Équipe MécaFlu - Mécanique des Fluides

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OFFRES DE STAGE M2

2021

  • ETUDE EXPÉRIMENTALE DES INONDATIONS URBAINES EN RÉGIME STATIONNAIRE ET TRANSITOIRE


La prévision des inondations notamment en milieu urbain est un enjeu majeur pour la protection des biens et des personnes. La compréhension de ces écoulements et leur modélisation fine sont indispensables pour la prévision des hauteurs de submersion et des distributions des vitesses d’écoulement. Les outils de modélisation existants n’ont pas encore pu être validés dans les cas d’inondations urbaines faute de jeux de données suffisamment conséquents et fiables, et notamment en régime transitoire. Le pilote inondation du laboratoire Icube a ainsi été conçu dans le but de générer une base de données expérimentales, tant en régime stationnaire que transitoire, permettant ainsi une meilleure compréhension de la dynamique de propagation de crue en milieu urbain et de valider des outils numériques.

Ce stage expérimental s’inscrit dans l’ANR DEUFI (Détails d l’Impact des Inondations Urbaines) et a pour objectif principal de fournir des jeux complets de données afin de permettre la confrontation avec les modèles numériques développés au laboratoire. Ce stage est donc le pendant parfait d’un autre stage qui lui préparera les modélisations numériques correspondant aux expériences effectuées, et ce de manière concomitante. Les deux stages pourront donc s’enrichir l’un l’autre. Le but du pilote INONDATION est de permettre la mesure de la répartition des débits et des hauteurs d’eau dans chacune des rues d'une ville lors de crues extrêmes. La supervision complète du pilote est réalisée en interne en Labview.

Nous sommes en mesure de dresser des profils de lignes d’eau (par traitement d’images) et des profils de vitesses (par débitmètrie ultrasonore à effet doppler) mais il nous faut déployer maintenant cette capacité simultanément en plusieurs points de la maquette. En effet, jusqu’alors nous n’avions travaillé que sur des régimes stationnaires et faisions donc nos diverses mesures séquentiellement. Désormais il s’agit de pouvoir suivre les régimes transitoires et à cette fin nous devons assurer la gestion simultanée de tous les capteurs. Cette mise au point technique sera la première tâche de l’étudiant recherché avant, dans un second temps, de pouvoir déclencher les expériences de mesures hauteur-débit. Le candidat aura toujours pour l’aider dans ses missions un maitre de conférences à ses côtés, ainsi que le support technique de l’atelier de prototypage.


Activités à réaliser pendant le stage:

  • Prise en main du pilote pour travailler en autonomie et en sécurité
  • Aider à la conception des supports des sondes ultrasonores et à leur implantation in situ
  • Adaptation de la supervision en Labview pour monitorer la totalité de la métrologie
  • Paramétrer les pompes pour suivre au plus juste des hydrogrammes de crues afin de préparer les expériences en transitoire, conformes aux paramètres d’entrée des modélisations.
  • Réalisation de grandes campagnes de mesures simultanées de hauteurs d’eau et de débits dans toutes les rues.


Profil recherché. Le candidat doit avoir le gout de l’expérience et de la technique, il doit aussi pouvoir s’investir dans la programmation (Labview) afin de modifier les protocoles existants. C’est donc un sujet parfait pour un élève ingénieur qui aime tout autant « faire » avec ses mains que d’écrire du code. A cette fin et sous la tutelle de son encadrant, il est nécessaire qu’il se forme aux rudiments de Labview avant le début de son stage afin d’être familiarisé avec un environnement qui sera le sien durant toute la durée du stage.


Date limite de dépôt du dossier : 1er février 2021

Date souhaitable du démarrage du stage : 1er janvier 2021


Contacts: Fabrice Lawniczak (f.lawniczak@unistra.fr) Guilhem Dellinger (guilhem.dellinger@engees.unistra.fr) Xiaoxiao Zhu (xiaoxiao.zhu@engees.unistra.fr)


  • ETUDE NUMÉRIQUE DES INONDATIONS URBAINES EN RÉGIME STATIONNAIRE ET TRANSITOIRE


La prévision des inondations notamment en milieu urbain est un enjeu majeur pour la protection des biens et des personnes. La compréhension de ces écoulements et leur modélisation fine sont indispensables pour la prévision des hauteurs de submersion et des distributions des vitesses d’écoulement. Les outils de modélisation existants n’ont pas encore pu être validés dans les cas d’inondations urbaines faute de jeux de données suffisamment conséquents et fiables, et notamment en régime transitoire. Le pilote inondation du laboratoire Icube a ainsi été conçu dans le but de générer une base de données expérimentales, tant en régime stationnaire que transitoire, permettant ainsi une meilleure compréhension de la dynamique de propagation de crue en milieu urbain et de valider des outils numériques.

Ce stage s’inscrit dans l’ANR DEUFI (Détails d l’Impact des Inondations Urbaines) et a pour objectif principal de tester les performances des modèles numériques tridimensionnelles à reproduire les écoulements instationnaires présents lors d’inondations urbaines. Une première partie de l’étude portera sur la modélisation 3D du pilote inondation fonctionnant en régime stationnaire. Des études de sensibilité au maillage ainsi qu’au modèle de turbulence seront menées. Les résultats numériques seront alors confrontés aux résultats expérimentaux fournies par le pilote expérimental. Cette confrontation numérique/expérimentale permettra de valider les choix de construction du modèle numérique (modèle de turbulence, maillage, conditions limites, etc) et ainsi de valider le modèle. Dans un second temps, le modèle construit et validé en régime stationnaire sera utilisé pour mener des simulations en régime instationnaire. Des hydrogrammes seront ainsi injectés au niveau des différentes entrées. La capacité du modèle numérique 3D à reproduire fidèlement les écoulements dans ce régime d’écoulement sera alors étudiée. Cette partie de l’étude se fera à nouveau en confrontant les données numériques aux résultats expérimentaux fournis par le pilote.

Simulation numérique 3D de l’écoulement dans le pilote


Activités à réaliser pendant le stage:

  • Mise en place du modèle numérique 3D sous OpenFOAM
  • Réalisation des études de sensibilité au maillage et au modèle de turbulence
  • Confrontation des résultats numériques/expérimentaux en régime stationnaire
  • Réalisation des simulations en régime instationnaire
  • Etudes des performances du modèle 3D en régime instationnaire par confrontation expérimental/numerique


Profil recherché. - Modélisation numérique 3D


Date limite de dépôt du dossier : 1er février 2021

Date souhaitable du démarrage du stage : 1er janvier 2021


Contacts: Fabrice Lawniczak (f.lawniczak@unistra.fr) Guilhem Dellinger (guilhem.dellinger@engees.unistra.fr) Xiaoxiao Zhu (xiaoxiao.zhu@engees.unistra.fr)


  • DIAGNOSIS OF STORMWATER CONSTRUCTED WETLANDS SEDIMENTS


Context

Facing the limits of conventional stormwater management systems in urban environment, the Rhine-Meuse Water Agency (AERM) tends to favour alternative in situ management methods such as drainage-infiltration and retention-treatment also known as sustainable urban drainage systems (SUDSs). SUDS tackle not only with hydraulic issues, e.g. managing the large volume of stormwater, but also with its pollution. They are also very efficient from an economic point of view because they are independent from the existing sewer networks and present a flexible implementation. Nevertheless, several points remain open: the efficiency of these systems over time, some maintenance issues, their adaptability to accidental situations leading to severe pollution, the risk of contamination of the subjacent water table or the environmental/toxicological impact of the discharged water. This study takes place within the scope of the European Water Framework Directive (WFD, Directive n°2000/60/EC) and rainwater infiltration and runoff under the declaration and authorization regime (Water Law of January 10th, 1992, now Article L 214-1 of the French Environment Code).


General Objectives

This internship is part of the EPROW project which brings together the city of Strasbourg (EMS ), the Observatory of the Alsace water table (APRONA ), the Institute of Plant Molecular Biology (IBMP ), the National School of Water and Environmental Engineering of Strasbourg (ENGEES ) and the ICUBE Laboratory. Its main purpose is to evaluate the hazardous impact of the infiltration basins built along the departmental road. The study of a Stormwater Constructed Wetlands in the south of Strasbourg is also required (refer to Platform Mechanics to know more about the wetland). The full-scale systems are intended to be a perspective of placing these infrastructures in a sustainable framework, support for public decision-makers and exchanges between local stakeholders. At best, this project will make possible the sites to be sustainable and to reproduce such stormwater management technology on new sites. One can draw on all the lessons learned from the technical and scientific monitoring.

Wetland place in Ostwald, south Strasbourg



Scientific Objectives

This internship project aims at focussing on the sink function of SUDS by focussing on trace metals dynamics and fate in sediments through:

  1. To classify the SUDS in Alsace,
  2. To make a bibliographic review on trace metals (TM )and X-ray fluorescence,
  3. To learn about the principles, application, and usage of an XRF analyzer in polluted soil,
  4. To carry out field campaigns of TM in sediments using the XRF analyzer (Vanta, Olympus),
  5. To produce a map of the TM concentrations in the SUDS,
  6. To evaluate the influencing factors, performances, and limits of X-ray fluorescence method,
  7. To write a report in a perspective to include it in a scientific/technical article


What you will learn and put into practice

The student will have the opportunity to perform a comprehensive operational research study combining field work (organizing an outing, preparing equipment and carrying out a sampling plan), metrology by handling a powerful instrumentation and advanced data processing. He/she will work using a rigorous multidisciplinary and scientific approach in an international laboratory. Eventually, he/she will be able to add value to his/her work by presenting the results to the local authority.


Required profile:

  • Master Student in Environmental Engineering, Chemical Engineering or Agronomy
  • Taste for field work
  • Reading and writing English properly.
  • Speaking English, French or Spanish properly
  • Knowledge or notions in : (Storm) water management, hydrology, basic hydraulics, Geochemical cycles / Process engineering applied to water, Cartography (Qgis), Biogeochemistry of Wetlands, Phytoremediation, Data processing (PCA, statistics, knowledge of R language is an asset)


Limit date to send the documentation : February 15 2021

Send CV and Cover Letter to : Eloise Lenormand (eloise.lenormand1@engees.unistra.fr) Tel. +33 6 65 41 95 85 and/or Adrien Wanko (wanko@unistra.fr)