Assessment of groundwater depletion rate by numerical modelling: a case study of Johar town Lahore, Pakistan

Dans les villes bouillonnantes d'Asie du Sud, une crise silencieuse se déroule sous les rues. Les eaux souterraines, ce vaste réservoir d'eau douce caché sous terre, sont extraites plus rapidement que la nature ne peut les reconstituer. Cette ressource cachée n'est pas un puits sans fin ; c'est un compte bancaire où les retraits dépassent les dépôts. Lorsque la pluie tombe, elle s'infiltre dans le sol et s'écoule lentement pour recharger ces couches souterraines, un processus appelé recharge. Cependant, à mesure que les villes s'étendent, le béton et l'asphalte recouvrent le sol, empêchant la pluie d'atteindre l'aquifère en dessous. Parallèlement, les populations et les industries croissantes pompent l'eau à un rythme accéléré. Lorsque l'équilibre bascule, la nappe phréatique descend, forçant les gens à creuser des puits plus profonds, augmentant les coûts et risquant la qualité de l'eau restante. Comprendre exactement la vitesse à laquelle cette eau disparaît dans des quartiers spécifiques est crucial pour planifier un avenir où les villes ne se retrouveront pas à sec.

Dans le paysage urbain dense de Johar Town, un quartier de Lahore, au Pakistan, des chercheurs se sont tournés vers un outil numérique pour mesurer ce déclin invisible. L'équipe, dirigée par Sonia Anwar, a utilisé un programme informatique sophistiqué pour créer un jumeau virtuel du système d'eau souterraine de cette zone. Ce logiciel, connu sous le nom de Visual MODFLOW, agit comme une carte détaillée qui simule la façon dont l'eau circule à travers les couches de sol et de roche. Pour construire ce modèle, les chercheurs ont recueilli des données réelles auprès des autorités locales, notamment des registres sur la quantité d'eau pompée dans les puits, la profondeur des niveaux d'eau et les modèles de précipitations au cours de la dernière décennie. Ils ont cartographié l'emplacement de chaque station de pompage et les propriétés physiques du sol, comme la facilité avec laquelle l'eau peut circuler à travers le sol, une propriété appelée conductivité hydraulique. En injectant ces informations dans l'ordinateur, ils ont pu observer comment les niveaux d'eau changeaient au fil du temps dans la simulation, recréant ainsi l'histoire des six dernières années dans un environnement numérique pour voir ce qui se passait réellement sous terre.

Les résultats de cette enquête numérique ont révélé une tendance claire et constante. Entre 2015 et 2021, le niveau des eaux souterraines à Johar Town a chuté de près de 0,88 mètre en moyenne chaque année. Au cours de ces six années, la nappe phréatique est descendue de plus de deux mètres. Ce déclin n'est pas seulement un chiffre sur un graphique ; il représente un changement tangible dans l'environnement. À mesure que l'eau recule, le coût de son extraction augmente et l'eau elle-même devient plus vulnérable à la contamination provenant de la surface. Les chercheurs ont découvert que le principal moteur de cette chute est l'urbanisation rapide de la zone. À mesure que les fermes et les champs ouverts sont remplacés par des bâtiments et des routes, le sol perd sa capacité à absorber l'eau de pluie. Au lieu de s'infiltrer dans la terre pour recharger l'aquifère, la pluie ruisselle sur les surfaces dures, laissant le réservoir souterrain vide. Ce problème est aggravé par le volume massif d'eau pompée pour répondre aux besoins d'une population et de ses industries croissantes.

Pour s'assurer de l'exactitude de leurs résultats, les chercheurs ont testé leur modèle par rapport à des observations réelles. Ils ont ajusté les paramètres de la simulation informatique, particulièrement la valeur de la facilité avec laquelle l'eau circule dans le sol, jusqu'à ce que les niveaux d'eau simulés correspondent aux mesures réelles prises dans les puits sur le terrain. Ils ont constaté que la vitesse à laquelle l'eau circule à travers le sol était le facteur le plus critique pour déterminer les niveaux d'eau. Une fois le modèle ajusté pour correspondre à la réalité, il a confirmé que le taux d'épuisement était constant et significatif. L'étude a également souligné que bien que la pluie aide à remplir l'aquifère, la quantité de pluie tombant dans la région n'est pas suffisante pour compenser la quantité massive d'eau prélevée. Même lors des années de fortes précipitations, l'effet net restait une perte d'eau du système souterrain.

Les implications de ces conclusions s'étendent au-delà d'un seul quartier. L'étude suggère que la gestion actuelle de l'eau à Lahore est insoutenable. Les chercheurs proposent que le simple fait d'attendre la pluie n'est plus une stratégie viable. Au lieu de cela, ils recommandent un changement dans la façon dont la ville interagit avec son cycle de l'eau. Cela inclut l'installation de puits inversés, qui sont des structures conçues pour capturer l'eau de pluie et la guider profondément dans le sol, et la création de plus d'espaces verts où le sol peut respirer et absorber l'eau. Ils appellent également à une surveillance plus stricte, suggérant que les niveaux d'eau devraient être vérifiés mensuellement plutôt qu'une fois par an pour détecter les problèmes précocement. De plus, les nouveaux développements immobiliers devraient être tenus de équilibrer l'eau qu'ils prélèvent avec l'eau qu'ils réinjectent. L'objectif est de créer un système où la ville ne se contente pas de consommer sa réserve d'eau, mais participe activement à sa reconstitution, garantissant que les robinets ne se tarissent pas pour les générations à venir.