1. Contexte général
1.1 Contexte environnemental
Garantir une eau disponible en quantité et en qualité, permettant de satisfaire les usages nécessaires au bien-être de l’homme et d’assurer le bon fonctionnement des écosystèmes, est devenu une préoccupation majeure des pouvoirs publics et des acteurs en charge de la gestion de la ressource. Cet enjeu est d’autant plus important que la ressource en eau est soumise à des pressions croissantes et que les problématiques de déséquilibre entre l’offre et la demande en eau, de dégradation de la qualité d’eau pour les usages (pollutions diffuses ou accidentelles…) ou de sureté (risques crues et inondation) pourraient s’aggraver dans un contexte de changement climatique et de croissance démographique et économique.
L’atteinte des objectifs de protection – préservation de la ressource en eau et des milieux aquatiques se traduit par la mise en place d’un arsenal de lois, règlements et systèmes incitatifs et techniques qui cible non seulement les systèmes d’eau mais aussi les surfaces de terre des bassins versants qui peuvent affecter les eaux tant en quantité qu’en qualité. L’ensemble des secteurs économiques (agriculture, production d’énergie, industrie, approvisionnement en eau potable, tourisme, …) ainsi que les politiques d’aménagement des territoires sont concernés par ces mesures.
Entre préservation de l’environnement, développement économique et social et protection de la santé et de la qualité de vie des populations, la gestion rationnelle de l’eau est devenue très complexe. La protection durable de la qualité et de la disponibilité de la ressource et sa bonne allocation entre des demandes concurrentes passent par la mise en place de stratégies globales et intégrées. Pour se faire, il est nécessaire d’améliorer la compréhension du fonctionnement des hydrosystèmes et de l’incidence à long terme des activités humaines et du changement climatique sur les milieux liés à l’eau (milieux aquatiques, zones humides ou inondables, nappes souterraines) afin de pouvoir identifier les leviers d’action efficaces.
1.2 Besoin
Pour aider à porter un diagnostic sur l’état quantitatif et qualitatif de la ressource à l’échelle d’un bassin et améliorer la gestion de cette ressource et des milieux associés, les outils de modélisation du fonctionnement de l’antropo-hydrosystème que forme un bassin peuvent s’avérer particulièrement utiles. Ces systèmes de modélisation doivent prendre en compte de façon dynamique les principaux facteurs environnementaux, naturels et anthropiques (composantes climatiques, occupation et usages des sols, gestion des aménagement, restitution/prélèvements et transferts d’eau…), qui interviennent dans les mécanismes de production, de mobilisation/stockage et de transfert des flux dans les différents milieux, réseaux hydrographiques, retenues, nappes souterraines, zones humides…. Ils visent à une meilleure anticipation de l’évolution des stocks et des flux (quantité et qualité) au sein du bassin versant et aux exutoires sur le long terme mais aussi pour des situations « sensibles » comme les étiages sévères ou les situations accidentelles. Ces modèles permettraient aussi de quantifier les services naturels liés à la régulation de la qualité de l’eau par les milieux de types zones humides ou zones de stockage transitoire. Les connaissances et résultats obtenus devraient faciliter l’identification des secteurs d’intervention prioritaires pour mener, si nécessaire, des actions de réduction et élaborer des modalités de gestion des eaux pour un développement durable du territoire.
2. Objectifs principaux de la thèse
L’objectif du projet de thèse est de mettre en place un modèle numérique hydro-agro-environnemental prenant en compte la dimension spatiale et temporelle des processus naturels et des activités humaines qui participent au fonctionnement d’un hydrosystème dans un territoire donné. Les résultats attendus devront permettre de caractériser et de quantifier les stocks et les flux d’eau et de matières afin d’avoir une cartographie passé actuelle voire future de la disponibilité de la ressource en eau sous ces aspects quantitatifs (disponibilité) et qualitatifs (qualité). À partir de ce modèle il sera aussi possible une fois développé sur le territoire, d’évaluer certains services naturels comme par exemple le service de régulation de la qualité des eaux (autoépuration, dilution …) et mettre en évidence les zones fonctionnelles à protéger et/ou à naturaliser de nouveau.
De cette thèse, il est attendu :
– Des bénéfices d’ordre cognitif, des apports de connaissances et élément de compréhension sur les processus hydro-biogéochimiques, les interactions entre les différents milieux, réseau hydrographique, nappes, zones humides, sol/plante/atmosphère, les dynamiques entre activités humaines, milieux et disponibilité de la ressource en quantité et qualité, les fonctions et services rendus par les milieux stratégiques pour la ressource comme les zones humides type tourbières, prairies humides, zones ripariennes.
– Un modèle de référence, à l’état de l’art qui pourra être utilisé pour des études prédictives ou à enjeux particuliers. De plus, certains des modules et algorithmes pourront être utilisés ou servir de référence pour des modèles plus opérationnels.
– Un modèle de qualité d’eau paramétré et validé pour le bassin de la Vienne, dont les résultats pourront être exploités (bilan nitrate et carbone) et qui pourra être étendu le cas échéant au bassin de la Loire et/ou implémenté pour d’autres bassins.
3. Programme technique
Il est prévu d’utiliser le logiciel SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Le choix de ce logiciel a fait l’objet d’une étude bibliographique d’inter-comparaison entre différents modèles utilisant différentes approches (modèles expérimentaux ou opérationnels utilisant des approches analytique ou empirique).
SWAT est un modèle de « connaissance » de type analytique, basé sur une analyse physique fine des phénomènes, Il a été développé au début des années 1990 à la demande du département américain de l’agriculture. Il est capable de simuler la plupart des processus de production, mobilisation / stockage, transfert pour différents flux et dans différents milieux et de prendre en compte les interdépendances fonctionnelles entre milieux. C’est un modèle ouvert qui a subi de nombreuses améliorations et qui intègre de nombreuses interfaces développées par les utilisateurs du logiciel.
L’application sur le bassin versant de la Vienne est particulièrement intéressante du fait de ses caractéristiques hydrologiques et agro-pédo- géologiques très différenciées. Ce bassin de 21 000 km2 (1/5 du bassin de la Loire) présente en effet 5 types d’occupation des sols bien distincts : surfaces artificialisées, terres agricoles, forêts et milieux naturels, zones humides et surfaces en eau. Les activités économiques liées à la ressource sont diversifiées avec une répartition très contrastée sur le bassin. Du point de vue hydrogéologique, le bassin est constitué, dans sa partie amont, du socle du Massif Central avec des petites nappes en relation directes avec les cours d’eau, et, dans sa partie aval, d’un socle de calcaires du Jurassique avec une couverture fluvio-lacustre ou altéritique qui alimente la nappe superficielle dite « Supra-Toarcienne ».

4. Organisation et moyens
Cette thèse sera réalisée en collaboration entre le Laboratoire National d’Hydraulique et Environnement (LNHE) d’EDF‐R&D (6 Quai Watier, 78401 Chatou Cedex) et EcoLab (BIZ).
Le LNHE est un département d’EDF R&D qui a pour mission, via ses activités de recherche et d’expertises, de conforter l’acceptabilité sanitaire et environnementale (incidence des rejets thermiques, chimiques et radiologiques dans les milieux aquatiques, continuité des cours d’eau…) des ouvrages de retenues d’eau et de production d’électricité et de protéger ceux-ci des agressions de l’environnement (crues, inondations, tempêtes, étiages, canicules…).
L’unité mixte de recherche, CNRS, Université Paul Sabatier et Institut National Polytechnique de Toulouse, créée en 2007 et basée à l’Université de Toulouse, mène des activités d’étude et de recherche dans le domaine de l’écologie et des sciences de l’environnement. La vocation du laboratoire est l’étude combinée du fonctionnement des communautés et des écosystèmes et de leurs inter-relations à différentes échelles spatio-temporelles. Le suivi de la thèse sera assuré par deux équipes. L’équipe BIOREF (Biodiversité, Réseaux Trophiques et Flux dans les Écosystèmes Aquatiques) dont les recherches portent sur la compréhension dont la biodiversité et les réseaux trophiques participent à la régulation des flux dans les écosystèmes, et l’équipe BIZ (Biogéochimie Intégrative de la Zone critique) dont l’objectif est de mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes de la zone critique soumis à des perturbations anthropiques comme la dispersion de polluants chimiques (dans l’atmosphère, les sols et les systèmes aquatiques) ou les modifications globales des cycles du carbone, de l’azote, du phosphore et la charge en poussières atmosphériques.
L’équipe BIZ est aussi le point d’entrée du logiciel SWAT en Europe et a mené de nombreux développements autours de cet outil.
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Niveau requis : Master 2 et/ou diplôme d’Ingénieur. Le double diplôme est un plus.
Connaissances / Compétences recherchées :
Connaissances en hydrologie, cycles des nutriments, dynamique de la matière en Compétences en Système d’Information Géographique (ArcGis/QGis), R, Python, Fortran, analyses statistiques
Bon niveau d’Anglais (écrit et parlé)
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Durée de la thèse : du 1er novembre 2019 au 31 octobre 2022
Le(a) doctorant(e) sera hébergé(e) dans les locaux du Laboratoire National Hydraulique et Environnement d’EDF à Chatou et à ECOLAB Toulouse en fonction des étapes de la thèse. Il-suspension
Elle sera encadré(e) côté ECOLAB par Sabine Sauvage et José-Miguel Sanchez-Pérez, et côté EDF par René Samie.
Salaire brut mensuel : entre 2850 et 3050 euros en fonction du diplôme.
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Contacts :
Envoyer CV et lettre de motivation à [email protected] et [email protected]
Pour toute demande de renseignement complémentaire vous pouvez contacter Sabine Sauvage au 0643983625.

Le contenu de cette offre est la responsabilité de ses auteurs. Pour toute question relative à cette offre en particulier (date, lieu, mode de candidature, etc.), merci de les contacter directement. Un email de contact est disponible: [email protected] et [email protected]

Pout toute autre question, vous pouvez contacter [email protected].