Caractérisation et évaluation de la ressource en eau de Mawana Game Reserve, Afrique du Sud. Approvisionnement durable en eau pour les animaux du safari.

Ce mémoire s’inscrit dans le cadre du Projet Inkawu Vervet (IVP), et de la collaboration bilatérale entre l’Université de Neuchâtel (UniNE) et l’Université du Zululand (UniZulu). Il a pour objectif principal d’évaluer les propriétés hydrauliques et le potentiel en eau de l’aquifère de Dwyka tillite, retrouvé a Mawana Game Reserve (MGR), une zone semi-aride du bouclier africain fortement exposée aux effets du changement climatique. Mais également de proposer des solutions concrètes pour garantir un approvisionnement durable en eau des animaux de la réserve en général, et des singes vervet, en particulier.

Face à l’absence des données d’étude préexistante propre à la zone étudiée, entre autres les relevés piézométriques, les débits des cours d’eau, les logs de forages, etc.), nous avons développé une approche innovante et intégrée combinant télédétection, systèmes d’information géographique (SIG), modélisation hydrogéologique, et les analyses chimiques des échantillons d’eaux prélevés in situ. Cette méthodologie nous a permis de contourner les limites des approches courantes généralement employées telles que les tests géophysique, les tests de pompage, les tests de traçage, les relevés piézométriques, etc., tout en fournissant des résultats robustes et adaptés au contexte géologique et climatique de MGR.

Les résultats obtenus sont prometteurs, et cadrent avec la fourchette des valeurs typiques des aquifères non confinés et fracturés de Dwyka tillite du super Groupe du Karoo. A cet effet, la recharge moyenne annuelle effective (Rmean= 103 mm/an) estimée à partir du script de Guillaume Attard (2021) a été par la suite calibrée à partir du ratio adimensionnel K/R en supposant l’homogénéité, et l’isotropie de l’aquifère. Celle-ci vaut Rcalib= 1 mm/an en période de sécheresse extrême, et Rcalib= 79 mm/an en conditions humides, traduisant une forte variabilité climatique sur la période allant de l’année 2000 à 2023. Les propriétés hydrauliques estimées telles que la conductivité hydraulique (K= 5.08 × 10⁻⁷ m/s), et celles calibrées, la porosité efficace (Sy) de 1 % et l’épaisseur (e) de 165 m qui suit la topographie, se sont révélées être cohérentes avec les caractéristiques typiques de la Dwyka tillite et ont permis de simuler la dynamique des écoulements en régime permanent et transitoire, mais aussi d’évaluer son potentiel en eau. En effet, en période de haute eau (été), le volume d’eau stocké dans l’aquifère vaut 95.3 millions de m³, contre 53.3 millions de m³ en période de basse eau (hiver). Ces résultats sont d’autant plus remarquables qu’ils apportent une précision supérieure aux données de la conductivité hydraulique (K = 7.01 e-6 m/s ou la transmissivité T= 100 m2/j) issues du rapport de l’agences sud-africaines de gestion des ressources en eau (WR2012).

Par ailleurs, les simulations ont révélé que le réseau hydrographique de MGR pourrait être alimenté essentiellement par les eaux souterraines. L’analyse des propriétés physique et (géo)chimique des
échantillons d’eau ont montré que leur composition ionique reste en deçà des normes sud-africaines de potabilité, la norme SANS 241, rendant la ressource exploitable pour la faune, mais aussi pour
les êtres humains. En régime transitoire, une baisse marquée du niveau de la nappe et un assèchement progressif des cours d’eau pérennes ont été observés, confirmant la vulnérabilité du site face aux périodes de sécheresses prolongées, similaires aux épisodes de sècheresse extrême enregistrés en 1982 et le plus récent en 2015.

Face à ces constats, la mise en place de puits manuels et ou motorisés dans les zones à fort potentiel hydrique, en complément des étangs artificiels existants, est recommandée pour renforcer la résilience hydrique de la réserve. Cette stratégie, reproductible ailleurs, ouvre la voie à des solutions durables en matière d’aménagement du territoire, de gestion des ressources en eau en contexte humide et semi-aride, et de réponse rapide en situation de crise humanitaire ou climatique.

Ce travail contribue ainsi à la science appliquée en hydrogéologie, en démontrant comment une approche intégrale, multidisciplinaire et accessible peut permettre une compréhension fine et exploitable de systèmes aquifères dans des environnements à données limitées.

Travail de Master au cœur du Projet Inkawu Vervet (IVP) et de la collaboration bilatérale UniNE - UniZulu

Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme de Master en Hydrogéologie et Géothermie