L’objectif de cette thèse est de s’appuyer sur les gaz dissous et notamment l’Excès d’Air – EA calculé à partir des gaz néon-argon-azote, pour développer de nouveaux traceurs informant des conditions et modalités de la recharge des aquifères et plus particulièrement, pour les systèmes karstiques sur l’importance (1) des mises en charge au sein des réservoirs karstiques et (2) des échanges drains/matrice au sein des réservoirs. Les travaux de thèse reposent sur deux sites pilotes : le bassin d’alimentation du Durzon (Causse du Larzac – milieu dolomitique, non exploité) et le bassin d’alimentation du Lez (karst Nord-montpelliérain – milieu calcaire, exploité pour l’AEP) ce qui permet d’évaluer (1) le rôle de la lithologie dans l’acquisition des signatures des gaz dissous et (2) le rôle de la gestion active par pompage (Lez) dans l’évolution de l’excès d’air.

Au préalable au développement de traceurs innovants de la recharge, un travail de compréhension du mécanisme de formation de l’EA a été mené d’un point de vue théorique et conceptuel puis par une approche modélisation à l’aide d’un modèle hydrodynamique couplé à un modèle de mélange d’EA (sur le bassin d’alimentation du Durzon). Cet aspect de modélisation permettrait d’implémenter un modèle numérique de type modèle à réservoir en y apportant de nouvelles contraintes de type données hydrogéochimiques.

Un suivi innovant des gaz nobles par spectrométrie à phase gazeuse permettant un suivi continu infra-journalier a permis de suivre les dynamiques d’évolution des gaz nobles lors d’une crue de reprise sur le bassin d’alimentation du Lez. Ce suivi a permis de mettre en avant le potentiel d’informations qu’apporte les gaz dissous pour une meilleure compréhension des processus hydrogéologiques au cours de la recharge avec notamment l’hélium et l’argon qui mettent en évidence des différences de dynamiques d’écoulement à la source au cours de la crue et renseignent sur l’origine et la nature des réservoirs mobilisés.

Mots clés : aquifère karstique, excès d’air, gaz dissous, recharge, transferts

Figure 1: photo prise par Remi Muller (HSM) – prélèvements des paramètres physico-chimiques et gaz dissous en souterrain sur le bassin d’alimentation du Durzon (-9m de profondeur – aven des Reynelles – Causse du Larzac) Figure 2: photo prise par Alain Jacquet - préparation pour un échantillonnage en souterrain avec des spéléologues (bassin d’alimentation de l’Ironselle – Causse Méjean) Figure 3: photo prise par Remi Muller (HSM) - illustration du sujet de thèse : étude des transferts d'eau et de gaz lors du transferts le long de la Zone Non Saturée

Figure 4: Manip de mesure en continu des gaz dissous lors d'un épisode de recharge intense sur le bassin d'alimentation du Lez (Nord Montpellier)

Les eaux des aquifères profonds constituent la ressource exclusive pour l'alimentation en eau potable sur le territoire de Bordeaux Métropole. Toutefois elles se voient menacées par la croissance démographique et les effets du changement climatique. La valorisation de ressources d'eau alternatives, telles que les nappes superficielles et les eaux pluviales, peut substituer une partie des usages présents ou futurs actuellement couverts par le réseau d'eau potable. Différents types de solutions innovantes de gestion des eaux pluviales sont à l'étude, en particulier les Solutions fondées sur la Nature (SfN), qui ont la particularité de pouvoir proposer des solutions d’infiltration des eaux pluviales, mais aussi de fournir des solutions à d’autres enjeux urbains concomitants, centres d’attention des stratégies de la métropole (lutte contre les îlots de chaleur, préservation de la biodiversité, capture de polluants, …).

La thèse consiste en une évaluation économique de ces solutions, en intégrant à leurs coûts et bénéfices les différents services écosystémiques qu’elles génèrent. Une particularité de cette approche est de prendre en compte la diversité des coûts et co-bénéfices issue de la répartition spatiale des SfN sur le territoire. Cette approche économique a pour vocation de fournir un cadre d'aide à la décision à Bordeaux Métropole pour arbitrer entre différentes stratégies de développement de ces solutions innovantes et notamment raisonner leur répartition spatiale. Pour ce faire, une méthodologie d’évaluation spatialement explicite est mise en place et mobilise diverses méthodes économiques : optimisation multi-objectif, analyse coût-bénéfices, analyse multicritère, méthodes d’évaluation contingente, expérience de choix.

Mots clés : économie de l’environnement, services écosystémiques, solutions fondées sur la nature, optimisation multi-objectif, expérience de choix, gestion des eaux pluviales.

Les Solutions fondées sur la Nature génèrent de multiples bénéfices pour les villes  Source : Agence de l’Eau Rhin Meuse

L’agriculture engendre des impacts à la fois positifs et négatifs sur l’environnement, comme la contamination des eaux par les pesticides. Les relations entre pratiques agricoles et impacts environnementaux sont complexes. Identifier des solutions requiert de s’intéresser autant aux processus physiques (e.g. transfert de polluants) qu’humains.

Ces deux aspects sont retenus dans le projet RIVAGE dont l’objectif est de mettre en place un dispositif d’évaluation et d’accompagnement des innovations en agriculture pour améliorer la qualité du milieu et des produits agricoles.

Nous travaillons à l’échelle d’un territoire en Guadeloupe, sur un bassin versant équipé pour le suivi des pratiques agricoles, des flux hydriques et de la qualité des sols et des eaux. Pour acquérir des éléments de diagnostic, le projet vise à analyser les pratiques agricoles et à formaliser les connaissances sur le fonctionnement du milieu physique (transfert des polluants au sein des différents compartiments de l’environnement). Ces connaissances seront mobilisées dans un système d’information participatif conçu à partir d’un modèle de représentation des relations entre processus humains et environnementaux (modèle DPSIR). Des innovations seront alors identifiées et testées dans le cadre de la mise en place d’un dispositif d’expérimentation en partenariat. Le résultat est une approche intégrée, justifiée par la diversité des acteurs impliqués dans le processus de changement (agriculteurs et acteurs du développement agricole (cible principale), gestionnaires du territoire, associations, habitants, consommateurs, et la communauté scientifique) : (i) intégration des points de vue pour aboutir à un diagnostic partagé des enjeux territoriaux; (ii) intégration des connaissances pour représenter de façon efficace les impacts des pratiques agricoles sur l’homme et son milieu.

Crédit photo (JB Charlier, BRGM)

Crédit photo (JB Charlier, BRGM)

Le 29 janvier 2021 à 11h00, Frédéric Grelot a présenté "so-ii - Instrumenter sur la durée l'observation des adaptations aux inondations"

Depuis décembre 2019, l'observatoire des impacts des inondations so-ii est reconnu comme un service d'observation de l'OSU Oreme et devrait contribuer à la future ZA BCM. Le périmètre géographique de so-ii est centrée autour des bassins versants de l'Étang de l'Or et du Lez. Cet observatoire vise à la production de données sur les impacts des inondations, mais également des adaptations en lien avec l'occurrence de ce risque naturel. Il est organisé en tâches d'observation complémentaires. L'objectif de cette présentation est de présenter les observations en cours d'acquisition (méthodes et données), en explicitant le lien avec les thématiques de recherche portées au sein de l'UMR, et d'ouvrir la discussion à de possibles collaborations.

Pour en savoir plus : http://so-ii.org

Le 05 février 2020 à 11h00, Joaquin Ameller Pavez nous a présenté ses travaux de thèse intitulés "Programme de redéveloppement de friches dans la Vallée de la Chimie: une approche d’analyse économique et d'aide à la décision" (Thèse réalisée sous la Direction de J.D. Rinaudo du BRGM).

Résumé:

Le redéveloppement des friches est une question qui préoccupe de plus en plus les urbanistes du monde entier. De plus en plus de friches, sites sur lesquels fleurissaient autrefois d’intenses activités économiques ou industrielles, sont désormais abandonnés ou sous-utilisés. Les friches industrielles sont souvent une source de nuisances pour les populations qui résident dans leur voisinage. En même temps, les friches industrielles situées dans les zones métropolitaines offrent de réelles opportunités de densification des villes. Dans un domaine où la plupart des analyses et des outils d'aide à la décision sont réalisés au niveau des sites, cette thèse propose une approche d’analyse conjoint de grands ensembles de sites à l’échelle du territoire des métropoles, afin de développer des stratégies régionales de redéveloppement. Plus précisément, elle présente un outil d’optimisation économique dans le cadre d'une analyse coûts-avantages pour le réaménagement d’un ensemble de friches industrielles. La mise en œuvre du modèle est illustrée de manière empirique avec le cas d’étude de la Vallée de la Chimie dans la métropole du Grand Lyon. La thèse développe et utilise des approches innovantes dans le domaine du redéveloppement des friches. L’idée n’étant pas de remplacer l’approche site spécifique conventionnelle, mais de prouver l’intérêt d’utiliser de façon complémentaire des approches prenant en compte l’interaction et synergies des sites et alternatives de reconversion face aux objectives du territoire. Globalement, cette recherche démontre de manière cohérente la pertinence des analyses économiques à échelle régionale, explore comment les facteurs d'incertitude peuvent être gérés pour porter les approches économiques à l'échelle régionale, et présente le potentiel d’utilisation du modèle.

La dégradation de la qualité des eaux des rivières karstiques comtoises observée depuis plusieurs décennies se traduit notamment par des excès en nutriments.

L’objectif global de ce projet est de mieux comprendre l’impact des activités anthropiques (agricoles, rejets domestiques) sur le devenir des nutriments dans les eaux, aux différentes échelles de la source et du bassin versant.

Le projet comporte 3 grandes Tâches:

• La première vise à évaluer les effets du changement global (climatique / anthropique) sur la qualité des eaux à l’échelle régionale, en croisant les évolutions à moyen-long terme des différentes variables hydro-climatiques, agronomiques et physico-chimiques.
• La deuxième tâche vise à mieux comprendre ce qui conditionne les interactions surface/souterrain aux différentes échelles de l’aquifère et du bassin versant, en utilisant une approche pluridisciplinaire. 
• La troisième tâche a pour objectif de caractériser l’impact des pratiques agricoles et la dynamique des transferts de nutriment dans les sols, vers les sources et les rivières.

En parallèle, un travail est dédié à la construction d’une vision partagée entre acteurs de terrain et scientifiques sur les causes de perturbation des rivières comtoises. Un transfert de connaissance auprès des agriculteurs sera également réalisé en parallèle de la valorisation des résultats du projet.

Les retombées opérationnelles sont de répondre aux questions relatives à la dispersion des nutriments dans les hydrosystèmes karstiques et à la caractérisation des zones contributives à la contamination des eaux.

 Crédit photo : Aurélien Vallet (BRGM)

Résumé :

 Exploitation agricole à base des eaux souterraines et des eaux des crues (©Khardi, 2020)

Le développement de l’agriculture irriguée dans les régions arides est souvent accompagné d’une exploitation intensive des eaux souterraines. Ce développement peut également être à l’origine de réallocations considérables de la ressource en eau de surface et souterraine à l’échelle du bassin versant. Cette thèse prend les innovations de mobilisation des eaux d’irrigation comme point d’entrée pour appréhender les pratiques d’adaptation au manque d’eau à l’échelle du territoire oasien Todgha-Ferkla au Sud-Est du Maroc et elle entreprend une concertation territoriale sur l’avenir de la gestion de l’eau moyennant une démarche participative. Deux innovations récemment introduites sur le territoire de Todgha-Ferkla ont été identifiées et analysées : (i) le captage des eaux de crues dans un bassin en terre pour la recharge de la nappe et l’irrigation à l’échelle de l’exploitation agricole ; (ii) l’association du système de khettara au pompage solaire dans la nappe sous-jacente dans les anciennes oasis. Des enquêtes de terrains, l’analyse d’images satellitaires, un suivi piézométrique multi-site et une modélisation analytique de la recharge ont été menés entre 2020 et 2023. En parallèle, un processus participatif impliquant un panel mixte d’acteurs a été conçu et mené afin d’établir un diagnostic factuel de la disponibilité des ressources en eau afin de coconstruire des solutions consensuelles pour une gestion durable de l’eau à l’échelle du territoire. Notre recherche a montré que l’usage conjugué des eaux de crues à l’échelle de l’exploitation agricole pour l’irrigation des palmiers dattiers et pour la recharge de la nappe permet de minimiser les pertes par évaporation. La modélisation analytique basée sur les mesures de terrain a montré que la recharge à partir du bassin de captage des crues a un effet sur la piézométrie spatialement et quantitativement très limité en raison de l’hydrogéologie de la zone. En outre, l’irrigation pourrait contribuer à la recharge de la nappe lorsqu’elle est prolongée sur plusieurs semaines grâce à l’arrivée de plusieurs crues rapprochées dans le temps. Quant à l’association du pompage par énergie solaire et du système traditionnel de la khettara, elle permet de sauvegarder l’accès et la gestion collective des eaux souterraines. Ainsi, l’organisation sociale autour de la ressource en eau souterraine est maintenue tant que la baisse accélérée des niveaux piézométriques ne ralentit pas le pompage provisoirement salvateur. L’analyse des innovations et les résultats de la concertation territoriale montrent que ce territoire est le siège d’une course à l’eau généralisée et non régulée, qui pourrait mettre en péril à terme toute forme d’agriculture, en premier lieu dans les parties les plus à l’aval du bassin versant. Les adaptations individuelles constatées apportent des améliorations locales mais restent tributaires des autres activités à l’échelle du bassin versant. La concertation territoriale révèle la nécessité de concevoir et de mettre en exergue un nouveau modèle de gouvernance de l’eau en vue d’assurer une gestion durable de ces oasis. De manière générale, la présente thèse contribue à la compréhension des pratiques d’irrigation et de leur mode de gestion dans le territoire oasien de Todgha-Ferkla et apporte des éléments de réflexion au débat national pour durabiliser la gestion de l’eau dans les oasis.

Oasis traditionnelle alimentée par la ‘Khettara’ (©Khardi, 2020)

Mots clés : oasis, extensions agricoles, irrigation, recharge de la nappe, khettara, innovations, concertation territoriale, eau au Maroc

Le 12 février 2021 à 11h00, Selin Le Visage nous a présenté ses travaux de thèse intitulés : "1000 gölet en 1000 jours" : dynamiques hydro-territoriales et invention du consensus autour de petits barrages collinaires à Izmir, Turquie.

Résumé:

En 2012, l’État turc a lancé le programme « 1000 réservoirs en 1000 jours » pour développer l’irrigation à travers le pays. Cette thèse suit la trajectoire de ces objets (les gölet) pour étudier dans la région d’Izmir les dynamiques sociales, techniques et politiques de l’irrigation. Elle montre d’abord comment la dissémination de petits aménagements à l’échelle nationale matérialise le pouvoir étatique jusque dans les espaces ruraux, et comment l’administration hydraulique turque perpétue sa mission et renforce sa légitimité à travers ce programme. L’appropriation des gölet est ensuite étudiée dans deux villages où les agriculteurs utilisent déjà les eaux souterraines pour irriguer, collectivement à Bağyurdu et individuellement à Emiralem. À partir des adaptations techniques apportées aux systèmes irrigués, elle montre leurs manières de capter les ressources en fonction de l’histoire locale de l’irrigation. Enfin, les négociations et transactions entre les ingénieurs de l’administration et les irrigants sur les conditions de gestion de nouveaux gölet sont analysées dans dix localités. Cette « politique du quotidien » montre comment des dynamiques politiques locales et supralocales façonnent les arrangements sociaux autour de l’eau. La thèse s’intéresse ainsi aux (re)configurations hydro-territoriales à l’œuvre à l’arrivée de nouvelles infrastructures, résultats temporaires de processus polycentriques et tensionnels entre différentes logiques de développement. Elle tisse des liens entre la political ecology et une géographie sociale et politique de l'environnement, entre le façonnage des territoires de l'eau et celui des relations État-société et contribue au débat sur la place du rural dans la géographie actuelle de l'État turc.

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Le Conseil Scientifique de la Maison Méditerranéenne des Sciences de l’Homme attribué, le 27 novembre 2020, le Prix de thèse de la MMSH 2020 à Delphine Acloque pour ses travaux intitulés "Conquérir le désert: Recomposition des acteurs et des territoires agricoles en Egypte"

Ce prix d'un montant de 3 000 euros sera destiné à la publication de la thèse, dans l'une des collections de la MMSH, de ses laboratoires ou de partenaires de la MMSH (Réseau national des Maisons des sciences de l’homme, Réseau des Écoles françaises à l’étranger, UMIFRE).

Pour en savoir plus : https://www.mmsh.univ-aix.fr/

Depuis 2013, la Société Hydrotechnique de France décerne chaque année le prix Pierre Massé, destiné à encourager toute personne ayant récemment soutenu une thèse ou ayant publié des travaux innovants concernant les sciences humaines et sociales appliquées aux domaines de l’eau.

Brice Auvet, qui a réalisé au sein de G-EAU et soutenu en janvier 2019 ses travaux de thèse intiulés « Façons de gouverner et façons de faire de l’eau en Crau »,  vient de se voir décerner ce prix pour son travail.

Pour en savoir plus : https://www.shf-hydro.org/la-shf/nos-actions/prix/prix-pierre-masse-eau-et-societe

Toutes nos félicitations à Brice pour ce succès mérité !

Depuis la création de ce prix en 2013, c’est la troisième fois qu’un doctorant de G-EAU le reçoit, ce qui est une belle reconnaissance collective.