Modélisation distribuée de l’hydrodynamique et des débits aux différents exutoires d’un aquifère karstique méditerranéen

La gestion des ressources en eau est un enjeu sociétal majeur rendu d’autant plus prégnant par le changement climatique en cours. Les aquifères karstiques représentent des réserves en eau douce essentielles dans différentes régions du monde, mais il est difficile d’en assurer une gestion résiliente et durable tant leur comportement est complexe. Caractériser et modéliser finement ce type d’aquifères impose d’étudier trois niveaux d’hétérogénéités en interaction : le milieu matriciel (la roche saine), le réseau de fractures et les vides karstiques (conduits et cavités). Les approches classiques simple ou double milieu s’appuyant sur de l’homogénéisation et un modèle d’écoulement de type Darcy ne permettent pas de prendre en compte l’aspect triple milieu et supposent un écoulement de type darcéen dans les conduits karstiques. Or les dimensions de ces conduits peuvent induire des écoulements inertiels qu’il faut pouvoir prendre en compte.

Le travail du (de la) doctorant(e) consistera à définir une approche de modélisation distribuée intégrant de manière cohérente les interactions entre les trois milieux du karst. Le karst sera généré par un modèle géostatistique et l’utilisation de maillages emboîtés (embedded model) permettant ainsi de modéliser correctement les trois milieux avec une discrétisation 3D fine du réseau de conduits et du réseau de fractures. Génération statistique et modélisation emboîtée constituent le cœur et l’originalité du sujet. La résolution de l’écoulement (via les équations de Darcy Weisbach ou de Manning Strickler) pourra quant-à-elle s’appuyer sur des travaux de recherche menés au sein de l’ERC KARST mais ne constituera pas un point de recherche fondamental pour l’étudiant(e).

L’approche de modélisation distribuée triple milieu définie sera appliquée pour simuler l’hydrodynamique et les débits aux différents exutoires de l’aquifère associé à la source du Lez qui alimente la métropole de Montpellier. Pour quantifier les hétérogénéités au sein de cet aquifère stratégique, l’étudiant(e) pourra bénéficier de l’environnement du projet K3 (PEPR OneWater) et de missions à l’université de Montpellier qui seront planifiées avec les encadrants de la thèse. Ces missions auront pour objectif de travailler sur certains aspects spécifiques du projet, et notamment de confronter les outils de modélisation aux données de terrain.

Mots clefs : aquifères, karst, caractérisation, modélisation, simulation, écoulement, triple-milieu

• Directeur de thèse    Pr, JOURDE Hervé, HydroSciences Montpellier, ORCID - 0000-0001-7124-4879
• Ecole doctorale    ED584 GAIA, https://gaia.umontpellier.fr/
• Encadrant IFPEN    Dr, FOURNO André, Sciences de la Terre et Technologies de l’Environnement, ORCID - 0000-0002-9206-8111
• Localisation du doctorant    IFPEN, Rueil Malmaison, France ; HydroSciences Montpellier, France 
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2025 (3 novembre)
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master en Mécanique des Fluides, Mathématiques appliquées ou Hydrogéologie
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)

Pour postuler, merci d’envoyer votre lettre de motivation et votre CV à l’encadrant IFPEN indiqué ci-dessous.