Thèse - Impacts des sables, limons et argiles sur la morphodynamique des retenues du Haut-Rhône Français en aval de Génissiat

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Le travail de thèse s’inscrit dans un environnement de recherche multidisciplinaire au sein l’unité de recherche RiverLy d’INRAE à Villeurbanne. La thèse est cofinancée et co-encadrée par la CNR (Compagnie Nationale du Rhône). Ce travail s‘inscrit dans le cadre de l’Observatoire des Sédiment du Rhône (OSR8), un programme de recherche interdisciplinaire sur le fonctionnement hydro-sédimentaire du Rhône, depuis le lac Léman jusqu'à la Méditerranée. L’encadrement et la direction de thèse seront assurés par Guillaume Dramais, Benoît Camenen et Kamal El kadi Abderrezzak, avec une inscription à l’Université de Lyon, École Doctorale MEGA, spécialité mécanique des fluides. Un comité de thèse comprenant des membres externes à l’encadrement de la thèse (experts scientifiques et représentants opérationnels locaux) sera constitué en première année et se réunira chaque année avant chaque réinscription en thèse.

Résumé :

Les retenues de barrage CNR du Haut-Rhône subissent une sédimentation continue qui, à terme, impacte la capacité des retenues mais aussi la sécurité des ouvrages en raison des dépôts proches des vannes. Le travail de thèse de Lucie Guertault (2015) a montré que les sables jouaient un rôle important dans la morphodynamique de la retenue de Génissiat, plus grande retenue du Haut-Rhône, et qu’un transfert vers l’aval non négligeable pouvait être observé lors des chasses sédimentaires du Haut-Rhône (APAVER). Ce travail a également permis de mieux comprendre la dynamique globale de la retenue en régime normal et en chasse, permettant aujourd’hui une gestion optimisée par la CNR et un certain équilibre de la capacité de la retenue. 

Les retenues en aval de Génissiat sont de taille plus modeste et fonctionnent au fil de l’eau ; elles présentent aujourd’hui une sédimentation encore élevée avec des comportements très variables selon les ouvrages et selon le mode de fonctionnement (chasse APAVER, régime normal). Des questions se posent donc sur la dynamique spécifique de chacune de ces retenues, selon leur forme et leur gestion, mais aussi selon les apports sédimentaires amont et leur qualité (part des sables, limons et argiles). Ceci implique une compréhension de la dynamique sédimentaire locale à l’échelle d’une retenue de barrage, mais aussi de l’impact d’une série de barrages sur cette dynamique. 

Ce travail s’appuiera sur la base de données bathymétriques et sédimentaires (granulométrie de fond, test d’érosion) de la CNR, qui sera complétée par des mesures de terrain focalisées sur la retenue de Sault-Brénaz en aval du système. La compréhension des phénomènes hydro-sédimentaires sera complétée par une modélisation numérique 2D de la retenue de Sault-Brénaz et 1D du Haut-Rhône.

Les principales questions de recherche sont :

• Q1 : En quoi les retenues de barrage au fil de l’eau en aval de Génissiat se distinguent-elles de la retenue de Génissiat (Guertault et al., 2014, 2016, 2018) ?
• Q2 : Comment modéliser l’érosion, le transport et le dépôt de sédiment pour une granulométrie étendue (sables, argiles, limons) ? Quelles implications cela a-t-il sur les paramètres de seuil d’érosion et de vitesse de chute ?
• Q3 : Quels sont les stocks de sable et de fines (argiles, limons) dans les retenues du Haut-Rhône ? Quelle en est la répartition spatiale ? Quel est le flux de sable résiduel au travers des ouvrages et quel est donc son taux de piégeage ?
• Q4 : Quels sont les impacts de la forme d’une retenue et des apports sédimentaires amont sur sa dynamique ? Quels paramètres peuvent expliquer les comportements variables des différentes retenues du Haut-Rhône selon les périodes de chasse et inter-chasses ?
• Q5 : Quels sont les effets cumulatifs des retenues en série sur leur dynamique ?

Le programme de recherche sera structuré en quatre phases : analyse des données bathymétriques et granulométriques des retenues du Haut‑Rhône (Phase 1) ; suivi de terrain focalisé sur les dépôts et les flux de sédiments, notamment dans la retenue de Sault‑Brénaz (Phase 2) ; modélisation numérique 2D à l’échelle de la retenue avec le code numérique Telemac‑Gaïa (Phase 3) ; puis modélisation à grande échelle du Haut‑Rhône avec Pamhyr2 (Phase 4) pour tester des scénarios de gestion.

Sujet détaillé https://nextcloud.inrae.fr/s/79i5TPKs3pJf55S

Formations et compétences recherchées

Nous recherchons un·e candidat·(e) curieux·(se), rigoureux·(se), doté·(e) d’un bon esprit d’analyse, et intéressé·(e) par les questions d’expérimentations de terrain et de modélisation.

Compétences attendues :

• Formation de niveau Master 2 ou diplôme d’ingénieur en hydrologie, hydraulique, sciences de l’eau, géosciences, géographie physique ou disciplines proches ;
• Intérêt pour la modélisation numérique avec, préférentiellement, la maitrise d’au moins un langage de programmation scientifique (R, Python, Fortran…) ;
• Maîtrise du français et de l’anglais scientifique.

Votre qualité de vie à INRAE

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