Caractérisation hydro-sédimentaire des retenues de Cointzio et d’Umécuaro (Michoacán, Mexique) comme indicateur du fonctionnement érosif du bassin versant

par Anne Sophie Susperregui

Thèse de doctorat en Hydrodynamique sédimentaire

Sous la direction de Michel Esteves.

Soutenue en 2008

à Grenoble 1 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    La ressource en eau est une des préoccupations majeures de notre décennie. Bien que les problèmes attelant à la pollution directe des cours d'eau et des réservoirs soient bien connus, peu d'études s'intéressent aux problèmes liés aux flux sédimentaires et à ses conséquences sur les milieux aquatiques. Dans ce contexte, nous avons choisi de nous intéresser aux réservoirs de Cointzio et d'Umécuaro (Michoacán, Mexique). Situés en zone montagneuse, de morphologie très différentes mais fortement soumis au même forçage climatique saisonnier (saison des pluies de juin à novembre), ces deux réservoirs ne présentent pas les mêmes dynamiques sédimentaires. Une étude complète de ces fonctionnements fait appel à des compétences diverses telles que l'hydrologie, l'hydrodynamique ou encore la sédimentologie. Chacune des disciplines abordent ces problèmes d'interaction eau - sédiment et leurs interactions ne sont pas négligeables. C'est pourquoi le choix a été fait de suivre une démarche systémique pour comprendre la dynamique globale de ce système, du bassin versant au réservoir, et de l'échelle de la crue à l'étude pluri-décennale. L'analyse hydrologique confirme l'importance du forçage météorologique saisonnier qui régit le remplissage des réservoirs de Cointzio et d'Umécuaro. Ces deux réservoirs montrent des dynamiques hydrologiques contrastées (augmentation progressive du débit pour l'un, remplissage des nappes pour l'autre), traduisant des taux d'érosion modérés à faible sur l'ensemble du bassin versant considéré. L'analyse hydrodynamique a mis en évidence l'importance du forçage météorologique et hydrologique sur la dynamique de la colonne d'eau sur le réservoir de Cointzio. La saison sèche est marquée par une importante stratification, liée au forçage radiatif seul. Au fil de la saison des pluies, la stratification tend à se fragiliser sous l'effet des crues qui, de par leur charge solide, s'écoulent sur le fond. Ces écoulements hyperpycnaux ont pu être représentés par le biais de deux simulations numériques distinctes (modèle INFLO1 et modèle CA). L'analyse sédimentaire vient boucler l'ensemble des observations précédemment faites. L'observation détaillée de carottes prélevées dans les deux réservoirs confirme les régimes et les processus de remplissage identifiés. Les datations par radioéléments, tout comme le traitement d'image RX, nous informent sur les vitesses de remplissage et nous permettent de conclure sur la validité des modèles précédemment utilisés. La synthèse de l'ensemble des données recueillies montrent que depuis les années 70, les conditions érosives sur le bassin versant de Cointzio sont relativement stables mais que certains efforts restent à faire pour limiter l'effet des transferts sédimentaires (plus particulièrement de la fraction colloïdale) sur les eaux du réservoir de Cointzio.


  • Résumé

    Water supply is one of the major preoccupations of our decade. Although the problems concerning the pollution of streams and reservoirs are well known, few studies are interested in the problems of sedimentary fluxes and to its consequences on aquatic environments. In this context, we chose to be interested in the reservoirs of Cointzio and Umécuaro (Michoacán, Mexico). Located in a mountainous area, with a very different morphology but strongly subjected to the same seasonal climatic forcing (rainy season from June to November), these two reservoirs do not present the same sedimentary dynamics. A complete study of these environments needs diverse skills such as hydrology, hydrodynamics or sedimentology. Each of these disciplines approach the problem of interactions between water and sediment. That is why the choice was made to follow a systemic initiative to understand the global dynamics of this system, from catchment to the reservoir, and to the scale of the floods to pluriannual study. The hydrological analysis confirms the importance of the seasonal meteorological forcing which governs the filling of the reservoirs of Cointzio and Umécuaro. These two reservoirs show hydrological contrasted dynamics, leading to moderated rates of erosion on the watershed. The hydrodynamics analysis highlights the importance of the meteorological and hydrological forcing on the dynamics of the water column on the Cointzio reservoir. The dry season is marked by an important stratification, linked to the only radiative forcing. During the rainy season, stratification is fragilised by floods, which, by their sediment charge, flow on the reservoir bottom. These hyperpycnal flows were numerically modelised by two methods (INFLO1 and AC). Sedimentary study conclude on all informations previously obtained. Radioelemnt datations, quite as the treatment of RX image, inform us about the speeds of filling and allow us to end on the validity of the models previously used. The synthesis of all data show that since the 70s, the érosives conditions on the Cointzio catchment are relatively stable but that certain efforts remain to make to limit the effect of the sedimentary transfers (more particularly of the colloidal fraction) on Cointzio reservoir waters.

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  • Détails : 1 vol. (289 p.)
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  • Annexes : Bibliogr. 150 réf.

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