[Soutenance de thèse] 29/11/2024 – Irène Kinoti : « Télédétection pour l’évaluation des ressources en eaux souterraines transfrontalières – Le cas du système aquifère de Stampriet (STAS) » (UMR EMMAH)

Irène KINOTI soutiendra sa thèse le 29 novembre 2024 sur le thème : « Télédétection pour l’évaluation des ressources en eaux souterraines transfrontalières – Le cas du système aquifère de Stampriet (STAS) ».

Laboratoire

UMR 1114 EMMAH – Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agrohydrosystèmes

Composition du jury de soutenance

M. ALBERT OLIOSO	INRAE	Directeur de thèse
M. Marc LEBLANC	University of Avignon	Co-directeur de thèse
M. Maciek LUBCZYNSKI	University of Twente	Co-encadrant de thèse
Mme Mounia TAHIRI	Université Mohammed V, Facultés des Sciences	Rapporteure
M. Frédéric FRAPPART	INRAE	Rapporteur
M. André CHANZY	INRAE	Examinateur

Résumé

Le système aquifère transfrontalier de Stampriet (STAS) est un aquifère multicouche essentiel partagé par la Namibie, le Botswana et l’Afrique du Sud. Il constitue une ressource en eau essentielle pour la région, ce qui a incité l’UNESCO et les parties prenantes locales à lancer des études en vue de sa gestion durable. Ce doctorat s’inscrit dans la continuité des travaux antérieurs menés dans le cadre de STAS, avec pour objectif final le développement d’un modèle hydrologique intégré (IHM). Le premier objectif de ce doctorat était de développer un modèle conceptuel hydrogéologique de la STAS. Six unités hydrostratigraphiques composées de quatre aquifères, dont un nouveau (le Dwyka), et de deux aquitards ont été identifiées. L’analyse a révélé que les eaux souterraines de la STAS s’écoulent dans deux directions, ce qui indique la présence d’une ligne de partage des eaux souterraines à l’échelle régionale. Les travaux hydrostratigraphiques et de géométrie 3D ont également permis d’augmenter de 42 % la taille de la STAS par rapport à la limite initialement délimitée par l’UNESCO. Les précipitations étant la principale force motrice des IHM, le deuxième objectif consistait à évaluer les performances de treize produits de précipitations maillés (GPP) pour l’ensemble du Botswana et de la Namibie en termes de capacité de détection des précipitations, de précision quantitative et de décomposition des biais, afin de sélectionner le plus approprié pour cette étude. Les résultats ont montré que le Multi-Source Weighted-Ensemble Precipitation (MSWEP) était le plus performant sur la base de tous les critères utilisés. Les modèles d’eaux souterraines et les IHM sont encore couramment évalués à l’aide de mesures in situ du niveau des eaux souterraines et du débit des cours d’eau. Cependant, ces mesures sont souvent rares et ne représentent pas la dynamique des eaux souterraines à l’échelle du bassin, ce qui soumet les modèles à des incertitudes paramétriques. L’expérience GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) fournit des anomalies mensuelles de stockage de l’eau terrestre par rapport à une moyenne à long terme et sa valeur potentielle dans les IHM réside dans sa capacité à contraindre les changements de stockage simulés par les IHM. Le troisième objectif de ce doctorat était d’utiliser le stockage d’eau terrestre (TWS) de GRACE en plus des niveaux d’eau souterraine pour contraindre l’IHM de STAS à travers un critère d’optimisation multi-objectif. Il a été constaté que le changement de stockage dans la zone non saturée était la principale composante du changement de stockage d’eau de subsurface de la STAS, car la majeure partie de l’eau infiltrée est stockée dans cette zone où elle finit par s’évapotranspirer, et les paramètres de la zone non saturée jouent donc un rôle majeur dans le contrôle des flux de subsurface. Cependant, comme la plupart des études n’intègrent pas de variables d’état pour la zone non saturée, l’optimisation de ces paramètres est assez difficile et, par conséquent, les valeurs de ces paramètres sont souvent obtenues à partir de la littérature et ne sont pas optimisées lors de l’étalonnage. L’inclusion de GRACE TWS en tant que variable d’état supplémentaire de l’IHM de STAS a montré que la non-optimisation des paramètres UZF pouvait conduire à une sous-estimation de la recharge brute et nette. Il a également été observé que l’utilisation de GRACE TWS seul pour contraindre un IHM présente un risque de surestimation de la recharge brute et nette. Il est donc important d’utiliser GRACE TWS avec d’autres variables d’état telles que les mesures des eaux souterraines ou l’évapotranspiration réelle pour contraindre l’IHM.

Mots-clés : Modèle conceptuel hydrologique, Produits de précipitations par maille, Eaux souterraines, Modélisation hydrologique intégrée, Teledetection, Système aquifère transfrontalier de Stampriet