A Review of the Assessment of Spatial and Temporal Variations of Groundwater in South Africa

Bien en dessous de la surface de la Terre, cachée dans les fissures des roches et les espaces entre les grains de sable, se trouve un vaste réservoir d'eau douce. Il s'agit des eaux souterraines, une ressource qui ne repose pas dans un lac ou une rivière visible, mais qui est stockée à l'intérieur des couches géologiques de la planète. Dans de nombreuses parties du monde, cette eau invisible est la seule source de vie fiable, surtout lorsque les pluies font défaut et que les rivières de surface s'assèchent. En Afrique du Sud, un pays où les sécheresses deviennent plus fréquentes et sévères, cette eau cachée est cruciale. Elle fournit 60 % de l'eau pour les foyers ruraux et une partie importante pour les fermes. Cependant, parce qu'elle est enfouie sous terre, elle est difficile à voir, à mesurer et à comprendre. Les niveaux d'eau peuvent monter et descendre, et la qualité peut changer, selon le type de roche dans laquelle elle repose, la météo au-dessus et la quantité d'eau que les gens pompent.

Pendant des années, des scientifiques ont étudié ces eaux cachées en Afrique du Sud, mais leurs conclusions étaient éparpillées dans des centaines de rapports distincts, chacun examinant une petite pièce du puzzle. Certaines études se concentraient sur la région aride du Karoo, d'autres sur les zones côtières humides, et beaucoup examinaient des problèmes spécifiques comme la pollution provenant des fermes ou des mines. Personne n'avait encore réuni toutes ces pièces pour avoir une vue d'ensemble de la manière dont l'eau change à travers tout le pays. Sans une vue complète, il est difficile pour les dirigeants de prendre les bonnes décisions pour protéger cette ressource vitale pour l'avenir.

Pour résoudre cela, un chercheur dirigé par Emmanuel Oisakede, de l'Université de technologie de Durban, a décidé de rassembler chaque étude pertinente publiée entre 2020 et 2025. Ils ont agi comme des bibliothécaires de la science, parcourant des milliers de dossiers pour trouver 95 articles de haute qualité contenant des mesures réelles des niveaux d'eau souterraine et de la qualité de l'eau. Ils ont soigneusement vérifié chacun d'eux pour s'assurer que les données étaient fiables, puis ont combiné les résultats pour chercher des modèles qu'une étude seule ne pourrait révéler. Leur objectif était de cartographier où se trouve l'eau, à quelle vitesse elle disparaît et comment sa qualité change, tout en comprenant les forces qui dictent ces changements.

Le chercheur a découvert que le sol en Afrique du Sud est loin d'être uniforme. La profondeur de la nappe phréatique — la distance entre la surface et l'eau — varie considérablement selon la géologie locale. Dans les zones sablonneuses des lits de rivières du bas Orange, l'eau est relativement proche de la surface, située à environ 6 mètres de profondeur. En revanche, dans les formations rocheuses fracturées du Karoo, l'eau est enfouie beaucoup plus profondément, atteignant souvent des profondeurs de plus de 44 mètres. Cette différence est cruciale pour les personnes qui ont besoin de forer des puits ; trouver de l'eau dans la roche profonde et fissurée nécessite des équipements et des efforts beaucoup plus coûteux que de capter l'eau dans les sables peu profonds des rivières. De plus, l'étude a révélé que la profondeur de l'eau ne prédit pas nécessairement sa qualité. Alors que l'on pourrait s'attendre à ce que l'eau profonde soit plus propre ou plus minéralisée, le chercheur a constaté qu'il n'y avait pas de lien clair entre la profondeur de l'eau et son salinité ou sa pollution. Dans certains endroits, les puits les plus profonds contenaient une eau trop salée pour être bue, tandis que dans d'autres, les puits peu profonds étaient contaminés par l'activité humaine.

Au cours des dernières années, la situation est devenue de plus en plus urgente. L'analyse a montré que les niveaux d'eau souterraine à travers le pays diminuent. En moyenne, le niveau d'eau dans les puits chute de 0,28 à 0,51 mètre chaque année. Ce déclin ne se produit pas partout au même rythme, mais il est généralisé. Dans les aquifères de roche fracturée du Karoo, la baisse est la plus sévère, avec près des trois quarts des puits montrant une tendance à la baisse significative. Dans les zones de roche dolomitique du Gauteng, où l'eau circule rapidement à travers de grands canaux souterrains, le déclin est légèrement plus lent mais reste préoccupant. Les aquifères alluviaux, qui sont les dépôts sableux le long des rivières, perdent également de l'eau, bien qu'ils montrent une capacité de récupération un peu plus grande lors de fortes pluies. Les principaux moteurs de cette baisse sont une combinaison de moins de pluie due au changement climatique et d'un pompage accru pour l'agriculture et l'industrie. Le chercheur a noté que lors des sécheresses sévères, les niveaux d'eau peuvent s'effondrer, et même lorsque les pluies reviennent, les niveaux ne remontent souvent pas là où ils étaient auparavant.

Alors que la quantité d'eau diminue, la qualité se détériore également. L'étude a suivi plusieurs produits chimiques clés et a constaté que l'eau devient plus polluée. Les niveaux de nitrates, qui proviennent souvent des engrais utilisés dans les fermes et des eaux usées, ont augmenté de façon marquée. Dans les zones de cœur agricole, la quantité de nitrate dans l'eau a augmenté de près de 12 % chaque année. C'est un risque grave pour la santé, particulièrement pour les nourrissons, car des niveaux élevés de nitrate peuvent empêcher le sang de transporter l'oxygène efficacement. Les niveaux de sel augmentent également, surtout dans les zones côtières où l'eau de mer pousse vers l'intérieur des terres et dans les zones intérieures sèches où l'évaporation concentre les sels. L'eau devient également légèrement plus acide, un changement lié aux activités minières et à la combustion du charbon. Ces changements ne sont pas seulement des chiffres sur une page ; cela signifie que l'eau qui était autrefois sûre à boire devient dangereuse, et que les puits qui fournissaient autrefois assez d'eau pour une famille sont maintenant à sec.

Le chercheur a également observé comment différents types de roches réagissent à ces pressions. Il a trouvé que les aquifères de roche fracturée du Karoo sont les plus vulnérables à la perte de volume d'eau, tandis que les aquifères côtiers sont les plus vulnérables à la salinisation. Les aquifères dolomitiques, qui retiennent beaucoup d'eau, sont particulièrement sensibles à la pollution par les nitrates car l'eau y circule si rapidement qu'elle transporte les contaminants de la surface directement vers l'approvisionnement. L'étude a souligné que la gestion actuelle de l'eau ne suit pas ces changements. De nombreuses zones sont surutilisées, et les systèmes de surveillance qui suivent les niveaux d'eau sont trop rares pour donner une image précise de ce qui se passe. Dans de nombreuses parties du pays, il n'y a tout simplement pas assez de puits mesurés pour savoir si l'eau est sûre ou si elle vient à manquer.

Pour relever ces défis, l'auteur propose une nouvelle approche de la gestion des eaux souterraines. Il recommande d'étendre le réseau de puits de surveillance, en particulier dans les provinces du Northern Cape et du Northwest, qui sont actuellement sous-étudiées. Il suggère d'utiliser la technologie moderne, telle que les satellites et les capteurs automatisés, pour obtenir une vue plus claire et plus fréquente des niveaux et de la qualité de l'eau. L'étude appelle également à des règles plus strictes sur la quantité d'eau pouvant être pompée, particulièrement dans les zones où l'eau est déjà basse, et à une meilleure protection des terres situées au-dessus des sources d'eau pour prévenir la pollution. Enfin, il souligne la nécessité d'impliquer les communautés locales dans la surveillance, car les agricteurs et les résidents sont souvent les premiers à remarquer les changements dans leurs puits locaux.

Le tableau qui émerge de cette revue est celui d'une ressource soumise à un stress important. Les eaux souterraines de l'Afrique du Sud sont une bouée de sauvetage pour des millions de personnes, mais elles sont épuisées plus vite qu'elles ne peuvent être reconstituées, et leur qualité décline. L'étude ne prétend pas que la situation est désespérée, mais elle précise que la voie actuelle est insoutenable. Sans un effort systématique pour surveiller l'eau de plus près, gérer le pompage plus soigneusement et protéger les terres au-dessus des aquifères, le pays risque de perdre une partie critique de sa sécurité hydrique. Les conclusions servent d'appel à l'action, exhortant les décideurs politiques et les scientifiques à travailler ensemble pour garantir que cette ressource cachée reste disponible pour les générations futures.