Modélisation macroscopique et analyse des dynamiques d'infiltration dans des milieux à double porosité : application à un réseau de mésopores. // Macroscopic modeling and analysis of infiltration dynamics in dual-porosity media: application to a mesopore

4 Apr 2024
Job Information

Organisation/Company

Avignon Université

Research Field

Physics

Researcher Profile

Recognised Researcher (R2)
Leading Researcher (R4)
First Stage Researcher (R1)
Established Researcher (R3)

Country

France

Application Deadline

29 Apr 2024 - 22:00 (UTC)

Type of Contract

Temporary

Job Status

Full-time

Is the job funded through the EU Research Framework Programme?

Not funded by an EU programme

Is the Job related to staff position within a Research Infrastructure?

No

Offer Description

Le but de cette thèse est d'établir un modèle macroscopique du transfert de l'eau dans des milieux poreux hétérogènes contenant des fouisseurs de petite taille : les enchytréides. L'hypothèse effectuée est que la matière organique déposée dans la mésoporosité par ces organismes bioturbateurs est essentiellement à l'origine de la modification de la fonction de transfert par rapport au cas homogène sans mésoporosité. En effet, la matière organique a souvent des propriétés hydrophobes ou amphiphiles, c'est-à-dire qu'elle peut être hydrophile ou hydrophobe selon la teneur en eau. Pour prendre en compte ces propriétés physico-chimiques, nous définissons une fonctionnelle d'énergie qui représente les interactions entre la matrice poreuse et l'eau appelée mouillabilité. On définit alors l'énergie libre du système, c'est-à-dire l'énergie utilisable si le système est fermé. Cette approche thermodynamique est combinée avec les approches moyennées dites à double compartiment qui se sont révélées efficaces pour les macropores. Enfin, nous validons les résultats avec les expériences menées dans des milieux artificiels et des sols contenant des enchytréides. On espère ainsi capter des phénomènes de rétention d'eau, d'intermittence ou encore d'hystérèse.
Ce modèle sera intégré dans la plateforme logicielle de modélisation Sol Virtuel (https://www6.inrae.fr/vsoil/ ). Il constituera une avancée majeure pour mieux prévoir les écoulements, le seuil de ruissellement / imbibition sur des sols secs d'une part, et d'autre part, il ouvre la voie à une modélisation où activité biologique et transfert hydrique interagissent.
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The aim of this thesis is to establish a macroscopic model of water transfer in heterogeneous porous media containing small-sized burrowers: enchytreids. The assumption made is that the organic matter deposited in the mesoporosity by these bioturbating organisms is essentially responsible for the modification of the transfer function compared with the homogeneous case without mesoporosity. Indeed, organic matter often has hydrophobic or amphiphilic properties, i.e. it can be hydrophilic or hydrophobic depending on the water content. To take these physico-chemical properties into account, we define an energy functional representing the interactions between the porous matrix and water, called wettability. We then define the free energy of the system, i.e. the energy that can be used if the system is closed. This thermodynamic approach is combined with averaged dual-compartment approaches, which have proved effective for macropores. Finally, we validate the results with experiments carried out in artificial environments and soils containing enchytreides. We hope to capture water retention, intermittency and hysteresis phenomena.
This model will be integrated into the Sol Virtuel modeling software platform (https://www6.inrae.fr/vsoil/ ). It will be a major step forward in predicting runoff and the runoff/soaking threshold on dry soils, and paves the way for modeling where biological activity and water transfer interact.
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Début de la thèse : 01/10/2024

Funding category: Contrat doctoral
Contrat doctoral
PHD Country: France

Requirements
Specific Requirements

La candidate ou le candidat doit avoir un master M2 ou équivalent en sciences physiques ou mathématiques appliquées. Il est nécessaire d'avoir des connaissances dans la simulation numérique d'équations aux dérivées partielles. Des compétences dans l'un des domaines concernant les milieux poreux ou la modélisation des milieux hétérogène seront grandement appréciées mais ne sont pas requises. En plus de ces compétences techniques, le/la candidat(e) devrait être en mesure de collaborer avec des spécialistes de l'Unité dans le domaine de la physique et biologie du sol.
The candidate should hold a master degree in physics, computational sciences, or applied mathematics. Basics knowledge in numerical simulation of Partial Differential Equations are required. Skills in one of the fields of porous media or heterogeneous media modeling will be greatly appreciated, but are not required. In addition to these technical skills, the candidate should be able to collaborate with specialists from the Unit in the fields of environmental science, soil physics, and soil biology. Good oral and written command in English or French is required.

Additional Information
Work Location(s)

Number of offers available

1

Company/Institute

Avignon Université

Country

France

City

AVIGNON

Geofield

Where to apply

Website

https://www.abg.asso.fr/fr/candidatOffres/show/id_offre/122185

STATUS: EXPIRED