Eau, sol, sédiment, qualité (HyDRIMZ-STRIM)

HydroDynamique, Réactivité et Impacts de la Matière dans la Zone critique tranSporT solide, géomoRphologIe, environneMent

Équipe animée par Frédéric Liebault, Julien Némery et Laurent Oxarango

Question de recherche de l’équipe
Quels sont les processus qui contrôlent les transferts de masse et d’énergie, les dynamiques géomorphologiques, ainsi que les transformations et les impacts de la matière solide et dissoute dans la zone critique, à différentes échelles spatio-temporelles ?
C’est autour de cette question, qui restructure actuellement les sciences de l’hydrologie, l’hydrogéologie, la biogéochimie, la géomorphologie fluviale et la physique de l’eau et des sols à l’échelle européenne et mondiale, que notre équipe a construit sa stratégie de recherche actuelle.

Organisation
Les activités de l’équipe sont organisées autour de quatre thèmes dont les interdépendances sont explorées sur certains des sites-chantiers de l’équipe :
Thème 1. Transferts hydro-sédimentaires dans les bassins versants
Thème 2. Transferts dans les sols hétérogènes, approches multi-échelles
Thème 3. Échanges aux interfaces de la Zone Critique
Thème 4. Devenir des polluants dans la Zone Critique

Démarche et objectifs
Nos travaux s’attachent à étudier la qualité des milieux soumis aux activités anthropiques et aux changements climatiques dans des contextes où la bio-géochimie est fortement contrainte par les conditions de transferts d’eau et de sédiments. Ils portent également sur l’évaluation et la prévention des risques naturels liés aux crues torrentielles. L’équipe aborde l’étude des phénomènes fortement couplés caractéristiques de la zone critique dans le cadre d’une collaboration étroite entre des physiciens du sol et hydrogéologues, des géophysiciens, des physiciens des eaux de surface (hydraulique fluviale, mécanique des fluides), des géomorphologues et des bio-géochimistes de l’environnement.
Nos objets d’études sont caractérisés par des échelles s’étalant du grain ou du pore, à la parcelle et jusqu’au bassin versant de méso-échelle et leurs exutoires (10-5000 km2) en s’appuyant sur une stratégie d’observation pour prendre en compte les évolutions intra et inter-annuelles des conditions hydrologiques. L’analyse fine des processus physiques et bio-géochimiques est basée sur des approches expérimentales en conditions contrôlées (infiltration sur le terrain, dispositifs de laboratoire) visant à caractériser et hiérarchiser les mécanismes (transport, réactions, sorption) à l’échelle micro (pores, particules), méso (colonnes, lysimètres, canaux hydrauliques) et macro (observation et expérimentation de terrain). L’étude de la distribution spatio-temporelle des flux de matière, au cœur du projet, est abordée en utilisant des outils numériques adaptés à chaque situation permettant la prise en compte des processus identifiés (IBER pour les flux hydro-sédimentaire à l’échelle du bassin versant, Comsol Multiphysics pour les transferts réactifs dans la ZNS, FEFlow pour les transferts hydrogéologiques, C-GEM pour les processus biogéochimiques dans le gradient de salinité rivière-estuaire).

Principaux sites d’étude
L’équipe est très investie dans l’IR OZCAR (Draix-Bléone et OHMCV) et l’IR RZA (ZABR) en abordant les problématiques spécifiques de ces sites faiblement à fortement anthropisés en lien avec les conditions hydrologiques et sédimentaires. L’équipe est également très impliquée dans les sites expérimentaux dédiés aux crues torrentielles de la plateforme EOR (Réal-Manival).
Dans le cadre du LMI LECZ-CARE au Vietnam, un investissement important est engagé sur l’étude des effets de l’urbanisation de la mégalopole d’Hô-Chi-Minh (tissus urbain de plus de 20 Mhab,) sur la rivière Saïgon, son estuaire, les eaux souterraines et sédiments (nutriments, polluants émergents, contaminants organiques...).
En Bolivie, les travaux en cours se focalisent sur la compréhension des transferts d’eau, de nutriments et de polluants en lien avec la qualité des ressources dans le bassin du Katari sur l’Altiplano bolivien avec une ouverture sur les ressources en eau et leur qualité dans les Andes.