Hydrogéophysique probabiliste pour une meilleure articulation des données géophysiques et modèles hydrogéologiques
Auteur / Autrice : | Ramon Sanchez gonzalez |
Direction : | Alexandrine Gesret, Ludovic Bodet |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Géosciences et géoingénierie |
Date : | Inscription en doctorat le 15/11/2021 |
Etablissement(s) : | Université Paris sciences et lettres |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne) |
Equipe de recherche : Géophysique | |
établissement opérateur d'inscription : Université de Recherche Paris Sciences et Lettres (2015-2019) |
Résumé
Ce projet vise à comprendre l'hydrogéologie de la zone critique (ZC). La ZC s'étend du sommet de la végétation à la base des aquifères, avec une épaisseur très variable et une hétérogénéité très importante (cf. p.ex. www.ozcar-ri.org). L'importance stratégique de la ZC pour les ressources mondiales en eau, en nourriture et en sécurité énergétique est de plus en plus reconnue dans un contexte de changement climatique et de développement humain. L'obtention des composantes du cycle de l'eau reste un défi, à la fois en termes de précision et de fermeture du budget dans les flux d'échange à travers la ZC. La connaissance des propriétés hydrodynamiques de la ZC (perméabilité, porosité et paramètres dérivés) et la caractérisation de son contenu en eau (à l'état statique comme transitoire) sont indispensables à la compréhension des processus qu'elle renferme. La résolution, par exemple, des problèmes d'écoulements et de transports au sein des hydrosystèmes souffre (1) d'une connaissance limitée de l'hétérogénéité des milieux qui les constituent ; et (2) d'un accès local et éparse à des mesures directes pour calibrer les modèles. Les flux d'eau, de matière et d'énergie ne sont par conséquent estimés qu'avec des incertitudes élevées (que seules les méthodes de simulations stochastiques permettent de quantifier). L'hydrogéophysique est un des outils actuellement développés afin de limiter ces incertitudes et les « équi-finalités » (la non-unicité) qui affectent la modélisation hydrodynamique. Le développement de méthodes géophysiques innovantes d'une part et, d'approches intégrées combinant mesures hydrogéologiques, géophysiques et géotechniques d'autre part, ont permis d'améliorer la représentation spatiale et temporelle des paramètres physiques du milieu poreux et, en conséquence, une meilleure caractérisation de l'évolution des processus d'infiltrations et chemins préférentiels des écoulements au sein de la ZC. Cette articulation de données et méthodes forme un premier pas encourageant, mais des efforts doivent être fournis en termes de quantification des paramètres estimés, de leurs résolutions spatiales et temporelles et d'estimation des incertitudes associées. Ce projet de thèse prévoit notamment de profiter de bases de données existantes (géophysiques et hydrogéologiques, cf. p.ex. http://hplus.ore.fr/en/) et simulations associées pour : (1) Caractériser la façon dont les incertitudes se propagent de la donnée géophysique (l'observation de terrain) vers les modèles qu'elle propose (selon les méthodes utilisées et dans différents contextes) avec, en particulier, le développement d'une approche d'inversion conjointe probabiliste ; (2) Questionner la considération de ces modèles géophysiques comme « entrées » des modèles hydrogéologiques, voire adapter ou réviser les problèmes directs géophysiques pour mieux répondre aux objectifs de la modélisation ; (3) Estimer la pertinence de l'information transportée et la propagation des incertitudes, des modèles géophysiques, vers les modèles hydrogéologiques afin d'obtenir, in fine, des calibrations plus fiables.