Projet ANR-15-CE01-0013 – SEDIFLO : Modélisation et simulation du transport solide en rivières
Programme : Comprendre et prévoir les évolutions de notre environnement (DS0101) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Sébastien Boyaval (Laboratoire d'hydraulique Saint-Venant/Ecole Nationale des Ponts et Chaussées)
Partenaires : Divers public
Montant : 244400.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 48 mois
Résumé : SEDIFLO traite de modélisation mathématique et de simulation numérique du transport de sédiments non-cohésifs dans les rivières.
Le transport de sédiments est en effet un processus environnemental crucial dans les nombreuses interactions croisées entre activités anthropiques et les éco-systèmes fluviaux.
En particulier, la prédiction quantitative de la masse solide transportée est importante pour comprendre la morphodynamique des rivières et guider les gestionnaires de rivières.
Mais bien que le transport de sédiments non-cohésifs dans les rivières soit un sujet de recherche centenaire,
il n'y a pas encore de théorie qui décrive simultanément avec précision les processus physiques ayant lieu à des concentrations diluées et denses de sédiments.
Dans toutes les approaches courantes, cette région critique a été réduite heuristiquement à une ``interface'' mal définie entre le lit et la suspension.
Or, cette artifice de modélisation est reconnu comme non-satisfaisant pour expliquer les nombreuses situations où le lit évolue en temps.
C'est en particulier le cas des chasses de barrage.
La stratégie de SEDIFLO est d'attaquer le problème avec une approche ascendante (bottom-up) du point de vue de la rhéologie,
au vu des récents résultats théoriques et expérimentaux obtenus dans ce domaine à propos des suspensions granulaires denses.
Techniquement, le projet reposera également sur l'utilisation d'outils mathématiques avancés (réduction de modèles asymptotique, et discrétisation numérique d'EDPs)
pour transférer les innovations rhéologiques de l'échelle du laboratoire à celle des rivières.
Les tâches seront réparties en deux blocs.
Un premier bloc consiste à spécifier les innovations rhéologiques pour le contexte des rivières à l'échelle du laboratoire.
Il sera accompli par une équipe multidisciplinaire centrée autour d'un post-doc.
Le post-doc, avec des compétences en mécanique des fluides théoriques ou en physique mathématique, et un peu en calcul scientifique,
sera recruté avec la dotation ANR demandée.
Un deuxième bloc consiste à appliquer des techniques mathématiques validées à des modèles de transport de sédiments dans les rivières qui contiennent de la rhéologie.
Un thésard formé aux méthodes analytiques et numériques pour les EDPs sera recruté avec la dotation ANR à cette fin.
Il sera encadré par une équipe de jeunes mathématiciens appliqués.
Le projet est à la fois une occasion d'effectuer des tâches scientifiques innovantes avec des applications utiles,
et une occasion de renforcer le projet de recherche du coordinateur.
La dotation demandée à l'ANR, principalement pour le recrutement de deux chercheurs non permanents, est donc cohérente avec l'outil de financement JCJC.
Les livrables sont des modèles mathématiques, et des schémas numériques permettant des simulations par ordinateur utiles en pratique
(soit hautement précises en 3D/2D ou très rapide en 2D/1D).
Des validations numériques aideront à évaluer les résultats dans des cas tests de référence aux échelles du laboratoire et de la géophysique.
Les résultats de SEDIFLO devraient directement améliorer la simulation d'une chasse de retenue, qui est à la fois une opération obligatoire pour entretenir 
l'efficacité des centrales hydroélectriques et une grande préoccupation pour les gestionnaires de rivières.
Nous rappelons finalement des originalités du projet que sont l'équipe et le lieu.
Le projet couvre un large spectre d'expertises, 
et sera hébergé dans un laboratoire dédié à la production de résultats utiles à la pratique industrielle du génie hydraulique: le Laboratoire d'hydraulique Saint-Venant.