M1 - Eau et Agriculture (EA)

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La proéminence croissante des problèmes d'eau dans le monde s'accompagne d'une production exponentielle de films documentaires. Ces documentaires de l'eau, produits par des chaînes de télévision ou des producteurs indépendants, sont pour la plupart en accès libre sur Internet. La puissance de l'image permet de combiner à la fois la matérialité de l'eau et de ses manifestations, et ses conséquences sociétales ou environnementales. Ce module se déroule en plusieurs étapes à travers lesquels les étudiants feront successivement une recherche sur Internet de documentaires portant sur des sujets qui les intéressent, un travail en binôme consistant à produire une analyse critique du film sélectionné, une présentation du film en trois minutes devant les étudiants du même parcours (suivie d'une petite discussion scientifique collective), une mise en commun avec les autres parcours la promotion.

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Cette UE est accès sur la maîtrise des outils de communication avec le monde du travail, soit apprendre : -(i) à réaliser un CV, une lettre de motivation, un email pour une candidature spontanée ;  -(ii) à se présenter en un temps très court de façon orale, ou sous forme écrite ;  -(iii) à répondre aux questions d’un entretien, et déjouer les pièges.

L’apprentissage de ces outils passe par une présentation théorique des outils, mais aussi très rapidement par une mise en pratique. Pour cela, les étudiants seront amenés à travailler par petit groupe, simulant des situations réalistes d’entretien d’embauche, de présentation …. Ceci afin d’apprendre à maitriser au mieux ces différents outils.

L’ensemble des enseignements est réalisé sous forme de TP, mettant l’accent en particulier :

• sur des séances de « reality show », ou chacun devra se présenter à l’autre en moins de 3 min, sera mis dans des conditions d’entretien d’embauche ou devra faire des candidatures / présentations spontanées.
• Sur des ateliers d’écriture d’email, de lettre de motivation et de CV.

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La gestion de projet rassemble l'ensemble des méthodes, outils et techniques permettant d’organiser le déroulement d’un projet et d’en atteindre les objectifs, depuis l’idée du projet jusqu’à sa finalisation.

Une mise en situation pratique est prévue à l’aide d’exercices ou d’étude(s) de cas afin que les étudiants acquièrent les bons réflexes et manipulent les outils de la gestion de projet.

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Cette UE doit permettre aux étudiants d’acquérir des connaissances approfondies dans le fonctionnement des écosystèmes aquatiques et d’identifier les menaces et vulnérabilité face aux pressions locales et aux changements climatiques

Elle permettra également de 1) connaître les spécificités du fonctionnement des écosystèmes benthiques et rôles écologiques de ses composantes, 2) Acquérir des connaissances approfondies dans le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, 3) Acquérir des connaissances sur l’impact des contaminants chimiques et biologiques (microalgues toxiques et pathogènes), du changement climatique et de l’anthropisation sur les écosystèmes aquatiques sur les fonctionnement des écosystèmes aquatiques et sur ces composantes avec les répercussions socio-économiques. Cette UE développera les réseaux de surveillance de l’environnement marin et de la santé des animaux marins exploités en traitant les problèmes de mortalité.

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Cet enseignement est partagé en 2 parties, une partie concernant les eaux de surface et atmosphérique, l’autre partie concernant les eaux souterraines. Cette UE est en continuité avec l’UE Cycle de l’eau du S1, et permet de poser les bases essentielles aux enseignements spécifiques d’hydrodynamique et d’hydrologie physique qui auront lieu au S2. C’est donc une UE de transition entre connaissance fondamentale sur le cycle de l’Eau et connaissance spécifique à l’étude et la caractérisation des Ressources en Eau de surface et souterraine.

Des cours théoriques associés à des TD intégrés sont complétés par des Travaux Pratiques en salle sur ordinateurs et sur cartes hydrogéologiques.

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Les enseignements consistent essentiellement en une présentation décryptée des fondements de l’aménagement du territoire : Sont présentés et analysés (de manière participative) les principaux cadres juridiques et leur constante évolution (Codes, Lois, Textes), les « doctrines » qui en conditionnent la mise en application, mais également les différents « outils » techniques qu’il s’agisse des procédures ou encore des montages de dossiers (Documents d'Urbanisme, ou projets de construction ou d’aménagement publics ou privés). Sont également analysés et présentés les outils et conditions du dialogue et de la concertation (examen des différents modes opératoires), les approches foncières (maîtrise du foncier et outils de cette maîtrise), l'évaluation des multiples enjeux (financiers, socio-économiques et politiques), enfin les processus de prise de décision. Les différents aspects précités sont mis en avant comme autant de facteurs qui conditionnent la réussite -donc la traduction spatiale aboutie- de tous les projets d'aménagement qu'elles qu'en soient la nature et la dimension.

Axé sur l'ensemble des territoires, le module se veut aussi focalisé sur les problématiques spécifiques aux zones littorales et assimilées. Parce que les zones littorales sont porteuses de spécificités, une approche particulière à ces espaces est indispensable qui complète les approches générales (Loi Littoral, Loi sur l'Eau, servitudes, évolutions des cadres et textes).

Enfin la toile de fond ce module est celle de la mise en lumière systématique des multiples débats et enjeux que recouvre la confrontation entre l'urgence (ou la priorité) socio-économique et l'urgence (ou la priorité) environnementale, avec une appréhension des arbitrages et ajustements permanents que cette confrontation suscite. L’actualité de l’urgence écologique et transitionnelle ainsi que l’accélération des confrontations / conflits d’intérêts sont examinés et mis en perspective.

S’agissant du volet « gestion » des territoires, présentée dans l’intitulé de l’UE (« De l’Aménagement à la gestion du territoire ») comme découlant de l’étape aménagement, cette thématique est également décrite et analysée pour chacun des points déclinés qui relèvent de l’aménagement, à la fois comme une conséquence des actions conduites et comme une condition de réussite -sur le moyen et long terme- des projets s’implantant sur un territoire quelle qu’en soit l’échelle.

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L’eau est au cœur d’enjeux, de visions et d’intérêts multiples et contradictoires. L’articulation de ces différents éléments pose la question de la gestion intégrée (GIRE) et de la régulation (en particulier par les politiques publiques), de l’équilibre entre valeurs collectives et privées, et des processus de décision concernant des enjeux collectifs, bref de la gouvernance. Décentralisation, services de l’eau et d’assainissement, gestion par bassin, Directive Cadre Européenne, circuits financiers illustrent, en particulier, différentes facettes de la gouvernance.

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Cette UE initie les étudiants aux contaminants du milieu aquatique indispensable à l’évaluation des risques pour la santé des écosystèmes et de l’homme et à la gestion de la ressource en eau. C’est pourquoi le programme intègre la présentation des différents contaminants du milieu et la réglementation.

Les enseignements de cette UE sont assurés par des enseignants chercheurs et chercheurs (UE pluridisciplinaire) développant leur activité de recherche autour des problématiques des contaminants des milieux aquatiques.

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Le cours est organisé en 3 grands chapitres avec une alternance de travaux dirigés appliqués à des problèmes d’ingénierie. Dans la première partie, après avoir décrit les grands réservoirs hydriques à l’échelle de la planète et de manière générale les principes élémentaires du cycle de l’eau, il aborde les effets des activités humaines sur ce cycle. La seconde partie est dédiée à la partie aérienne de ce cycle depuis les précipitations jusqu’à l’infiltration. La troisième partie s’intéresse aux aquifères et nappes d’eau souterraine en partant de l’échelle du pore jusqu’à celle du bassin d’alimentation.

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Le module « océan, atmosphère, climat » s’applique à présenter les principes fondamentaux de la dynamique atmosphérique, de la dynamique océanique et apporte un regard critique et documenté sur le changement climatique. L’enseignement repose sur l’analyse des documents officiels décrivant le changement global, des enseignements documentés sur des questions clés et des applications sur des cas d’étude dans différents contexte mondiaux.

Le module est mutualisé par les formations « Génie côtier et développement raisonné du littoral » et « Eau et littoral » des masters STPE et Eau. Il peut être suivi par les étudiants en alternance souhaitant mettre à jour leur connaissance sur le changement global et ses relations aux processus météo-marins et atmosphériques.

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L’UE Projet bibliographique consiste en une formation à la recherche documentaire, intégrant notamment la mobilisation de moteurs de recherche, de bases de données et d’outils de gestion des références bibliographiques. Les étudiants travaillent en binôme sur un sujet qu’ils ont eux- même défini, en lien avec leur formation. Cette recherche documentaire est valorisée par la rédaction d’une synthèse et d’un poster.

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Programme :

• Rappels de physique du sol
• Principes généraux de l’hydrostatique (notions d’adsorption, de capillarité, de potentiels énergétique de l’eau, principes de conservation de matière, courbes de rétention des sols)
• Ecoulements dans les sols saturés et non saturés (loi de Darcy, équation de Richards…)
• Notions de résolution numérique de l’équation de Richards
• Dynamiques des écoulements d’eau au champ
• Méthodologie de mesure des propriétés hydrodynamique des sols

L’UE accorde une part importante aux enseignements dirigés et travaux pratiques. Des expérimentations seront menées lors de séances sur parcella agricole. Des exercices de calcul ou de modélisation simple seront menées pour illustrer l’application numérique de l’ensemble des concepts physiques présentés en cours magistral.  Les exemples traités lors de ces exercices s’appuieront d’une part sur ces résultats expérimentaux, d’autre part sur des problèmes spécifiques du milieu agricole. 

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L'UE s'appuie sur des bases de physique (conservation de la masse, de l'énergie, de la quantité de mouvement) pour aborder les problématiques de l'hydraulique en cours d'eau (enjeux inondation, habitats, continuité écologique) et réseaux de transport d'eau (irrigation,  drainage, assainissement).
Les enseignements s'appuient en grande partie sur l'expérimentation à la halle hydraulique de Supagro où sont abordés les écoulements uniformes, les écoulements aux ouvrages de régulation, les régimes de transition. L'analyse des processus conduit à mobiliser les connaissances théoriques acquises au cours du module et des outils de résolution permettant de diagnostiquer des situations réelles. 

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Cours TD d’anglais, à l’intention des étudiants de la filière Sciences de l’eau et qui visent l’autonomie professionnelle en langue anglaise.

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Le contenu de l’UE est organisé en 6 séquences de cours :
- Climat : variables météorologiques, grands climats de la Terre
- Bilan d’énergie de surface : flux radiatifs, conductifs et convectifs, bilan d‘énergie de surface,
évapotranspiration de référence (approches de Penman et Penman-Monteith)
- Plante : cycle de croissance et développement, phénologie, structure géométrique, photosynthèse, système racinaire,
eau dans le continuum sol-plante- atmosphère
- Modèles de culture : approche
de Monteith, contraintes hydriques
- Impact du changement climatique en agriculture

Objectifs* :

L’objectif du module est de fournir les bases théoriques de l’influence du climat sur la
production végétale. Les compétences visées sont la connaissance des fondamentaux
de l’écophysiologie et des relations entre climat, eau, et production végétale

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L’UE Pratique des SIG consiste en une formation à la pratique des Systèmes d’Information Géographique, intégrant les concepts de base concernant l’information géographique et la maitrise du logiciel libre QGIS. La majorité de l’UE est consacrée à une initiation par une alternance de cours et d’exercices pratiques. Un projet cartographique de synthèse personnalisé permet aux étudiants en fin d’UE de remobiliser les concepts vus précédemment. Une conférence introductive avec des professionnels permet une mise en perspective de l'intérêt des approches SIG en hydrologie générale.

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Le module s'articule autour de 4 séquences. La séquence 1 présente les concepts de base et cadres d’analyse d’une exploitation agricole et de son fonctionnement,avec ses déterminants bio-physiques, techniques et économiques. Dans la séquence 2, on approfondit les processus de décisions de l’agriculteur qui sous-tendent la constitution et la conduite des systèmes de culture au sein de l’exploitation. Les deux dernières séquences concernent l’échelle du territoire. La séquence 3 porte sur la représentation de de la diversité des systèmes de cultures et des exploitations agricoles, et son application à  l’analyse de la dynamique conjointe des usages agricoles et des ressources en eau d’un territoire. La séquence 4  aborde la question de la coordination des choix techniques des exploitations au sein d’un territoire, avec une application à la gestion d’un bassin versant.

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Une gestion et une protection optimisées des ressources en eau (de surface ou souterraine) nécessite la prise en compte de la qualité des eaux. L’évaluation de l’état qualitatif des masses d’eau, notamment en regard des cadres législatifs en vigueur, repose sur des critères précis de qualité chimiques et microbiologiques, ainsi que des normes adaptées aux types d’usages envisagés pour ces ressources.

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Dans le cadre de cette UE, les étudiants seront amenés : - (1) à coupler l'analyse des mesures hydrodynamiques à l'information hydrochimique ou encore géophysique acquise in situ ; - (2) à les traiter et à les analyser conjointement avec les logiciels adéquats ; - (3) à les interpréter en intégrant les connaissances acquises dans le cadre des UE « Stage de terrain », « Hydrogéophysique », « Qualité des Eaux et Microbiologie » et « Hydrodynamique souterraine ».

Cette UE comprendra une courte introduction théorique, suivie d’enseignements à caractères pratiques dispensés dans une salle dédiée (Halle Hydraulique) et une sortie de terrain permettant de relier les différentes notions d’hydrodynamique et d’hydraulique dans le cadre de la mise en place d’un dispositif de captage et de traitement des eaux pour l’alimentation en eau potable (AEP).

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Cours TD d’anglais, à l’intention des étudiants de la filière Sciences de l’eau et qui visent l’autonomie professionnelle en langue anglaise.

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A l issue de ce module, les étudiants devront être capable de comprendre une analyse économique relative à un projet / politique de gestion de l’eau. Ils devront être familiers des principes de l’analyse coûts bénéfices, connaitre les méthodes de valorisation, les paramètres et les indicateurs mobilisables. Ils apprendrons à avoir un regard critique sur les évaluations et sur les paramètres et indicateurs utilisés.

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Cette UE est séquencée suivant les activités suivantes : Premiers pas - Environnement de R ; Les structures de R ;  Les entrées-sorties dans R ; Les manipulations de structures R ; Les bases de l’algorithmique ; Les structures de programmation dans R ; Mini-Projet par groupe sur une fonction R à créer sur un problème ‘Eau’ appliqué

Objectifs* :

L'UE a pour objectifs 1) de présenter les bases du langage interprété d’un outils de l’ingénieur (environnement, structures, entrées-sorties, manipulations de structures, graphiques, programmation), 2) d’apporter les connaissances théoriques fondamentales permettant de créer ses propres fonctions et programmes sur des exemples pratiques en sciences de l’eau pour 3) que les étudiants soient autonomes pour poursuivre leur auto-formation et expertise sur R.

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La question de gérer l’accès à la ressource en eau s’est, historiquement, d’abord posée pour les eaux des cours d’eau très liées aux conditions climatiques du moment et les eaux délivrées par des systèmes de distribution construits par l’homme. Ce n’est que plus récemment que l’on a envisagé de gérer les eaux souterraines, qui sont moins soumises à des problèmes de pénurie conjoncturelle (sauf les nappes d’accompagnement des cours d’eau). Dans la majorité des cas, l’accès à ces eaux souterraines est fait de manière individuelle, chaque usager (notamment agricole) y accédant par forage à l’endroit même de ses besoins. Mais ces ressources souterraines nécessitent aussi une gestion, car elles sont de plus en plus exploitées et parfois même surexploitées.

Ce module aborde cette question de la gestion des ressources en eau souterraines en présentant tout d’abord ce qu'apporte chaque discipline de sciences physiques (géologie hydrogéologie, géochimie, isotopie) et leurs outils pour la connaissance des aquifères (au niveau géologie : affleurement, forages, diagraphie, profils sismiques … ; au niveau hydrogéologie : piézométrie, pompage d’essai, points de prélèvements / exutoires, quantités prélevées …) : géométrie, structure et fonctionnement hydrologique.

Il expose ensuite l’intérêt que représentent les eaux souterraines pour les différents usages qui les mobilisent. La valeur économique de l’eau souterraine est ainsi étudiée dans cette partie (Qureshi et al., 2012). Sont également précisées les difficultés qu’il y a à connaître ces prélèvements d’eau souterraine et les méthodes qui permettent de les révéler.

Il décrit ensuite les différents problèmes posés par les aquifères : surexploitation des nappes actuelle ou future, dégradation de la qualité des eaux souterraines, menace d’intrusion d’eau salée, salinisation des sols, etc.

Il recense enfin les différentes méthodes permettant de rééquilibrer l’offre et la demande en eau souterraine. En premier lieu, il expose les moyens d’augmenter l’offre en eau (gestion active de l’eau souterraine, substitutions entre ressources) ou d’éviter la contamination des eaux de bonne qualité par des eaux de moins bonne qualité. Exemples : gestion active des aquifères karstiques (système Lez), recharge artificielle (ex. champs captant Seine à Paris), recharge inter-saisonnière / interannuelle (Llobregat, Catalogne), recharge avec eaux usées (Californie), barrage permettant d’éviter la contamination des eaux douces par les eaux salées.

En second lieu, il retrace les solutions agissant sur la demande en eau. Ces solutions s’inscrivent dans deux moteurs à la décision individuelle qui peuvent être parfois combinés : la maximisation de l’utilité individuelle et l’inscription dans une société induisant des comportements « pro-sociaux ». Seront explorées des solutions agissant directement sur la demande en eau souterraine (tarification, quotas, échanges marchands de droits d’eau) mais aussi des solutions indirectes (achat de terres pouvant sanctuariser une ressource à protéger, des politiques agricoles ou énergétiques pouvant influer positivement ou négativement le développement des prélèvements individuels, …).

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Ce module présente les bases de la télédétection optique et radar avec les bases du traitement d’images (consultation de catalogues d’images sur internet, téléchargement d’images, import/export, visualisation, amélioration des contrastes, corrections radiométrique et géométrique des images, segmentation, vectorisation, classification …). De plus, ce module présente des applications en lien avec la gestion de l’eau.

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Ce module vise à amener les étudiants à appréhender de manière concrète la mise en œuvre de la GIRE et de la participation dans la gestion de l’eau à travers une approche de pédagogie active.

Il s’articule autour du dispositif d’accompagnement à la mise en œuvre de démarches participatives pour la gestion de l’eau « Cooplage » qui est développé par des chercheurs de l’UMR GEAU, et du MOOC Agreenium associé Terr’eau & co.

Les étudiants seront amenés à travailler en petits groupes, associant des étudiants des différents parcours du Master Eau, sur des études de cas issues des projets de recherche en cours des intervenants. L’apprentissage se fera via la mise en œuvre de certains outils du dispositif « Cooplage » sur leur étude de cas, notamment la modélisation et la simulation participative sous forme de jeu de rôle. Afin d’ancrer leur travail, les étudiants seront mis en relation avec des porteurs de ces études de cas. 

Au vu des contraintes sanitaires, cette année l’UE aura lieu intégralement en distanciel. La modélisation et les jeux se feront donc sur table… virtuelle.

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En Sciences de l’eau, l’utilisation des probabilités et statistiques pour le traitement de données hydroclimatiques ou de qualité de l’eau s’avère indispensable. Des cours magistraux et des TD d’application permettront d’accompagner les étudiants pour une remise à niveau (Problèmes de Bac, Licence), puis quelques nouvelles notions seront introduites (test d’appartenance à une loi notamment).

Le cours s’articule autour de ces chapitres :

1. Théorie élémentaire des probabilités, analyse combinatoire. (séance de cours n°1, TD1)
2. Variables aléatoires discrètes et continues. Loi de probabilité et fonction densité de probabilité. Espérance, variance, covariance. (séance de cours n°2, TD2)
3. Régression linéaire simple (traité dans le TD3)
4. Régression linéaire multiple (traité dans le TD3)
5. Quelques lois de probabilité usuelles (loi binomiale, loi de Poisson, loi normale, Gamma, Gumbel) et leur application (séance de cours n°3, TD4)
6. Tests d’appartenance à une loi (traité dans le TD5)

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