rapide de l'eau qui échappe ainsi à l'évaporation. Certains chercheurs tentent même actuellement d'accroître cette instabilité du front d'infiltration pour accroître la recharge des nappes dans les dunes...

Des études sur des dunes du Nouveau-Mexique, d'Israël ou de Chine [16] ont montré les mêmes instabilités du front d'infiltration dans les dunes des déserts où ces mécanismes semblent plus accentués sur les dunes vives que sur celles où la couverture végétale entrave plus ou moins le drainage vers la profondeur [17].

* Les possibilités offertes par ces nouveaux réservoirs

Dans les régions arides ou semi-arides, les dunes, vives ou fixées, couvrent des surfaces considérables et beaucoup de massifs dunaires (ergs) dépassent une ou plusieurs centaines de milliers de km2. Mais la valeur de ces réservoirs est très inégale. L'épaisseur des sables peut être très réduite dans les régions planes ou situées près de l'origine des sables éoliens où la déflation l'emporte. Mais elle dépasse souvent 100 à 150 mètres dans les cuvettes tectoniques ou au Sahel où ces sables s'accumulent depuis plusieurs millions d'années. Or plus ces sables sont épais, plus leur structure interne est complexe avec intercalation de niveaux plus imperméables (paléosols, paléolacs) qui cloisonnent les aquifères. D'après les expériences hollandaises, ces nappes présentent plusieurs avantages grâce à leur confinement :

- les pertes par infiltration plus profonde sont très limitées et le temps de résidence de l'eau au sein de la nappe allongé ;

- la rareté de l'oxygène empêche la prolifération des micro-organismes tels que les virus ou les bactéries ;

- la gestion est facilitée par l'utilisation de pompes pour l'injection et pour l'extraction de l'eau.

Plusieurs grandes villes en régions sèches se trouvent à proximité de tels réservoirs dunaires, comme Dakar où le potentiel des aquifères dunaires est estimé à 3,2 millions de m3/j. Au Maroc, Agadir se trouve à proximité du massif dunaire des Chtoukas, situé au sud de la vallée du Souss. Cet erg, aujourd'hui végétalisé, s'est mis en place sous des climats plus arides. Sa nappe aquifère est alimentée par la vallée du Souss et par de gros torrents descendant de l'Anti-Atlas (2 000-2 500 mètres d'altitude) qui se perdent en abordant les dunes (figure 6). Une meilleure connaissance de la structure interne de ces dépôts dunaires et du comportement de ses nappes permettrait d'y pratiquer les techniques de la recharge artificielle. Nouakchott, pourtant bâtie sur un massif dunaire encore plus ou moins actif, souffre de très graves pénuries d'eau (voir ci-dessus). Mais aucun écoulement superficiel ne peut alimenter ce réservoir potentiel à cause de la totale désorganisation de l'hydrographie par les dunes. Comme les nappes locales sont saumâtres, un autre mode de stockage pourrait être utilisé suivant une technique développée récemment dans les pays industriels.

Les réservoirs à eau saumâtre

Depuis 1985, de nouvelles perspectives sont ouvertes par la technique des Aquifer storage recovery qui consiste à utiliser la différence de densité entre l'eau douce et l'eau salée pour stocker de l'eau douce au sommet de nappes naturellement saumâtres. Cette technique, d'abord expérimentée aux États-Unis (Los Angeles, Floride), puis dans les pays riches (Australie, Canada, Israël, Koweit) a l'avantage d'utiliser des aquifères de grande capacité, généralement confinés ou parfois artésiens et ne nécessite pas d'autres frais d'infrastructure que le forage de puits d'injection/pompage par lesquels l'eau douce est mise en réserve ou utilisée [18]. Pour éviter le mélange des deux eaux, il faut que la stratification reste stable, ce qui est assuré par une forte concentration de l'eau saumâtre (de préférence 3 à 4 g/l, parfois seulement 0,5 g/l) et le confinement du réservoir. Après quelques injections/pompages, une zone tampon s'établit et les eaux ne se mélangent plus, au point qu'on peut espérer récupérer 90 %, parfois 100 % de l'eau injectée à condition d'effectuer ces opérations sans vitesse excessive pour ne pas perturber la stratification. Mais la durée de stockage est limitée à quelques mois : après 120 jours, par exemple la restitution risque d'être seulement de 45 % à cause de mélanges possibles. Seule la modélisation permet de prévoir le comportement de chaque nappe. Si la gestion est bien assurée, les pompes ne doivent pas être en contact avec l'eau saumâtre, ce qui limite les risques de corrosion.

Cette technique, utilisée pour stocker l'eau nécessaire à l'alimentation des villes (Los Angeles, Adélaïde) dans les pays industriels, ne nécessite guère de transfert de technologie pour être adaptée aux régions sèches et le Koweit a commencé à aménager une réserve stratégique d'une capacité prévue, dans 5 à 10 ans, de l'ordre de 82 millions de m3, en injectant de l'eau dessalinisée alors que ses capacités de stockage actuelles correspondent seulement à 12 jours de consommation (8 millions de m3). Pour ce stockage, le Koweït dispose de deux nappes saumâtres dont la salinité varie de 2,5 à 10 g/l et les premiers tests ont eu lieu dans les calcaires éocènes où les risques de colmatage sont les plus faibles.

Or s'il peut exister des nappes saumâtres à toutes les latitudes, leur extension maxima, surtout pour les nappes peu profondes, se trouve dans les régions arides. C'est le cas par exemple de la Mauritanie où il existe beaucoup de nappes saumâtres, en particulier au voisinage de Nouakchott, dont nous avons vu, ci-dessus, la situation particulièrement précaire. Mais la Mauritanie aura-t-elle les capitaux suffisants pour injecter, comme le Koweït, de l'eau dessalinisée dans ses nappes ?

Un espoir de meilleure gestion des ressources en eau

La mise au point de ces nouvelles techniques de recharge artificielle adaptées aux régions sèches peut contribuer efficacement à résoudre les graves pénuries d'eau prévisibles dans les prochaines décennies, en permettant d'économiser l'eau actuellement évaporée sur les lacs-réservoirs, de diminuer les pertes des écoulements épisodiques et de mieux gérer les ressources existantes en atténuant les étiages extrêmes ou les effets des sécheresses persistantes. Mais la découverte de nouvelles possibilités de stockage dans les cônes, les dunes ou les nappes saumâtres existantes impliquera aussi la recherche de nouvelles ressources en eau pour remplir ces réservoirs potentiels : recharge avec des eaux dessalées ou purifiées et, plus tard, mise au point de techniques de pluie artificielle utilisant des sels hygroscopiques, les mieux adaptées aux régions sèches.

REFERENCES

1. Hamdy A, Lacirignola C. Towards effective water policy management in the Mediterranean region. In : Zebidi H, ed. Water : a looming crisis ? Technical Doc In Hydrol UNESCO, Paris, 1998 ; 18 : 393-400.

2. Bechler-Carmaux N, Lamotte M, Mietton M. Le risque de pénurie d'eau dans la ville de Niamey. Sécheresse 1999 ; 10 : 281-8.

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