CDD Doctorant : Interactions entre végétation riveraine et écoulements fluviaux : implications pour la dissipation de l’énergie et le développement de solutions fondées sur la nature (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Au CNRS, sur le site du Futuroscope, l'Institut PPRIME en collaboration avec le Laboratoire LEHNA, dans le cadre du projet 80|PRIME, recrute un doctorant ou une doctorante pour travailler sur les interactions entre végétation riveraine et écoulements fluviaux.

1- CONTEXTE :
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Les écosystèmes fluviaux sont de plus en plus affectés par l’érosion des berges, un phénomène amplifié par les activités humaines et le changement climatique. Face aux limites des infrastructures grises classiques, les solutions fondées sur la nature (SfN), et en particulier la végétalisation des berges, apparaissent comme des alternatives durables et efficaces pour atténuer l’érosion, réduire l’énergie des écoulements et préserver la biodiversité.
La végétation riveraine joue un rôle clé dans la modulation des écoulements en réduisant les vitesses, en modifiant la turbulence et en favorisant la dissipation de l’énergie. Ces effets dépendent fortement des traits morphologiques et biomécaniques des plantes, notamment de leur flexibilité, qui conditionne à la fois leur résistance aux contraintes hydrodynamiques et leur capacité à influencer les écoulements.
Cependant, les mécanismes reliant flexibilité végétale, déformation des plantes, turbulence et dissipation énergétique restent encore mal compris, en particulier dans les systèmes fluviaux, et sont rarement intégrés de manière réaliste dans les modèles hydrauliques.

2- SUJET DE THESE
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Cette thèse vise à comprendre, quantifier et modéliser les interactions entre la végétation riveraine et les écoulements fluviaux, afin de fournir des bases scientifiques solides pour la conception de solutions fondées sur la nature.
Le projet cible trois verrous majeurs :
1. L’absence de relations quantitatives robustes entre traits morpho-biomécaniques des plantes riveraines et forces hydrodynamiques exercées par l’écoulement.
2. La compréhension limitée des mécanismes de turbulence et de dissipation de l’énergie induits par la végétation.
3.La difficulté à transposer les résultats expérimentaux vers des modèles prédictifs et des applications opérationnelles de SfN.


3- OBJECTIFS
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L’objectif général est de comprendre et modéliser les interactions entre la végétation riveraine et les écoulements dans les cours d’eau, afin de fournir des outils d’aide à la conception de solutions fondées sur la nature pour limiter l’érosion et préserver la biodiversité. Pour cela, ce projet, nommé VEG-IFS, s’attache à comprendre, quantifier et modéliser l’effet combiné de la flexibilité et de la morphologie des plantes riveraines sur les forces hydrodynamiques, la turbulence et la dissipation de l’énergie dans les écoulements fluviaux. Les finalités sont :
- Comprendre les mécanismes physiques qui affectent les plantes riveraines (forces, contraintes, brisures, déracinement) ;
- Évaluer comment la végétation modifie les écoulements (réduction de la vitesse, atténuation de l’érosion) ;
- Fournir des éléments sur les interactions plantes-écoulements pour la mise en place de solutions fondées sur la nature (végétalisation des berges) pour une meilleure gestion des cours d’eau.

Le caractère innovant du projet repose sur une approche explicitement interdisciplinaire couplée fluide-structure-écologie ; l’utilisation conjointe de plantes vivantes et de maquettes biomécaniquement calibrées ; une analyse énergétique de la turbulence, encore rarement appliquée à la végétation aquatique flexible.
La prise de risque est liée à la variabilité biologique des plantes et à la complexité du couplage fluide-structure, mais elle est essentielle pour dépasser les approches simplificatrices actuelles.

4- ORGANISATION
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La thèse repose sur une approche interdisciplinaire fluide–structure–écologie, articulée autour de trois volets complémentaires :

- Axe 1 – Caractérisation morpho-biomécanique
Objectif : établir une base de données robuste des traits morpho-biomécaniques contrôlant les interactions écoulement–végétation. Des mesures détaillées des traits morphologiques (hauteur, densité, architecture) et biomécaniques (rigidité, flexibilité, seuils de rupture) seront réalisées sur plusieurs espèces riveraines contrastées. Cela passe par deux actions tâches :
Tâche 1.1 – Sélection des espèces et description morphologique (Choix d’espèces riveraines contrastées en termes de morphologie et de flexibilité. Mesures des traits fonctionnels : hauteur, densité, surface foliaire, architecture des tiges)
Tâche 1.2 – Caractérisation biomécanique (Tests de flexion et de traction pour déterminer rigidité, modules élastiques et seuils de rupture. Analyse de la variabilité intra- et interspécifique.)

- Axe 2 – Expérimentations hydrauliques
Objectif : mesurer les forces hydrodynamiques, la déformation des plantes et la structure de la turbulence. Des expériences en canal hydraulique permettront de mesurer les champs de vitesses et de turbulence (ADV, PIV), les forces hydrodynamiques (traînée, portance), les déformations des plantes sous différents régimes d’écoulement. Des maquettes calibrées et des plantes vivantes seront utilisés de manière complémentaire. Deux tâches sont identifiées :
Tâche 2.1 – Mise en place des expériences en canal hydraulique
Tâche 2.2 – Mesures hydrodynamiques et mécaniques.

Axe 3 – Analyse et modélisation
Objectif : relier traits végétaux, turbulence et dissipation de l’énergie à travers des modèles simplifiés. Les données expérimentales alimenteront une analyse énergétique de la turbulence et de la dissipation et le développement de modèles physiques et numériques simplifiés intégrant la flexibilité végétale. Deux tâches seront développées :
Tâche 3.1 – Analyse de la turbulence et de la dissipation (Analyse spectrale et énergétique des fluctuations de vitesse. Quantification de la dissipation de l’énergie induite par la végétation.)
Tâche 3.2 – Développement de modèles prédictifs (Élaboration de relations reliant flexibilité, morphologie et dissipation énergétique. Intégration de ces relations dans des modèles hydrauliques simplifiés.)
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* Le candidat ou la candidate devra être titulaire d’un diplôme de Master ou Diplôme d’ingénieur dans l'un des domaine de formation ci-dessous ou disciplines proches. :
- hydraulique, mécanique des fluides,
- écologie, écohydraulique, sciences de l’environnement.

* Le candidat ou la candidate devra posséder les compétences suivantes :
- intérêt pour l’expérimentation et/ou la modélisation,
- connaissances de base en mécanique des fluides, traitement de données,
- curiosité scientifique, autonomie, goût pour le travail interdisciplinaire,
- bonnes capacités de communication scientifique (français et/ou anglais).

Votre Environnement de Travail

- La thèse s’inscrit dans le projet VEG-IFS, financée par l'action 80|PRIME pilotée par la MITI du CNRS et sera réalisée en co-encadrement entre l’Institut Pprime (Poitiers), spécialisé en hydrodynamique expérimentale, interactions fluide–structure et métrologie et le Laboratoire d’Écologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés (LEHNA) (Lyon), reconnu pour ses travaux en écologie des milieux aquatiques et végétation riveraine.

- École Doctorale : inscription à l’École Doctorale de l’Université de Poitiers (MIMME).

- Le doctorant ou la doctorante sera basé principalement à l’Institut Pprime, Université de Poitiers (pprime.fr), sur le site du Futuroscope et des missions longues de 3 à 6 mois seront programmées au LEHNA à Lyon pour la réalisation et le suivi des campagnes terrains et mesures sur les végétaux.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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