Direction des Relations Européennes et Internationales (DREI)

Programme INRIA "Equipes Associées"

 

I. DEFINITION

EQUIPE ASSOCIEE

MODESS

sélection

2006

 

Projet INRIA : ESTIME

Organisme étranger partenaire : ENIT-LAMSIN

Unité de recherche INRIA : Rocquencourt
Thème INRIA :

Pays : Tunisie

 

 

Coordinateur français

Coordinateur étranger

Nom, prénom

 Jaffré Jérôme

 Saâda Ali

Grade/statut

 Directeur de Recherche

 Maître-assistant

Organisme d'appartenance
(précisez le département et/ou le laboratoire)

 INRIA-Rocquencourt

 ENIT-LAMSIN

Adresse postale

 BP 105

78153 Le Chesnay cedex, France

 Campus Universitaire, BP.37,

1002 Tunis-Belvédère, Tunisie.

URL

 www-rocq.inria.fr/estime

 www.lamsin.rnu.tn

Téléphone

 +33-139635354

 +216-71871022

Télécopie

 + 33-139635884

 +216-71871022

Courriel

jerome.jaffre@inria.fr

ali.saada@ipein.rnu.tn


La proposition en bref

Titre de la thématique de collaboration  : Modélisation des écoulements surfaciques et souterrains.
                                                                 Modeling surface and subsurface flow

Descriptif (environ 10 lignes) : Le développement de systèmes experts pour la gestion des ressources en eau est de grande importance pour préserver l’environnement de dégâts  irréversibles liés à des activités industrielles et agricoles ou encore au manque d’eau pendant les périodes de sécheresses fréquentes dans les régions du bassin méditerranéen.  Leur efficacité repose sur la pertinence des modèles mathématiques intégrés, dont les aspects théoriques et pratiques doivent être validés par les équipes des différentes disciplines touchant au problème. L’équipe associée, regroupant des équipes de recherche d’Algérie, France, Maroc et Tunisie, a pour objectif de développer et d’analyser des méthodes numériques pour les équations aux dérivées partielles modélisant des problèmes d’hydrologie, et de valider ces méthodes sur des codes de modélisation tridimensionnelle des écoulements surfaciques et souterrains ainsi que des échanges qui surviennent entre ces deux domaines. Il permettra de consolider des liens déjà existant entre certaines de ces équipes et de former un groupe de travail spécialiste de la question à l’échelle de la région.

 

Présentation de l'Équipe Associée

1. Présentation du coordinateur étranger  

Ali Saâda est maître-assistant en mathématiques de l’ingénieur à l’école supérieure de télécommunication (SUP’COM). Il est titulaire d’une thèse d’université de l’INSA de Lyon en mécanique. Co-fondateur du LAMSIN, il est responsable côté tunisien du projet CMCU(05/S 1502)  en cours et du projet Tuniso-Marocain avec l’équipe SIANO intégrée dans le projet.

Après avoir soutenu une thèse en mécanique vibratoire à l’INSA de Lyon, Ali Saâda s’est intéressé à son retour en Tunisie à la mécanique des fluides. Il  est en train de préparer son habilitation.
Les sujets de recherche de Ali Saâda portent sur les méthodes numériques pour les équations aux dérivés partielles intervenant en hydrogéologie.

2. Historique de la collaboration

Les équipes concernées par ce projet sont :

-        ESTIME, INRIA-Rocquencourt

-        SAGE, INRIA-Rennes

-       LAMSIN, LAboratoire de Modélisations mathématique et numérique dans les Sciences de l’INgénieur, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis (ENIT), Tunisie

-        LMHE, Laboratoire de Modélisation en Hydraulique et en Environnement, ENIT, Tunisie


-       EIMA, Faculté des Sciences de Kénitra, Université Ibn Tofail, Maroc

-        LTPMP, Laboratoire de Transports Polyphasiques et Milieux Poreux, Université Haouari Boumédiène, Alger, Algérie.


La collaboration entre ESTIME et le LAMSIN remonte à plusieurs années via des projets CMCU (le dernier est en cours), des projets STIC et l’équipe associée e-Didon. Des cours de mastère sont aussi été assurés par Jérôme Jaffré et Jean Roberts. Le co-encadrement de thèses et de stages de mastère a aboutit à la formation de plusieurs chercheurs. Les deux équipes ont été partenaires dans l’organisation des colloques PICOF’98 et PICOF’02 à Carthage, Tunisie. Dans le passé cette coopération était centrée sur les problèmes inverses. Dans cette équipe associée la coopération sera orientée vers la simulation numérique des écoulements hydrologiques. Aujourd'hui deux thésards sont dirigés en co-tutelle, Najla Frih encadrée depuis un an par J. Roberts (ESTIME) et A. Saâda, et Kamel Mezlini qui commence sa thèse encadrée par F. Clément (ESTIME) et H. Ben Ameur (LAMSIN).

Le projet SAGE de l’INRIA Rennes entretient aussi depuis trois ans une relation avec le LAMSIN. Bernard Philippe a passé une année en tant que Professeur invité aboutissant au co-encadrement d’une thèse et  dirige un projet STIC(05/I16), et Jocelyne  Erhel a été invitée par le LAMSIN pour assurer un cours dans le cadre du premier semestre thématique de la chaire UNESCO sur le calcul numérique intensif. L'équipe  s'intéresse depuis plusieurs années aux méthodes numériques en hydrogéologie, avec un grand savoir faire dans les méthodes numériques de base (résolution des systèmes linéaires, parallélisme). Par ailleurs le projet SAGE et le projet ESTIME participent ensemble au GDR Momas sur les problèmes de modélisation de l'écoulement et du transport autour d'un site de stockage souterrain de déchets nucléaires.

La coopération entre les deux laboratoires voisins de l’ENIT, le LAMSIN et le LMHE, date de plusieurs années. Elle a fait l’objet de co-encadrements de projets de DEA et de mastères en mathématiques et en hydraulique. Par l'intermédiaire du LMHE des relations vont pouvoir s'établir avec des organismes possédant des bases de données permettant de valider les modèles, en particulier le Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau à l’Institut National d’Agronomie de Tunis.

La coopération entre l’équipe EIMA du Maroc et le LAMSIN s’est concrétisée cette année par l’acceptation d’un projet de recherche dans le cadre de la coopération scientifique entre les deux pays.  Elle est venue après l’organisation du TAMTAM (Tendance des  Applications Mathématiques en Tunisie, Algérie et Maroc) d’abord par l’équipe marocaine en 2003, puis par l’équipe tunisienne en 2005. Côté relations ESTIME-EIMA Jérôme Jaffré et Zoubida Mghazli se sont rencontrés plusieurs fois sans qu'un projet commun vienne concrétiser ces relations. ESTIME est particulièrement intéressé par le savoir-faire de Z. Mghazli en matière d'estimateurs a posteriori.

Enfin, on se propose dans ce projet d’intégrer dans ces coopérations l’équipe du LTPMP d’Alger dont l'expertise est certaine en matière de transport dans des écoulements polyphasiques, un sujet qui va se développer dans cette équipe associée .


Publications cosignées par des chercheurs appartenant à des partenaires différents :

 
            H. Ben Ameur, G. Chavent, J. Jaffré, Refinement and coarsening indicators for adaptive parametrization to the estimation of hydraulic transmissivities, Inverse Problems,
            18, pages 775-794 (2002).

      N. Frih, J. Roberts, A. Saâda, Couplage Darcy-Forchheimer pour un écoulement dans un milieu poreux fracturé, ARIMA, soumis à publication.
      J. Roberts, A. Saâda, Coupling Darcy and Stokes flows in a fractured porous medium, en préparation.

      Z. Mghazli, A. Saâda, A posteriori estimates for a model coupling Darcy and Stokes flows, en préparation.

          Le LAMSIN est un des partenaires privilégiés de la coopération entre l'INRIA et des acteurs de la recherche Tunisienne
          (http://www-direction.inria.fr/international/AFRIQUE/tunisie.html).

3. Impact : 

La collaboration avec le LAMSIN a fait l’objet de plusieurs travaux publiés et soutenus. Ce projet dans lequel sont impliqués plusieurs jeunes chercheurs, dont certains sont déjà en co-encadrement, de former un véritable groupe de travail sur les méthodes mathématiques et numériques en hydrologie. Il donnera une dimension supplémentaire à la capacité du LAMSIN d'avoir un impact réel  dans la modélisation de divers problèmes d'hydrologie qui se posent en Tunisie.

La collaboration ESTIME-SAGE devrait se renforcer grâce à cette équipe associée.

Cette équipe associée préfigure un groupe de travail France-Maghreb sur les méthodes mathématiques et numériques en hydrologie qui pourrait ensuite  s'étendre en un réseau entre les rives nord et sud de la Méditerranée.

4. Divers :

<>Jérôme Jaffré, jerome.jaffre@inria.fr (ESTIME)
Jocelyne Erhel, jocelyne.erhel@irisa.fr (SAGE)
Ali Saâda, ali.saada@ipein.rnu.tn (LAMSIN)
Rachida Bouhlila, bouhlila.rachida@enit.rnu.tn (LMHE)
Zoubida Mghazli, mghazli_zoubida@yahoo.com (EIMA)
Khedidja Bouhadef, kbouhadef@usthb.dz (LTPMP)

 


II. BILAN 2007

Eventuelles remarques et/ou changements survenus (indiquez ici, le cas échéant, les éléments des années antérieures qui vous semblent importants ):

Rapport scientifique pour l'année 2007

Description de l'activité scientifique de l'équipe associée et des résultats obtenus : publications, communications, organisation de colloques, formation, soutenance de thèse, valorisation économique, sociale, industrielle, dépôt de brevets ... (1 à 2 pages)

 

Durant la semaine du 12 au 17 février J. E. Roberts, J. Jaffré et A. Saâda ont donné un cours de Mastère à l'Enit intitulé "Eléments finis mixtes et volumes finis".

Les 22 mai 2007 s'est tenue au Lamsin la réunion de l'équipe associée. Au cours de l'année les sujets suivants ont été actifs:

Modélisation d'un écoulement surfacique avec infiltration d'eau dans le sous-sol :  L'objectif est d'étudier un modèle couplant les écoulements d'eau en surface modélisés par les équations de Saint Venant dans un domaine variant en temps, et les infiltration d'eau dans le sous-sol modélisés par les équations de Richards.  Les méthodes d’approximation utilisées seront les méthodes des volumes finis et des éléments finis mixtes et il faut coupler un modèle 2-D surfacique avec un modèle 3-D. On étudie ce couplage du point de vue théorique et on l’implémentera dans un  code de résolution numérique 3-D. Malheureusement la préparation de la thèse de Khaled Ben Ali a été arrêtée. On espère pouvoir reprendre en 2008.


Ecoulement dans un milieu poreux traversé par des fractures : Dans le cadre de la thèse de N. Frih (LAMSIN) co-encadrée par J. E. Roberts (ESTIME) et A. Saâda (LAMSIN), on s'intéresse à l'écoulement dans un milieu poreux fracturé.  Si l'écoulement est rapide dans la fracture, il obéit à la loi de Forchheimer,  alors que la loi de Darcy gouverne l'écoulement dans le milieu poreux qui enserre la fracture. Un code, permettant de traiter des géométries complexes, avec éventuellement des intersections de fractures, a été construit dans les années précédentes. L'année 2007 a été consacrée à consacré à l'étude théorique et numérique de maillages qui ne se raccordent pas aux interfaces entre fractures et sous-domaines. Ces résultats sont contenus dans un article accepté pour publication.

Le travail utilisant au contraire la loi de Stokes dans la fracture afin de pouvoir traiter des fractures ouvertes (non-colmatées) s'est poursuivi .
Publications :
N. Frih, J. E. Roberts, A. Saâda, Modeling fractures as interfaces: a model for Forchheimer fractures, accepté pour publication dans Computational Geosciences.
N. Frih, J. E. Roberts, A. Saâda, Fractures as interfaces and nonconforming grids, en préparation.


Modélisation des injections de bulles dans un lac eutrophe : L'équipe associée appuie également la thèse de Rabé Badé, Doctorant Nigérian au LAMSIN, dirigé par H. Chaker (LAMSIN),  thèse qui porte sur la modélisation des injections de bulles dans un lac eutrophe. Dans ce modèle les bulles sont représentées par une équation cinétique alors que les eaux du lac le sont par les équations de Navier-Stokes. Durant l'année 2007 un code de  simulation numérique 3-D permettant l'utilisation  de volumes finis hexaèdriques quelconques a été construit.  Autre nouveauté, ce code inclut un couplage avec l'équation d'énergie. La modélisation numérique de l'équation cinétique repose sur la création de nouvelles bulles numériques moins nombreuses que les bulles réelles.
Publications :
M. Abdelwahed, R. Badé, H. Chaker, A kinetic model  for a two phase  flow, Revue Africaine de la Recherche en Informatique et Mathématiques Appliquées (ARIMA), à paraître.
M. Abdelwahed, R. Badé, H. Chaker, B. Philippe, The numerical  resolution of   Vlasov - Navier  Stokes equations in 3D, en préparation.

Erreurs a posteriori dans les écoulements et le transport en milieu poreux : Les  écoulements dans les milieux poreux fracturés sont un sujet d'étude de notre équipe associée. Les estimateurs a posteriori permettent d'évaluer les erreurs d'approximation des simulations numériques. Z. Mghazli (EIMA), J. E. Roberts (Estime) et A. Saâda (LAMSIN) ont établi de tels estimateurs pour un modèle d'écoulement de Darcy incompressible traversé par une fracture discrétisée avec les éléments finis mixtes.
Le travail sur les estimateurs a posteriori pour l'équation de transport commence avec l'introduction dans l'équipe associée de S. El Hassouani, doctorante à l'université de Kenitra.
Publication :
Z. Mghazli, J. E.  Roberts, A. Saâda, A posteriori estimates for a model for flow in porous media with fractures, en préparation.

Ecoulements polyphasiques en milieu poreux : Les écoulements eau-air ont déjà été mentionnés comme modélisés par les équations de Richards dans le couplage des écoulements surfaciques et souterrains. Cette modélisation conduit à une équation non-linéaire de type parabolique. R. Bouhlila (ENIT-LMHE), L. Guellouz (ENIT-LMHE) et J. Jaffré ont revisité le problème de l'estimation des non-linéarités dans l'équation de Richards en comparant diverses paramétrisations.

Publications :

R. Bouhlila, L. Guellouz et J. Jaffré, Estimating nonlinearities in Richards's equation, en préparation.


Problèmes inverses en hydrogéologie : Le projet s'intéresse à l'estimation des transmissivités hydrauliques dans les écoulements monophasiques en milieu poreux, bien que les méthodes utilisées peuvent s'étendre à d'autres problèmes. Les transmissivités sont estimées constantes par zone et le problème inverse concerne à la fois la détermination de ces zones (zonation) et les valeurs de la transmissivité dans ces zones.
H. Ben Ameur, F. Clément, P. Weis et G. Chavent ont travaillé sur la généralisation de l'algorithme de paramétrisation adaptative utilisant les indicateurs de raffinement pour l'estimation d'un paramètre scalaire au cas d'un paramètre multidimensionnel dans un système d'EDP quelconque. Ils ont appliqué cet algorithme au cas simple où le modèle est défini par l'opérateur identité et où on est ramenés à un problème de segmentation d'images en couleurs. L'ensemble des résultats théoriques et numériques obtenus ont fait l'objet d'un rapport de recherche INRIA et l'article correspondant a été accepté pour publication.
L'implémentation générique de l'algorithme des indicateurs de raffinement multidimensionnels fait appel à un protocole de communication de données numérique simple, sûr et sans perte. Ce protocole est programmé en Caml et en C++, et cette année il a été implémenté en Fortran.
Par ailleurs Kamel Mezlini, doctorant  en cotutelle ENIT-Paris-Dauphine, encadré par F.  Clément et H. Ben Ameur, s'intéresse à l'identification de cavités par une combinaison des méthodes "levet set" et gradient topologique. Les résultats qu'il a obtenus en collaboration avec H. Maatoug font l'objet d'un article en cours de rédaction.
Le sujet de mastère de Faiza Hidri porte sur une application de l'algorithme de paraméterisation adaptative pour l'estimation des transmissivités hydraulique avec des mesures réelles. La première application est réservée à l'exemple test founi avec SUTRA, code de résolution pour le transport en milieux saturés et non saturés, cet exemple est celui de Rocky Mountain Arsenal in Colorado. On envisage aussi d'appliquer cet algorithme pour l'estimation de transmissivité dans la région de Korba (nord de la Tunisie).
Notons enfin que Hend Ben Ameur a soutenu son habilitation à diriger des recherches.

Publications :

H. Ben Ameur, Theoritical and Numerical Studies of Some Geometrical Inverse Problems, Habilitation à diriger des recherches, Université de Tunis El Manar et ENIT, mai 2007
H. Ben Ameur, G. Chavent, F. Clément, P. Weis, An optimal algorithm for the estimation of multidimensional parameters, à paraître dans Journal of Inverse and Ill-Posed Problems en 2008.
H. Ben Ameur, F. Clément, H. Maatoug, K. Mezlini, Combination of a level set method and topological gradient for cavity identification, en cours de rédaction.

 


 

Rapport financier 2007

1. Dépenses EA (effectuées sur les crédits de l'équipe associée)
 
Budget EA alloué
Montant dépensé
Accueil    
Missions    
Total
 (a)      20000
 (b)  16840
Taux d'utilisation des crédits EA alloués (b/a %)
      84%

Noter que, par erreur, le projet Estime a pris en charge deux missions de Najla Frih (3100€) qui auraient du être prises en
charge par Modess et dont le coût correspond à peu près au reliquat restant sur Modess. Je vais voir si je ne peux pas faire
avec votre accord un transfert de Modess vers Estime correspondant à ce montant dont j'aurai besoin dans Estime.

2. Dépenses externes (soutenues par des financements hors EA)
 
Budget alloué
Montant dépensé
Nom de l'organisme 1 (*): CMCU (France)
Accueil    
Missions    
Total
    2400€
Nom de l'organisme 2 (*) : INRIA (Estime)
Accueil

Missions
3100€
Total
3100€
Nom de l'organisme 3 (*) : Lamsin-CMCU (Tunisie)
Accueil
2100DT
Missions
5280DT
Total
7380DT

Total des financements externes

alloués : (c)

dépensés : 5500€ + 7380DT

(*) Ajouter ou supprimer des lignes au tableau ci-dessus de façon à faire figurer tous les organismes ayant contribué au financement de l'équipe associée

Total des financements EA et externes

alloués : (d) 

dépensés :19940€ + 7380DT

Taux de co-financement (c /d %)

Bilan des échanges effectués en 2007


1. Seniors

Nom
statut (1)
 provenance
destination
objet (2)
durée (en semaines)
Coût (EA)
Coût (externe)
J. Jaffré DR
 Inria
 Nice
 Coloque Convergences
 1jour
 540
 J. Jaffré
 DR   Inria Lamsin,Tunis
 Visite+coursMaster
  1  480 700DT(CMCU)
 J. Roberts
 DR  Inria Lamsin,Tunis Visite+coursMaster  1  380 700DT(CMCU)
 J. Jaffré
 DR
  Inria Lamsin,Tunis
  Réunion Modess
  1
 490 700DT(CMCU)
 J. Roberts
 DR
  Inria Lamsin,Tunis
  Réunion Modess
  1  1120
 F. Clément
 CR   Inria Lamsin,Tunis
  Réunion Modess
  1  1230  
 G. Chavent
 Prof
  Dauphine Lamsin,Tunis   Réunion Modess
  1  980  
 V. Gowda
 Prof
  TIRF Lamsin Tunis
  Réunion Modess
  1
  1100  
A. Saâda
 MA
 Tunis
 Inria-Rocq
 Visite
 1
 700
 400DT(CMCU)
Z. Mghazli
 Prof
 Kenitra(Maroc)
 Inria-Rocq
 Visite
 1
 1380
R. Bouhlila
 Prof.
 Tunis
 Inria-Rocq
 Visite
 1
 150
 1360DT(CMCU)
H.BenAmeur MA
 Tunis
 Alger
 Conf.Tam-Tam
 1
 250
H.BenAmeur
 MA
 Tunis
 Inria-Rocq Visite
 2
 1270
 400DT(CMCU)
H.BenAmeur
 MC
 Tunis
 Inria-Rocq Visite
 2
 1270
 400DT(ENIT-LMHE)
L. Ghellouz
 MA
 Tunis
 Inria-Rocq
 Visite
 1
 0
 1360DT(CMCU)
A. Saada
 MA
 Tunis
 Inria-Rocq
 Visite
 1
 0
 1360DT(CMCU)

Total des durées en semaines
  17
(1) DR / CR / professeur
(2) colloque, thèse, stage, visite....


2. Juniors

Nom
statut (1)
provenance
 destination
objet (2)
durée (en mois)
Coût (EA)
Coût (externe)
 N. Frih
  Doctorante  Tunis  Inria-Rocq  Visite  4  2800€  2400€(CMCU)
 N. Frih
  Doctorante  Inria  Albuquerque  Conf. SIAM
 4jours
  0€  2000€(INRIA-Estime)
 N. Frih
  Doctorante  Inria  Grenade  Conf.Mamern
 4jours
  0€  1100€(INRIA-Estime)
S.ElHassouni
  Doctorante  Kenitra  Grenade Conf.Mamern
 4jours
  390€  
S.ElHassouni
  Doctorante  Kenitra
  Inria-Rocq  Visite  1
  1600€  

Total des durées en mois
      5
(1) post-doc / doctorant / stagiaire
(2) colloque, thèse, stage, visite....

 


III. PREVISIONS 2008

Programme de travail


Les travaux en 2008 seront dans le prolongement de ce qui a été fait en 2007.

Modélisation d'un écoulement surfacique avec infiltration d'eau dans le sous-sol :  On espère la reprise de ce sujet avec un
nouvel étudiant.

Ecoulement dans un milieu poreux traversé par des fractures : N. Frih doit soutenir sa thèse en 2008. Elle doit encore obtenir quelques résultats théoriques avec les écoulements de Forchheimer. A. Saâda et J. E. Roberts vont finaliser leurs études sur le cas de l'écoulement dans une fracture modélisée par les équations de Stokes.

Erreurs a posteriori dans les écoulements et le transport en milieu poreux : A. Saâda, J. E. Roberts et Z. Mghazli continueront
leurs travaux sur les écoulements avec fractures. On commencera à s'intéresser au problème du transport de contaminants (cas non-stationnaire).

Ecoulements polyphasiques en milieu poreux : Poursuite du travail sur l'estimation des non-linéarités dans les écoulements
gouvernés par les équations de Richards.

Problèmes inverses en hydrogéologie : Les travaux sur la paramétrisation adaptative continueront, notamment avec le traitement
d'un cas réel
Concernant la thèse de K. Mezlini, avec H. Ben Ameur et F. Clément, il va maintenant poursuivre la combinaison de méthodes level
set et d'indicateurs de raffinement. De plus il va explorer les rapports existant entre indicateurs de raffinement et gradient topologique.
L'utilisation des indicateurs de raffinement va être expérimenté dans un cas réel grâce au stage de mastère de Faiza Hidri.

 

Budget prévisionnel 2008

1. Co-financement

ESTIMATION PROSPECTIVE DES CO-FINANCEMENTS

Organisme

Montant

 CMCU

 7000€ +

Coopération Tuniso-Marocaine
 4 voyages + séjours (2 senior + 2 junior)

Total

 

Les financements seront basés sur le principe traditionnel suivant : les voyages des chercheurs français et les séjours des chercheurs  étrangers en France seront pris en charge par la partie française, les autorités de nos collègues étrangers prendront en charge leurs voyages et les frais de séjour des chercheurs français.

<>
2. Echanges
 

ESTIMATION DES DÉPENSES

Montant

 

Nombre

Accueil

Missions

Total

Chercheurs confirmés

 10

 3 1/2 mois en France

 4 voyages France-Maghreb

 12000

Post-doctorants

 

 

 

 

Doctorants

 4

 6 mois en France

 

 10000

Stagiaires

 

 

 

 

Autre (précisez) :

 

 Organisation d'une réunion de fin de Modess

 

 5000

Total

 

 

 

 27000

 

 

- total des co-financements

 23000

 

 

Financement "Équipe Associée" demandé

 20000

Remarques ou observations :


 

 

© INRIA - mise à jour le 27/07/2005