Mourad BOUTOUCHENT : Modélisation des écoulements dans les cours d'eau tropicaux vers l'exploitation d'hydroliennes dans le Maroni
Résumé :
La perspective d'une électricité propre et abondante, la conjecture actuelle très propice au développement des énergies renouvelables et les objectifs mondiaux relatifs à l'électrification des populations isolées sont autant de raisons qui ont conduit au lancement de cette thèse.
L'électrification des sites isolés notamment dans les pays tropicaux où les populations sont installées dans des forêts denses et difficiles d'accès constitue une problématique importante. Tel est le cas des populations dites de l'intérieur en Guyane, installées pour la plupart le long des grands fleuves, en particulier sur les rives du Maroni et l' Oyapock.
Ces fleuves approvisionnés par un régime pluvial très important sont naturellement des gisements considérables d'énergie hydrolienne, en particulier dans les rapides. Cette thèse s'intéresse à l'identification et à la caractérisation physique des gisements hydroliens à proximité des sites de peuplement en zone tropicale.
Cette problématique d'identification des sites propices au développement hydrolien s'étend sur plusieurs dizaines, voire centaines de kilomètres. Cela ne laisse aucune chance à la méthode classique de déploiement de prototypes, pour une période de tests, dans des sites préalablement identifiés à l'aide de calculs grossiers effectués à grande échelle, souvent régionale. D'autant plus que les sites recherchés se caractérisent par une certaine gamme de vitesse d'écoulement et de tirants d'eau et une turbulence minimale, seule donc la modélisation hydrodynamique peut apporter des réponses claires à cette problématique.
En revanche, les cours d'eau tropicaux sont pour la pluparts dépourvus de données topobathymétriques. De plus, leur surveillance, quand elle existe, est assurée par un nombre limité de stations hydrométriques, souvent mal réparties et éloignées les unes des autres. En outre, l'état de l'art n'est fourni que pour certains d'entre eux, tels que l'amazone, le Congo, le Solimoes et le RioNégro. Enfin, la particularité de cette thèse réside dans la construction d'un modèle hydrodynamique d'un cours d'eau large et très anabranché dans un contexte de manque de données, en l'occurrence le Maroni. En effet on y trouve des méandres de toute sorte et d'innombrables îlets jalonnent son cours.
Face à cela, une méthodologie intégrale, des campagnes de terrain jusqu'à une caractérisation précise des sites favorables à l'installation d'hydrolienne est proposée. D'abords nous proposons les grandes lignes d'une nouvelle méthode de construction du modèle numérique du terrain (MN T) des cours d'eau anabranchés tout en portant un regard rétrospectif sur l'objectif final de la thèse. Une méthode basée sur l'assimilation de données multisources, la reconstruction de données manquants et l'interpolation curvilinéaire de la bathymétrie le long de profils épousant au mieux les lignes de courants. Cette méthode traduite en un panorama d'algorithmes a permis de générer le premier MN T du Maroni.
L'originalité de cette thèse réside aussi dans la manière de modéliser des anabranches. Hors zones d'intérêt, un bief anabranché pauvre en données est vu comme un milieu poreux saturé et à surface libre. Il échange continuellement avec le reste du Maroni avec un ou plusieurs points d'entrée/sortie.
Le modèle 2D complet proposé est forcé par trois scénarios différents afin de suivre l'évolution de l'ecoulement dans le lit du Maroni pendant une année sèche, une année humide et une année normale. A la vue des résultats certains sites sont avérés avec des gisements tout-à-fait exploitables à long terme. Cette thèse se propose comme l'état de l'art de la modélisation des écoulements dans le Maroni.