Doctorant (H/F) en modélisation du transport de sédiments

Sujet de thèse :
Titre de la thèse :
Transport de sédiments en milieu périurbain : approche combinée de modélisation numérique et métrologie environnementale

Mots clé :
simulation, modélisation, équations aux dérivées partielles, hydraulique, problème inverse, traçage de sédiments, bassin versant périurbain

Description :

Le ruissellement de l'eau de pluie entraîne des particules de sol, causant de l’érosion. Dans un contexte global de dérèglement climatique et d’artificialisation des sols, cette érosion est une menace majeure affectant à la fois les sols (fertilité, filtration des eaux souterraines) et les milieux aquatiques (transfert et accumulation des contaminants adsorbés sur les particules érodées).

En utilisant une approche résolument interdisciplinaire couplant mathématiques appliquées et géosciences, le premier objectif de la thèse est de produire un modèle mathématique validé par des allers-retours données de terrain/modélisations numériques, et permettant de mieux comprendre les chemins et vitesses de transferts des solutés et des particules à l’échelle du bassin versant. Ce modèle mathématique, intégré dans un logiciel de ruissellement, sera ensuite couplé à des résultats de géochimie, permettant ainsi de tracer les contaminants et d’identifier leur origine.

La thèse reposera sur des travaux préalables des encadrants : mesures de terrain (Simonneau et al., 2020 ; Veselská et al., 2025), modèle mathématique permettant de bien représenter les caractéristiques hydrologiques du bassin versant et logiciel de simulation du ruissellement (FullSWOF). Le/la doctorant.e travaillera tout d’abord à l’établissement d’un modèle de transport de particules. Il s’agira d’étudier la diversité des équations utilisées dans la littérature par différentes communautés et d’établir une expression qui pourrait englober ces différentes approches, dans l’esprit de Nouhou Bako et al. (2021). Pour cela, le/la doctorant.e bénéficiera d’un encadrement interdisciplinaire pour s’approprier les phénomènes et échelles qui sont à l’œuvre. Son rôle sera ensuite de programmer ce modèle dans le logiciel FullSWOF et de lancer des tests, numériques, puis des comparaisons avec les mesures de terrain. Il/Elle participera à des campagnes de terrain pour voir le bassin versant et se rendre compte du comportement des particules dans le ruisseau et dans l’étang. Dans un deuxième temps, le/la doctorant.e étudiera de plus près les particules elles-mêmes, en particulier, les informations qui découlent de leurs propriétés géochimiques. Il/elle s’intéressera alors au couplage du modèle de transport avec les résultats de géochimie provenant d’études de la littérature, comme cela a pu être fait dans Bey-Zekkoub et al. (2025). Le code développé permettra de tracer les contaminants. Enfin, par une approche de type problème inverse, le modèle permettra également d’identifier les sources de contamination sur un bassin versant.

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