Une thèse pour prévoir les crues et mieux dimensionner les ouvrages

Tahiti, le 23 mars 2021 - Doctorante de 2e année en hydrologie à l’UPF, Garance Tanguy, 23 ans, scrute le comportement des cours d’eau. En partenariat avec la Speed, elle va tenter de trouver une méthode capable de prévoir les crues afin de dimensionner efficacement les ouvrages hydrauliques. C’est l’objet de sa thèse qu’elle a brillamment résumé en 180 secondes. Ce qui lui a valu le premier prix au concours de vulgarisation scientifique.
 
« Tahiti, c’est le paradis des hydrologues » sourit Garance Tanguy, doctorante de 2e année en hydrologie à l’UPF. Du haut de ses 23 ans, elle est déjà passée par Veolia à Nanterre, le BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières) en Martinique, ou l’IRD au Cameroun.

Brillante lauréate du concours « Ma thèse en 180 secondes », la jeune femme originaire de Paris confie cependant que l’hydrologie n’était forcément pas son premier choix. Etudiante en géologie spécialité « gestion de l’eau et de l’environnement », son cœur penchait davantage vers l’hydrogéologie au départ, soit l’étude des nappes phréatiques pour l’alimentation en eau potable. « C’est depuis le Cameroun que j’ai découvert cette offre de thèse à l’UPF sur le sujet des inondations. »

Tombée sous le charme des vallées luxuriantes, la petite thésarde remonte depuis son arrivée fin 2019 les cours d’eau pour étudier leur comportement dans des conditions météo extrêmes afin de prévoir leur « réponse hydrologique ». Une réponse qui se traduit ponctuellement par des crues dévastatrices, dont le dernier épisode en 2017 avait détruit plus de 800 habitations et privé d’électricité près de 200 foyers. « Pour moi c’est important de faire une thèse qui ne finisse pas dans un placard » fait valoir Garance.

Et pour cause, sa thèse intitulée « Régionalisation des méthodes d’estimation des crues à Tahiti » présente une application très concrète. En partenariat avec la Société Polynésienne de l’Eau, de l’Electricité et des Déchets (SPEED), elle consiste à trouver une méthode, « la plus simple possible », qui permette à ce bureau d’études de prévoir les crues à partir des caractéristiques des bassins versants et des pluies.

« Débit maximal pour optimiser la taille des canaux et limiter les risques d’inondations », « production de ruissellement par le cours d’eau et donc du potentiel de production hydroélectrique » : il s’agit de permettre à la Speed de mieux épauler les entreprises de travaux publics pour dimensionner efficacement les ouvrages hydrauliques (ponts, barrages, routes, canaux de drainage…). « Ils pourraient utiliser ma méthode pour savoir qu’elle est le débit maximal d’une crue centennale par exemple » indique la doctorante. Une méthode qui devra être « régionale, c’est-à-dire qu’elle devra fonctionner sur toutes les rivières de l’île ».

Or, à Tahiti, « les rivières ont chacune leur petite personnalité, elles peuvent prendre des dizaines d’averses sans moufeter et tout d’un coup, c’est l’averse de trop » vulgarise ainsi la jeune femme à l’occasion de son intervention au concours « Ma thèse en 180 secondes ». Par ailleurs, malgré sa petite taille, l’île de Tahiti présente une très large gamme de climats : « les rivières de la côte Est sont soumises annuellement à près de 7 fois plus de précipitations que celles de la côte Ouest. »

Prévoir leur réponse relève donc du challenge. D’autant que peu de cours d’eau comme ceux de Tahiti ont été documentés dans la littérature : « leur morphologie extrêmement escarpée, leur origine volcanique, la réaction des sols sous climat tropical humide… Tahiti rivalise avec les endroits où il pleut le plus au monde ».

Pour commencer, la jeune femme s’intéresse à deux « bassins-pilotes » : celui de la Fara’ura à Hitiaa et celui de la Tareta à Tiarei. « Je les compare parce que l’un d’eux est en altitude et l’autre au niveau de la mer, précise la jeune femme. J’essaye de comprendre leur fonctionnement en profondeur pour ensuite élargir mon étude à une quinzaine de bassins-pilotes tout autour de l’île. »

En parallèle des campagnes de mesures sur le terrain (remontée de la rivière à Tareta, mesure de l’humidité des sols à Hitiaa, prélèvements de sols pour connaître leurs caractéristiques hydrauliques), Garance épluche les données de pluviométrie et de hauteur d’eau enregistrées depuis une cinquantaine d’années. « On extrait en particulier les grosses averses et les grosses crues, on étudie le débit de base et le courant quand il ne pleut pas ». Ce travail doit lui permettre d’ajuster un modèle « pluie débit » capable de « reproduire par le calcul les crues passées à partir des enregistrements de pluie. »

Si on peut légitimement déduire que les crues dépendent des trombes d’eau qui s’abattent sur l’île, selon la chercheuse, ce n’est pas si simple que ça. « La puissance de la crue dépend aussi de l’humidité du sol. Ce qui est assez logique puisque s’il pleut sur un terrain complètement sec, la pluie va d’abord s’infiltrer dans le sol avant de faire monter le niveau de l’eau et de déborder, souligne Garance. En revanche si le terrain est déjà saturé en eau, toute la pluie qui va tomber va directement s’écouler et ruisseler. » A l’instar d’une éponge. « Même en saison sèche, il y a des rivières qui s’écoulent, ça donne une idée de l’état d’humidité du sol ». 

Ce qui pose des difficultés sur un terrain pentu et escarpé. « Les sondes ne permettent pas de mesurer l’humidité sur une grande surface ». Mais si la doctorante arpente chaque semaine les deux vallées en saison des pluies pour relever le niveau de l’eau, elle ne s’en plaint pas. Au contraire. « ça veut dire une randonnée par semaine. C’est vraiment le côté agréable de ma thèse. C’est aussi pour ça que j’aime l’hydrologie. »