Là où la rivière rencontre la nappe
Un enjeu clé pour l’eau
Lorsqu’une rivière s’écoule, elle n’est jamais isolée de son environnement souterrain. À travers le lit de la rivière, l’eau peut s’infiltrer vers la nappe phréatique, ou au contraire en provenir. Ces échanges nappe–rivière jouent un rôle fondamental dans la régulation des débits, la qualité de l’eau, la température des milieux aquatiques et la résilience des écosystèmes face aux sécheresses ou aux crues.
Pourtant, ces flux sont difficiles à observer directement. C’est précisément à ce défi que répond le projet MOLONARI, pour Monitoring LOcal des échanges NAppe–RIvière : observer la rivière… de l’intérieur.
Vérifications avant application du dispositif
MOLONARI
Observer l’eau avec des capteurs simples et ouverts
Développé à Mines Paris – PSL dans le cadre du programme Equipex+ TERRA FORMA,
MOLONARI repose sur un principe à la fois robuste et ingénieux. Le dispositif MOLONARI-1D combine des capteurs de température et de pression, placés à différentes profondeurs sous le lit de la rivière, généralement entre 0 et 40 centimètres.
Pourquoi la température ? Parce que la chaleur se propage différemment selon que l’eau circule vers le bas ou vers le haut. En suivant finement les variations de température dans les sédiments, les chercheurs peuvent déduire le sens et l’intensité des flux d’eau entre la rivière et la nappe, ainsi que certaines propriétés physiques du milieu.
Pensé dès l’origine comme un outil low-tech, reproductible et participatif, MOLONARI met à disposition des plans de fabrication et des codes open source, permettant à d’autres équipes, collectivités ou chercheurs de construire et déployer leurs propres capteurs.
Du terrain au modèle
Mesurer, transmettre, comprendre
L’originalité de MOLONARI tient à son approche globale, qui relie le terrain à l’analyse scientifique. Le projet s’organise autour de trois grandes briques complémentaires, développées en étroite collaboration :
- Les capteurs (Hardware) : conçus pour être peu coûteux, robustes et faciles à installer, ils sont connectés à des enregistreurs de données de type Arduino, capables de fonctionner sur le long terme en milieu naturel.
- La transmission et la visualisation des données : grâce à un réseau LoRaWAN et à une interface dédiée, Molonaviz, les données peuvent être suivies presque en temps réel, facilitant le diagnostic et la montée en échelle des dispositifs.
- L’analyse scientifique : à l’aide du module Python pyheatmy, les données collectées sont analysées par des méthodes avancées de modélisation et d’inversion bayésienne, afin de remonter des mesures brutes aux paramètres physiques du milieu et aux flux d’eau.
Cette chaîne complète, du capteur immergé jusqu’au modèle numérique, permet de transformer des observations locales en connaissances exploitables pour la gestion de l’eau et la restauration des rivières.
Un projet scientifique… et un formidable outil pédagogique
MOLONARI est aussi un dispositif pédagogique unique. Chaque année, des élèves-ingénieurs de Mines Paris – PSL participent activement au projet, répartis en équipes interdisciplinaires. Ils conçoivent les capteurs, développent les algorithmes, testent les modèles et assurent la transmission des données.
Encadrés par des chercheurs comme Nicolas Flipo, ils expérimentent une formation par la recherche, où l’on apprend en faisant, en testant, en se confrontant aux contraintes du terrain et à la complexité du réel. De la conception d’une tige de capteur imprimée en 3D à l’analyse fréquentielle de signaux de température, les étudiants construisent eux-mêmes les outils scientifiques qu’ils utilisent.
Test du dispositif
Une équipe engagée pour faire vivre MOLONARI
Le projet MOLONARI est le fruit d’un travail collectif étroit au sein de Mines Paris – PSL. Supervisé par Nicolas Flipo, qui coordonne le projet, conçoit l’infrastructure et assure le suivi pédagogique et scientifique, il mobilise également l’expertise de ses collègues. Aurélien Baudin et Agnès Rivière, aux côtés de Nicolas Flipo, supervisent le développement et le déploiement sur le terrain des dispositifs de mesure. La conception des logiciels scientifiques et des interfaces est encadrée par Thomas Romary, qui co-supervise le module de modélisation pyheatmy, tandis que Fabien Ors a participé à la conceptualisation et à la sécurisation de l’interface Molonaviz. Depuis 2024, Pierre Guillou assure la sécurisation et le déploiement du logiciel.
Aux enseignants s’ajoutent les contributions des étudiants, répartis sur quatre promotions depuis 2021, qui ont participé activement au développement des capteurs, des logiciels et des modèles scientifiques. Les contributions significatives de ces étudiants sont recensées ici : liste des contributeurs MOLONARI.
L’ensemble de ces efforts coordonnés permet à MOLONARI d’allier innovation scientifique, formation pratique et robustesse opérationnelle, tout en s’inscrivant dans le cadre du projet français Equipex+ TERRA FORMA.
Comprendre pour préserver : MOLONARI face aux défis de l’eau
Dans un contexte de changement climatique, de tensions sur la ressource et de besoin croissant d’indicateurs fiables, MOLONARI apporte une réponse concrète : mieux comprendre les mécanismes fins du cycle de l’eau pour mieux anticiper et agir.
En rendant visibles les échanges invisibles entre rivières et nappes, le projet illustre l’engagement de Mines Paris – PSL pour une science ouverte, utile à la société et tournée vers la formation des ingénieurs et chercheurs de demain. Une manière, à l’occasion de la Journée mondiale de l’eau, de rappeler que la protection de l’eau commence par une compréhension fine de ses dynamiques les plus discrètes.
Pour aller plus loin
Site web de MOLONARI
