Challenge Of water Quality in Urban Environmental Issue: Recife Aquifers and Land use. How to face groundwater salinisation and contamination under global environmental change in its societal context – COQUEIRAL

La démarche consiste en (1) l’acquisition de données qualitatives liées à l’urbanisation et aux modes de gestion et d’administration de l’eau à Recife en combinant les approches de terrain en sociologie, anthropologie et géographie urbaine, et en couvrant toutes les échelles, i.e. de l’individu dans sa perception de l’eau au quotidien, jusqu’aux enjeux politiques et institutionnel de la gestion de l’eau. (2) parallèlement à l'acquisition de nouvelles données géologiques, hydrologiques et hydrogéologiques, COQUEIRAL élaborera des méthodes pour déterminer (i) l'origine et les processus de salinisation, fondées sur une approche multi-traceurs (géochimiques et isotopiques : delta18O, delta2H, 87Sr/86Sr, 206Pb/204Pb, delta11B, delta34S-SO4, delta18O-SO4), pour identifier les sources et les voies de contamination, et pour évaluer le temps de séjour des eaux dans le système aquifère (CFC, SF6, 14C), et (ii) l’origine des contaminations inorganiques. (3) Sur la base des contraintes dérivées de cette approche, des modèles hydrogéologiques conceptuel et numérique tridimensionnel seront élaborés pour appréhender le fonctionnement du système aquifère dans son contexte sociétal et sous l'influence de son environnement. (6) Les scénarios climatiques élaborés à l’échelle régionale ainsi que les scenarios prospectifs de l’évolution démographique et de l’urbanisation seront intégrés au modèle hydrogéologique pour produire des scénarios d'évolution des ressources en eau souterraine de la RMR.

Le principal résultat attendu sera de proposer des méthodes pour améliorer les outils de gestion existants et des grandes lignes pour de meilleures pratiques de gestion de l’eau, en se basant et en croisant les résultats obtenus sur (1) la déterminer des origines et des processus de salinisation des aquifères, (2) le traçage des sources de pollutions inorganiques, (3) l’évaluation des temps de résidences des eaux dans les différents niveaux aquifères, (4) la création d’une base de données interopérable connectée aux outils SIG, (5) la modélisation des systèmes aquifères (modèles conceptuel et numérique 3D), (6) les usages et les perceptions de l’eau à différentes échelles et enfin (7) les scénarios d'évolution des ressources en eaux souterraines résultant des scénarios sociologiques et climatiques.
Il existe un fort intérêt local et régional dans les résultats du projet en raison du problème crucial abordé : les ressources en eau dans un contexte de croissance démographique et avec un accès à l'eau inégal. Les résultats seront largement diffusés vers différents interlocuteurs, allant de l’individu aux autorités locales et gestionnaires de l'eau, en utilisant divers moyens de communication, un site Web dédié, des réunions publiques, brochures, livre photographique, etc. Les résultats scientifiques dans les disciplines couvertes feront l’objet de publications dans des revues avec comité de lecture.

La perspective finale du projet, en plus des grandes lignes pour de meilleures pratiques de gestion de l’eau, est de délivrer un panel d’outils (bases de données interopérables, modèle hydrogéologique 3D couplé SIG, scénarios d’évolution… ) issus des approches multidisciplinaires développées dans le projet. Ces outils intégrateurs, volontairement évolutifs, pourront être nourris et adaptés en servant de base aux travaux futurs, sans perte de la capitalisation des travaux antérieurs et des résultats obtenus dans ce projet. A travers l’exemple développé à Recife, la perspective du projet est de démontrer la pertinence de développer des approches couplées intégrant l’humain au cœur des problématiques scientifiques environnementales.

Deux présentations ont été réalisées dans des congrès spécialisés. L’une au Brésil lors de la 22nd SWIM Conférence dédiée à la problématique de la salinisation des aquifères côtiers, l’autre en France lors du colloque du Comité Français d’Hydrogéologie et de l’Association Internationale des Hydrogéologues dédié aux ressources et à la gestion des aquifères littoraux dans le cadre du 6ème forum mondial de l’eau

Due to an increasing demographic pressure, the Metropolitan Region of Recife (RMR, the fifth largest metropolitan area in Brazil), went through remarkable water and land use changes over the last decades. These evolutions gave rise to numerous environmental consequences, such as a dramatic decline of the piezometric levels, groundwater salinization and contamination. This degradation of natural resources is linked to the increase of water demand, punctually amplified by drought periods which induced the construction of thousands of private wells, hindering global political solutions. The RMR thus appears as a typical "hot spot" illustrating the problems of emerging countries such as urbanization, unequal distribution of wealth, limited effects of political decisions, rapid industrial and touristic development. All these factors induce high pressures on water resources both on quantity and quality in the context of global social and environmental changes. Under these conditions, the COQUEIRAL project proposes an interdisciplinary research program aiming to study the human impact on coastal overexploited aquifers. The project is structured in three principal converging axes: (1) the analysis of pressures on the groundwater resources and their societal and structural reasons, (2) the identification of sources and mechanisms of groundwater quality and quantity degradation, focusing on the physical and chemical processes as vectors of the reaction of the system to the external pressures and (3) the assessment of the regional impact of global changes on water ressources. COQUEIRAL will approach the degradation of the groundwater resources by questioning the specific conditions of urbanization and water administration in Recife at multiple levels: the macro-sociological level with the political and institutional stake of water management; the meso-sociological level with the water’s collective stakes and their perceptions; and the micro-sociological level, meaning the representations, practices, individual and collective uses of water. Geomorphological-urban maps will complete the knowledge.
In parallel to the acquisition of new geological, hydrological and hydrogeological data, COQUEIRAL will elaborate methods to determine the origin and processes of salinization, including a multi-tracer approach, to identify sources and pathways of inorganic contamination. and to determine the residence time of water within the aquifer system. Based on the gained knowledge, hydrogeological conceptual and 3D numerical models of the functioning of the aquifer system in its social and environmental contexts will be developed. In the aim to improve existing management tools, COQUEIRAL will propose the outlines for best practices, based on scenarios of groundwater resources evolution resulting from the sociological and climatic scenarios developed in the project. Knowing the outstanding importance of water resources management for the regional development, COQUEIRAL will share the results of this interdisciplinary work with all relevant stakeholders, through a variety of communication networks, including a photographic exhibition. The results obtained in the specific framework of the metropolitan region of Recife are in great part transposable to similar contexts of "hot spots" of human and climatic pressure on water resources in emerging countries. At French level, the project also involves a SME (Geo-Hyd) and will serve as a example for future collaborations with regional enterprises at an international scale. The project has applied for labeling by the “pôle de compétitivité” DREAM.