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Tsunarisque

 | 
Franck Lavigne
, 
Raphaël Paris

Chapitre 2. Impacts environnementaux du tsunami

Approche pédogéomorphologique pour l’évaluation des impacts du tsunami du 26 décembre 2004 sur la qualité des sols et des eaux phréatiques du secteur de Lampuuk, ouest de Banda Aceh

Junun Sartohadi, Djati Mardiatno, Anggri Setiawan, Rino Cahyadi, Danang SRI Hadmoko, Patrick Wassmer et Raphaël Paris
Traduction de Danang Sri Hadmoko, Franck Lavigne et Delphine Grancher

Résumé

This research was carried out in Lampuuk District, Nanggroe Aceh Darussalam Province. The main aims of this research are to analyze the impacts of the tsunami on landforms, especially their morphological aspects, to analyze the change of water quality and to predict the time required to recover the water quality to initial condition. Pedo-geomorphological approach has been applied in this research in order to evaluate the impacts of tsunamis to each geomorphological unit. Geo-electrical sounding and groundwater flow mapping have been conducted to understanding groundwater depth and potential water contaminant flow. Results show that tsunami caused high impacts to water quality and soil. The salinity of soil reached to > 3000 μohms/cm. Time required to recover soil quality into initial condition is approximately 2 years. We estimated that the time needed for water quality recovering is approximately 5 years.

Texte intégral

1. Introduction

1Les dommages causés par le tsunami du 26 décembre 2004 ne sont pas uniquement liés à l’impact mécanique des vagues, mais également à l’introduction de sel dans les nappes phréatiques. Les conséquences sur les écosystèmes côtiers s’expriment donc aussi sur le long terme, durant les mois voire les années suivant le tsunami (Szczucinski et al., 2005 ; Paris et al., 2007 ; Wassmer et al., dans cet ouvrage) : destruction partielle des récifs coralliens, érosion des plages, inondation généralisée de la majeure partie des côtes de la province d’Aceh, infiltration d’eau salée dans les nappes phréatiques, percolation des sels minéraux au travers des centaines de milliers de m3 de sédiments déposés dans les terres par le tsunami, dégradation des espèces végétales craignant le sel, modifications de l’écosystème. Quelles conséquences le tsunami a-t-il eues sur les nappes phréatiques, notamment en termes de qualité des ressources en eau ? Combien de temps ces dégradations dureront-elles ? La compensation de l’impact du tsunami peut s’effectuer naturellement et/ou artificiellement. Un effort artificiel serait extrêmement coûteux, tandis que le processus naturel de nettoyage des sols et de dépollution des nappes phréatiques risque de s’inscrire sur plusieurs années.

2Pour répondre à ces questions et proposer des choix en matière de gestion des ressources en eau, nous avons étudié l’impact du tsunami de 2004 sur la qualité des sols et des eaux phréatiques dans un secteur particulièrement touché, le village de Lampuuk (sous-district de Lhok Nga, côte ouest de la région d’Aceh). En effet, la plupart des maisons y ont été détruites et 70 % de la population a disparu dans la catastrophe (Tab. 1). Le processus de reconstruction doit prendre en compte les importants bouleversements géomorphologiques, pédologiques et hydrologiques observés depuis le tsunami. Un des points importants dans le réaménagement des villages est la réhabilitation des infrastructures de distribution en eau potable (puits, pompes, points d’eau). Ces équipements ont été détruits par le tsunami. Tous les puits et les accès à l’eau potable étaient pollués et salinisés après l’événement. Dès lors, quand l’eau des nappes phréatiques pourra-t-elle être réutilisée ? Peut-on accéder à des nappes plus profondes ? Où se trouve l’accès à l’eau potable le plus proche de Lampuuk ?

3Afin de résoudre ces problèmes, il faut analyser d’abord le contexte géomorphologique et hydrogéologique et ses relations avec la ressource en eau (en quantité et en qualité). Le travail s’est organisé de la façon suivante :

  1. Réaliser une première étude pédogéomorphologique de Lampuuk et de ses alentours.
  2. Estimer et cartographier la qualité de l’eau à Lampuuk.
  3. Évaluer la ressource en eau potable de Lampuuk à plusieurs reprises depuis le tsunami.
  4. Proposer des recommandations pour favoriser l’approvisionnement en eau à usage domestique pour la région de Lampuuk.

4L’objectif final du travail est l’élaboration d’un modèle de rétablissement naturel de la qualité du sol et de l’eau dans un délai relativement court.

2. Méthodologie

5Le travail de cartographie géomorphologique et les prélèvements d’échantillons ont été réalisés en décembre et août 2005. Nous avons utilisé les cartes topographiques de la province d’Aceh (1/50 000e fourni par Bakosurtanal), une orthophoto de juin 2005, ainsi que des images-satellites (scènes Ikonos, Quick-bird de janvier 2003 et décembre 2004, scène Spot 5 du 30 décembre 2004 fournie par le CNES). La station agroclimatique de Banda Aceh nous a également fourni des données sur les précipitations, qui sont de l’ordre de 1 700 mm/an, mais avec une forte variabilité interannuelle (1 250 à 2 300 mm/an). Les mois les plus pluvieux sont octobre et novembre (200-300 mm), les plus secs juin et juillet (< 100 mm).

TAB. 1. Niveau d’endommagement des villages du sous-district de Lhok Nga(Source : BRR Aceh 2005). La zone d’étude de Lampuuk a été encadrée.

TAB. 1. Niveau d’endommagement des villages du sous-district de Lhok Nga(Source : BRR Aceh 2005). La zone d’étude de Lampuuk a été encadrée.

6Les tranchées et prélèvements ont été effectués suivant 3 transects perpendiculaires au trait de côte. Les échantillons sédimentologiques ont été collectés horizon par horizon jusqu’à 2 m de profondeur, ou jusqu’à la nappe phréatique lorsque celle-ci était peu profonde. Les analyses de laboratoire concernaient surtout la texture et la teneur en sel des sols (NaCl). Des prélèvements ont été réalisés dans les puits accessibles, afin de noter la surface de l’eau, sa qualité, sa couleur, son goût, son pH et sa conductivité électrique. La composition chimique, et notamment la teneur en NaCl, a ensuite été déterminée en laboratoire. La cartographie géomorphologique de surface a été complétée par une étude géo-électrique du sous-sol, au moyen de la méthode de Schlumberger, afin de reconnaître des nappes phréatiques potentiellement utilisables. Les mesures étaient poursuivies en profondeur jusqu’à ce que la valeur de résistivité de la roche soit stable (soit 225 m maximum). Une analyse spatiale qualitative des caractéristiques pédogéomorphologiques permet ensuite d’identifier d’éventuelles surfaces d’écoulement et d’infiltration approvisionnant des aquifères peu profonds. Cette analyse permet aussi d’estimer la vitesse de lixiviation des sels et de localiser d’éventuelles sources d’eau propre à l’usage domestique.

3. Contexte géomorphologique

7La baie de Lhok Nga se trouve à l’extrémité nord-ouest de la chaîne de subduction de Sumatra-Ouest. Cette zone est marquée par un processus de subsidence continue. Le fond de la baie est constitué de remplissages colluviaux, alluviaux et marins. Les matériaux colluviaux sont composés d’argiles et de limons. Ils sont issus des versants pentus taillés dans des calcaires paléozoïques extrêmement plissés et métamorphisés. Les dépôts marins sont essentiellement des grains de quartz ou autres minéraux silicatés (SiO2), particulièrement résistants. Ils se sont déposés sous la forme de cordons littoraux. Ces dépôts ont ensuite été remaniés par le vent en produisant des dunes. Les cordons littoraux et les dunes se sont formés en 3 étapes (phase I, la plus ancienne, phase II, et phase III, la plus récente).

8À l’origine, la partie ancienne du village de Lampuuk était située sur des complexes de dunes et de cordons littoraux de la phase II. Ceux de la phase I, plus volumineux, sont limités au pied des principaux reliefs montagneux, témoignant d’une époque où la baie était en grande partie immergée. Les complexes de dunes et de cordons littoraux de la phase III se situent le long de la ligne côtière et forment une topographie en « hummocks » qui culmine à 6 m au nord de la zone d’étude (dunes de Lampuuk). Des dépôts de type swales, constitués par des sables fins d’origine éolienne et des argiles d’origine fluviale, se trouvent entre les cordons littoraux et les dunes de la phase II. Ils étaient utilisés avant le tsunami pour la riziculture. Les couches constituées par ces matériaux sont relativement horizontales et leur épaisseur tend à diminuer en fonction de l’éloignement de la ligne de côte.

9Après le passage du tsunami, le contexte géomorphologique a été complètement bouleversé. Les cordons littoraux et les dunes de la phase II ont été arasés et la majeure partie du matériel s’est répandue dans la lagune et dans les rizières, où les dépôts sableux de tsunami apparaissent sur environ 15 cm d’épaisseur (Paris et al., 2007a-b). Les zones où se trouvent les dépôts de swales ont évolué en lagunes littorales, du fait des effets conjugués de la subsidence liée au séisme (1-2 m dans ce secteur) et de l’érosion par le tsunami (érosion de berges). Ces lagunes peu profondes (0,5 m maximum) sont engorgées de sédiments charriés par le tsunami, si bien que la quantité d’eau varie désormais en fonction de deux paramètres : les marées et l’évolution saisonnière des cordons de sable littoraux.

4. Résultats : qualité des sols, de l’eau en surface et de l’eau souterraine

4.1. Qualité des sols

10Trois types de sols ont été identifiés sur le terrain d’étude (Fig. 1). Le premier est un Typic Quartzipsamments qui se situe sur les cordons littoraux de la phase III ; il n’est pas encore très développé. Le deuxième est un Typic Eutrudepts qui s’est mis en place sur les cordons littoraux de la phase II ; il est déjà bien développé. Une variante, Aquic Eutrudepts, se rencontre en milieu humide, notamment dans la lagune, dont le développement a été perturbé par l’inondation d’eau stagnante et le mauvais drainage. Enfin, le troisième sol identifié est un Typic Hapludalfs sur les cordons littoraux de la phase I, qui s’est développé en profondeur.

11Dix profils de sols ont été observés sur 4 sites. Deux se situent sur des cordons littoraux de la phase III, 3 se trouvent sur des cordons littoraux de la phase II, 3 se situent sur des swales et les 2 derniers se situent sur des cordons littoraux de la phase I. Le développement des sols sur les 3 premiers sites a été perturbé par l’érosion et la sédimentation. Le processus de pédogenèse est indiqué par la formation des couches organiques, la couleur est relativement noire (valeur et chroma = 3), des matériaux organiques fins alternent avec des dépôts sableux plus grossiers transportés par le vent et les vagues. Cette alternance peut être utilisée comme indicateur de l’occurrence du tsunami dans le passé en comparant avec la granulométrie et la minéralogie de dépôts de tsunami du 26 décembre 2006. Dans ce cas, le sol a été analysé en utilisant la teneur en sel et la perméabilité.

FIG. 1. Types de sols identifiés dans les secteurs de Lhok Nga et Lampuuk.

12Le pourcentage de sables dans les couches de sol en dessous du dépôt de tsunami situé sur les cordons littoraux des phases III et II atteint des valeurs de 80 à 95 % (tailles moyennes comprises typiquement entre 0,15 mm et 1,85 mm). La différence entre les dépôts de tsunami et ceux des cordons littoraux III et II est leur pourcentage d’argile (au sens granulométrique du terme, c’est-à-dire de taille <0,002 mm), inférieur à 10 % pour les dépôts de tsunami et compris entre 10 et 20 % pour les cordons littoraux (Tab. 2). On note également une différence de conductivité électrique entre les dépôts de tsunami (> 6 000 microhms) et les cordons littoraux III et II (environ 200 microhms). Ce résultat confirme que les dépôts du tsunami sont riches en sel, pourtant les sels seront nettoyés facilement par l’infiltration des eaux de pluie, facilitée par leur texture sableuse disposée sur une couche de matériaux également sableux. La vitesse de lixiviation dans les cordons littoraux est ensuite influencée par la nappe phréatique. Plus la nappe phréatique est profonde (> 2 m), plus la vitesse de lixiviation est rapide. Nous estimons qu’il faudra environ 2 ans, soit 2 saisons des pluies, avant que les sols ne soient complètement lessivés des apports salins du tsunami.

13Les caractéristiques des dépôts de tsunami sur les swales sont relativement différentes en termes de granulométrie. Ces dépôts sont essentiellement constitués de grains dont la taille est inférieure à 0,15 mm. Le pourcentage d’argile est d’environ 30 %. La granulométrie des matériaux au-dessous de ces derniers est plus fine et le pourcentage d’argile atteint des valeurs de 30 à 50 %. Ensuite, les grains de 0,106 à 0,300 mm dominent la couche de sol au-dessous des argiles (supérieur à 50 %), tandis que la part des argiles varie de 2 à 12 %. La taille des grains se trouvant dans la couche des sables au-dessous des argiles ressemble à celle des dépôts de tsunami qui se sont développés sur les cordons littoraux III et II.

14Les sols se trouvant sur des swales sont mal drainés car ils sont constitués en partie d’argile. Leur conductivité hydraulique est supérieure à 9 000 microhms, soit une forte salinité d’origine marine. L’eau des lagunes présente également des valeurs de conductivité supérieures à 9 000 microhms. L’inondation, la saturation du sol et l’existence d’argiles (typiquement à 40 cm de profondeur) ralentissent le processus de lixiviation des sols qui prendra encore du temps, vu la forte concentration en sel des lagunes.

TAB. 2. Caractéristiques des formations sédimentaires analysées.

TAB. 2. Caractéristiques des formations sédimentaires analysées.

TAB. 2. Caractéristiques des formations sédimentaires analysées. (suite)

TAB. 2. Caractéristiques des formations sédimentaires analysées. (suite)

4.2. Qualité de l’eau

15Les analyses du gradient hydraulique et de la direction de l’écoulement de l’eau souterraine ont été réalisées en mesurant la profondeur de la nappe phréatique des puits de la zone de Lampuuk et de Lam Lhom. La profondeur de l’eau souterraine dans les différents quartiers de Lampuuk est de 1,5 à 3 m et le gradient hydraulique est très faible (environ 0,001 ; voir la classification de Walton, 1962). L’écoulement des eaux souterraines se fait globalement vers le sud-est, ou plus localement en direction du fleuve. Selon le gradient hydraulique et les aquifères sableux, on peut constater que l’écoulement de sub-surface est lent (<2,5 m/j). Les nappes phréatiques sont alimentées par l’infiltration de l’eau située en surface. En évaluant le volume de l’eau disponible en surface et la vitesse de l’écoulement, on estime que le processus de retour à des eaux de surface de qualité sera supérieur à 5 ans.

16L’observation de la qualité de l’eau souterraine dans la région de Lampuuk ayant été faite sur 45 puits, nous avons montré des variations de pH, de conductivité électrique, de couleur, d’odeur et de goût. Ces observations ont été répétées sur des puits construits après le tsunami, mais aussi sur d’autres construits avant déjà nettoyés ou pas encore (Tab. 3). La qualité de l’eau des puits construits après le tsunami dans les cordons littoraux III est bonne (la couleur est claire, pas d’odeur), l’eau y est peu salée (CE de 700 à 700 microhms) et le pH atteint la valeur 7, malgré un goût saumâtre. La qualité de l’eau dans les puits qui se trouvent dans les cordons littoraux II est mauvaise (trouble, forte odeur, pH = 9 et CE = 9 000 microhms), que les puits aient déjà été nettoyés ou non. En général, la qualité de l’eau dans les cordons littoraux qui se situent à proximité de lagunes est relativement moyenne alors que celle des cordons littoraux qui sont plus éloignés des lagunes est meilleure. Deux facteurs influencent cette condition : (1) l’eau dans les lagunes alimente l’eau souterraine, (2) les matériaux des aquifères sont ceux des lagunes, ce ne sont pas des dépôts marins.

TAB. 3. Paramètres physiques de l’eau sur 45 puits
(Source : observations de terrain, 2005).

TAB. 3. Paramètres physiques de l’eau sur 45 puits(Source : observations de terrain, 2005).

17Les mesures géo-électriques suggèrent qu’il n’y a pas d’eau douce avant une profondeur de 112,5 m (la distance entre les deux électrodes est de 225 m) autour de Lampuuk (Tab. 4). La résistivité spécifique des matériaux pour une profondeur supérieure à 12 m est comprise entre 10 et 15 ohms, ce qui indique la présence d’eau salée dans les argiles. L’eau de meilleure qualité a été trouvée à une profondeur inférieure à 10 m, mais elle reste saumâtre et probablement impropre à un usage domestique.

18Nous avons également effectué des mesures dans les vieux cordons littoraux (phase I) autour des villages de Lam Lhom et Lampaya (qui se trouvent à moins de 2 km de Lampuuk et dont l’altitude atteint de 2 à 3 m). Du point de vue de la qualité, cette eau peut être utilisée pour l’usage domestique. Pourtant, la quantité d’eau disponible dans l’aquifère superficielle est très réduite et ne peut subvenir à tous les besoins. Il faut donc en limiter l’utilisation, car il y a un risque d’intrusion d’eau salée. Les mesures géo-électriques sur les cordons de la phase I n’ont pas non plus révélé d’aquifères suffisants pour couvrir les besoins domestiques (pour une distance entre les deux électrodes de 175 m). Les sols situés à plus de 12 m de profondeur semblent être des argiles saturées ou des roches solides qui seraient des prolongements des montagnes autour de Lhok Nga.

TAB. 4. Profondeur et résistivité des différentes phases de cordons littoraux autour de Lampuuk (analysées en 2005).

TAB. 4. Profondeur et résistivité des différentes phases de cordons littoraux autour de Lampuuk (analysées en 2005).

19Malgré tout, la quantité d’eau est suffisante (que ce soit en eau de surface, dans les nappes phréatiques ou en eau de pluie) pour couvrir les besoins domestiques de la zone étudiée.

20Cependant, les habitants de Lhok Nga ont traditionnellement recours au prélèvement d’eau souterraine pour leur usage domestique, or celle-ci est actuellement polluée par l’eau de mer. La solution la plus raisonnable serait d’utiliser de l’eau de pluie comme source prioritaire pour l’usage domestique. En effet, les précipitations de 1 700 mm/an en moyenne pourraient subvenir temporairement aux besoins, en attendant que les nappes souterraines retrouvent une meilleure qualité, d’autant plus que la durée de cette « dépollution » dépend aussi de l’exploitation des nappes (plus rapide si l’exploitation est intense), de l’intensité du lessivage et des totaux pluviométriques des prochaines saisons des pluies. C’est pourquoi nous poursuivrons cette étude pendant au moins 2 années supplémentaires.

5. Conclusion

21Les sols de la région de Lampuuk, notamment dans l’ancienne lagune, présentent des teneurs en sel très élevées (conductivité électrique de 100 à 300 microhms, voire supérieure à 3 000 microhms dans les anciennes lagunes). La dilution et le nettoyage de l’eau marine par l’eau de pluie et les cours d’eau ne sont pas facilités car les estuaires sont partiellement bloqués par les dépôts de tsunami.

22Les eaux souterraines des puits des habitations de Lampuuk sont gravement polluées par l’eau salée. La qualité de l’eau dans les puits est la même que dans les lagunes. Celle des cordons littoraux III et I, ainsi que celle des dunes III et I est relativement meilleure, voire normale, et elle peut servir aux besoins domestiques.

23Cependant, la solution la plus économique pour l’approvisionnement en eau à usage domestique serait d’utiliser les eaux de pluie. Le rétablissement de la potabilité de l’eau pourrait aussi être plus rapide si on construisait au moins 2 estuaires artificiels à Lampuuk.

Table des illustrations

Titre TAB. 1. Niveau d’endommagement des villages du sous-district de Lhok Nga(Source : BRR Aceh 2005). La zone d’étude de Lampuuk a été encadrée.
URL http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/3807/img-1.jpg
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Légende FIG. 1. Types de sols identifiés dans les secteurs de Lhok Nga et Lampuuk.
URL http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/3807/img-2.jpg
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Titre TAB. 2. Caractéristiques des formations sédimentaires analysées.
URL http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/3807/img-3.jpg
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Titre TAB. 2. Caractéristiques des formations sédimentaires analysées. (suite)
URL http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/3807/img-4.jpg
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Titre TAB. 3. Paramètres physiques de l’eau sur 45 puits(Source : observations de terrain, 2005).
URL http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/3807/img-5.jpg
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Titre TAB. 4. Profondeur et résistivité des différentes phases de cordons littoraux autour de Lampuuk (analysées en 2005).
URL http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/3807/img-6.jpg
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Auteurs

Danang Sri Hadmoko (Traducteur)

© Éditions de la Sorbonne, 2011

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