2022-2023 / OCEA0227-1

Outils d'analyse et d'aide pour une gestion intégrée

Durée

15h Th, 15h Pr

Nombre de crédits

 Master en biologie des organismes et écologie, à finalité3 crédits 
 Master en océanographie, à finalité3 crédits 

Enseignant

Jean-François Deliège, Sylvie Gobert

Coordinateur(s)

Jean-François Deliège

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue française

Organisation et évaluation

Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier

Horaire

Horaire en ligne

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

Ce cours propose une approche scientifique multidisciplinaire visant à mieux comprendre le fonctionnement de l'écosystème aquatique, en particulier dans son interaction avec les activités anthropiques, en vue d'une meilleure gestion de la qualité de la ressource. Il allie diverses disciplines scientifiques : physique, chimie, modélisation numérique, cartographie, ... et permet - au travers l'utilisation d'outils (numériques, logiciels, SIG, ...) dédicacés - de modéliser l'interaction Pression/Impact sur le milieu récepteur. Au final, l'étudiant se familiarisera avec une suite logicielle opérationnelle (utilisée par de nombreuses Administrations Européennes : Agences de l'Eau, Ministères, Administrations de tutelle,...) PegOpera Community Edition, par l'exécution d'un plan de gestion de l'eau.
Le cours couvre, d'une part, les thèmes liés à la modélisation des écosystèmes « rivière », la modélisation intégrée du cycle de l'eau et les outils d'aide à la décision et à la planification; et d'autre part une approche du milieu marin (continuum source-océan avec la DCE et surveillance du milieu marin avec la DCSMM).
Afin de donner aux étudiants une vision globale de la modélisation et un esprit critique pour la sélection d'outils/logiciels, le cours présente une intro générale à la modélisation, présente différentes méthodologies (modélisation intégrée, planification, aide à la décision, analyse de risque, ...) qui viennent en appui à la GIRE. Pour élargir la connaissance de ce qui peut être réalisé avec ce type d'outil, différents modèles mono- et multi-compartimentaux sont présentés ainsi que les notions de système, de typologie, d'implémentation (identification, conceptualisation, représentation mathématique, calibration et validation, analyse) et d'exploitation.
Des études de cas sont présentées et permettent d'aborder la question des contraintes techniques / légales / socio-économiques.
L'étudiant sera ensuite placé en situation de « gestion » (comme s'il était chargé de mission de planification au sein d'une administration de tutelle (état des lieux, plan de gestion, autorisation de rejets, permis d'exploiter, étude d'impact, ...). Concrètement, les TP permettent de faire un plan de gestion en utilisant un logiciel dédicacé et d'apprendre à utiliser ou créer des indices de définition de l'état des masses d'eau.
Le cours permet de comprendre comment représenter l'écosystème bassin-versant/rivière par le biais d'un modèle mathématique/numérique dans le but de le modéliser et d'effectuer des projections (scénarios) et des plans de gestion, tels que le réclament la DCE. La DCE, directive-cadre sur l'eau (2000/60/CE) est un élément majeur de la réglementation européenne concernant la protection des ressources en eau (douce, saumâtre, salée) superficielles ou souterraines, de transition et côtières. Cette directive vise à prévenir et réduire la pollution, promouvoir son utilisation durable, protéger l'environnement, améliorer l'état des écosystèmes aquatiques et atténuer les effets des inondations et sécheresses.
Outline contents:
Le cours sera structuré selon les thématiques suivantes :

  • Gestion Intégrée des Ressources en Eaux (enjeux/échelles/...) et outils GIRE
  • Introduction à la modélisation numérique : principes, concept, contraintes
  • Exemple d'application (CC, crues, modèles intégrés, qualité des masses d'eau)
  • Les indicateurs de qualité (physico-chimique et biologique)
TP : (i) Introduction et prise en main de PegOpera CE (installation sur PC, tutorial, Use cases et plan de gestion) + (ii) stage de terrain pour mesurer des paramètres physico-chimiques (tels que modélisés)

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

Au terme du cours, l'étudiant aura été sensibilisé à l'utilisation d'outils entre autre numérique pour la  modélisation et la gestion intégrée du cycle de l'eau. Il aura acquis des éléments objectifs lui permettant le développement d'une analyse critique à la sélection et à l'utilisation des outils ET à l'analyse des résultats. Il aura également réalisé un plan de gestion en vue d'atteindre les objectifs de qualité des rivières tels que préconisés dans la DCE, en se basant sur l'utilisation d'un modèle mathématique opérationnel, comme s'il était chargé de cette mission au sein d'une administration. En outre, il sera familiarisé avec les notions de relation pression/impact, rejets ponctuels/diffus, calibration/validation, mesures de terrain, ...
Les objectifs des travaux pratiques sont d'exploiter les bases théoriques et d'apprendre à utiliser un logiciel dédicacé à l'évaluation de la qualité physico-chimique des eaux de surface dans l'optique opérationnelle de la gestion intégrée des ressources en eau. Il devra réaliser un travail personnel, présenté dans un rapport, qui inclura une proposition de plan de gestion basé sur l'analyse de l'état des lieux d'un bassin versant de démonstration fourni mais également basé sur la réalisation de scénarios prospectifs. Il effectuera également un certain nombre de mesure de terrain (participant aux processus de calibration et de validation) : température, pH, oxygène, nutriments, ...
L'étudiant devra être capable d'analyser, de commenter les figures, les tableaux de son travail, en y intégrant les notions acquises.

Savoirs et compétences prérequis

Des connaissances de base en mathématique, biologie et écologie.
Les équations mathématiques permettant de décrire les processus modélisés ainsi que les schémas numériques utilisés dans l'implémentation numérique du modèle seront évoqués mais pas approfondis. Nous ne nous engagerons pas dans le formalisme mathématique (résolution des équations) ni numérique (implémentation, langage de programmation, OS, Compilateur, optimisation, parallélisme, ...).

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Le cours est composé de séances 'ex-cathedra' et d'exercices dirigés. Les exercices se rapportent à la matière vue aux cours théoriques et sont organisés dans le courant du 1ier quadrimestre.
Organisation  générale : Les cours sont donnés par JF Deliège et S Gobert (en alternance et /ou à deux):

  • Approximativement la moitié des séances est consacrée à des cours théoriques, l'autre dédiée à des travaux dirigés (étude de documents, vidéo, tableaux, figures, mise en page de tableaux, figures, création de feuilles de calcul...) et à l'aide à la préparation de l'exposé oral
  • Une journée d'installation du logiciel (+ tutorial+ séance de questions-réponses)
  • Une (demi-)journée de terrain (prélèvements et mesures de paramètres physico-chimiques, en relation avec la structure physique et chimique des masses d'eau et les besoins de la modélisation).
 

Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)

Cours en présentiel.
Un ordinateur portable par étudiant est nécessaire.
De nombreuses notions parfois nouvelles et souvent « cumulatives » étant abordées, l'interactivité lors des cours est fortement plébiscitée afin de ne pas perdre la compréhension de ce cours. Plusieurs pptx et quelques courtes vidéos constituent le support du cours. Ils contiennent les informations essentielles et non la totalité du commentaire oral donné au cours. N'hésitez pas à prendre des notes.

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

Les PPTx sont accessibles sur myUlg ou sont donnés en fin de séance.
Certaines parties des pptx, des vidéos, de la littérature sont en anglais mais l'ensemble du cours est donné en français.

Modalités d'évaluation et critères

Toutes sessions confondues :

- En présentiel

évaluation orale

- En distanciel

évaluation orale

- Si évaluation en "hybride"

préférence en présentiel


Explications complémentaires:

L'évaluation portera sur




  • Pour 25% : un travail écrit (rapport individuel) sur un cas concret d'application en utilisant un logiciel dédicacé à l'évaluation de la qualité physico-chimique des eaux de surface, dans l'optique opérationnelle de la gestion intégrée des ressources en eau. Les étudiants doivent imaginer les mesures à prendre pour atteindre le bon état physico-chimique des masses d'eau, au sens de la Directive 2000/60/CE. Ils doivent simuler numériquement ces mesures en les intégrant dans une base de données (fournie), et sur base des résultats de simulation, choisir les mesures les plus adéquates, en justifiant leur choix. Un document détaillé présentant cet exercice sera fourni en temps utile ;
  • un examen oral (en présence de JF Deliège et de S Gobert) Les questions porteront sur : (i) pour 50% : les notions présentées aux cours théoriques ; (ii) pour 25% la méthodologie de modélisation PegOpéra présentée au cours et le rapport personnel réalisé dans le cadre des travaux pratiques susmentionnés.
Le rapport écrit rendu par l'étudiant servira  ainsi de base à cet examen oral
L'étudiant sera également évalué sur la clarté d'exposé de ses connaissances, la rigueur, la pertinence de son analyse.
 
Si une seconde session doit être organisée, l'examen pourra éventuellemnt être proposé avec une évaluation par écrit.

Stage(s)

La (demi-)journée de terrain sera organisée en fonction de l'avancement dans le cours. Elle impliquera un court déplacement dans la région. Il impliquera l'utilisation :

  • d'un spectro-photomètre type HACH DR 1900 et ses réactifs pour mesurer les nutriments, turbidité etc.
  • et d'un analyseur portable parallèle type HACH SL1000 avec sondes multi-paramètres pour pH, conductivité, oxygène ...

Remarques organisationnelles

Les cours et TP se donnent sur le campus du Sart Tilman

  • Respectez les horaires de cours ;
  • Envoyer une demande par email ne signifie pas une réponse instantanée, soyez patient, vos demandes seront traitées, si nécessaire et le plus rapidement possible ;
  • Seules les demandes envoyées avec votre adresse Mail-Ulg seront traitées.
Les informations de cet engagement sont essentielles, merci de les lire très attentivement. Des informations complémentaires ou des modifications de ces engagements pourront éventuellement être données durant les cours.

Contacts

Dr Deliège Jean-François, Directeur de l'Aquapôle, ULiège Aquapôle, B53 Quartier Polytech 1 - Allée de la découverte, 11 e-mail : JFDeliege@uliege.be Tel + 32 4 366 23 56 http://www.aquapole.ulg.ac.be/
Research Unit : Freshwater and OCeanic sciences Unit of reSearch (FOCUS)
http://www.focus.uliege.be/cms/c_3350952/fr/focus-portail
Prof Sylvie Gobert
Océanologie Institut de Chimie B6c-2/49
e-mail : sylvie.gobert@uliege.be          
Tél: +32 4 366 33 29
https://www.facebook.com/oceanbiouliege http://labos.ulg.ac.be/oceanologie/ http://www.stareso.ulg.ac.be/


  • Secretariat M Lunetta : 04 366 50 62 Vous pouvez vous adresser au secrétariat. Madame Mariella Lunetta vous recevra à son bureau (B6C, local 1/21, Sart Tilman) le mardi de 8h30 à 10H30 et le jeudi de 13H30 à 15h00
  • Nous sommes disponibles pendant les cours ou directement après chaque séance pour répondre à vos questions. Merci de prendre RDV (auprès de Madame Lunetta au 04/366 50 62 ou par email: M.Lunetta@ulg.ac.be) si vous désirez nous consulter en dehors de ces horaires
  • Vous pouvez déposer des documents écrits dans la boite aux lettres dans le local 2/48
  • Merci de respecter l'ensemble de ces consignes et horaires

Association d'un ou plusieurs MOOCs