L’eau douce, de l’or bleu

L’eau douce, une ressource tellement précieuse.

Sur Terre, 97% de l’eau est salée, les 3% restants renvoient au volume d’eau douce dont approximativement un tiers est sous forme liquide, deux tiers sous forme de glace, et une part négligeable sous forme de vapeur d’eau. Une partie de cette réserve est stockée dans le sous-sol. Pour une meilleure gestion de ces ressources d’eau douce, de nombreux facteurs sont à prendre en compte : la diminution du niveau d’eau douce dans les aquifères à cause de leur surexploitation, les conséquences des changements climatiques sur le niveau des rivières et des lacs, la pollution des aquifères par les pesticides et les engrais et l’intrusion saline dans les aquifères côtiers.

Dans le cas d’un aquifère côtier, la forte densité de population sur les côtes et la surélévation du niveau de la mer ne font qu’accroître le problème d’intrusion d’eau marine dans les nappes d’eau douce. L’eau salée, plus dense que l’eau douce, glisse en dessous de cette dernière et envahit l’aquifère sous forme d’un biseau salé, ces deux volumes d’eau interagissent alors entre eux, formant une zone de transition.  Une simulation numérique de la position et de l’évolution de cette zone de mélange apporte de précieuses informations pour mieux adapter le pompage d’eau douce.

Dans un premier temps, il faut décrire le phénomène en essayant de couvrir le plus grand nombre de cas possibles : nappes confinées plus ou moins profondes, nappes phréatiques d’eau douce, milieux saturés ou partiellement saturés, etc. Ces équations doivent  exprimer les principes physiques de la conservation de la masse, de l’énergie et de la quantité de mouvement en tenant compte de la complexité du milieu poreux. Leur résolution numérique donne alors une première approximation de la position de l’interface eau salée/eau douce.

Ensuite, afin d’être encore plus proche de la réalité et donner une information encore plus fiable, il faut prendre en compte le caractère fortement hétérogène des milieux souterrains, dont les caractéristiques, comme la porosité ou la perméabilité du milieu, sont très difficiles à calculer de façon exacte. On peut alors considérer ces caractéristiques comme des variables aléatoires et résoudre des équations aux dérivées partielles stochastiques, ce qui permet d’affiner l’information sur la zone de transition malgré l’incertitude sur les paramètres.

Une étape incontournable consistera à confronter les résultats numériques aux mesures et observations sur le terrain. Dans le cadre d’une collaboration entre la France et le Maroc, l’utilisation de bases de données géographiques fournies par les responsables de la gestion des ressources en eau du Maroc, tel que l’Office national de l’eau potable (ONEP), nous permet de valider ces modèles et leurs résolutions numériques.

Malgré les progrès récents, la modélisation mathématique et numérique liée à l’intrusion saline constitue une problématique vaste et encore très ouverte qui donne lieu à une recherche active en mathématique en constante interaction avec les hydrogéologues.

Brève rédigée par Carole Rosier (Univ. du Littoral Côte d’Opale), d’après les travaux de  Rachid Ababou (IMFT/Univ. Toulouse) , Jacob Bear (Technion, Israël), Khalid Najib (Ecole Nationale de l’Institut Minéral, Maroc), et al.

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Crédits Images : 123RF.

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