Hydrologic systems & reservoirs

    Les grandes thématiques d’étude de l’équipe concernent les interactions entre les différentes composantes du cycle de l’eau, ainsi que les répercussions des perturbations anthropiques sur ce système. Les recherches s’articulent autour de deux grands thèmes :

    • Développement d’outils de modélisation intégrée du cycle de l’eau,
    • Étude des interactions entre les activités humaines et les systèmes hydrologiques.

    L’équipe développe également des codes de modélisation hydrologique, hydrogéologique et géothermique et de caractérisation des processus hydrologiques au sein des hydrosystèmes.

    Les capacités expérimentales dont elle dispose en propre fournissent les données de terrain nécessaires à la validation/consolidation des modélisations.

    Constituée d’hydrologues et d’hydrogéologues, l’équipe SHR structure son activité autour de la gestion et de l’exploitation des ressources en eau, de son énergie et des éléments dissous associés (nitrates, pesticides, métaux, …).

    Depuis sa création, l’équipe contribue à la construction de modèles hydrogéologiques répondant à des enjeux nationaux et internationaux, afin de caractériser, conceptualiser et modéliser les processus liés au cycle de l’eau.

    L’équipe SHR s’attache ainsi à comprendre et décrire les processus hydro-bio-géo-physiques à l’œuvre dans des milieux très variés (réservoirs fracturés, interfaces nappe-rivière, . . .) intégrés comme sous-éléments de systèmes socio-hydrologiques.

    Responsable : Nicolas FLIPO   Assistante :  Nathalie DIETRICH

    Enseignants-chercheurs : Dominique BRUEL, Nicolas GALLOIS, Nicolas FLIPO, Patrick GOBLET, Sophie GUILLON, Agnès RIVIERE, Pascal VIENNOT

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    Présentation de l'équipe

    L’équipe est engagée dans le développement d’outils de simulation numérique pour modéliser les écoulements de surface et souterrains ainsi que la migration de solutés et/ou d’énergie dans les hydrosystèmes, en réponse à différents forçages climatiques et anthropiques. Sa stratégie de modélisation est basée sur le développement et le maintien de bibliothèques de calculs dédiés, couplées au sein d’applicatifs partagés  (METIS-Cimlib, ProSe, CaWaQS, STICS-CaWaQS).

    L’équipe SHR met également en place de l’instrumentation et du suivi haute fréquence dans différents sites d’étude.

    En outre, l’équipe participe activement aux enseignements et à l’encadrement d’étudiants (cycle IC MINES ParisTech, masters recherche UPMC et PSL, thèses).

    Activités majeures de recherche

    Les grandes thématiques d’étude de l’équipe concernent les interactions entre les différentes composantes du cycle de l’eau, ainsi que les répercussions des perturbations anthropiques sur ce système.

    Les recherches s'articulent autour de trois grands thèmes :

    Étude des interactions entre les activités humaines et les systèmes hydrologiques

    • Fonctionnement d'un hydrosystème soumis à des pressions liées aux changements globaux (climatiques et anthropiques)
    • Contaminations agricoles diffuses (nitrates, pesticides)
    • Exploitation de ressources naturelles (ressources en eau, minerais, géothermie,...)
    • Géothermique haute énergie / profonde
    • Impact des rejets urbains sur la qualité des eaux de surface
    • Fonctionnement biogéochimique des rivières et fleuves
    • Prévention des inondations
    • Cycle urbain de l’eau

    Développement d'outils de modélisation intégrée du cycle de l'eau

    • Représentation des flux d’eau et de chaleur au niveau des hydrosystèmes
    • Modélisation transferts de masse (solutés, isotopes) et de chaleur en milieu poreux et milieux fracturé
    • Modélisation des flux de solutés, nitrates et pesticides à l'échelle des hydrosystèmes
    • Modélisation de la zone critique (zone non saturée, interface nappe-rivière, pergélisol,...)
    • Modélisation innovante des flux dans les systèmes fracturés avec maillage adaptatif
    • Modélisation intégrée : couplage d'un modèle TSVA (Transfert Sol Végétation Atmosphère) et un modèle d'hydrosystème
    • Couplage hydrodynamique, biogéochimique et thermique
    • Modélisation double porosité
    • Modélisation du fonctionnement biogéochimique des rivières et fleuves avec la prise en compte des réactions microbiologiques
    • Interfaces nappe-rivière

    Dialectique entre modèle et données

    • Inversion (balayage des paramètres, méthodes bayésiennes)
    • Analyse de sensibilité
    • Assimilation
    • Analyse des signaux hydrologiques en domaine fréquentiel

    Outils, compétences et expertise

    Codes de calculs développés :

    • Modélisation et caractérisation des processus hydrologiques au sein des hydrosystèmes : plateforme CaWaQS et couplage STICS-CaWaQS
    • Modélisation hydrologique : code ProSe
    • Modélisation hydrogéologique et géothermique: code METIS-CIMLIB

    Capacités expérimentales :

    • Moyens de caractérisation en laboratoire des eaux et des solides : fluorescence X portable, spectrométrie de masse pour la mesure des isotopes stables, activité en radon dissous…
    • Capteurs mini-MOLONARI : utilisation de la chaleur comme traceur des écoulements d'eau
    • Moyens de caractérisation physique in situ : mesures en continu de pression d'eau et de température, déploiement d'équipement, mise en place de réseau
    • Développement et conception de capteurs
    • Caractérisation in situ des processus hydro(géo)logiques au sein des hydrosystèmes et particulièrement dans la zone critique : site expérimental du bassin de l’Orgeval, et plaine alluviale anthropisée de la Bassée

    Nos partenaires

    PhD and postdoctoral studies

    Thèses en cours

    Thèses soutenues en 2019

    Post-docs

    • Modélisation des discontinuités hydromorphologiques, thermiques et chimiques de la Seine depuis l’amont de l’agglomération parisienne jusqu’à l’estuaire Aurélien BORDET
    • Développement d’applications de modélisation en géosciences avec la librairie CIMLIB Jacques DENTZER
    • Simulation du métabolisme de la Seine par assimilation de données en continu Shuaitao WANG
    • Développement et maintenance de codes numérique pour l’étude hydrologique de la plaine de la Bassée Thomas VERBEKE

    HAL Publications