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Within the framework of the Sedimentary Archives action within the PIREN-Seine program, a sediment core was sampled from the Saint-Denis pond located upstream of the Orgeval basin, in Seine-et-Marne. This coring site was selected because the watershed drained by this pond has a very limited extension (227 ha) and it is almost exclusively forested. The disconnection of this site from the Seine river corridor is intended to quantify atmospheric deposition of contaminants over the period archived in the pond, without the need to discriminate atmospheric inputs from other types of sources. The 54 cm long archive shows two facies, rather detrital in the lower part of the core, while in the upper part it is rather organic, demonstrating changes in the functioning of the sedimentary cascade, also evidenced by the characteristics of organic matter. The age model, based on 137Cs and 241Am activities shows a rather regular sedimentation rate since the end of the 19th century. The organic contaminants detected in this archive (PAHs, PCBs,organochlorine derivatives) are known for their relative volatility and persistence. However, since the 1970s, there has been a trend towards an increased contamination for all these compounds, explained by both the proximity of a potential source, the A4 freeway, and certain physical-chemical processes. Other analyses are in progress on other types of contaminants, and flux approaches will also be carried out in a subsequent step.; Dans le cadre de l'action Archives sédimentaires du programme PIREN-Seine, une carotte de sédiments a été prélevée dans l'étang Saint-Denis situé en amont du bassin de l'Orgeval, en Seine-et-Marne. Ce site de carottage a été sélectionné car le bassin versant drainé par cet étang est limité (227 ha) et quasi exclusivement forestier. La déconnexion de ce site avec le corridor fluvial de la Seine a pour objectif de quantifier les retombées atmosphériques en contaminants sur la période archivée dans l'étang, sans avoir à discriminer les apports atmosphériques liés à d'autres types de sources. L'archive, de 54 cm de long, présente deux faciès. Dans la partie basse de la carotte, celui-ci est plutôt détritique, tandis que dans la partie haute, il est plutôt organique, démontrant des modifications dans le fonctionnement de la cascade sédimentaire, également attestées par les caractéristiques de la matière organique. Le modèle d'âge, basé sur les activités en 137Cs et en 241Am, montre un taux de sédimentation plutôt régulier depuis la fin du XIXème siècle. Les contaminants organiques détectés dans ces sédiments (HAPs, PCBs, dérivés d’organochlorés) sont connus pour leur relative volatilité et leur rémanence. Toutefois, depuis les années 1970, on observe une tendance à l’augmentation des contaminationspour tous ces composés, qui peut être expliquée à la fois par la proximité d’une source potentielle (l’autoroute A4) et par certains processus physico-chimiques. D’autres analyses sont en cours sur d’autres types de contaminants, et des approches de calculs de flux seront également effectuées ultérieurement.

La plateforme de modélisation CaWaQS, conçue et développée au Centre de Géosciences de MINES ParisTech, modélise le cycle de l’eau à l’échelle des hydrosystèmes grâce à la représentation du fonctionnement des différents compartiments qui les composent (Flipo et al., 2021). De récents développements ont, entre autres, permis d’intégrer à la dernière version CaWaQS3.X des fonctionnalités permettant la simulation du transport de soluté conservatif et de chaleur en régime transitoire dans le compartiment de surface et le réseauhydrographique (Gallois et al., 2020).Le présent rapport fait état du développement du transport de chaleur dans le système aquifère ainsi que du bilan et du transfert d’énergie à la surface libre des rivières. Outre le détail technique de la validation des développements numériques, les conceptualisations introduites ainsi que les formulations mathématiques et algorithmes associés sont également explicités. Ces développements s’inscrivent dans la perspective de la simulation simultanée des transferts d’eau, de solutés et de chaleur à l’échelle d’hydrosystèmes complexes incluant un système aquifère multi-couches et des échanges nappe-rivière.

L’application hydrologique et hydrogéologique CaWaQS-Seine, développée par le Centre de Géosciences MINES ParisTech modélise le comportement dynamique intégré de l’hydrosystème régional. Outre le fait d’avoir amélioré sa capacité à reproduire le comportement rétrospectif du bassin (piézométrie, débits) (Flipo et al., 2021), le récent couplage de son module de surface avec les outils de la méthode HYMIT, égalementconçus et développés au Centre (Schuite et al., 2019) a permis une caractérisation précise, distribuée et quantifiée des principales composantes du bilan hydrique à l’échelle du bassin (i.e. estimation de l’ETR, fractionnement de la pluie efficace, quantification de la recharge aquifère), régissant la manière dont les flux d’eau y transitent (Flipo et al., 2020). Ainsi re-paramétré, le modèle a été mobilisé dans l’optique de tester la sensibilité des différents territoires du bassin à des modifications de la variabilité des signaux climatiques (Fossa et al., 2020). Dans l’objectif d’appliquer ces tests à l’ensemble des formations aquifères du bassin, ce cadre de travail a été l’occasion de réviser la géométrie de l’application (Labarthe, 2016) afin, entres autres, d’y intégrer, pour la première fois, une représentation explicite des unités aquifères du Crétacé inférieur et du Jurassique, manquantes jusqu’alors. Outre ces améliorations géométriques, la dynamique de cette extension du système aquifère ainsi intégrée (environ 29 000 km² supplémentaires à l’affleurement), a fait l’objet d’une calibration dont les performances obtenues, tant du point de la reproduction des niveaux et dynamiques piézométriques que des débits sont très satisfaisantes. La nouvelle calibration d’ensemble de cette application sur le bassin, ainsi que son extension a permis d’établir un nouveau bilan de flux identifiant les traits caractéristiques majeurs du fonctionnement hydrodynamique du bassin.

L’impact du changement climatique sur les ressources en eau est une préoccupation majeure, tant pour les scientifiques que pour les opérationnels. L’état de l’art sur les modifications du cycle de l’eau dans ce contexte d’influence anthropique met en avant deux points : i) l’influence humaine sur la circulation atmosphérique à large échelle, les précipitations, les débits et les niveaux piézométriques est difficile à caractériser car la variabilité naturelle est importante et peut compenser l’impact anthropogénique; ii) bien que dans certains scénarios, les projections CMIP5/6 convergent sur les tendances, elles sous ou sur-estiment les changements sur le cycle de l’eau. Les projections de débits et niveaux de nappes sont affectées par le biais supplémentaire lié au filtre du bassin versant. Les incertitudes liées à la variabilité naturelle, aux biais des modèles, et au filtre du bassin versant sont différentes selon les échelles de temps considérées, impliquant i) que les projections de précipitation, servant d’entrée pour la simulation de débits et niveaux de nappes, sont sous/sur-estimées seulement pour certaines composantes (i.e. oscillations à certaines échelles de temps) ; ii) que la réponse des débits et niveaux de nappe aux projections de précipitation biaisées est modulée par le bassin versant. Dans ce volet de la phase 8, nous étudions la réponse des débits et niveaux piézométriques sur le bassin de la Seine aux précipitations dont certaines composantes ont été modifiées. La méthodologie repose sur la modification spectrale de chroniques de précipitation SAFRAN, en augmentant ou diminuant l’amplitude de certaines composantes par méthodes spectrales, puis en utilisant ces chroniques modifiées en entrée de la plateforme de modélisation CaWaQS afin d’établir une régionalisation de la sensibilité des débits et niveaux piézométriques aux modifications dans les précipitations.

Ce rapport constitue un premier bilan des travaux réalisés depuis le début de l’année 2021 pour l’estimation des apports de pesticides à l’échelle du bassin versant de la Seine. L’objectif final de cette étude est d’aboutir à la création d’une première base de données répertoriant les principales pratiques phytosanitaires du territoire de Seine-Normandie depuis les années 1970 afin de modéliser leur transfert. Plus précisément, il s’agit d’enrichir d’un volet orienté « pratiques phytosanitaires » la base de données ARSEINE (Puech et al., 2018) qui détaille, dans sa version actuelle, des données fines descriptives des pratiques agronomiques du territoire. Les différentes étapes d’ores et déjà réalisées sont ici présentées, lesquelles se concentrent essentiellement sur la réalisation d’une typologie de matières actives de pesticides. Ce rapport s’articule selon trois points majeurs : la présentation des bases de données utilisées et leurs relations, la méthode utilisée pour réaliser une liste de substances actives d’intérêt la plus exhaustive et représentative de la diversité de molécules utilisées et pragmatique possible en limitant au maximum le nombre de substances retenues, et enfin, la méthode employée pour déterminer une typologie de substances actives d’intérêt sur la base de la liste de substances actives prédéterminée. L’objectif de cette typologie est de pouvoir extrapoler les simulations faites sur une substance à l’ensemble des individus issus du même groupe. Enfin, une partie supplémentaire illustre les travaux en cours, concernant les enquêtes menées afin de collecter des données descriptives des pratiques phytosanitaires historiquement réalisées sur le territoire depuis 1970.

Alluvial plains are geomorphic, dynamics entities, which build up during floods by depositing overbank sediments but also through the displacement and abandonment of alluvial channels. Therefore, abandoned channels are widely recognized at the surface of alluvial plains, and that are filled with fine-grained sediment recording paleo-alluvial paths as well as paleo-environmental evolution. In this study, we investigate paleochannels of the "Petite-Seine", in the Bassée alluvial plain between Nogent-sur-Seine and Montereau-Fault-Yonne. About fifty hand auger boreholes were analyzed to study the changes associated with the Seine River migration. We find evidence for channel reactivation and multithreads activity during the studied periods. Radiocarbon dating allows précising the timing of these changes since the Neolithic, and suggest locally the impact of humans, perhaps through dredging. Finally, a first reconstitution of paleotemperatures using the bacterial tetraethers allowed restituting climatic variations associated with the evolution of the plain in the last 1800 years., Les plaines alluviales sont des entités dynamiques du point de vue géomorphologique. Elles se construisent par sédimentation lors des crues, générant aussi les déplacements et abandons des réseaux de rivières. On retrouve donc à la surface des plaines alluviales des chenaux abandonnés remplis de sédiments fins qui constituent non seulement des témoins des paléo-tracés fluviatiles mais aussi des archives paléo-environnementales. Dans cette étude, nous investiguons les paléo-chenaux de la Petite-Seine, dans la plaine alluviale de la Bassée entre Nogent-sur-Seine et Montereau-Fault-Yonne. Une cinquantaine de sondages mettent en évidence les changements du cours de la Seine d'un chenal à autre avec des évidences de réactivation et de fonctionnement suivant un mode anastomosé. Les datations radiocarbones permettent de préciser ce calendrier depuis le Néolithique, et peuvent localement suggérer l'action anthropique sous forme de curage. Enfin, une première reconstitution des paléo-températures par la méthode des tétraéthers bactériens permet de restituer les variations climatiques associées à l'évolution de la plaine sur les derniers 1800 ans.

Considérant la nécessité de reconnecter une production agricole durable et la consommation alimentaire, le projet TORSADES ambitionne d'analyser les modalités, les impacts, les contraintes et les leviers de cette reconnexion. Il se déploie à l'échelle de trois territoires contrastés (le périurbain de l'ouest parisien, la Brie laitière et l'ouest vosgien) où peuvent se mettre en place des initiatives de reconnexion spécifiques. Le projet propose alors une analyse englobante des systèmes alimentaires territoriaux, c'est-à-dire conjuguant le métabolisme des systèmes alimentaires exprimé sous forme de flux de matières, la diversité et l'organisation spatiale des exploitations agricoles et de leurs circuits de commercialisation, et les relations entre acteurs des systèmes alimentaires à l'échelle locale.

Les grands cycles biogéochimiques sont perturbés par les villes et les activités industrielles. Cette situation est le fruit d’une histoire sociotechnique. L’étude de la trajectoire des politiques biogéochimiques de l’agglomération parisienne de l’après-Seconde Guerre mondiale aux années 1990 permet de mieux saisir, à travers un cas d’étude précis, comment cette perturbation s’est construite et surtout renforcée au cours de la grande accélération qui marque la seconde moitié du XXème siècle. En particulier, c’est en étudiant les relations et les évolutions respectives de divers secteurs d’activités (principalement le traitement des ordures ménagères, la gestion des urines et des matières fécales, l’agriculture mais aussi la production d’énergie et les transports) que l’on peut saisir comment le système alimentation-excrétion actuel est apparu. Cette recherche permet de mettre à jour des choix implicites et explicites de nature politique qui conditionnent le développement technique dans une voie de linéarisation des cycles naturels. L’exemple du traitement des ordures ménagères est développé. Au stade actuel de la recherche, une nouvelle vue d’ensemble de sa trajectoire historique peut d’ores et déjà être dressée. Elle révèle que l’utilisation agricole connait un certain regain au cours des Trente Glorieuses et que l’incinération ne domine définitivement les modes de traitement qu’après le milieu des années 1970. Elle permet d’esquisser en définitive quelques premiers éléments d’analyse susceptibles d’expliquer l’orientation générale du système technique et l’éviction des alternatives.