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Modélisation numérique de la dynamique des rivières impactées par des apports catastrophiques de sédiments (H/F)

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Informations générales

Référence : UMR6118-DIMLAG-001
Lieu de travail : RENNES
Date de publication : vendredi 8 novembre 2019
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 28 mois
Date d'embauche prévue : 1 janvier 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : entre 2617 et 3729 € brut mensuels selon experience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

Les apports sédimentaires catastrophiques dans les rivières de montagne sont largement dominés par les glissements de terrains déclenchés durant les séismes ou les événements pluvieux extrêmes. Dans les rivières de plus faible énergie, les ruptures de barrages servant à contenir des résidus miniers ou des sédiments pollués peuvent aussi conduire à un apport massif massif de sédiment. Suite à cet apport catastrophique, la géométrie de la rivière va être modifiée significativement, cette modification altérant l'efficacité de la rivière à transporter le matériel sédimentaire. D'importants aléas peuvent se développer en aval, allant de l'augmentation du risque d'inondation, l'érosion des berges, l'avulsion ou la dispersion de sédiment fortement pollué. La prédiction des aléas associés à cet apport massif, nécessite l'utilisation de modèles numériques 2D décrivant la morphodynamique fluviale. Eros, un de ces modèles développé à Geosciences Rennes, a été utilisé pour étudier cette réponse morphodynamique à haute résolution spatiale (2 m) dans le contexte de l'export des glissements de terrain co-sismiques et la prédictions des aléas associés. Eros utilise actuellement une taille unique de grains. Hors, dans les rivières naturelles, les tailles de grains peuvent varier sur plusieurs ordres de grandeur. D'un point de vue morphodynamique, les grains grossiers transporté par charriage et les grains fins transportés en suspension ne sédimentent pas dans les mêmes zones, et la hauteur préférentielle de dépôt varie aussi avec le débit de crue. L'entrainement des grains est aussi modifié par la nature complexe du lit. Ces éléments sont nécessaires pour mieux comprendre le piégeage de particules fines, potentiellement polluées, dans le lit ou les berges de la rivière. Ce projet vise donc à intégrer une approche multi-grains dans le code EROS, et de l'utiliser pour explorer la réponse morphodynamique des rivières impactées par des apports de sédiments massifs, et étudier la dynamique de dispersion des sédiments en fonction de leur taille.

Activités

- Développer un module de transport multi-grain dans le modèle d'évolution des paysages EROS prenant en compte le transport de matériel en suspension, par charriage et la mobilité de blocs pluri-métriques, pour des simulations sur des échelles de temps décennales à pluri-séculaires.
- Quantifier l'influence de la distribution de taille de grains sur l'amplitude et la durée de la réponse morphodynamique des rivières en réponse à une augmentation brutale des apports sédimentaires après un séisme.
- Prédire la dispersion en aval, les zones préférentielles de stockage et la distribution des temps de résidence des grains fins dans les rivières et les plaines d'inondations après un apport catastrophique de sédiment (naturel ou anthropique).
- Collaborer avec d'autre chercheurs post-doctoraux, ingénieurs et doctorants dans notre équipe et à l'Université de Victoria, Wellington (NZ)
- Disséminer les résultats via la publications d'articles et la participation à des conférences internationales

Compétences

- Doctorat en Hydrologie, Génie Civil, Sciences de la Terre, Physique, Mathématiques, Géographie physique ou équivalent
- Expérience préalable dans le développement ou l'utilisation de modèles numériques de transport sédimentaire, hydraulique fluviale, morphodynamique fluviale ou dynamique des paysages.
- Maitrise d'au moins 1 langage de programmation (e.g., Matlab, Python, R, C/C++…)
- Envie de passer quelques semaines par an à Wellington, Nelle-Zélande
- Esprit créatif, critique, innovant avec très bonnes capacités d'analyse
- Capacité à travailler en autonomie et en équipe
- Excellente capacité de communication écrite et orale en Anglais (la maitrise du Français n'est pas nécessaire)
- Expérience de recherche s'étant traduite par des publications scientifiques en premier auteur

Contexte de travail

Ce post-doctorat d'une durée variant de 28 à 31 mois (en fonction de l'expérience du/de la chercheur-e) est co-financé par un projet international coordonné par le GNS en Nouvelle-Zélande “Kaikoura earthquake-induced landscape dynamics”, et par la région Bretagne. Le projet aura lieu principalement à Geosciences Rennes (UMR CNRS 6118/Université Rennes 1), au sein de l'équipe Dynamique, Imagerie et Modélisation des Systèmes Environnementaux (DIMENV) en collaboration étroite avec Dimitri Lague (géomorphologie fluviale & analyse de données lidar) et Philippe Davy (modélisation numérique de l'évolution des rivières, et développeur du code EROS). Un ingénieur informaticien est associé au développement du code EROS. Les travaux auront lieu en étroite collaboration avec Jamie Howarth (extreme events geomorphology, Victoria University Wellington, New-Zealand) et le/la chercheur-e recruté-e devra pouvoir passer quelques semaines par an en Nouvelle-Zélande.

L'équipe DIMENV est composée de plus de 50 personnes et s'articule autour de 4 thématiques : la géomorphologie, les ressources en eau, la biogeochimie organique et la geophysique de sub-surface. L'équipe pilote 2 ERC, 1 réseau Marie-Curie ITN, accueille plusieurs Post-doc Marie-Curie, héberge un laboratoire commun public-privé (Fractory) et pilote/participe a de très nombreuses ANR. L'équipe est très internationale et pluri-disciplinaire (geosciences, hydrology, physics, biogeochemistry, remote sensing, computer sciences). Le ou le chercheur-e sera intégré au groupe de Geomorphologie qui développe le modèle numérique EROS et possède une expérience reconnue internationalement sur la modélisation de la dynamique des paysages et des rivières, l'étude de l'impact des événements extrêmes et le traitement expert des données de lidar terrestre et aéroportées en géomorphologie. La/le chercheur-e participera à d'autre projets en cours dans l'équipe, en particulier l'ERC Feasible dirigée par P. Steer sur la géomorphologie des séismes, la plateforme LiDAR topo-bathymétrique dirigée par D. Lague, la Fractory dirigée par P. Davy ou l'ANR SUCHT dirigée par Joris Heyman sur la dynamique de la zone hyporheic.
New-Zealand project website: https://www.gns.cri.nz/Home/Our-Science/Natural-Hazards-and-Risks/Landslides/Research/Quake-induced-landslides

Bibliographie indicative
1. Davy, P., Croissant, T. & Lague, D. A precipiton method to calculate river hydrodynamics, with applications to flood prediction landscape evolution models, and braiding instabilities. J. Geophys. Res. 122, 1–22 (2017).
2. Davy, P. & Lague, D. Fluvial erosion/transport equation of landscape evolution models revisited. J. Geophys. Res. 114, F03007 (2009).
3. Croissant, T., Lague, D., Steer, P. & Davy, P. Rapid post-seismic landslide evacuation boosted by dynamic river width. Nat. Geosci. 10, 680–684 (2017).
4. Croissant, T., Lague, D., Davy, P., Davies, T. & Steer, P. A precipiton-based approach to model hydro-sedimentary hazards induced by large sediment supplies in alluvial fans. Earth Surf. Process. Landforms (2017). doi:10.1002/esp.4171

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