Contribution à l’étude de l’érosion de l’île de Tahiti : modèles empirique et géomorphologique avec appui de données géochimiques

Contribution to the study of the erosion of the Tahiti island : empirical and physical models with support from geochemical data

• Auteur / Autrice : Feng-Yin Ye
• Direction : Jean-Pierre Barriot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hydrologie - Hydrogéologie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Polynésie française

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géomorphologie

Érosion

Résumé

L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre les processus érosifs à l’œuvre sur l’île haute de Tahiti. Nous abordons dans un premier temps la formation des cascades (knickpoints) et leur évolution temporelle, ce qui nous permet de proposer un nouveau paramétrage de leur loi d’évolution. Nos simulations numériques sont en adéquation avec les observations : recul de type parallèle, augmentation de la hauteur de chute avec la distance de retrait par rapport à l’exutoire et initiation lors d’une baisse brutale du niveau de la mer juste après la fin de la construction du volcan aérien. Dans un deuxième temps, nous comparons sur cinq bassins versants de Tahiti les résultats d’une modélisation empirique (USLE) et d’une modélisation physique (APERO) de l’érosion aux données expérimentales issues de datations par radionucléides (3He cosmogénique) et de mesures de concentration de matières en suspension dans les cours d’eau (MES). Nous démontrons ainsi que les glissements de terrain et l’érosion des lits de cours d’eau sont les sources principales de sédiments et que le charriage des sédiments est le mode de transport principal pour les rivières courtes et pentues. Pour finir, nous démontrons que les zones les plus sensibles à l’érosion sur l’île de Tahiti sont situées sur les terrains nus à pente abrupte et au niveau des cascades et que la présence de végétation est primordiale pour la protection des sols contre l’érosion en ruissellement et en rigoles.

The main objective of this PhD thesis is to obtain a better understanding of the erosion processes acting on the Tahiti Island. Firstly, we model the formation and evolution of the Tahiti valley knickpoints with a new set of parameters for their stream power law. Our numerical results are in total agreement with the observations: parallel retreat type, increase of the knickpoint height with the retreat distance from the outlet, initiation after a sea level fall just after the end of active volcanism. Secondly, we compare on five watersheds the results from an empirical modeling (USLE) and from a physical modeling (APERO) of the erosion processes to the experimental data coming from radionuclides datation (cosmogenic 3He) and from suspended sediment measurements in river streams. We demonstrate that landslides and bed erosion are the main sources of sediments and that bed load is the dominant transport mode for short and steep rivers. Finally, we demonstrate that the areas susceptible to be eroded on Tahiti are located on steep and bare slopes as well as on knickpoint locations and that vegetation is essential to protect land against sheet and rill erosion.