Doctorante / Doctorant en mathématiques appliquées, hydrogéologie (H/F)

Sujet de thèse :
Au XXIe siècle, les ressources en eau disponibles sont susceptibles de subir des changements significatifs en raison de divers facteurs, notamment le changement climatique, la modification de l’utilisation des terres et de la couverture végétale, la croissance démographique et l’urbanisation. En conséquence des modifications au sein du cycle hydrologique, les débits des rivières et les niveaux des nappes phréatiques diminuent à l’échelle mondiale, créant ou accentuant des tensions autour des ressources en eau qui peuvent dégénérer en conflits d’usage.
Notre groupe de travail interdisciplinaire, qui inclut des enseignants-chercheurs de trois laboratoires de l’Université Marie et Louis Pasteur (LmB, Chrono-environnement, CRESE), a été créé en 2025 avec l'objectif d'étudier des stratégies socio-économiques visant à prévenir ou résoudre les problèmes de tensions ou de conflits d’usages autour des ressources en eau, en s'appuyant sur des modèles hydrogéologiques établis et des outils mathématiques avancés.
Une de nos approches, à l’interface entre mathématiques et hydrogéologie, se concrétise maintenant sous forme de ce sujet de thèse. Il se base sur l’étude du bassin versant de Volvic, dont le modèle hydrogéologique conceptuel a été établi (sur GARDÉNIA, BRGM) par l’équipe d’Hélène Celle. L’objectif de ce travail est d’adapter ou augmenter le modèle hydrogéologique existant pour que les scénarios d’évolution puissent être exploités dans le cadre de l’analyse économique ou mathématique.
Le modèle hydrogéologique existant permet d’établir une relation entre la recharge du bassin, les prélèvements et le débit des sources en séparant la recharge en deux parties caractérisées par des échelles de temps très différentes. La pluie qui s'infiltre dans les cônes de scories arrive à la nappe par percolation après plus de 30 ans, alors que la pluie sur le restant de la surface du bassin arrive aux sources après quelques mois seulement. Toutefois, dans ce modèle les prélèvements ne sont pas traités séparément.
Nous souhaitons poursuivre deux approches complémentaires, qui correspondent aux expertises des équipes. D'une part, les données disponibles pour le site de Volvic étant précises et complètes (surtout à partir de 2023), il est possible de développer une version du modèle augmenté dans le logiciel GARDÉNIA. D'autre part, nous développons un modèle basé sur des équations différentielles définies sur un réseau dont les nœuds représentent les points de prélèvement. Le cas d'étude de Volvic, qui est extrêmement bien balisé, permet de comparer les résultats des deux approches et de calibrer le modèle EDP.

Contexte :
La thèse sera co-dirigé par Carlotta Donadello et Hélène Celle (professeures d’Université), avec le co-encadrement de Julien Yves Rolland (Ingénieur de recherche) au sein du LmB et du laboratoire Chrono-environnement.
Le doctorant sera intégré au laboratoire de Mathématiques de Bes
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