Intitulé du sujet de thèse :
Modélisation emboîtée et validation multi-échelles en hydrogéologie - Approche du régime transitoire des échanges nappes/rivières

Laboratoire d’accueil :
SITE (Sciences Information et technologie pour l’Environnement)  en collaboration avec le Département de Géologie UMR 6524 (équipe Transferts lithosphériques) de la Faculté des sciences de l’Université Jean Monnet.

Directeur de thèse :
Didier  Graillot ENSM-SE

Laboratoire de rattachement du directeur de thèse :
Centre SITE EMSE

Autres membres de l’encadrement :
Co-direction
Christophe Renac Maître de conférences UJM Département de Géologie UMR 6524
Co-direction Djamel Mimoun chargé de recherche EMSE, Centre SITE

Coordonnées publiques du directeur de thèse :
Ecole des mines de Saint-Etienne 158 cours Fauriel 42023 Saint-Etienne Cedex2
04 77 42 02 26
04 77 42 01 30
graillot@emse.fr

Présentation du sujet et objectifs:

Actuellement une réflexion doit être engagée sur la façon de modéliser des systèmes aquifères alluviaux superficiels à grande échelle connectés à un système hydrographique principal et secondaire. Lorsque sur ce type d’aquifères, des modélisations partielles existent déjà : doit-on utiliser les modèles existants et trouver le moyen de les lier entre eux, ou au contraire doit-on mettre en œuvre une modélisation à échelle plus globale validée par des modélisations plus fines sur des secteurs clefs ? L’objet de la thèse s’intéresse à la seconde solution pour laquelle on peut envisager une technique de modélisation à grande échelle fondée sur une méthode par éléments analytiques permettant de définir les conditions limites géométriques et hydrauliques sans discrétiser en mailles fines l’ensemble de la zone. Cette méthode est fondée sur la théorie du potentiel complexe et le principe de superposition des écoulements. Dans un second temps, les valeurs de potentiel calculées seront comparées aux résultats obtenus par modélisation locale (éléments finis ou différences finies) compte-tenu des paramètres de calage et des données introduites dans les modèles au moment de leur élaboration ou de leur dernière utilisation. L’analyse de la cohérence entre les résultats du modèle global et ceux des modèles locaux, fera l’objet d’une validation complémentaire à partir des données géochimiques et isotopiques (18O, 2H, traceurs de solutés ou radioactifs) le long du réseau hydrographique et dans les systèmes aquifères. Il s’agira de valider à partir des résultats des modèles et des indicateurs isotopiques les mécanismes d’échange entre les nappes et le fleuve (débits contributifs, vitesses d’écoulement, gradients, temps de séjours, localisation des zones de recharge). Une réflexion sur la notion de régime transitoire des échanges nappes/ rivières sera à développer en cours de thèse.

Contexte :
Ce travail de thèse  s’intègre dans un contexte d’évaluation de l’impact des mesures de protection des aquifères en situation de restriction lors des épisodes de sécheresse par la mise en œuvre de méthodes et d’outils de gestion des ressources en eau intégrant les prélèvements (AEP, irrigation…), les apports et l’impact éventuel des changements climatiques afin d’évaluer la quantité des réserves d’eau souterraine disponibles, leurs potentialités d’exploitation et leur mode de renouvellement.
Plusieurs secteurs aquifères dans la Plaine du Forez (Confluence Loire Bonson, Ecopôle/Ecozone du Forez, Balbigny…) ont déjà été modélisés par l’EMSE. Une modélisation à l’échelle de la Plaine du Forez entière sera le cas d’application de ce afin de mieux cerner les vulnérabilités physiques des nappes d’accompagnement du fleuve Loire,  favoriser leur protection et rationaliser l’exploitation de la ressource.

Leadership :
En matière de modélisation analytique des écoulements souterrains le centre SITE de l’EMSE est le seul en France à développer des collaborations importantes au niveau international (Université Minnesota, Kansas State University). Dans ce cadre, deux thèses ont été réalisées sur le sujet (P. Le Grand 2003 et F. Dauvergne 2006)

Lien avec des actions ou projets régionaux, nationaux et internationaux :

Le travail du doctorant sera effectué dans le cadre du Plan Loire PLGN3 (Programme Opérationnel Plurirégional Feder Loire 2007-2013)
Contribution interdisciplinaire à la gestion équilibrée de la ressource en eau de l’hydro- socio système ligérien amont dans un contexte de changement climatique,.
Autres collaborations possibles : Programme ZABR échanges nappes- Rhône, Universités Lyon1 LHEF, Cemagref, Univ.d’Avignon (LHA) et de Montpellier (Hydrosciences), Agence de l’eau RMC, BRGM-CGR, Clermont-Ferrand et Département modélisation (Orléans).

Profil du candidat :

Titulaire d’un Master recherche en Sciences de l’environnement
Mécanique des fluides et Mathématiques appliquées, modélisation des écoulements souterrains (méthodes numériques discrètes, méthodes analytiques), Hydrogéologie et géochimie

Inscription :
L’inscription aura lieu à l’ENSM-SE dans le cadre de l’Ecole Doctorale
de Saint-Etienne. Les travaux de recherche débuteront début octobre 2008.

Financement :
Le financement de la thèse sera assuré par l’ENSM-SE pour trois (3) ans
à hauteur de 1410,33 euros brut mensuellement (1745,73 euros brut si
monitorat).

Candidature :
Envoyer CV + lettre de motivation à Monsieur Didier Graillot par email à
graillot@emse.fr ou par courrier à l’adresse:ENSM.SE, Centre SITE, 158
cours Fauriel, 42023 Saint-Etienne cedex 02 France

Date limite de dépôt des candidatures : mercredi 28 mai 2008