Thèse Principes et Modèles pour Équilibrer l'Offre et la Demande en Eau dans un Contexte de Changement Climatique H/F

Doctorat.Gouv.Fr

L'objectif académique de la thèse consiste à intégrer ces nouvelles formes d'offre et demande de l'eau dans les principes et modèles de gestion de l'eau. L'objectif général de la thèse est d'aider à équilibrer offre et demande en eau dans un contexte de changement climatique, d'innovation et d'adaptation des usages.

D'un point de vue théorique, il s'agit d'adapter les modèles pour prendre en compte les nouvelles temporalités et contraintes des ressources, telles que l'intermittence de fonctionnement, et les nouveaux défis côté demande, tels que la résilience face à des sécheresses répétées. La prise en compte du caractère dynamique des modèles est ici importante.

D'un point de vue appliqué, il s'agit d'adapter les méthodes d'évaluation ex ante de systèmes hydro-agro-économiques, en ayant recours à des modèles de types input-output ou analyse coût-bénéfice et en intégrant autant que possible les aspects dynamiques et spatiaux de la gestion de l'eau. L'application requiert une collecte de données importante, comprenant des données sur les besoins en eau et prélèvements, les coûts d'investissements, et les impacts des systèmes de gestion de l'eau sur l'économie (valeur ajoutée, production).

Deux terrains d'étude sont pressentis pour la thèse : la France (bassins Rhône-Méditerrané-Corse et Adour-Garonne) et le Maroc. Dans les deux terrains, la sécheresse constitue un problème majeur et le mix hydrique de l'offre en eau est renouvelé, basé sur des grands projets d'infrastructure.

Le changement climatique met sous tension l'équilibre entre offre et demande en eau (Hughes 2010). Cela est particulièrement vrai dans des régions identifiées comme vulnérables par le GIEC (IPCC2023), comme le Maghreb ou le sud de l'Europe. Par conséquent, certaines solutions d'offre en eau, telles que les grands barrages deviennent inefficaces car ils ne se remplissent plus. Cela met une pression accrue sur les ressources en eau souterraines avec des problèmes environnementaux afférents (baisse d'apport dans des zones écologiques, intrusion d'eau saline). Parallèlement, des nouvelles ressources en eau émergent, tels que la réutilisation des eaux usées ou les usines de désalinisation. Se pose alors la question du bon mix de ces multiples offres en eau, étant données les contraintes environnementales, le changement climatique et l'évolution projetée de la demande en eau.

Le secteur agricole est le premier utilisateur de l'eau douce dans le monde, mais aussi le premier secteur concerné par la raréfaction des ressources car il en dépend pour créer de la valeur et assurer une souveraineté alimentaire (Albiac et al. 2025). De multiples adaptations sont en cours et influent sur la demande en eau (Arambourou et Ferrière 2025, Bareille et Chakir 2024, Foudi et Erdlenbruch 2012) : adoption de matériel d'irrigation efficient (goutte à goutte), changement d'assolement, gestion tactique de l'irrigation en fonction de la météo, choix de ressources alternatives etc. Ces adaptations s'accordent plus ou moins bien avec différentes ressources en eau, selon la disponibilité de la ressource dans le temps et son coût. Elles dépendent aussi des performances du secteur agricole par rapport à d'autres secteurs de l'économie. L'adéquation entre offre et demande est alors un enjeu important, dans le temps et l'espace.

L'objectif général de la thèse est d'aider à équilibrer offre et demande en eau dans un contexte de changement climatique, d'innovation et d'adaptation des usages. Il s'agit d'adapter principes et outils de modélisation et de les appliquer dans un exercice d'évaluation.

Les méthodes s'articuleront autour de deux axes :
i/ modélisation analytique et optimisation, pour définir un cadre conceptuel décrivant le mix hydrique (modèle dynamique) et le confronter à la demande en eau ;
ii/ simulation, évaluation et analyse de sensibilité, pour aboutir à une évaluation des cas d'étude (analyse coût bénéfice ou modèle input-output, selon l'échelle d'analyse choisie) ; des approches à la fois dynamiques et spatialisés sont ici nécessaires.

Les différentes étapes de la thèse consistent à :
1/ Revisiter la littérature en économie de ressources (concernant l'eau, et d'autres ressources, par exemple énergétiques) pour dériver des principes de gestion de l'offre de l'eau (Bell et al. 2014, Eamen et al. 2022) ; revisiter la littérature sur la demande en eau, ses principes et les comportements d'adaptation liés à son usage (Ouvrard et al. 2022,2023, Kervinio et al. 2024) ;
2/ utiliser et adapter un cadre conceptuel qui permet d'optimiser le mix hydrique (Dadson 2017, Tsur et Zemel 2004)
3/ confronter le mix hydrique à une demande en eau en évolution, étant donné le changement climatique et les comportements d'adaptation des usagers ;
4/ appliquer le cadre conceptuel à un (ou deux) cas d'études, notamment en France (Arambourou et Ferrière 2025), ou au Maroc (Sidibe 2025). Des modèles de types analyse-coût bénéfice ou input-output (Llop 2013, Garcia-Hernandez and Brower 2021, Velasquez 2006) peuvent ici être mobilisés.