le mardi 12 février 2013 à 14h30 dans l'amphithéâtre du nouveau bâtiment des plantes au centre IRD de Montpellier, avenue Agropolis, en présence du jury composé de :

Résumé : Dans les environnements semi-arides la ressource en eau est soumise aux irrégularités du climat. Le cumul annuel des précipitations est généralement faible et les évènements sont rares et intenses, causant des crues violentes et une forte érosion. Les eaux souterraines constituent souvent la principale ressource pérenne utilisable et elles sont largement mises à contribution. Pour pallier aux conséquences néfastes de ces régimes hydrologiques, des projets de grands barrages ont été menés, notamment en méditerranée pour favoriser le stockage d’eau. Paradoxalement, la mise en place de ces ouvrages crée un déficit en eau dans certaines zones en modifiant les processus hydrologiques de surface et souterrains. Des situations complexes nouvelles sont ainsi créées, et la compréhension des mécanismes de recharge est une nécessité scientifique et sociale.

En Tunisie centrale, le bassin versant du Merguellil fournit un exemple de processus hydrologique profondément modifié par la construction d’un grand barrage. Les écoulements intermittents de l’oued rechargeaient autrefois la nappe phréatique de la plaine de Kairouan qui constitue le plus fort potentiel agricole de Tunisie centrale. Le barrage d’El Haouareb construit en 1989 bloquant désormais les écoulements de surface, et la recharge se produit plus en amont via le socle calcaire fissuré de l'ouvrage. Cette modification du fonctionnement hydrologique entraine une perte significative d’eau par évaporation et concentre la recharge à l’extrême amont de la plaine, au pied du barrage.

Le but de ce travail de thèse est d’identifier au mieux les relations surface-souterrain qui s’opèrent au niveau du seuil d’El Haouareb. L’infiltration depuis le lac de barrage a été quantifiée depuis 1989 d’après le bilan hydrologique de la retenue et fait état de 56 % de perte par infiltration, 24 % par évaporation, 14 % utilisés pour l’irrigation et 6 % relâchés. Le bilan a été fait à des pas de temps plus fin pour permettre de modéliser les entrées de surface dans le système aquifère. L’identification des flux transitant à travers le seuil calcaire a été menée en croisant des approches hydrodynamiques (analyse du signal) et géochimiques (profils et chroniques de conductivité et température, chimie des ions majeurs, isotopes stables de la molécule de l’eau). La confrontation des différentes méthodes a permis de consolider les résultats et de pallier aux imperfections de certaines données de terrain dans un contexte hydrologique et hydrogéologique complexe. Un modèle simplifié de l'aquifère fracturé et un schéma de fonctionnement du seuil ont ainsi pu être établis. Cette étude apporte des connaissances sur les processus hydrologiques locaux et apporte des outils méthodologiques transposables à tout autre système proche. Ce travail constitue ainsi une étape majeure dans la compréhension d’un hydrosystème complexe et se place dans une perspective d’appréhension de l’évolution des mécanismes de recharge sous des contraintes anthropiques et climatiques fortes.