Offre de stage en hydrologie physique

Contexte :

Le site de Cadarache se trouve sur la commune de Saint-Paul-lez-Durance (Bouches-du-Rhône), à
l’extrémité sud de la vallée de la moyenne Durance, près de la confluence de la Durance et du Verdon,
à proximité des départements des Alpes-de-Haute-Provence, du Var et du Vaucluse. Afin d’évaluer
l’impact du fonctionnement de ses installations, le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies
alternatives (CEA) se doit de disposer de méthodes et d’outils opérationnels pour mesurer, contrôler et
prédire le devenir d’éventuels rejets dans les sols et les nappes phréatiques, et maîtriser le risque
inondation en cas de pluies extrêmes. Le sujet de stage proposé s’inscrit dans ce cadre général, en
ciblant plus spécifiquement la zone non saturée (ZNS).
Une thèse est en cours de finalisation au sein du Laboratoire de Modélisation des Transferts dans
l’environnement (LMTE), en collaboration avec l’Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE) de
l’Université Grenoble Alpes (UGA). Elle avait pour objectifs la caractérisation des propriétés
hydrodynamiques de la zone non saturée, et plus particulièrement la quantification de la recharge. Deux
grands types d’approches ont été développés durant cette thèse :

 Une approche 1D à l’échelle d’une fosse pédologique instrumentée (détermination des courbes
de rétention, de conductivités hydrauliques, et des paramètres de l’équation de Van Genuchen-
Mualem à diverses profondeurs, et modélisation de la recharge avec le logiciel HYDRUS).

 Une approche 2D à l’échelle du centre de Cadarache (prélèvements et analyses de sols pour
prédiction des propriétés hydrodynamiques de la ZNS par fonctions de pédotransfert, mesures
de conductivités hydrauliques de surface Ks).

Une seconde thèse va démarrer début 2025, dont l’objectif principal est de spatialiser le bilan hydrique,
en incluant à la fois l’infiltration et le ruissellement. L’échelle visée est celle d’un sous-bassin versant du
Ravin de la Bête (de l’ordre de plusieurs dizaines d’hectares sur une surface totale de près de 2500
hectares), ruisseau temporaire qui traverse le site de Cadarache et recueille ses eaux de ruissellement
avant de se jeter dans la Durance. Le stage proposé sera mené en appui à cette thèse.

Description du sujet :
Les objectifs de ce stage sont d’étudier les capacités d’infiltration et de ruissellement des sols, de
rechercher des critères de spatialisation, et d’analyser les données de débit disponibles pour déterminer
le(s) type(s) de ruissellement en jeu sur le site.

Les actions prévues dans le cadre du stage sont les suivantes :
 Mesures de conductivité hydraulique Ks à l’infiltromètre à disque à charge variable et à l’infiltromètre
à charge constante Porcher, à différentes profondeurs (en surface et sous la zone racinaire).
 Analyses statistiques et corrélatoires entre les valeurs de Ks et les caractéristiques physico-
chimiques des sols (texture, porosité, …).
 Recherche de critères de spatialisation des valeurs de conductivité hydraulique (géologie,
occupation du sol), par analyses statistiques et géostatistiques.
 Calcul de refus d’infiltration par le modèle de Green & Ampt pour différents épisodes de pluie
significatifs réels et en utilisant les données de conductivité hydraulique de surface Ks pour avoir
des ordres de grandeurs du potentiel de ruissellement.
 Bilan et analyse des données de débit disponibles sur le Ravin de la Bête.
 Déterminer si les épisodes de pluie conduisant à un refus d’infiltration correspondent à des débits
enregistrés au niveau du Ravin de la Bête.
 Analyses des données de pluie et de débit (hyétogrammes, hydrogrammes, …) pour évaluer le(s)
type(s) de ruissellement (hortonien, zones contributives).
 Appui du doctorant pour les choix expérimentaux de sa thèse : sous-bassin versant,
dimensionnement d’une parcelle expérimentale avec simulateur de pluie et mesure du
ruissellement, mesures in situ, etc.

Profil souhaité :
 3ème année Ecole d’Ingénieur ou Master 2.
 Connaissances en hydrologie et/ou hydrogéologie.
 Aptitude au travail en équipe et au travail de terrain, autonomie et initiative.
 Esprit critique pour l’interprétation des données.
Méthodes/logiciels :
 QGIS.
 R studio, analyses statistiques.

Durée du stage :
6 mois
Stage seulement  Thèse possible Thèse souhaitable
Remarque : les formalités de constitution du dossier, nécessaires pour pouvoir effectuer un stage au
CEA, durent au moins deux mois.

Conditions :
Le stage sera mené en collaboration avec l’Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE) de
l’Université Grenoble Alpes (UGA). Il se déroulera sur le site du CEA de Cadarache. Le stage est
rémunéré à hauteur de 700 €/mois + remboursement des frais de stage à hauteur de 229 €/mois.

Contacts/Co-encadrants :
Nathalie COURTOIS
nathalie.courtois cea.fr
Laboratoire de Modélisation des Transferts dans
l’Environnement (LMTE)
Institut de recherche sur les systèmes nucléaires
pour la production d’énergie bas carbone
(IRESNE)
CEA de Cadarache
13108 Saint-Paul-lez-Durance
Jean-Pierre VANDERVAERE
jean-pierre.vandervaere univ-grenoble-alpes.fr
Equipe PHYREV (Processus Hydrologiques et
Ressources en Eau Vulnérables)
Institut des Géosciences de l’Environnement
(IGE)
Université Grenoble Alpes (UGA)
CS 40700
38058 Grenoble Cedex 9