Thèse en modélisation des flux d’eau et de chaleur des eaux souterraines pour quantifier l’hété[...]

Présentation

INRAE - L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement - est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Contexte

Les effets du réchauffement climatique sont aujourd’hui visibles et mesurables dans les rivières françaises, et les échanges entre les eaux souterraines et les eaux de rivières jouent un rôle important dans la thermie des cours d’eau. La thèse vise à mieux prendre en compte ces interactions pour améliorer la simulation de la température des rivières et proposer des leviers pour renforcer la résilience des hydrosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

L’hétérogénéité géologique et géomorphologique crée des contrastes majeurs dans les interactions nappe-rivière et leur impact sur la thermie des cours d’eau. La thèse se déroulera dans le cadre du bassin versant de la Saône et s’appuiera sur l’unité RiverLy (INRAE Villeurbanne), qui conduit des recherches pluridisciplinaires sur le fonctionnement des hydrosystèmes et regroupe environ 130 personnes.

Problématique de la thèse et objectifs

Vous conduirez une thèse visant à quantifier l’impact des eaux souterraines sur la température des rivières. Elle s’applique à des bassins versants de taille intermédiaire situés dans le bassin versant de la Saône et vise à répondre aux questions suivantes :

• Où est-ce que les eaux souterraines fournissent majoritairement leur apport aux cours d’eau ?
• Quelle est la température de ces apports en fonction des caractéristiques des masses d’eau et des chemins de l’eau souterraine y contribuant ?
• Quelle est la stabilité temporelle de ces apports (saisonnière, interannuelle) ?

La problématique peut s’énoncer comme suit : Comment quantifier la dynamique spatiotemporelle des apports souterrains d'eau et de chaleur aux cours d'eau de tête de bassin, puis intégrer ces connaissances dans une modélisation thermique opérationnelle ?

La Thèse s'articulera autour de trois objectifs

• Quantifier les flux souterrains vers la rivière (Qgw) sur des têtes de bassins représentatives de différents contextes hydrogéologiques.
• Estimer la température des apports souterrains (Tgw) et les flux de chaleur associés, à partir d’approches données/modèle.
• Intégrer ces flux dans le couplage TNET/J2000 pour simuler l’hétérogénéité thermique des cours d’eau à fine résolution, notamment en période critique (étiages, canicules).

Méthodologie

Votre travail de recherche consistera à développer des modèles hydrogéologiques de bassins versants et à quantifier leur capacité à représenter l’hétérogénéité spatio-temporelle des arrivées d’eaux souterraines au cours d’eau. Ces modèles seront calibrés de manière parcimonieuse et enrichis d’une modélisation de la thermie des eaux souterraines pour quantifier les flux d’eau et les flux de chaleur arrivant de la nappe au cours d’eau. L’organisation se fera autour de trois étapes :

• Prendre en main le modèle MODFLOW à l’aide de la bibliothèque HydroModPy et l’adapter aux bassins versants à modéliser.
• Réaliser une revue bibliographique sur le transport de chaleur pour développer des méthodes basées sur les processus ou sur les données pour inférer les flux de chaleur des aquifères au cours d’eau.
• Être en mesure de coupler les codes développés avec le modèle T-NET de thermie des rivières pour disposer d’une modélisation intégrée couplant hydrologie de surface et hydrogéologie.

Environnement de travail

Vous exercerez votre activité au sein de l’unité RiverLy (INRAE Villeurbanne), conduisant des recherches pluridisciplinaires sur le fonctionnement des hydrosystèmes. RiverLy allie des compétences en écologie, microbiologie, écotoxicologie, chimie environnementale, hydrologie et hydraulique. Elle regroupe environ 130 personnes dont 70 permanents.

Vous Serez Encadré Par

• Jean Marçais (UR RiverLy), hydrogéologue et modélisateur.
• Florentina Moatar (UR RiverLy), spécialiste des interactions entre hydrologie, qualité de l’eau, climat et pressions anthropiques.
• Ronan Abhervé (UMR SAS, INRAE Rennes), expert en modélisation hydrogéologique sous MODFLOW.

Cette thèse s’intègre dans le projet ThermieFrance , coordonné par Florentina Moatar, réunissant un large consortium académique et opérationnel. La thèse bénéficiera d’un accès à des bases de données du projet et à des formations interdisciplinaires.

Collaborations envisagées

• Barret Kurylyk, Dalhousie University, Canada, hydrogéologue expert sur les questions d’échange nappe / rivière et leur impact sur la thermie des cours d’eau.

Formations et compétences recherchées

Master/Ingénieur (Bac+5)

Nous recherchons un candidat curieux pour les problématiques environnementales, créatif et rigoureux ayant une forte appétence pour la modélisation environnementale.

• Formation recommandée : Master 2 ou ingénieur dans l’hydrologie, les géosciences ou les sciences de l’environnement.
• Connaissances souhaitées : Hydrologie, idéalement hydrogéologie.
• Aptitudes recherchées : Forte appétence pour la modélisation, connaissance des langages Python, R et/ou MATLAB, autonomie, bonne capacité de rédaction.

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

• jusqu’à 30 jours de congés + 15 RTT par an (temps plein)
• soutien à la parentalité et prestations associées
• dispositifs de développement des compétences
• accompagnement social
• prestations vacances et loisirs
• activités sportives et culturelles
• restauration collective