Méthodes géophysiques et multicritères pour délimiter le potentiel en eau souterraine dans les terrains côtiers : une étude à Port-Soudan

Pourquoi il est important de trouver l'eau cachée ici

Dans une grande partie de l’est du Soudan, les pluies sont rares, les cours d’eau sont à sec la majeure partie de l’année et de plus en plus de personnes fuient les conflits pour s’installer en ville. Port-Soudan, une ville côtière en forte croissance sur la mer Rouge, dépend désormais largement des eaux souterraines pour boire, cuisiner et alimenter l’industrie. Pourtant, ces eaux sont principalement stockées dans des fractures de roches dures et dans de minces bandes de sable et de gravier, ce qui rend leur repérage par des forages seuls difficile et coûteux. Cette étude montre comment des mesures satellitaires de la gravité terrestre, combinées à des cartographies et outils de décision intelligents, peuvent indiquer les lieux les plus prometteurs pour chercher de nouveaux puits dans et autour de Port-Soudan.

Le défi de l’eau dans une ville côtière aride

Port-Soudan se situe entre les abruptes collines de la mer Rouge à l’ouest et une basse plaine côtière à l’est. Avec seulement environ 200 millimètres de pluie par an et une évaporation très élevée, l’eau de surface est presque absente. Les populations dépendent des eaux souterraines stockées dans deux types principaux de réservoirs : des dépôts alluviaux superficiels constitués de sable et de gravier le long des lits de rivières asséchées (wadis) et de la plaine côtière, et des roches du socle fracturées et plus profondes, faites de matériaux cristallins anciens et durs. Les aquifères superficiels peuvent fournir des volumes appréciables d’eau douce mais sont vulnérables à l’intrusion d’eau salée venue de la mer. Les roches fracturées, fréquentes plus à l’intérieur des terres, retiennent moins d’eau et sont difficiles à prévoir car l’eau est confinée dans des fissures étroites et des zones altérées.

Utiliser la gravité pour voir les structures souterraines

Beaucoup de cassures et fissures qui contrôlent les circulations d’eau se trouvent profondément sous la surface et ne laissent aucune trace visible facilement détectable par satellite ou sur le terrain. Pour les révéler, les chercheurs ont utilisé des données gravimétriques satellitaires, qui enregistrent de très faibles variations de l’attraction terrestre causées par des différences de densité des roches. Après correction des effets de terrain, ils ont séparé les tendances de fond profondes et lisses des anomalies plus superficielles et plus nettes liées aux structures locales. En appliquant plusieurs filtres de détection de bords et une technique appelée déconvolution d’Euler, ils ont tracé des réseaux de fractures et de failles invisibles et estimé leurs profondeurs. Le résultat est une carte détaillée de linéaments — longues zones étroites où les roches sont brisées et potentiellement plus aptes à stocker et transmettre l’eau souterraine.

Évaluer ce qui contrôle l’accumulation d’eau

La gravité seule ne suffit pas à dire combien d’eau un endroit peut contenir, l’équipe l’a donc combinée avec d’autres facteurs influençant la recharge des nappes. En utilisant une méthode appelée processus de hiérarchie analytique, ils se sont demandé : quelles caractéristiques sont les plus importantes pour constituer un aquifère exploitable ? La géologie est apparue comme le facteur clé, en particulier des dépôts alluviaux épais à forte porosité et perméabilité. Les régimes de précipitation, la densité des fractures, l’organisation des cours d’eau, l’usage des terres et la pente ont également été notés et cartographiés. Les pentes douces et une faible densité de cours d’eau ont été favorisées car elles permettent à l’eau de pluie de s’infiltrer plutôt que de ruisseler. Les zones boisées ont été jugées plus favorables que les surfaces urbaines pavées, qui évacuent l’eau rapidement. Chaque facteur s’est vu attribuer un poids numérique et combiné en un indice unique classant le paysage en faible, moyen ou fort potentiel en eau souterraine.

Vérifier la carte avec des données réelles du sous-sol

Pour contrôler la fiabilité de leur carte, les chercheurs l’ont comparée à des modèles bidimensionnels du sous-sol dérivés des mêmes données gravimétriques, étayés par des informations provenant de forages locaux. Ces modèles ont montré l’épaisseur des couches alluviales et la manière dont la surface du socle rocheux rigide monte et descend sous elles. Là où la nouvelle carte prédisait un fort potentiel en eau souterraine — principalement dans les plaines côtières orientales et le long des wadis majeurs — l’inversion gravimétrique a révélé des bassins profonds limités par des failles et remplis de sable et de gravier dépassant parfois 25 mètres d’épaisseur, idéaux pour stocker de l’eau. En revanche, les zones occidentales classées à faible potentiel correspondaient à une couverture sédimentaire mince ou absente au-dessus d’un socle accidenté, impliquant des ressources faibles et peu fiables confinées aux fractures.

Ce que cela implique pour les futurs forages et l’aménagement

Pour les non-spécialistes, le message principal est qu’il est possible de produire une carte de prospection des eaux souterraines fiable à l’échelle d’une ville sans forer des centaines de puits d’essai. En combinant des données gravimétriques satellitaires, des cartes de base et une pondération transparente des critères d’un bon aquifère, cette étude indique où concentrer des travaux de terrain et des forages plus détaillés autour de Port-Soudan. Les zones à fort potentiel dans les plaines alluviales sont les meilleures cibles initiales, tandis que les secteurs du socle à l’ouest peuvent encore contenir des ressources locales mais exigent des vérifications plus précises et spécifiques au site. L’approche est rentable, reproductible et adaptée à d’autres régions côtières sèches confrontées à un stress hydrique similaire, aidant les planificateurs à passer du tâtonnement à un développement des eaux souterraines fondé sur des preuves.

Citation: Mohammed, M.A.A., Daoud, A.M.A., Kazem, M.M. et al. Geophysical and multi-criteria decision methods for delineating groundwater potential in coastal terrains: a study from Port Sudan. Sci Rep 16, 5497 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35127-y

Mots-clés: eau souterraine, Port-Soudan, cartographie gravimétrique, aquifère, pénurie d'eau