Analyse de la déformation récente dans le Grand Tunis par interférométrie radar SAR

Analysis of the recent deformation in Tunis by interferometry radar SAR

• Auteur / Autrice : Anis Chaabani
• Direction : Benoît Deffontaines
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Technologies de l'Information Géographique
• Date : Soutenance le 26/06/2019
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en Sciences et technologies de l'information géographique (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne) - Laboratoire des Sciences et Technologies de l'Information Géographique / LaSTIG
• Jury : Président / Présidente : Jean Chorowicz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoît Deffontaines
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mohamed Chedly Rabia, Mohamed Moncef Turki

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radar à antenne synthétique

Sols -- Dégradation

Sismotectonique

Mots clés libres

Sismotectonique

Déformation des sols

Structures tectoniques

Interferometry radar

Soil deformation

Tectonic structures

Résumé

Les phénomènes de déformation du sol d‘origines naturelles (tectoniques et gravitaires...) ou anthropiques (surexploitation des nappes phréatiques, remblaiements...) peuvent avoir des retombées néfastes sur l'environnement et sur la vie humaine. Une bonne compréhension du mécanisme de la déformation est essentielle pour atténuer voire éliminer les risques sur les infrastructures et les environnements naturels. Dans cette étude, on se propose d‘appliquer la méthode interférométrique pour étudier la mobilité sur le grand Tunis qui est une zone urbaine et suburbaine et qui correspond au principal centre socio-économique de Tunisie. Tout d'abord, nous avons effectué des analyses sismotectoniques dans la zone d‘étude pour mieux comprendre les contextes sismique et structurale de la partie NE de la Tunisie tout en se basant sur différentes interprétations effectuées à partir des mécanismes au foyer et de la cartographie des épicentres réalisés dans cette zone. Cette analyse a permis de déduire l‘existence d‘un régime compressif NW-SE qui concorde bien avec le régime déjà existant à l‘échelle régionale. Cette cartographie a permis aussi la détection des différentes zones marquées par une activité sismique relativement importante avec une magnitude modérée et qui coïncident bien avec les accidents majeurs qui affectent la zone d‘étude. Par la suite, nous avons mené une analyse géomorphométrique du secteur d‘étude qui a permis de mettre en évidence différentes structures tectoniques existantes et de bien distinguer les différentes unités morphologiques et morphostructurales. Pour mieux assimiler le contexte morphodynamique de la zone d‘étude, nous avons choisi la méthode interférométrique des sous-ensembles à faibles lignes de base spatiales et temporelle (SBAS) qui est développée par Berardino et al. (2002). En effet, l‘application de l‘interférométrie radar différentiel sur la partie NE de la Tunisie a permis d‘identifier les zones à risques de subsidence naturelles et l'analyse des déformations de la surface topographique, associées aux phénomènes anthropiques. L‘analyse interférométrique des images radars à ouverture synthétique SBAS a démontré sa capacité de surveiller les déformations de la surface topographique et notamment les phénomènes de subsidence ''à distance'' avec une densité élevée de mesures au sol sur une large zone dans plusieurs travaux à travers le monde. Les analyses effectuées sur les données radar Envisat (2003-2007) en orbite descendante et Sentinel-1B (2016-2018) en orbite ascendante, nous ont permis d‘obtenir des cartes de déformation du sol, associées à des séries temporelles de la vitesse de déplacement de la zone d‘étude. Durant les deux périodes d‘analyses, nos résultats ont révélé et confirmé l‘existence de phénomènes de tassement différentiel dans la région de Tunis et de la plaine alluviale de Mornag. Le premier cas est très probablement expliqué par la nature du remblaiement et du sol hautement compressible dans la région de Tunis. Le deuxième cas consiste en un faible affaissement très probablement lié à une exploitation intensive du système aquifère de Mornag (pompage)

Soil deformation phenomena of natural (tectonic) or anthropic origins (over exploitation of groundwater, embankment) can have adverse effects on the environment and on human life. A good understanding of the mechanism of deformation is essential to mitigate or eliminate risks to infrastructure and natural environments. In this study, it is proposed to apply the interferometric method to study the mobility of an urban and suburban area of Tunis City, which is the main socio-economic center of Tunisia.Seismotectonic analyzes were carried out in the study area to better understand the seismic and structural context of the North East part of Tunisia while being based on the different interpretations made from focal mechanisms and mapping epicentres in this area. This analysis made it possible to deduce the existence of an NW-SE compressive regime that fits well with the existing regime at the regional level. This mapping also allowed the detection of the different zones marked by a relatively large seismic activity with a moderate magnitude and which coincide well with the major accidents that are at the level of the study area. Subsequently, a geomorphological analysis approach of the study area was carried out, which made it possible to highlight the different existing tectonic structures and to distinguish the different morphological units. It has been shown that geomorphological analysis has limitation to interpret the morphodynamic context of the study area and therefore the interferometric technique has proven to be an effective methodology for detecting and monitoring soil displacements with millimeter precision and also improving our understanding of current deformations. Indeed, the application of differential SAR interferometry made it possible to nether identify areas with natural subsidence risks or analyze the deformations of the topographic surface associated with anthropic phenomena. To better assimilate the morphodynamic context of the study area, the interferometric method of Small Baseline Subset (SBAS) developed by Berardino et al. (2002) has been chosen. The analysis of Envisat ASAR (2003-2007, descending satellite orbit) and Sentinel-1B (2016-2018, ascending satellite orbit) SAR data allowed us to obtain soil deformation maps associated with time series of velocity of the study area. These analyzes showed the existence of a differential settlement phenomenon in the region of Tunis and the Mornag plain by quantifying it quite accurately. Therefore, by combining SBAS results with geological, hydrogeological and geotechnical information, we have been able to explore some of the links between soil subsidence and its main control factors, in particular:- a differential settlement detected around the Lake of Tunis region, which is probably due to the nature of highly compressible alluvial sediments with bedrock depths sometimes exceeding 65m;- a subsidence of the Mornag plain, whose overexploitation of groundwater and the compressibility of alluvium were the driving forces of these deformations