Post-Doc Modélisation Numérique du Processus d'Érosion des Digues de Protection H/F - 60

Face au changement climatique, la montée du niveau d'eau et l'augmentation des événements hydrologiques extrêmes (crues, tempêtes, vagues...) soumet les infrastructures de protection côtière et fluviale, notamment les digues, à des pressions croissantes. Lors de phénomènes de surverse (overtopping) ou de submersion (overflow), les écoulements intenses sur les talus de digues peuvent entraîner leur dégradation progressive par érosion, menaçant la stabilité des ouvrages et aggravant les risques d'inondation.

Ce post-doctorat a pour objectif de développer une modélisation numérique avancée du processus d'érosion des digues de protection sous l'action combinée de la surverse et de la submersion. Le travail portera sur la simulation du taux de cisaillement exercé par les écoulements, et sur la modélisation de l'évolution topographique de la digue sous l'effet de l'érosion, en s'appuyant sur la méthode CFD (Mécanique des Fluides Numérique). Ce travail sera conduit en collaboration avec d'autres équipes de recherche du cerema (Endsum et Rithme).Le travail sera structuré en plusieurs étapes :

1) Simulation hydrodynamique haute-fidélité :

- Mise en oeuvre de simulations CFD (Star-CCM+ ou Ansys-Fluent) pour reproduire les écoulements de surverse et de submersion sur le talus des digues.

- Calcul précis du champ de vitesse et du taux de cisaillement appliqué à la surface des ouvrages.

- Validation et ajustement des simulations à partir de jeux de données expérimentales fournis par les partenaires (Deltares, ESTP, UCLouain...)

2) Deux stratégies pour modéliser l'érosion :

- Approche couplée (CFD + Exner) :
Intégration directe de l'équation d'Exner au solveur CFD pour simuler l'évolution du relief sous l'effet de l'érosion, d'abord en 2D, puis en 3D si le calendrier le permet.

- Approche découplée :
Extraction des champs de vitesse et de cisaillement des simulations CFD.
Utilisation d'un code externe dédié pour résoudre séparément l'équation d'Exner et prédire la modification progressive de la topographie.

3) Définition des critères de déclenchement d'érosion :

Calibrage du taux de cisaillement critique au moyen des mesures expérimentales (matériaux spécifiques, conditions hydrauliques variées) fournies par l'ESTP.

4) Apport de l'intelligence artificielle :

Développement de modèles d'apprentissage automatique pour :
Calibrer automatiquement les coefficients des modèles d'érosion à partir des données expérimentales et numériques.
Accélérer la prédiction de l'évolution topographique en construisant des métamodèles basés sur les résultats des simulations CFD et des observations expérimentales.

Résultats attendus:
- Développement d'un outil numérique de prédiction de l'érosion adapté aux digues soumises à la surverse et à la submersion.
- Comparaison et évaluation des deux approches de modélisation de l'érosion (couplée et découplée si le temps le permet).
- Production de publications scientifiques et présentations lors de conférences internationales.