Le 25 novembre 2022 à 11h, Martina GARCIA DE CEZAR a présenté ses travaux sur le thème : "Atténuer les îlots de chaleur par une irrigation optimale de la végétation urbaine : approche expérimentale et numérique"

 

Résumé :

Les projections pour l'année 2100 montrent une augmentation potentielle des températures moyennes terrestres de 1.5 à 2°C, accompagnée d'une augmentation de la fréquence et de l'intensité des vagues de chaleur (IPCC 2018). Ces scénarios climatiques appellent à l'adaptation et à la mise en œuvre de solutions permettant la thermorégulation urbaine. Dans ce contexte, la thèse a pour objectif de documenter, analyser et modéliser la capacité des différentes stratégies d'irrigation et de végétalisation urbaines à modifier l'indice de confort thermique (mesure du ressenti, combinant température, humidité de l'air et exposition aux rayons du soleil). On se concentrera sur l'échelle (microclimatique) du canyon urbain, conformément la Figure 1, en abordant également l'échelle inférieure (voisinage immédiat de la végétation) voire l'échelle supérieure (advection des flux dans la ville). On se propose de décrire le système urbain substrat-plante-atmosphère de manière intégrale et explicite : cartographier les flux d’air, de chaleur et d’eau, optimiser l'apport d'eau qui conditionne la réponse des plantes donc l'impact sur l'environnement, en étant un des leviers de la thermorégulation de la ville.

 

Cette caractérisation s’appuiera sur le développement d’une modélisation multi-échelle et d’une étude expérimentale. L’approche numérique est basée sur le couplage bidirectionnel de deux logiciels : Optirrig (UMR G-Eau, modèle de culture et gestion de l’eau) et un modèle de dynamique des fluides (CFD, Computational Fluid Dynamics), algorithme de haute résolution qui permet la modélisation multi-physique (radiatif, thermique, aéraulique). L’approche expérimentale repose sur deux dispositifs pour comprendre les mécanismes et initialiser/valider de l’approche numérique : (i) un pilote de canyon urbain, simple mais équipé de très nombreux capteurs (site de Lavalette, Montpellier, construit dans le cadre de cette thèse) et (ii) sites réels, avec moins d'instrumentation (sites partenaires).

Le modèle couplé construit (conformément la Figure 2) permettra d’aider à la prise de décision en matière de choix de végétalisation des villes, suivant diverses contraintes hydrauliques, thermiques, énergétiques et esthétiques pour contribuer à construire des villes plus résilientes. 

 

fig1 garcia de cezarFigure 1 Exemple de canyon urbain et des éléments qui interagissent dans la zone d'étude (différents types de matériaux et de géométries, échanges thermiques naturels et artificiels et  les conditions microclimatiques locales)

 

 

 

 

fig2 garcia de cezarFigure 2 Schéma du modèle numérique proposé, utilisant le logiciel Optirrig et une logiciel du type CFD

 

La gestion de la ressource en eau souterraine dans un territoire nécessite d’identifier les masses d’eau souterraine et leurs modalités de recharge et d’écoulement. En domaine carbonaté karstique, la tâche est compliquée par la présence des zones transmissives qui favorisent le transfert rapide dans les différents compartiments du karst. À l’échelle d’un hydrosystème, les grandes structures géologiques (chevauchements, failles, faciès) et géomorphologiques ou karstologiques (vallées, poljés) impactent également les écoulements. Dans ce contexte, l’hydrogéochimie permet d’établir la signature des masses d’eau en fonction de l’origine de l’eau, des roches traversées et des activités humaines. Toutefois, en Basse-Provence calcaire, l’histoire géologique depuis l’Oligocène a permis le dépôt de sédiments continentaux et marins au sein des structures karstiques, susceptibles de perturber le signal chimique acquis par l’eau.

Dans cette thèse il est proposé d’étudier l’hydrogéologie du bassin versant de la rivière Huveaune, en partie commun au bassin versant des sources sous-marines de Port-Miou (Cassis). Cette zone referme une ressource en eau définie comme stratégique par l’Agence de l’Eau, à proximité de la métropole Marseillaise. L’approche choisie repose sur plusieurs méthodes d’investigation complémentaires sur des forages, des eaux de surface et des sources. En incluant des forages dans l’analyse, il est ainsi possible d’améliorer la distribution spatiale des points d’observations et d’échantillonnage de l’eau, et de réaliser des essais de pompage pour tester l’aquifère en complément de l’approche hydrogéochimique.

L’interprétation d’essai de pompage par la méthode des dérivées (ou diagnostic plot), couplée à la modélisation des écoulements à l’aide de solutions analytiques a mis en évidence le caractère non univoque de l’interprétation, améliorée par la prise en compte du contexte géologique. L’analyse hydrogéochimique multi-traceurs s’est appuyé sur des prélèvements mensuels d’eau sur des sources karstiques, forages, rivières et canaux sur la période 2018 à 2021, ainsi qu’un suivi mensuel des précipitations.

  

Mots clés : Diagnostic de puits, traceurs naturels, intrusion saline, pluie efficace, isotopes stables de l’eau, karst, ressource en eau

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Source Saint-Pons, Gémenos (13)
B. Arfib, 11/12/2018

Les systèmes karstiques, se caractérisent par la présence d’un ensemble complexe de drains souterrains connectés qui contrôlent fortement les écoulements de fluides dans le massif. Comprendre et modéliser leur fonctionnement hydrogéologique nécessite donc d’intégrer le réseau karstique dans la simulation d’écoulement.
Les Calcaires du Barrois sont marqués par une importante karstification et font l’objet d’un programme de caractérisation mené conjointement par le BRGM et l’ANDRA. L’abondance de données déjà disponibles, complétées par celles qui seront acquises prochainement, constitue donc une réelle opportunité d’identifier et de développer une approche de simulation stochastique de réseaux karstiques qui intègre un maximum de contraintes géologiques et hydrogéologiques. La cohérence intrinsèque de ces contraintes d’entrée sera garantie par la construction d’un modèle conceptuel intégrateur selon la méthodologie KARSYS (Jeannin et al., 2013). L’objectif des travaux sera de générer un ensemble de géométries possibles du réseau karstique du Barrois, qui respecte les informations géologiques et données de terrain.

Même si les informations sont nombreuses, le système ne peut être connu exactement et l’un des enjeux scientifiques de ce travail sera de proposer une approche qui permette de mieux embrasser la diversité des possibles (donc de générer plusieurs géométries équiprobables) tout en exploitant au maximum les informations de terrain pour réduire ce domaine des possibles (et donc éliminer les configurations incohérentes avec les observations). Le couplage avec les modèles de simulation d’écoulement pourra être réalisé en s’appuyant sur les modèles numériques qui seront mis en œuvre à différentes échelles dans le cadre du projet d’étude des Calcaires du Barrois. Ces différents couplages permettront d’inscrire l’approche de génération de réseaux karstiques dans une boucle globale d’inversion.

 

Mots clés : karst, réseau, stochastique, simulation, Calcaires du Barrois

 

 

 

Comme beaucoup de grandes métropoles africaines en fort développement démographique, la Ville de Douala fait face à des problématiques liées au changement climatique comme les inondations et l’intrusion saline. Pour mieux comprendre les phénomènes physiques qui gouvernent ces phénomènes naturels amplifiés par la modification du territoire, un Système d’Observation Environnementale est mis en place sur le bassin versant du Tongo Bassa au cœur de la ville de Douala. Cette thèse de doctorat repose sur cet Observatoire et vise à caractériser le fonctionnement hydrodynamique d’un aquifère en milieu urbain, soumis aux forçages de la marée océanique. L’objectif est de mieux comprendre les interactions entre eaux souterraines et eau de surface dans un contexte de développement urbain en zone côtière équatoriale. Il s’agit également de caractériser le rôle des eaux souterraines, parmi d’autres phénomènes (marées, pluies extrêmes, obstacles aux écoulements), dans la genèse des crues et inondations associées.

 

 

Mots clés : Inondation, intrusion saline, changement climatique, hydrogéologie urbaine.

 

Les systèmes agricoles à l’échelle mondiale, et en particulier en Tunisie, sont soumis à plusieurs contraintes d’ordre naturel et anthropique. En réponse à ces contraintes, les pratiques agroécologiques sont parmi les solutions les plus adaptées aux contextes spécifiques des milieux.

Le 28 octobre 2022 à 11h, Laurent RUIZ, IR INRAE (UMR SAS, Rennes), co-directeur de l’IRP CEFIRSE (Cellule Franco-Indienne de Recherche en Sciences de l’Eau, Indian Institute of Science, Bangalore, Inde), a présenté ses travaux intitulés "Accompagner l’adaptation de l'agriculture irriguée au changement climatique en Inde du Sud".

 

Résumé :

inde ruiz © Forage équipé d’une pompe immergée, Inde du Sud (Crédit M. Sekhar)

 

L'Inde est un cas extrême de la dépendance de l’agriculture à l’irrigation par les eaux souterraines. Un des axes de recherche de la CEFIRSE est d’accompagner l’adaptation de l'agriculture au changement climatique, en combinant des observations long terme pour caractériser et étudier les processus en jeu dans les agro-hydrosystemes, la conception de modèles intégrés et une approche participative pour concevoir et évaluer des scénarios d’adaptation.

L’exposé sera illustré par certains résultats marquants du projet ANR ATCHA (2017-2022), qui s’est attaché à étudier le bassin versant agricole de Berambadi (84 km²; SNO M-Tropics, IR OZCAR) de façon pluridisciplinaire (science du sol, télédétection, hydrologie, géochimie, agronomie, économie, géographie, sociologie). Le projet a en particulier montré que l’augmentation des prélèvements d’eau par les forages agricoles a induit non pas une baisse tendancielle du stock d’eau souterraine, mais plutôt une forte augmentation de ses variations spatiales et temporelles (saisonnières et interannuelles) – et une forte dégradation de sa qualité chimique. Il a également permis de caractériser la grande diversité des adaptations (en particulier l’adaptation des choix de culture) mises en œuvre par les agriculteurs en réponse à l’augmentation de la variabilité de la disponibilité de la ressource en eau.  Le projet a permis de produire une « suite de modèles » prenant en compte ces interactions entre ressource et pratiques agricoles, comprenant des outils heuristiques et des outils d’aide à la décision pour les acteurs partenaires du projet (agriculteurs, décideurs).

Ce cas d’étude illustre la nécessité de dépasser le concept « d’impacts » des activités agricoles sur l’environnement pour considérer les rétroactions gouvernant le fonctionnement des socio-hydrosystèmes.  

 

Venez nombreux !

Le 21 octobre 2022 à 11h, Hugo Vosila (projet GOETHE) nous a présenté ses travaux intitulés "L’inscription des pollutions diffuses d’origine agricole à l’agenda politique local dans la lutte contre l’eutrophisation de l’étang de l’Or".

 

Résumé :

La lagune de l’étang de l’Or, située à l’Est de Montpellier est parfois dépeinte comme la lagune la plus dégradée de l’ancienne région Languedoc Roussillon notamment en raison de son état écologique médiocre. Située en aval d’un bassin versant fortement artificialisé, marqué par une urbanisation croissante et une activité agricole diversifiée mais également largement intensive, l’amélioration de la qualité de l’eau de l’étang de l’Or semble souffrir d’une forme d’inertie, avec une classification en mauvais état DCE persistante au fil des années. Dans le cadre du projet de recherche GOETHE (« Gouverner les bassins côtiers méditerranéens pour mieux lutter contre l’eutrophisation des lagunes et engager leur restauration écologique », coordination Magalie Bourblanc) et financé par la KIM Waters MUSE, une attention particulière a été portée aux causes agricoles de l’eutrophisation de la lagune et aux conditions d’inscription de cette problématique environnementale à l’agenda politique local pour les différentes instances gestionnaires sur le territoire. La présentation retracera l’ambition initiale du projet de recherche qui cherchait à déchiffrer les mécanismes de mise à l’agenda des causes agricoles de l’eutrophisation de l’étang de l’Or, l’approche méthodologique adoptée, les principaux résultats de l’étude empirique et les difficultés rencontrées. Ainsi, si la structuration territoriale du bassin versant peine à placer la lagune au centre d’un projet de reconquête de qualité de l’eau, certaines obligations réglementaires européennes (DCE, Directive Nitrates) imposent une amélioration de l’état de l’étang de l’Or qui, dans une certaine mesure, ont pu contraindre les activités agricoles du bassin. Cependant, articulées au sein de stratégies territoriales distinctes sur le bassin versant, elles n’abordent pas frontalement la question de l’eutrophisation, ni les activités agricoles qui y contribuent. C’est la tenue – tardive – d’études et de campagnes scientifiques qui a permis d’établir un diagnostic ciblant l’eutrophisation comme problématique centrale sur la lagune, et d’esquisser une identification des sources d’apports de nutriments sur le bassin versant qui pointe entre autres le rôle de l’agriculture. A ce titre, l’évaluation scientifique des apports polluants semble avoir joué un rôle crucial au cœur de la mise à l’agenda.

 

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