M1 - Eau-Ressource (ER)

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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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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Cette UE se déroulera tout au long de l’année de M1, en plusieurs temps :

• 1^er temps : avant le stage de terrain d’Hydrogéologie (UE Stage de terrain M1), des outils et méthodes accès sur la réalisation de coupes et de log hydrogéologique seront présentées, afin d’exploiter des mesures géologiques in situ, acquises pendant l’UE stage.
• 2^nd temps : Des levers de coupes et de log géologiques sur le terrain et en salle seront réalisés au cours du 1^er et 2^nd semestre, de façon ponctuelle, avec une difficulté croissante. Les étudiants devront ainsi réaliser un certain nombre de coupes au cours de l’année.
• 3^ème temps : des outils de présentation et de dessin devront être utilisée pour présenter les dernières coupes et log réalisées à la fin de l’année.

Le travail sera réalisé dans un premier temps en groupe de 4, puis 2 étudiants. A la fin de l’année, le travail sera individuel.

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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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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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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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Cette UE est séquencé suivant les activités suivantes :

Solutions analytiques de l'équation de diffusité

Réalisation et interprétation d'essais de puits

Initiation à la modélisation numérique et analogique

Propriétés et spécificité des aquiféres fracturés et kartistiques

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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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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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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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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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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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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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Le contenu du module s’articule suivant : -un cycle de conférences : 1-Ressources en eau et sécurité alimentaire, 2-L’impact environnemental de l’agriculture sur la ressource en eau et les milieux aquatiques, 3-Les avancées et enjeux actuels de la recherche agronomique pour l’optimisation de la consommation de l’eau par les plantes et 4-Gestion de la demande en eau en agriculture. -des travaux dirigés : Sécurité alimentaire et scénario prospectif. -Un travail de prospective en petits groupes sera mis en œuvre pour produire des scénarios relatif à l’état des ressources en eau et à la production alimentaire sur un cas d’étude d’un pays du sud.

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Présenter les principales filières associées au traitement des effluents liquides, ainsi qu’au traitement et à la gestion des sous-produits générés. Cet enseignement est basé sur l’apprentissage d’un bilan écologique global autour de la problématique de la gestion de la ressource en eau, des eaux usées, et des sous-produits de l’épuration. La conception et la mise en œuvre de filières de traitement sont abordées par le biais du cycle des eaux urbaine et industrielle.

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Ce module vise à fournir les bases des méthodes d’investigation de géophysique de proche de surface et en forage utilisée dans le domaine de l’hydrogéophysique. Ces approches visent d’une part à caractériser la structure du réservoir (géométrie, lithologies) mais aussi à détecter, localiser et quantifier les transferts de fluides. Nous aborderons aussi le traitement et l’analyse de ces données en utilisant les différents logiciels dédiés.

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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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Une meilleure connaissance des processus de transfert d'eau dans la zone non saturée (ZNS) du sol est essentielle que ce soit pour estimer la partition ruissellement/infiltration dans les modèles hydrologiques ou quantifier la recharge de nappe dans les modèles hydrodynamiques utilisés en hydrogéologie.

Cette UE s'articulera principalement autour de Travaux Pratiques sur colonnes de sol en laboratoire. Après un rappel sur les équations régissant le transfert d’eau et de solutés dans la ZNS, une initiation à la modélisation des transferts dans la ZNS sera abordée, sur le logiciel HYDRUS 1D.

Les TPs de cette UE consistent à expérimenter en conditions contrôlées (intensité et durée de pluie connues, période de sécheresse connue, charge imposée à la surface, colonne de sable ou de sol remanié de granulométrie connue) le transfert d'eau en milieu non saturé et de suivre en continu l'évolution temporelle de la teneur en eau et du potentiel hydrique et ce, à plusieurs profondeurs.

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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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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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