Thèse Modélisation des Flux d'Eau et de Chaleur des Eaux Souterraines pour Quantifier l'Hétérogénéité Thermique des Cours d'Eau H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : E2M2 - Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation Laboratoire de recherche : RiverLy - Fonctionnement des hydrosystèmes Direction de la thèse : Florentina MOATAR-BERTRAND ORCID 0000000292516420 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-08-19T23:59:59 Parmi les processus clés influençant le fonctionnement des cours d'eau figurent les échanges entre les eaux souterraines et les eaux de rivières. Présentant une variabilité temporelle de température plus modérée (plus chaude l'hiver et plus froide l'été), les eaux souterraines peuvent, quand elles contribuent au cours d'eau en quantité significative, atténuer les extrêmes thermiques et jouer un rôle tampon vital pour les écosystèmes. Or, ces interactions restent encore mal connues ce
qui limite la cartographie de ces anomalies thermiques pour les préserver - e.g., utilisation comme refuge thermique - (Kurylyk,et al., 2026). La thèse visera à mieux prendre en compte ces interactions clés et ainsi améliorer notre capacité à simuler la température des rivières et proposer des leviers pour renforcer la résilience des hydrosystèmes.
A l'échelle du bassin de la Saône, l'hétérogénéité géologique et géomorphologique crée des contrastes majeurs dans les interactions nappes-rivières. Les bassins de tête de la Saône (~ 100 km²) sont donc un terrain d'étude idéal pour mieux caractériser ces interactions nappes / rivières dans des contextes hydrogéologiques contrastés et quantifier leur impact sur la thermie des rivières, essentiel pour:
- identifier les zones de refuges thermiques;
- comprendre leur étendue spatial et leur stabilité temporelle;
- produire des outils d'aide a la décision pour l'adaptation au changement climatique.
En particulier, cette thèse permettra de fournir des éléments aux gestionnaires des rivières pour favoriser au mieux le maintien des refuges thermiques dans un contexte de changement global.

Appliqué à des bassins versants de taille intermédiaire (~102 km²) situés dans le bassin versant de la Saône, cette thèse vise à progresser de manière générique sur les questions suivantes : où est ce que les eaux souterraines fournissent majoritairement leur apport aux cours d'eau ? Quelle est la température de ces apports en fonction des caractéristiques des masses d'eau concernés et des
chemins de l'eau souterraine y contribuant ? Quelle est la stabilité temporelle de ces apports (saisonnière, interannuelle) ?
La problématique de la thèse peut donc s'énoncer de la manière suivante : Comment quantifier la dynamique spatiotemporelle des apports souterrains d'eau et de chaleur aux cours d'eau de tête de bassin, puis intégrer ces connaissances dans une modélisation thermique opérationnelle?
La thèse s'articulera autour de trois objectifs : 1. Quantifier les flux souterrains vers la rivière (Qgw) sur des têtes de bassins représentatives de différents contextes hydrogéologiques. 2. Estimer la température des apports souterrains (Tgw) et les flux de chaleur associes, a partir d'approches combinées données/modèle. 3. Intégrer ces flux dans le couplage TNET/J2000 pour simuler l'hétérogénéité thermique des cours d'eau a fine résolution, notamment en période critique (étiages, canicules). Les effets du réchauffement climatique sont aujourd'hui visibles et mesurables dans les rivières françaises, notamment l'augmentation continue de leurs températures. Ce réchauffement bouleverse les équilibres écologiques : réduction des habitats aquatiques viables, stress thermique pour les poissons, perte de biodiversité, altération de la qualité de l'eau. Elle affecte aussi des usages cruciaux, comme la production d'électricité ou d'eau potable. proposer des méthodologies innovantes pour caractériser l'hétérogénéités thermique des cours d'eau, pour augmenter la réslience des communautés aquatiques au changement climatique Cette thèse s'organisera autour de trois étapes :
1. Prendre en main le modèle MODFLOW à l'aide de la bibliothèque HydroModPy et l'adapter aux bassins versants à modéliser (Abhervé, et al., 2023, Gauvain, et al., 2026).
2. Réaliser une revue bibliographie sur le transport de chaleur pour pouvoir développer des méthodes basé sur les processus (Briggs, et al., 2018) ou sur les données (Marteau, et al., 2022, Johnson, et al., 2024) pour inférer les flux de chaleur des aquifères au cours d'eau (Kurylyk , et al., 2026).
3. Être en mesure de coupler les codes de calcul développés précédemment avec le modèle T-NET de thermie des rivières pour disposer d'une modélisation intégrée couplant hydrologie de surface et hydrogéologie.

Nous recherchons un candidat curieux pour les problématiques environnementales, créatif et rigoureux ayant une forte
appétence pour la modélisation environnementale.
Formation recommandée : Formation de niveau Master 2 ou ingénieur dans le domaine de l'hydrologie, des
géosciences ou sciences de l'environnement.
Connaissances souhaitées : Hydrologie idéalement hydrogéologie.
Aptitudes recherchées : Forte appétence pour la modélisation, Connaissance langage interprétée Python, R, et/ou
MATLAB. Autonomie. Bonne capacité de rédaction.

• Python
• Créativité
• Autonomie
• Rigueur et méthode
• Modflow
• MATLAB