Echanges hydrologiques surface-souterrain induits par une retenue collinaire en milieu méditerranéen : quantification et analyse

Surface-subsurface hydrological exchange induced by a hill reservoir in a Mediterranean environment : quantification and analysis

• Auteur / Autrice : Maroua Bouteffeha
• Direction : Jérôme Molenat, Rachida Bouhlila
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : ECS - Eaux Continentales et Société - SupAgro
• Date : Soutenance le 05/12/2014
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LISAH - Laboratoire d'étude des Interactions Sol , Agrosystème, Hydrosystème à Monptellier SupAgro - (yves.le-bissonnaissupagro.inra.fr)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Dagès, Christian Leduc
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mounira Zammouri, Catherine Grimaldi

Mots clés

Mots clés libres

Retenues collinaires

Bassin versant

Échange d'eau

Bilan hydrologique

Modélisation

Quantification

Analyse

Hill reservoir

Catchment

Water exchange

Water balance

Modelling

Quantification

Analysis

Résumé

Les retenues collinaires sont des aménagements hydrauliques largement rencontrés en Afrique du Nord, et plus généralement dans les zones arides et semi-arides de la planète. Ils visent à la fois la conservation en eau dans les bassins versants amont et la rétention des matériaux issus de l'érosion afin d'éviter l'envasement des grands barrages en aval. L'implantation et la gestion de l'eau mobilisée par les retenues collinaires doit s'appuyer sur une connaissance de leur fonctionnement hydrologique. Or ce fonctionnement est encore peu connu, en particulier les processus et l'intensité des flux des échanges retenue-souterrain, constituent une question très ouverte. L'objectif de ce travail est de quantifier et d'analyser le fonctionnement des échanges retenue-souterrain sur un bassin versant agricole. L'étude a été menée sur la retenue collinaire du bassin versant expérimental de Kamech, appartenant à l'ORE OMERE. Dans la première partie de ce travail, une approche de bilan hydrologique a été développée et a permis de montrer que les échanges retenue-souterrain sont dominés par l'infiltration, qui représente environ 79 % des pertes à la retenue collinaire et dépasse largement les pertes par évaporation qui ne représente que 21 %.En revanche, l'analyse croisée des dynamiques hydrologiques dans la retenue et dans la nappe au voisinage de la retenue a mis en évidence des échanges qui se produisent dans les deux sens : des échanges dominés par un flux d'infiltration avec la nappe au pied du barrage, par contre, les échanges avec la nappe latérale des versants se produisent dans les deux sens mais restent très fugaces. Les résultats préliminaires de l'approche de modélisation développé dans ce travail a permis de souligner la complexité des échanges retenue-souterrain et montre que la relation entre la hauteur d'eau dans la retenue et le flux d'infiltration n'est pas univoque et présente des comportements différents entre la phase de montée et la phase de descente du niveau d'eau dans la retenue.

Hill reservoirs are hydraulic infrastructures widely used in North Africa, generally in arid and semi arid zones of the planet. These infrastructures are used for both water conservation in the catchment scale and to reduce siltation of downstream dams. The implementation and the management of water resources mobilized in this infrastructure must be based on knowledge of their hydrological functioning. However, the hydrological functioning of this system is not very known, especially the water flux exchange processes and intensity between the reservoir and the subsurface is still an open question.The main purpose of this study is to quantify and analyse the hydrological functioning of the reservoir-subsurface exchange processes for an agricultural catchment. This study was conducted on the hill reservoir of the experimental observation site of Kamech belonging to the OMERE observatory. In the first part of this study, we develop a water balance approach to estimate reservoir-subsurface exchange flux. The results of this approach shows that reservoir-subsurface exchange flux is dominated by infiltration that represent about 79% of the water outflow, and largely exceeds the water loss by evaporation that represents only 21 % of the total water outflow. However, the cross-analysis of the hydrological dynamics of the hill reservoir and the aquifer in the vicinity of the reservoir revealed that infiltration can occur in both directions: reservoir-subsurface exchange dominated by infiltration with the aquifer located in the foot of the dam, however the water exchange with the lateral aquifer of the hill reservoir can occur in both directions but remain very fleeting. The preliminary results of the modeling approach developed in this work has highlighted the complexity of reservoir-subsurface exchange flux. In fact, the relationship between water level in the hill reservoir and the infiltration flux is not unique and can present different behavior between the rise and decrease phase of the water level in the hill reservoir.