Publié le 10 février 2024 12:39:00. Shanghai, l’une des plus grandes métropoles côtières du monde, s’enfonce lentement depuis des décennies. Des mesures ingénieuses, notamment la réinjection d’eau dans le sous-sol, permettent toutefois de ralentir ce phénomène inquiétant.
- Shanghai s’enfonce en raison de l’extraction excessive des eaux souterraines et de la nature du sol sur lequel la ville est construite.
- Des techniques de réinjection d’eau dans les aquifères ont permis de réduire considérablement le rythme de l’affaissement.
- L’affaissement du sol, combiné à l’élévation du niveau de la mer, représente une menace pour les infrastructures et augmente le risque d’inondations.
Depuis des décennies, les scientifiques alertent sur le lent affaissement de Shanghai. La mégapole, construite sur un delta alluvial particulièrement mou, est affectée par un phénomène de tassement du sol lié à l’activité humaine. Des documents historiques révèlent que certaines zones de la ville ont déjà perdu plus de 2 mètres d’altitude au cours du siècle dernier, principalement en raison du pompage massif des eaux souterraines.
Ce tassement rend Shanghai plus vulnérable aux inondations, à la montée du niveau de la mer et aux dommages aux infrastructures. Pourtant, la ville ne s’est pas effondrée. Les ingénieurs et les autorités ont mis en œuvre des stratégies pour freiner le processus. Ils ont réduit le pompage des eaux souterraines, privilégiant l’extraction à partir d’aquifères plus profonds et réinjectant de l’eau de surface traitée dans le sous-sol. Cette approche agit comme un soutien invisible, ralentissant l’affaissement.
Si certaines parties de Shanghai continuent de s’affaisser, le taux moyen a considérablement diminué depuis son pic au milieu du XXe siècle. Comprendre les mécanismes à l’œuvre nécessite une analyse approfondie du sol, des sédiments poreux et des systèmes hydrauliques gérés par l’homme.
Shanghai est bâtie sur les sédiments plats et meubles du delta du fleuve Yangtze. Ces sédiments, accumulés sur des millénaires, sont composés de couches de limon, d’argile et de sable qui se comportent comme une éponge. Lorsque ces pores sont gorgés d’eau, ils contribuent à supporter le poids des constructions. Cependant, lorsque l’eau est extraite, la pression interstitielle diminue et les sédiments se compactent, entraînant un affaissement du sol.
Dans les années 1950 et 1960, la croissance industrielle rapide et l’augmentation de la population ont conduit à un pompage intensif des eaux souterraines à Shanghai, pour répondre aux besoins de l’industrie, de l’agriculture et de la population urbaine. Combiné au poids des bâtiments, cela a accéléré l’affaissement, atteignant parfois 10 à 15 centimètres par an dans certaines zones.
Shanghai n’est pas la seule ville confrontée à ce problème. Mexico et Long Beach, en Californie, ont également connu un tassement similaire du sol en raison de l’extraction de fluides souterrains. Dans chaque cas, le comportement des fluides dans les sédiments joue un rôle crucial dans la stabilité du sol.
Le soutien invisible : comment l’injection d’eau aide
Si l’extraction d’eau provoque la compaction des sédiments, l’idée de réinjecter de l’eau dans le sous-sol est apparue comme une solution potentielle. Plutôt que de considérer les nappes phréatiques comme un simple réservoir à drainer, les villes ont commencé à expérimenter la réinjection d’eau dans les aquifères épuisés et dans d’anciennes zones pétrolières ou gazières.
L’injection d’eau sous pression augmente la pression interstitielle dans les sédiments, offrant un soutien supplémentaire et réduisant le taux de compaction. À Long Beach, en Californie, un programme d’injection d’eau lancé à la fin des années 1950 a permis de réduire l’affaissement des terres de près de 9 mètres dans certaines zones, ramenant les taux à des niveaux bien inférieurs. Les ingénieurs ont utilisé de l’eau de mer traitée et de l’eau de formation injectée dans des centaines de puits pour ralentir la compaction des couches appauvries. Ce programme est souvent cité comme l’une des premières applications à grande échelle de l’injection de fluides pour gérer l’affaissement.
Shanghai a adopté une approche similaire, mais légèrement différente. Les autorités ont progressivement réduit le pompage excessif des eaux souterraines, déplacé les prélèvements vers des couches plus profondes et installé des puits de recharge qui injectent de l’eau de rivière traitée dans le sous-sol. En conséquence, l’affaissement autrefois rapide a été ralenti à environ 1 centimètre par an au cours des dernières décennies. Cela ne signifie pas que la ville remonte, mais que le rythme du déclin a été considérablement réduit.
Pourquoi réduire l’affaissement est important
Pour une ville côtière comme Shanghai, même quelques centimètres de mouvement du sol peuvent avoir des conséquences importantes. L’affaissement du sol, combiné à l’élévation du niveau de la mer due au changement climatique, augmente le risque d’inondations, endommage les infrastructures (métros, routes) et accroît le coût des défenses contre les inondations. Chaque centimètre d’affaissement évité donne aux planificateurs et aux ingénieurs plus de temps pour améliorer le drainage, renforcer les digues ou repenser la conception des infrastructures.
Cependant, les experts soulignent que l’injection de fluides et la recharge artificielle ne sont pas des solutions miracles. Une grande partie de la compaction survenue avant le début de ces pratiques est quasiment irréversible. Des études scientifiques sur l’affaissement à Mexico montrent que le sol retrouve rarement sa hauteur d’origine, même lorsque les nappes phréatiques se reconstituent.
L’injection de fluides comporte également des risques, notamment la possibilité de réactiver des failles ou de déclencher de petits tremblements de terre si l’eau est injectée trop rapidement ou dans des couches inappropriées. C’est pourquoi les programmes modernes s’appuient sur des systèmes de surveillance détaillés, utilisant le GPS, le radar satellite et des instruments de forage pour suivre les moindres changements du niveau du sol et de la pression souterraine.
La voie à suivre pour Shanghai et d’autres villes en perdition
En Chine et dans le monde, de nombreuses mégalopoles de basse altitude sont confrontées à des défis similaires. Les archives historiques montrent que les quartiers centraux de Shanghai se sont enfoncés de plus de 2 mètres depuis le début du XXe siècle, en raison de la combinaison de l’extraction des eaux souterraines et du poids du développement urbain.
Les agences gouvernementales et les chercheurs surveillent attentivement les mouvements de terrain et s’inspirent des expériences d’autres villes pour gérer l’affaissement. Des techniques telles que la recharge artificielle et une gestion prudente des eaux souterraines font désormais partie intégrante des stratégies de planification urbaine visant à réduire les risques à long terme.
Même si Shanghai n’a pas complètement sombré, son expérience et celle d’autres villes en déclin illustrent à quel point des processus invisibles, qui se déroulent sous nos pieds, peuvent façonner le destin de métropoles entières. Comprendre et gérer ces processus reste une priorité essentielle, alors que le niveau de la mer continue d’augmenter et que les villes continuent de croître.