Description de poste

Docteur-Ingénieur-Master : Modélisation du transfert hydrosédimentaire par apprentissage automatique : application pour l’aménagement du territoire et la protection de la ressource en eau

Le projet de recherche PRIAME

Les transferts hydrosédimentaires sont la résultante des forçages météorologiques, géomorphologiques et anthropiques ayant cours à la surface des bassins versants. Lors d’épisodes érosifs, ceux-ci engendrent la mobilisation de contaminants, la perte de terre agricole par coulées boueuses et parfois la fermeture temporaire de captages d’alimentation en eau potable (AEP) par arrivée de turbidité en contexte karstique. Dans certains départements, des captages AEP présentent une vulnérabilité accrue aux transferts hydrosédimentaires depuis la surface via des points d’engouffrement rapides (pertes) souvent localisés en milieu agricole. Un recensement de ces pertes (~15 000) a été parfois réalisé et certaines ont été aménagées pour protéger les ressources en eau potable. Toutefois à l’échelle nationale, il n’y a pas actuellement de stratégie de priorisation des aménagements de ces pertes pour orienter les collectivités dans la définition de leur programme d’action de protection de la ressource en eau. Ainsi les politiques d’aménagement du territoire et de protection de la ressource manquent de connaissance et d’outils de hiérarchisation pour développer une stratégie de gestion.

Le projet PRIAME est financé par l’Agende de l’Eau Seine Normandie et par des syndicats d’alimentation en eau potable. Il a pour objectif de mettre au point une méthodologie qui permettra de prendre en compte les flux sédimentaires et les capacités de drainages des bétoires dans les démarches de protection de 3 bassins d’alimentation de captages d’eau potable. Pour ce faire, il vise à déployer un nouveau concept de modélisation couplée WaterSed & Machine Learning sur trois systèmes karstiques de Seine-Maritime et de l’Eure et en particulier pour pouvoir :

• Mieux cibler et prioriser les bétoires à aménager pour la protection des captages AEP ; – Mieux appréhender l’impact des programmes d’aménagement de bétoires, de diminution des flux sédimentaires et de modification des pratiques agricoles sur la turbidité des eaux captées pour l’AEP ;
• Tester la mise en œuvre du contenu technique des études préalables à la protection des captages AEP karstiques proposé par le document guide élaboré par l’ARS, l’AREAS, le BRGM en collavoration avec le CD27 et l’AESN (rapport BRGM/RP-70039-FR), afin d’en vérifier son efficience et son caractère opérationnel et au besoin d’en adapter son contenu ;
• Evaluer la pertinence de transposer la démarche à d’autres AAC dans d’autres bassins versants de la Normandie crayeuse.

Le projet PRIAME s’insère dans une thématique de recherche développée au sein du laboratoire M2C sur l’utilisation de l’intelligence artificielle dans les sciences environnementales et s’articule plus particulièrement avec le projet MOTRHYSS dans le but d’améliorer les connaissances sur la caractérisation spatio-temporelle du rôle des pertes dans le transfert hydrosédimentaire vers les aquifères.

La mission et les activités

Le projet PRIAME est composé de 5 volets :

• Volet 1 : Développement/Paramétrisation/Validation des modèles Watersed pour chacune des 3 AAC et établissement des flux hydrosédimentaires au droit des bétoires connectées aux captages
• Volet 2 : Développement/Calibration/Validation des modèles de réseau de neurones sur chaque AAC (couplage Watersed / Réseau de neurones)
• Volet 3 : Analyse de sensibilité
• Volet 4 : Proposition de priorisation des actions sur les aires d’alimentation des 3 captages AEP
• Volet 5 : Mise en application et amélioration du document d’aide aux collectivités (BRGM/RP-70039-FR)

La personne recrutée devra exécuter les points suivant en lien avec l’équipe projet constituée du BRGM, de l’AREAS, de l’Agence de l’eau Seine Normandie et des syndicats d’eau afin :

• i) d’établir les flux sédimentaires sur les 3 zones d’étude correspondant aux 3 aires d’alimentation (AAC) des captages de Limésy, la Forge-Subtile et Val Galopin – Varras – Moulineaux.- A ce titre, il convient de développer des modèles WATERSED pour chacune des AAC concernée afin de générer les chroniques de flux hydrosédimentaires au droit de chaque bétoire inventoriée susceptible d’être connectée aux captages d’intérêt
• ii) de développer des modèles de type Réseau de neurones profond (ou Deep machine learning) capable de simuler la turbidité aux captages AEP avec comme données d’entrée les flux hydrosédimentaires au droit de chaque bétoire (flux issus des modèles WaterSed développés dans le volet 1).
• iii) de procéder à une analyse de sensibilité de manière à mettre en évidence les facteurs prépondérants qui ont une influence sur la turbidité aux captages AEP des 3 AAC concernées dans le cadre de cette étude, afin de pouvoir jeter les premières bases d’une stratégie de gestion raisonnables et réfléchie des transferts sédimentaires.
• iv) de prioriser les actions à mener sur les AAC en utilisant les résultats du volet 3 et en co-construisant avec les collectivités des scénarios destinés à améliorer la qualité de l’eau aux captages des 3 AAC, prenant en compte les objectifs et les contraintes fixés par chacune sur son territoire.

La structure de recherche

L’Unité Mixte de Recherche (UMR) CNRS 6143 Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C) est un laboratoire de recherche fondamentale et appliquée de 50 permanents (environ 90 personnes avec les doctorants, post-doctorants, etc.). Le laboratoire est présent sur deux sites géographiques, Caen et Rouen. Le laboratoire est membre de l’Observatoire Ecce Terra, de la Fédération de Recherche SCALE et du Centre de recherche en Environnement Côtier. Les domaines de compétences sont ceux des Géosciences et des Sciences de l’Environnement bâtis autour de personnels affiliés à 3 tutelles différentes (CNRS, Université de Caen Normandie et Université de Rouen Normandie). Les recherches du laboratoire M2C s’intéressent à la caractérisation et à la modélisation de la dynamique des processus naturels et des différents compartiments, le long du continuum Terre-Mer, à différentes échelles de temps et d’espace. Les recherches s’organisent en 3 thèmes, 2 questions transverses et des pôles de compétences. Ces recherches sont réalisées avec une approche interdisciplinaire intégrant des chercheurs spécialisés en géosciences, océanographie, hydrologie, mécanique, microbiologie et biologie des organismes. Les recherches couplent la mesure in situ, les approches expérimentales, la télédétection et la modélisation numérique.

Profil recherché

• Jeune diplômé/docteur en sciences de l’environnement, informatique environnementale, intelligence artificielle appliquée à l’hydrologie ou tout autre domaine pertinent ;
• Compétences en modélisation statistique, hydrologie quantitative, géomorphologie numérique, hydraulique ;
• Maîtrise d’au moins un langage de programmation (Python, R) ;
• Des connaissances en machine learning seraient un atout ;
• Des connaissances en érosion des sols et flux de sédiments seraient un atout ;
• Excellentes qualités relationnelles ;
• Sens de l’organisation, rigueur, dynamisme, adaptabilité ;
• Aisance orale et rédactionnelle ;

La personne recrutée devra avoir un fort intérêt pour le développement d’application de recherche dans le domaine de la protection des ressources en eau. Elle devra être en capacité de dialoguer, d’interagir avec les autres acteurs du projet et d’articuler ses travaux dans l’approche multi-disciplinaire du programme. Elle sera ainsi chargée de faire l’interface entre plusieurs chercheurs du projet commun de recherche dans un environnement multipartenarial mêlant structure publique et privée.

Au-delà des missions et objectifs définis, la personne recrutée aura également pour mission de valoriser les résultats du projet commun de recherche sous forme de publications dans des revues internationales et communications à colloques.

Conditions d’accueil

La personne recrutée sera employée de l’Université de Rouen Normandie et accueillie au sein de l’UMR CNRS 6143 M2C à Mont-Saint-Aignan (76821)

Salaire : 2 200 € net mensuel selon profil

Procédure de recrutement

Contacts pour envoi des pièces:
● Matthieu FOURNIER, maître de conférences – HDR, UMR CNRS 6143 M2C, Université de
Rouen Normandie, matthieu.fournier@univ-rouen.fr

Pièces à fournir :
● Curriculum Vitae
● Lettre de motivation
● Attestation ou copie du dernier diplôme
● Pour les jeunes diplômés (Ingénieur/Master), fournir le relevé de notes de la dernière année
● Pour les jeunes docteurs, fournir le rapport de soutenance de thèse

Calendrier :
● Dépôt du dossier par voie électronique jusqu’au 12 décembre
● Entretiens par visio ou présentiel
● Début de contrat envisagé : 1er janvier 2022