Vers Un Jumeau Numérique Pour L’adaptation

Il y a 2 mois

Cestas, France INRAE Temps plein

**Vers un jumeau numérique pour l’adaptation résiliente et durable des réseaux d’eau**:

- Réf
- **ABG-115171**
- Sujet de Thèse- 11/06/2023- Autre financement public- INRAE- Lieu de travail- Cestas - Nouvelle Aquitaine - France- Intitulé du sujet- Vers un jumeau numérique pour l’adaptation résiliente et durable des réseaux d’eau- Champs scientifiques- Mathématiques
- Numérique

**Description du sujet**:
**Résumé du projet**

Ce sujet s’inscrit dans le projet national "CoRREau", financé par l’ANR (Agence Nationale de la Recherche), visant à protéger les réseaux d’eau potable et leurs données des attaques de type cyber, des dommages liées à des causes naturelles ou des contaminations intentionnelles pouvant menacer leur fonctionnement. Le projet ANR global ambitionne de créer d’une part un modèle réduit du réseau d’eau physique et du système hydraulique associé (appelé jumeau numérique ou "digital twin" en anglais) et d’autre part une ombre numérique ("digital shadow" en anglais) collectant les données fournies par le système d’information du réseau, le but étant in fine de faire communiquer ces deux entités afin d’identifier des cas d’attaque. Le travail proposé dans cette thèse se place dans le cadre de l’élaboration du jumeau numérique sur un réseau physique réel et complet.

**Enjeux scientifiques**

Les réseaux de distribution d’eau potable (WDN) sont très souvent des infrastructures interconnectées, vastes et complexes. La protection et l’évaluation des risques sur ces réseaux nécessitent la résolution de problèmes d’optimisation de réseaux et d’assimilation de données. Les méthodes de résolution des problèmes d’optimisation évaluent un grand nombre de fois les solutions hydrauliques permanentes issues de modèles haute-fidélité, ce qui peut s’avérer coûteux en temps de calcul pour de grands réseaux. L’objectif de cette thèse est donc de proposer une réduction d’ordre du système actuel basé sur la résolution des équations hydrauliques appliquées dans le réseau d’eau, à savoir les équations de Saint-Venant incompressibles stationnaires, pour obtenir une modélisation 0D stationnaire sous forme de graphe du réseau. Des modèles 0D en pseudo-transitoire et transitoire lent ainsi qu’un modèle réduit de transport/diffusion seront également à l’étude.

Au-delà de la réduction d’ordre du modèle, un enjeu scientifique important dans la conception du jumeau numérique résidera dans l’assimilation des données d’observation en temps réel (calage de paramètres, utilisation de mégadonnées physiques collectées sur le réseau -débits, vitesses, pressions-, placement de nouveaux capteurs,...). Le modèle réduit devra donc être construit en intégrant des lois de commandes. Enfin, la quantification des incertitudes sur les entrées (demande, état interne des conduites, état d’ouverture des vannes,...) et l’étude de propagation d’incertitude liée aux calculs générés par le jumeau numérique seront des enjeux importants de la thèse.

**Enjeux sociétaux et finalisés**

L’enjeu sociétal majeur de ces travaux de thèse réside dans le renforcement de la sécurité des infrastructures d’importance vitale que sont les réseaux publics d’eau potable. Il s’agit de les protéger d’attaques cybers et physiques, mais aussi de prendre en compte l’impact du changement climatique sur la résilience des réseaux et de protéger le réseau et ses consommateurs de pollutions accidentelles ou intentionnelles. Les réponses scientifiques apportées par cette thèse et par les résultats globaux du projet CoRREau dans lequel elle s’inscrit permettront de proposer des adaptations du réseau et de sa gestion opérationnelle afin qu’il soit structurellement sûr, durable et opéré de façon sobre.

**Prise de fonction**:

- 01/10/2023**Nature du financement**:

- Autre financement public**Précisions sur le financement**:

- projet national "CoRREau", financé par l’ANR**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- INRAEINRAE, l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement est né le 1er janvier 2020. Il est issu de la fusion entre l’Inra, Institut national de la recherche agronomique et Irstea, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture.

Axe 1 : Interdépendances et inégalités en tensions

Axe 2 : Pratiques et espaces productifs en transition

Axe 3 : Performances et qualité des services à l’épreuve du changement global

**Site web**:
**Intitulé du doctorat**:

- Doctorat de mathématiques appliquées**Pays d'obtention du doctorat**:

- France**Etablissement délivrant le doctorat**:

- CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS-PARIS**Ecole doctorale**:

- ED 432 SMI Arts et Métiers et CNAM- **Formation recommandée** : Master ou Ecol

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