Modélisation de l’impact des forçages océaniques sur les nappes côtières. Étude de l’Ermitage (île de La Réunion)

Studies of coastal aquifers based on a constant mean sea level generally not consider the impact of oceanic oscillations. Our approach combines a long-term recording of “La Nappe des Sables” (adjacent to the fringing reef system of l'Ermitage, La Reunion) with numerical models in order to investigate the influence of these oceanic seasonal oscillations on groundwater hydrodynamics, seawater intrusions and submarine groundwater discharges. Analyzing both the behavior of the aquifer and the oceanic domain (reef), this study integrates a continuous recording of 600 days. It shows that the geometry and the hydrodynamic parameters chosen in the model, correlated to three types of oceanic oscillations, have variable consequences on the hydraulic head, the dispersive front and submarine groundwater discharges. Moreover, taking into account different complex oceanic boundaries in transient simulations over this 600 days period generates a better reproducibility of recorded signals (hydraulic head and salinity). These results underline that a long-term recording of oceanic oscillations is necessary for a good understanding of hydrodynamic mechanisms within coastal aquifers. The global signal must be decomposed with a harmonic analysis in order to identify the respective contributions of wave set up and tidal pumping to this signal. Our models reveal that the complexity of the natural system must be accounted for realistically in future numerical studies. The combination of hydrogeological and oceanographical data will allow the quantification of the impact of oceanic seasonal oscillations on such environments.En se basant sur un niveau océanique constant, les études des nappes côtières ne considèrent généralement pas l'impact des forçages océaniques. Notre approche combine le suivi à long terme de la « Nappe des Sables » de l'Ermitage (en arrière d'un récif frangeant, La Réunion) avec la réalisation de modèles numériques dans le but de tester l'influence des de ces forçages sur l'évolution de la piézométrie, du front dispersif et des flux transitant le long de la limite océanique. En mettant en parallèle le comportement de la nappe et du domaine océanique (récif), ces travaux présentent l'étude comparative la plus complète d'un système côtier, basée sur un enregistrement en continu d'environ 600 jours. Il apparaît que la géométrie du modèle et les paramètres hydrodynamiques choisis, associés à différents types de forçages océaniques, ont des conséquences variables sur la piézométrie, le front dispersif et les flux. Ainsi, les différentes définitions de limite océanique testées sur des simulations reproduisant la période de suivi montrent que la prise en compte d'une limite océanique complexe en régime transitoire sur cette période génère une meilleure reproductibilité des signaux enregistrés (piézométriques et salinité) que lorsque l'on utilise un niveau océanique moyen constant dans les modèles. Ces résultats mettent en évidence qu'une bonne compréhension des mécanismes hydrodynamiques au sein des nappes côtières implique la mise en place d'un suivi à long terme des phénomènes de forçage océanique qui agissent directement sur la nappe. La caractérisation des différents forçages océaniques nécessite de décomposer le signal global, dont l'analyse en harmonique permet d'identifier les contributions respectives des oscillations périodiques et homogènes de marée et des oscillations brusques et ponctuelles liées à la houle. La modélisation met ici en évidence qu'il est indispensable que la complexité du système naturel soit reproduite de manière réaliste dans les futures études des nappes côtières. Dans cette optique, la combinaison des données hydrogéologiques et océanographiques dans des environnements côtiers où ces approches n'ont, jusqu'à présent, jamais été couplées, permettra de quantifier l'impact des forçages océaniques sur ces milieux