Modélisation de l'évolution de la vulnérabilité de la nappe du continental terminal du bassin sédimentaire côtier du Togo sous les effets conjugués des perturbations anthropiques et du changement climatique

par Kokou aimé Djongon

Projet de thèse en Science des Matériaux

Sous la direction de Elisabeth Gibert-brunet et de Florent Barbecot.

Thèses en préparation à Paris Saclay en cotutelle avec l'Université du Quebec à Montréal , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec GEOPS - Géosciences Paris Sud (laboratoire) , Intéractions et Dynamique dans les Réservoirs d'Eau continentaux (IDREau) (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 03-09-2019 .


  • Résumé

    Actuellement, 600 millions de personnes, soit 10% de la population mondiale habiteraient dans des zones côtières de faible élévation et 65% des agglomérations de plus de cinq millions d'habitants y sont localisées (Weissenberger et al, 2016). Ces 10% peuvent paraître peu mais selon l'UICN (Union internationale pour la conservation de la nature), 3,8 milliards de personnes –soit plus de 40% de la population mondiale- résident à moins de 150 km d'un rivage… Les aquifères côtiers constituent donc des ressources d'eau douce majeures (stratégiques) tant pour les activités humaines (alimentation en eau potable, usages agricoles, industriels et touristiques) que pour l'environnement (zones humides littorales, marais et lagunes côtières situés à l'exutoire de ces nappes). Toutefois, ces eaux douces sont sujettes à nombre de phénomènes qui mettent à mal à la fois leur quantité et leur qualité. Même si la salinisation partielle des eaux souterraines des aquifères côtiers se fait naturellement en fonction de la nature des matériaux constituant les réservoirs souterrains, elle est amplifiée par les activités humaines et le changement environnemental et climatique : exploitation des eaux souterraines, modification du niveau marin et modification de la recharge des nappes (occupation des sols). Or, une intrusion saline de manière naturelle, conjuguée ou non à une influence anthropique, peut menacer la quantité d'eau douce disponible dans ces réservoirs souterrains. Il est donc d'une importante essentielle de bien connaître l'état actuel des ces aquifères côtiers, en lien avec les impacts anthropiques, pour pouvoir, à terme, en définir l'évolution et déterminer les actions pour les protéger et donc les pérenniser. PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDE Le bassin sédimentaire côtier est situé à l'extrémité méridionale du territoire togolais et couvre une superficie d'environ 3300 km² formant une bande d'environ 40 km de largeur. Les réserves moyennes des eaux souterraines de ce bassin sont estimées entre 61 000 000 et 64 000 000 m3/an (Source : Etat des lieux sur la GIRE au Togo (2005)). 59 % de ces réserves sont confinées dans les formations du Continental Terminal, 1,5 % dans le Paléocène et 39,5% dans le Maestrichtien. La nappe du continental terminal du bassin sédimentaire côtier du Togo qui fera l'objet de ce projet est la plus sollicitée en raison de son accessibilité et du grand nombre de puits et de forages qui l'exploitent. L'aquifère se présente sous la forme d'un ensemble de sables plus ou moins argileux, des argiles et des intercalations de graviers. Les épaisseurs saturées sont comprises entre 10 et 50 m et la profondeur du niveau statique varie de 10 à 40m. Il assure les besoins en eau de cette région qui regroupe 40% de la population et 90% des industries du pays (CNI, 2001). Cependant les eaux de cet aquifère, très exploitées par les ménages ainsi que par l'agriculture et l'industrie, ne sont pas toujours de bonne qualité en raison de la pollution par les pesticides et les engrais ainsi qu'en raison du processus actuel de salinisation. VULNERABILITE DE LA NAPPE COTIERE DU TOGO La croissance démographique, l'urbanisation intensive, le développement des activités industrielles et l'exploitation accrue des terres cultivables accentuent une situation déjà tendue et provoque une augmentation des décharges et des rejets d'eaux usées qui contaminent cette nappe. Aujourd'hui, l'absence d'un plan efficace de gestion d'assainissement, le non-respect des règles des périmètres de protection ainsi que l'utilisation abusive des polluants ne font qu'entretenir et même accroître les effets nuisibles sur la qualité des eaux de la nappe. A cela s'ajoute les impacts du changement climatique avec l'augmentation du niveau de la mer et une importante infiltration des eaux marine dans l'aquifère, provoquant une augmentation des intrusions salée. De plus les aménagements réalisés sur le littoral ces 20 dernières années ont conduit à des modifications dynamiques du trait de côte et potentiellement induit des déplacements des masses d'eau salée dans l'aquifère superficiel. De manière plus spécifique notre travail consistera à améliorer la connaissance de la nappe phréatique du bassin sédimentaire côtier, à identifier les vulnérabilités qui menacent la nappe et à modéliser l'intrusion marine en lien avec l'aménagement du littoral.

  • Titre traduit

    Modeling the evolution of the vulnerability of the coastal sedimentary basin of Togo under the combined effects of anthropogenic impacts and climate change


  • Résumé

    Currently, 600 million people, or 10% of the world's population, live in low-lying coastal areas and 65% of agglomerations with more than five million inhabitants are located there (Weissenberger et al, 2016). This 10% may seem like little, but according to the IUCN (International Union for the Conservation of Nature), 3.8 billion people - more than 40% of the world's population - live within 150 km of a shoreline ... Coastal aquifers are therefore major freshwater resources (strategic) for both human activities (drinking water supply, agricultural, industrial and tourism uses) and the environment (coastal wetlands, marshes and coastal lagoons located in the region). outlet of these tablecloths). However, these fresh waters are subject to many phenomena that undermine both their quantity and quality. However, these fresh waters are subject to many processes that may affect both their quantity and quality. Although partial salinization of groundwater from coastal aquifers is naturally dependent on the nature of the materials that constitute the underground reservoirs, it is magnified by human activities and environmental and climatic change: groundwater exploitation, sea level modification of groundwater recharge (land use). However, a natural saline intrusion, combined or not with an anthropogenic influence, can threaten the quantity of fresh water available in these underground reservoirs. It is therefore essential to have a good knowledge of the current state of these coastal aquifers, in connection with the anthropic impacts, so that, in the long term, they can define the evolution and determine the actions to protect them and thus perpetuate them. PRESENTATION OF THE STUDY AREA The coastal sedimentary basin is located at the southern tip of the Togolese territory and covers an area of approximately 3300 km² forming a band about 40 km wide. The average groundwater reserves of this basin are estimated at between 61,000,000 and 64,000,000 m3 / year (Source: IWRM Situation in Togo (2005)). 59% of these reserves are confined to the Continental Terminal formations, 1.5% in the Paleocene and 39.5% in the Maastrichtian. The water table of the continental terminal of the coastal sedimentary basin of Togo that will be the subject of this project is the most sought after because of its accessibility and the large number of wells and boreholes that exploit it. The aquifer is in the form of a set of sands more or less clay, clays and intercalations of gravel. The saturated thicknesses are between 10 and 50 m and the depth of the static level varies from 10 to 40m. It supplies the water needs of this region, which comprises 40% of the population and 90% of the country's industries (CNI, 2001). However, the waters of this aquifer, highly exploited by households as well as by agriculture and industry, are not always of good quality due to pollution by pesticides and fertilizers as well as due to the current process of salinization. VULNERABILITY OF COASTAL TABLE OF TOGO Population growth, intensive urbanization, the development of industrial activities and increased exploitation of arable land are exacerbating an already tense situation and causing an increase in landfills and wastewater discharges that contaminate this water table. Today, the absence of an effective sanitation management plan, non-compliance with perimeters of protection and the misuse of pollutants only maintain and even increase the negative effects on the quality water from the water table. Added to this are the impacts of climate change with rising sea levels and significant infiltration of marine waters into the aquifer, causing an increase in saline intrusions. In addition, developments on the coast in the last 20 years have led to dynamic changes in the coastline and potentially induce movement of saltwater bodies in the shallow aquifer. Our work will thus consist of (i) improving the knowledge of groundwater evolution in the coastal sedimentary basin, (ii) identifying the vulnerabilities that threaten the water table and (ii) modeling the marine intrusion related to coastal development.