Thèse Suivi Temporel Thermique des Systèmes Géothermaux de Surface par Méthodes Géophysiques H/F - Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes

Établissement : Université Paris-Saclay GS Géosciences, climat, environnement et planètes
École doctorale : Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France
Laboratoire de recherche : Géosciences Paris Saclay
Direction de la thèse : Pascal SAILHAC ORCID 0000000151168143
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-10T23:59:59

PROJET EN FRANÇAIS :

Les premières études au niveau international sur la géothermie de surface (0-200 m de profondeur), telle qu'elle se développe en ville sur la base de systèmes géothermaux de minime importance, montrent que la compréhension des hétérogénéités géologiques locales du sous-sol et les écoulements souterrains associés sont fondamentaux pour prédire la « densité limite » des systèmes pouvant être installés dans un quartier et contraindre l'utilisation de la chaleur et/ou du froid d'un quartier. Une gestion durable de cet espace et des ressources associées nécessite donc d'observer finement dans le temps et dans l'espace l'évolution du régime thermique du sous-sol. Le nombre de mesures directes in situ de la température dans un sous-sol hétérogène restant insuffisant pour suivre et comprendre cette dynamique, il est nécessaire de développer des procédés non invasifs issus de méthodes géophysiques.

Dans ce sujet de thèse nous proposons d'approfondir la compréhension de l'évolution thermique d'un système géothermal via l'utilisation de méthodes géophysiques dans le but d'apporter des moyens d'observation pouvant produire des estimations fiables du nombre maximum de puits pouvant être implantés au sein d'un quartier. Plusieurs axes de travail seront abordés pour y parvenir :
1. Caractérisation géologique et hydrogéologique locale : l'analyse des variations locales dans le sous-sol est cruciale pour comprendre la capacité d'un système géothermal. Utiliser des méthodes géophysiques pour imager les structures souterraines pourra fournir des informations essentielles pour ajuster les paramètres des simulations thermiques.
2. Suivi temporel de l'évolution thermique du sous-sol : l'accès à la réponse thermique du sous-sol dans le temps peut se faire en partie en utilisant des méthodes de monitoring basées sur des capteurs thermiques in situ. Ceci pourra aider à comprendre comment le régime thermique évolue en fonction de l'exploitation des systèmes géothermiques.
3. Suivi géophysique : des méthodes géophysiques peuvent être développées et adaptées pour leur sensibilité à la température, aux propriétés hydrogéologiques, et à la géométrie d'un système géothermal en environnement urbain. Leur mise en place en mode suivi pourra apporter des contraintes à la compréhension des échanges thermiques et hydrauliques.
4. Synthèse et estimation de la densité limite des systèmes géothermiques : le projet vise à prédire le nombre maximum de puits géothermiques pouvant être installés dans un quartier sans risque de dégradation thermique à long terme. L'expérimentation in situ et sur modèles numériques permettra d'évaluer des protocoles combinant différentes méthodes d'observation et systèmes d'acquisition distribuée (DAS) conduisant aux paramètres thermiques et hydrauliques nécessaires à cette prédiction.

Le projet porte sur l'identification et la compréhension des modifications de réservoirs du sous-sol associées à des systèmes géothermaux de surface (0-200 m de profondeur). En complément au contenu en eau et à la perméabilité qui sont des paramètres majeurs en hydrogéologie, s'y ajoute en géothermie le besoin de comprendre et anticiper les variations de la température et des propriétés thermiques. Cette thématique s'accompagne de nouveaux moyens d'observation géophysique et de modélisation numérique.

La demande de thèse s'inscrit dans le cadre du projet PEPR sous-sol S-PASS qui réunit GEOPS, ITES et le BRGM dans le projet THERMOPARIS intitulé 'Evaluation du potentiel et suivi de la performance des systèmes géothermiques de surface (0-200m) sous le Grand Paris'.

L'objectif principal est une meilleure connaissance des systèmes géothermaux et de méthodes géophysiques dédiées, notamment électriques, électromagnétiques et sismiques, avec différents types de capteurs et aussi d'émetteur (méthodes passives et aussi actives). Il s'agira enfin de tenter de répondre à une question posée par l'augmentation des installations géothermiques en zone urbaine qui porte sur la compréhension de leurs impacts sur le sous-sol avec notamment le besoin d'estimer une densité limite de ses dispositifs pouvant être installés sans entrainer de perturbation significative aux alentours.

Vous êtes issu(e) d'un Master 2 ou d'une école d'Ingénieur avec de fortes compétences en Géophysique et/ou Géothermie, ou bien en Physique et déjà initié(e) à des méthodes d'imagerie (électromagnétique ou acoustique) et aux outils de modélisation numérique, motivé(e) par la démarche scientifique et la recherche appliquée en Sciences de la Terre.