Soutenance de thèse de Mounir Mahdade

Titre : Vers une représentation parcimonieuse de la variabilité morphologique des rivières non-jaugées adaptée au problème inverse hauteur-débit

Devant un jury composé de :

Mme Marie-George Tournoud, Professeur des universités, Université de Montpellier, rapporteur
M. Pierre-Olivier Malaterre, chercheur INRAE, Montpellier, rapporteur
Mme Hélène Roux, Professeur des universités, INP, IMFT, Toulouse, examinatrice
M. Pierre Brigode, Maître de conférences, Université de Nice, examinateur
Mme Agnès Ducharne, Directrice de recherche CNRS,UMR 7619 METIS, examinatrice
M. Pierre Ribstein, Professeur des universités, SU, UMR7619 METIS, directeur de thèse
M. Nicolas Le Moine, Maître de conférences, SU, UMR7619 METIS, encadrant de thèse
M. Roger Moussa, Directeur de recherche, INRAE, UMR LISAH, Montpellier, invité

Pour assister à la soutenance en présentiel, la salle de conférences de l'UFR TEB est située en Tour 46/56, 2ème étage, 4 place Jussieu, 75005 Paris.
Pour suivre la soutenance en distanciel, le lien zoom est le suivant : https://zoom.us/j/9825439094?pwd=K3ppRytXU2pzTkN0NzdkZGQ1R3ROQT09
ID de la réunion : 982 543 9094      -         code secret : 2LgTDS
Merci à tout participant de couper son micro

Résumé : L’absence de mesures in situ dans les rivières non-jaugées empêche la construction de courbes de tarage, utiles à plusieurs applications hydrologiques et hydrauliques. Ces dernières décennies, l’idée d’estimer les débits par des méthodes de télédétection a émergé, toujours sur le principe de construire un lien entre hauteur d’eau et débit. Cependant, ce changement s’accompagne d’un changement d’échelle de la mesure de hauteur, qui n’est plus rattachée à une section mais au tronçon, conduisant à la notion de courbe de tarage au tronçon sous les mêmes hypothèses qu’une courbe de tarage à la section (notamment de stationnarité).
Cette thèse aborde la question de la construction d’une telle courbe. Étant donné que les paramétres de friction, de la bathymétrie du lit mineur et du débit sont inconnus, la première étape est de réduire la dimensionnalité du problème. Une étude hydro-morphologique sur quelques tronçons de rivières montre que la variabilité géométrique des cours d’eau naturels (ex. alternances des mouille-radier) peut être représentée sous forme d’un modèle périodique 2D dont la forme en plan est basée sur une courbe de Kinoshita, permettant de réduire le nombre d’inconnues.
Afin de tester et valider ce modèle, la deuxième étape est consacrée à la production d’une simulation de référence 2D sur un tronçon de 40km de la Garonne entre Toulouse et la station hydrométrique de Verdun-sur-Garonne, avec une topographie continue de haute résolution en lit mineur et majeur. La surface libre simulée peut être considérée comme un jeu de ”pseudo-observations” similaires `a celles qui seront produites par la mission SWOT (Surface Water and Ocean Topography).
Dans la troisième étape, nous construisons un modèle hydraulique direct 2D et une procédure d’inversion associée. Le modèle direct se base sur une simplification géométrique non-uniforme (modèle périodique) et un solveur des équations de Saint-Venant (le modèle Basilisk). Une inversion stochastique par algorithme génétique permet d’estimer la courbe de tarage tronçon dans un régime stationnaire en testant les paramètres géométriques et de frottements qui reconstituent au mieux les signatures observées (courbes caractéristiques calculées directement à l’échelle du tronçon).
Les résultats préliminaires de l’inversion ont montré que le modèle périodique arrive à bien identifier les paramètres morphologiques du tronçon, mais pas les coefficients de frottements (problème d’équifinalité). Un a priori sur les coefficients de frottements pourrait mieux encadrer la courbe de tarage au tronçon résultante.

Mots-clefs: rivières non-jaugées, courbe de tarage, inversion, morphologie, simulation de crue, modèle hydraulique.