Une approche pluridisciplinaire pour comprendre le fonctionnement des aquifères phréatiques hétérogènes dans les zones tropicales humides : étude de cas pour le golfe d'Urabá, Colombie

Phreatic aquifers are a strategic source of water for various activities and human consumption around the world. In addition, they are essential systems in the regulation of the hydrological cycle and all the resulting ecosystem processes, especially in tropical humid regions. These aquifers may be vulnerable to pollution, overexploitation and salt water intrusion. This thesis seeks to understand the functioning and dynamics of a heterogeneous phreatic aquifer, based on its hydrodynamic behavior, hydrogeochemical processes and transit and residence times of groundwater. The case study corresponds to the groundwater aquifer in the Gulf of Urabá, Colombia.The results of the thesis show that the groundwater aquifer presents an important recharge and a direct relationship between the piezometric levels and the precipitation at the beginning of the direction of the groundwater flow. As groundwater flow advances, the piezometric response pattern suggests additional flows to precipitation infiltration, such as groundwater drainage, tidal oscillation, and possible surface flow inputs.The hydrogeochemical composition of groundwater is mainly governed by the contact of water and soil with CO2 (g), which induces silicate weathering, resulting in HCO3--Ca2+-Mg2+ facies.The isotopic composition of groundwater with an average δ18O of -6.16 ‰ is consistent with the isotopic composition of precipitation, which confirms the direct recharge of precipitation. Different tracers such as 3H, 14C and CFC’s validated the infiltration of rainwater into the aquifer and a mixture of younger waters (0 years) with relatively older waters (more than 40 years), in accordance with the estimated renewal rate according to hydrodynamics.The integrated information from the partial results allowed the development of a conceptual hydrogeological model representing the functioning of the aquifer.Les aquifères phréatiques sont une source stratégique d’eau pour diverses activités et la consommation humaine dans le monde. En outre, ils sont des systèmes essentiels dans la régulation du cycle hydrologique et de tous les processus écosystémiques qui en résultent, en particulier dans les régions tropicales humides. Ces aquifères peuvent être vulnérables à la pollution, à la surexploitation et à l’intrusion d’eau salée. Cette thèse cherche à comprendre le fonctionnement et la dynamique d’un aquifère phréatique hétérogène, basé sur son comportement hydrodynamique, ses processus hydrogéochimiques et les temps de transit et de séjour des eaux souterraines. L’étude de cas correspond à l’aquifère souterrain du golfe d’Urabá, en Colombie.Les résultats de la thèse montrent que l’aquifère présente une recharge importante et une relation directe entre les niveaux piézométriques et les précipitations au début de la direction de l’écoulement souterrain. Au fur et à mesure que l’écoulement des eaux souterraines progresse, la réponse piézométrique suggère des apports supplémentaires à l’infiltration des précipitations, comme le drainage des eaux souterraines, l’oscillation des marées et les apports possibles de l’écoulement de surface.La composition hydrogéochimique des eaux souterraines est principalement régie par le contact de l’eau et du sol avec le CO2 (g), qui induit l’altération du silicate, ce qui entraîne des faciès HCO3--Ca2+-Mg2+.La composition isotopique des eaux souterraines avec un δ18O moyen de -6,16 correspond à la composition isotopique des précipitations, ce qui confirme la recharge directe des précipitations. Différents traceurs tels que 3H, 14C et CFC ont validé l’infiltration d’eau de pluie dans l’aquifère et un mélange d’eaux plus jeunes (0 ans) avec des eaux relativement plus anciennes (plus de 40 ans), en fonction du taux de renouvellement estimé en fonction de l’hydrodynamique.L’information intégrée des résultats partiels a permis le développement d’un modèle hydrogéologique conceptuel représentant le fonctionnement de l’aquifère