Modélisation des Écoulements en Surface et Souterrains : vallée de la Punaru'u – Tahiti

Modelling Flows Surface and Underground : Valley Punaruu - Tahiti

• Auteur / Autrice : Matthieu Aureau
• Direction : Jean-Pierre Barriot, Randel Haverkamp
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hydrologie - HydroGéologie
• Date : Soutenance le 24/09/2014
• Etablissement(s) : Polynésie française
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale du Pacifique (Faaa ; 2005-....)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Brasserie de Tahiti
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Université de la Polynésie Française
• Jury : Président / Présidente : Alain Recking
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Pierre Barriot, Randel Haverkamp, Alain Recking, Graham Sander, Priscille Frogier, Lydie Sichoix
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Graham Sander

Mots clés

Mots clés libres

Hydrologie

Propriété texturale

Équations de transferts

Écoulement

Eaux souterraines

Échelle spatiale

ModFlow

Tahiti

Hydrology

Textural properties

Transfert equations

Flow

Groundwater

Spatial scale

ModFlow

Tahiti

Résumé

La vallée de la Punaru’u est le second bassin versant, par sa taille, de la Polynésie française. Abritant la plusgrande zone industrielle du Pays, la vallée de la Punaru’u est emblématique des impacts de l’anthropisation sur le milieu naturel. L’exploitation de sa ressource en eau est au centre des préoccupations des industriels et des collectivités locales. L’objectif du projet était de mieux définir et de mieux comprendre les transferts d’eau dans le sol sous la zone industrielle et d’estimer l’impact des activités humaines sur la ressource en eau. En s’appuyant sur la définition des caractéristiques hydrodynamiques du sol une première partie du travail s’est concentrée à faire le lien avec les propriétés texturales et structurales du sol. Cette approche physique et analytique a permis d’ouvrir la voie à un protocole d’acquisition de données novateur basé sur les propriétés texturales du sol. Ce résultat a l’avantage de résoudre les problèmes d’échelle et de s’affranchir d’une dépendance aux conditions initiales et limites qui habituellement handicape l’interprétation des mesures des paramètres hydrodynamiques du sol.Une seconde phase de travail s’est concentrée sur l’analyse statistique des données hydrologiques. Il en résulte un schéma rénové des dynamiques hydrologiques et hydrogéologiques dans la basse vallée de la Punaru’u. D’un point de vue quantitatif, la ressource en eau s’épuise beaucoup plus en surface et dans les premiers mètres du sol que dans les aquifères plus profonds.L’approche analytique et l’interprétation hydrogéologique ont permis finalement de paramétrer une modélisation du sous-sol de la zone industrielle basée sur le solver ModFlow.

Punaru'u’s valley is the second watershed by size of French Polynesia. The valley hosts the most important industrial area of the country. The area is becoming an emblematic area because of urbanization impacts on natural environment. Exploitation of water resources is a central preoccupation.The aim of the present study is to analyze and to understand the surface and soil water transfer processes allowing for quantifying its vulnerability to the impact of human activities. Using a theoretical methodology especially developed for the characterization of hydrodynamic soil characteristics, the first part of this work is focused on the relation between textural and structural soil properties. Physical and analytical concepts are used to find a way to open a new data provision strategy based on the knowledge of measurable textural soil properties. The approach provides an original solution for tackling the important scale problem that affects most integrated modeling schemes used to describe hydrological flow processes at watershed scale. Second part of this work is focused on the statistical analysis of the hydrological field data. The results give a new insight in the hydrological and hydrogeological flow processes of the lower part of the Punaru'u valley. A quantitative interpretation shows how soil water resources are affect by human activities. The three alluvial aquifers situated in the first 40 m from the soil surface are all connected. The analytical approach and the hydrogeological interpretation allow for setting up a modeling scheme based on the “ModFlow” solver; the model is able to reproduce the hydrological flow processes of the lower part of thePunaru’u valley.