CIFRE - Modélisation hydrogéologique de la nappe alluviale du Rhône et de ses échanges avec le fleuve

"Modélisation hydrogéologique de la nappe alluviale du Rhône et de ses échanges avec le fleuve : prévision moyen / long terme de l’évolution de la capacité de production des champs captant du syndicat Rhône-Ventoux et évaluation du risque sanitaire en cas d’une pollution dans le Rhône"

La production d’eau potable du territoire du Syndicat Rhône Ventoux, composé de 37 communes membres, repose intégralement sur la ressource en eau souterraine. Cette ressource est exploitée à travers 47 ouvrages de prélèvement, dont 30 actuellement en service. Ces ouvrages mobilisent plusieurs ressources souterraines, notamment la nappe alluviale du Rhône, la nappe du Miocène, la nappe des sables blancs et celle des sables ocres.
L’alimentation en eau potable des communes du syndicat est structurée autour de 11 Unités de Distribution (UDI). Parmi elles, l’UDI de la Jouve joue un rôle central, assurant plus de 76 % de la production totale. Cette UDI est alimentée par trois champs captants implantés dans la nappe alluviale du Rhône : le champ captant de la Jouve, situé en rive gauche du Rhône, ainsi que ceux de la Motte et de la Barthelasse, localisés sur la rive droite du Rhône, au sein de l’île de la Barthelasse à Avignon.
Le secteur de l’île de la Barthelasse concentre de nombreux aménagements hydrauliques liés à la régulation du Rhône. Formée entre deux bras du fleuve, l’île a été profondément transformée par les travaux hydroélectriques réalisés dans les années 1970 par la Compagnie Nationale du Rhône (CNR), incluant trois barrages, des digues, et des canaux de drainage. Elle est également traversée par
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d’anciens méandres (lônes) reliés au réseau hydraulique. À cela s’ajoutent les casiers Girardon, structures du XIXe siècles destinés à stabiliser les berges et faciliter la navigation.
Les ressources en eau de ce territoire sont particulièrement vulnérables aux effets du changement climatique.
En effet, selon les prévisions établies dans le schéma directeur du territoire, certains points de prélèvement pourraient subir, en période estivale, des abattements de volume allant jusqu’à 100%. En parallèle, un suivi du Rhône mené par l’Agence de l’Eau Rhône Méditerranée Corse (AERMC) a mis en évidence une diminution de 13% des débits d’étiage à l’embouchure du fleuve entre 1960 et 2020. Les projections hydrologiques annoncent une diminution supplémentaire du débit fleuve de 20% sur les 30 prochaines années.
À cette pression quantitative s’ajoute une vulnérabilité qualitative. Les données bibliographiques, notamment les études récentes menées par l’UMR EMMAH (Université d’Avignon) sur la rive droite et par Jérôme Texier dans le cadre de sa thèse à l’Université Aix-Marseille sur la rive gauche, ont mis en évidence l’existence d’échanges entre la nappe alluviale et le Rhône. Ces interactions soulignent la vulnérabilité des champs captants en cas de pollution du fleuve.
La nappe alluviale du Rhône exploitée par le syndicat apparaît comme une ressource doublement sensible : d’une part aux variations de débit du Rhône liées au changement climatique et d’autre part aux pollutions pouvant affecter ce fleuve, du fait de son interconnexion hydraulique étroite avec la nappe. D’après les événements survenus depuis les années 1970, les pollutions accidentelles sont d’origine industrielle, domestique ou liées au transport fluvial.
Dans le cadre de son contrat de délégation de service public (DSP) pour l’alimentation en eau potable du Syndicat Rhône Ventoux, SUEZ met en place des solutions innovantes de gestion des ressources en eau au coeur desquelles s’inscrivent deux projets majeurs, objets de la présente thèse :
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la mise en place d’une solution innovante de gestion dynamique de la nappe alluviale visant à protéger durablement la ressource en eau souterraine de la Jouve. Cette solution repose sur la création d’une barrière hydraulique entre le Rhône et les champs captants de la Motte et de la Barthelasse, assurant une recharge maîtrisée de la nappe. Ce système fonctionnera en prélevant de l’eau dans l’une des lônes de l’île de la Barthelasse puis en l’injectant dans les casiers Girardon situés entre le Rhône et les captages.
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le développement d’un modèle hydrogéologique à grande échelle (hydrodynamique et hydrodispersif) de la nappe alluviale du Rhône, englobant l'île de la Barthelasse et les champs captants du syndicat situés en rive droite. Ce modèle constituera un outil d’aide à la décision stratégique, capable de simuler l’incidence de la baisse du débit du Rhône et d’une pollution du Rhône sur les champs captants de la rive droite de l’UDI Jouve.
 

Objectifs de la thèse
L’objectif principal de cette thèse est de développer un modèle hydrogéologique à grande échelle de la nappe alluviale du Rhône. Ce travail s’inscrit dans une démarche intégrée, en lien étroit avec le projet de mise en oeuvre d’une barrière hydraulique, les deux projets étant étroitement interdépendants. Le ou la doctorant(e) sera activement associé(e) à l'ensemble du dispositif.
Le modèle sera conçu pour intégrer les aspects hydrodynamiques et hydrodispersifs de la nappe. Il couvrira l’ensemble de la nappe alluviale du Rhône exploitée par le Syndicat Rhône Ventoux, au droit des champs captant de l’UDI de la Jouve.
Dans un premier temps, l’application du modèle permettra d’optimiser le dimensionnement de la barrière hydraulique et d’en évaluer sa performance. Cette étape reposera sur une analyse rigoureuse des paramètres hydrogéologiques et climatiques. Le modèle intégrera un large éventail de données et
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de scénarios afin d’anticiper les conditions futures susceptibles d’influencer l’efficacité du dispositif. Cette approche garantira un design et un fonctionnement de la barrière hydraulique adaptés aux évolutions climatiques et contraintes hydrologiques, assurant ainsi la robustesse et la fiabilité du dispositif de recharge maîtrisée de la nappe.
Le modèle hydrogéologique permettra également au syndicat Rhône Ventoux de disposer d’un outil prédictif précis capable de simuler :
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L’impact d’une baisse des débits du Rhône dans les années ou décennies à venir, en évaluant ses effets sur la recharge et la décharge de la nappe, et donc sur la capacité de production des champs captants ;
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L’incidence d’une pollution du Rhône sur les champs captant de l’UDI Jouve. Le modèle permettra de modéliser le transfert de masse de polluants entre le fleuve et la nappe, en tenant compte des variations hydrologiques et des contraintes environnementales.
Le développement du modèle s’appuiera sur une étude approfondie des dynamiques d’échange entre le Rhône et sa nappe alluviale. Pour garantir sa robustesse, une part importante du développement consistera en l’assimilation de données existantes ainsi que de nouvelles données acquises lors de campagnes de terrain. Ainsi, le modèle intégrera :
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Les données bibliographiques existantes, notamment les travaux récents menés en rive droite et en rive gauche par les universités d’Avignon et d’Aix-Marseille ;
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Une importante phase de terrain visant à affiner la connaissance de la lithologie, de l’hydrogéologie locale, des transferts à travers les berges, ainsi que des connexions entre les différentes entités hydrologiques (lônes, Rhône, nappe alluviale, casiers Girardon, canaux de drainage, etc.).
Les investigations de terrains comprendront la création de nouveaux piézomètres, la réalisation de campagnes de mesures piézométriques, la réalisation de pompages d’essai et d’essais d’injection (phase de test pour la barrière hydraulique) ainsi que des campagnes de prélèvements et d’analyses hydrogéochimiques et isotopiques sur les eaux de surface (Rhône, lônes) et les eaux souterraines pour déterminer les pôles d’alimentation au droit des champs captant, notamment sous l’effet de la barrière hydraulique.

Université d'Avignon et Suez

Le/la candidat(e) devra posséder de solides compétences en hydrogéologie et en modélisation. Des connaissances en hydrochimie et en hydrogéophysique sont également requises. Une motivation pour le travail de terrain est indispensable.
Le/la doctorant(e) sera basé(e) à Lentilly (69), au sein des locaux de Sondalp-Hydroforage, afin de travailler au quotidien avec les hydrogéologues du Centre Technique Ressource de SUEZ.
Il/elle sera également en contact hebdomadaire avec son directeur de thèse et se rendra régulièrement sur place afin d’échanger avec les chercheurs et doctorants au laboratoire EMMAH.
Il/elle sera également en relation avec les exploitants SUEZ basés à Carpentras et pourra être amené(e) à se rendre dans leurs locaux, notamment durant les phases de terrain