Thèse Comment le Changement Climatique et l'Occupation du Sol Modifient-Ils les Crues dans des Bassins Versants Urbains H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Rennes École doctorale : École doctorale Écologie, Géosciences, Agronomie et Alimentation Laboratoire de recherche : GEOSCIENCES RENNES Direction de la thèse : Pierre BRIGODE ORCID 0000-0001-8257-0741 Date limite de candidature : 2026-06-01T00:00:00
En février 2026, pour la deuxième année consécutive, Rennes et plusieurs communes de la métropole ont été touchées par des inondations marquantes. Ces crues s'expliquent principalement par des épisodes de précipitations importants, qui pourraient constituer les premières signatures concrètes des effets du changement climatique dans le Nord de la France, où l'on attend une augmentation des cumuls hivernaux. Le réchauffement de l'atmosphère est également susceptible d'intensifier les épisodes pluvieux estivaux, favorisant la survenue de crues rapides et localisées.

Si la fréquence et l'intensité des crues sont perturbées par le changement climatique, elles sont également influencées par les aménagements du territoire et l'évolution de l'occupation du sol. L'augmentation des surfaces imperméabilisées, les modifications des pratiques agricoles, ou encore les aménagements hydrauliques modifient les processus d'infiltration, de ruissellement et d'interactions avec la nappe. Ces effets ne se traduisent toutefois pas de la même manière selon les types de crues et les échelles spatiales considérées : les crues « fluviales » hivernales, généralement associées à de grands bassins versants à dominante rurale, sont fortement contrôlées par la saturation des sols et les dynamiques de nappe, tandis que les crues « pluviales » estivales, plus locales, dépendent davantage du ruissellement rapide et sont particulièrement sensibles à l'imperméabilisation. Le poids relatif de ces différents processus dépend ainsi fortement du contexte, et en particulier de la taille des bassins versants considérés : les surfaces imperméabilisées représentent une fraction significative de la surface de « petits » bassins versants, alors qu'elles restent marginales à l'échelle de « grands bassins » majoritairement ruraux.

La métropole de Rennes illustre bien cette variabilité. Les crues principales des bassins versants de l'Ille et de la Vilaine à Rennes (470 km² et 900 km², respectivement), de grande taille et majoritairement ruraux, sont principalement influencées par des dynamiques hivernales à large échelle, liées à la saturation des sols. À cette échelle, l'effet de l'imperméabilisation est généralement secondaire par rapport à celui des pratiques agricoles, ou des aménagements hydrauliques. À l'inverse, des bassins versants de taille plus modeste (e.g. le Blosne : 46 km²) sont sujets à des crues pluviales, et sont plus fortement marqués par l'urbanisation. Leur réponse hydrologique est plus rapide et plus sensible aux aménagements du territoire, en particulier à l'imperméabilisation.

Ce type de bassins versants « intermédiaire » joue un rôle important dans la dynamique des inondations locales, mais restent encore relativement peu étudiés et ne disposent pas de cadres de modélisation pleinement adaptés. En effet, les outils disponibles se situent aujourd'hui aux deux extrêmes : d'un côté, des modèles hydrauliques urbains très détaillés, adaptés à des échelles locales mais difficilement mobilisables pour explorer de nombreux scénarios ; de l'autre, des modèles hydrologiques de bassin versant, plus robustes et adaptés à l'analyse prospective, mais encore limités dans leur capacité à représenter explicitement les effets de l'urbanisation et de l'imperméabilisation. Il en résulte un manque d'outils capables de représenter de manière cohérente les interactions entre climat, occupation du sol et réponse hydrologique à l'échelle de ces bassins intermédiaires.

Cette thèse propose de répondre à ce besoin en développant un cadre de modélisation hydrologique adapté à des bassins versants de taille intermédiaire, partiellement urbanisés, en intégrant explicitement les effets combinés du changement climatique et de l'évolution de l'occupation du sol locale et amont (urbanisation, désimperméabilisation, aménagements, pressions anthropiques). L'approche reposera sur deux types d'outils de modélisation : d'une part, l'adaptation d'un modèle hydrologique conceptuel parcimonieux (type GR4J), enrichi par l'introduction d'un paramètre représentant le taux d'imperméabilisation évoluant dans le temps ; d'autre part, un modèle hydrogéologique 3D à base physique (type MODFLOW), permettant de simuler les écoulements souterrains et de surface. L'outil GraphFlood sera utilisé pour simuler les ondes de crues pour les cours d'eau importants. Cette chaîne de modélisation sera alimentée par un générateur stochastique de chroniques météorologiques ou par des projections climatiques futures, afin de produire de longues séries de débits simulés. Pour chacun de ces scénarios, les résultats pourront être traduits en emprises inondables à l'échelle des bassins versants étudiés. Le travail s'appuiera sur une application approfondie à plusieurs bassins urbains de Rennes Métropole. Il mobilisera des données climatiques, hydrométriques, d'usages de l'eau et d'occupation du sol, actuelles et prospectives. Les résultats attendus incluent le développement d'un outil d'aide à la décision pour l'aménagement du territoire (notamment dans le cadre du ZAN), ainsi qu'une meilleure compréhension des interactions entre climat, paysages, activités anthropiques - en particulier l'urbanisation - et fonctionnement hydrologique.
Lieu : UMR 6118 Géosciences Rennes (Université de Rennes - OSERen - Campus Beaulieu). Encadrement :
Pierre BRIGODE : directeur de thèse (professeur junior à l'ENS Rennes, UMR Géosciences Rennes) Ronan ABHERVÉ : co-directeur (chargé de recherche à l'INRAE, UMR SAS) Sophie GRIBIUS : co-encadrante (responsable du service études et appui cycle de l'eau à Rennes Métropole).
Cette thèse s'intègre dans un projet plus large regroupant plusieurs universités, organismes de recherche, structures et partenaires publiques : « Kresk : Vilaine en crue, territoires en mutation ».