Search

Increase in losses of lives and properties due to flooding in recent decades has driven the search for efficient flood management strategies. At the watershed scale, zones of interest are found dispersed and intensified due to development pressures. Protection against flooding for the entire watershed is thus necessary. Appropriate mitigation strategies at watershed scale through dispersed dry dams are explored presently. Dry dams are flood mitigation structures, which reduce flood peaks while respecting the normal river regime. During flooding, the dam holds back excess flood volume and depreciates them to manageable levels for downstream areas. A chain of models are employed to test potential mitigation strategies at watershed scale, on a French basin. The chain is constituted by a rainfall generator for the simulation of space-time variable rainfall fields (TBM), a distributed rainfall-run-off model to simulate surface run-off (MARINE) and a hydraulic model (MAGE) to route the surface run-off to the watershed outlet. The aim is to simulate representative instantaneous discharge-frequency regimes of the watershed, at points of interest and then introduce dry dams along the drainage network, to simulate mitigated instantaneous discharge-frequency regimes. An attenuation factor is defined to measure the domain of achievable mitigation efficiency. Using this approach, it is possible to gauge the flood frequencies which can be mitigated given the parameters of available storage volume, location and dimensions of the dry dams. Thus the efficiency and performance limit of dry dam mitigation projects is illustrated. The importance of working at watershed scale and discharge-frequency regime scale is shown in the present work.; En raison de l'extension des zones vulnérables ou d'une possible aggravation de l'aléa, le risque d'inondation pourrait continuer de s'accroitre dans les années à venir. Des stratégies d'atténuation, capables de respecter les rivières et prenant en compte l'ensemble des bassins versants s'avèrent indispensables. Le travail présenté ici cherche à caractériser l'effet d'un ensemble de « barrages secs » sur le régime d'une rivière. Il s'agit de barrages disposant d'un orifice tel que la rivière s'y écoule en régime normal; à l'occasion d'une crue l'excès de débit est retenu par le barrage et restitué ensuite. Sur un bassin versant réel de la région de Lyon (France) une chaîne de modélisation est mise en place de façon à reconstruire par simulation un régime de débit instantané-fréquence semblable à celui qui est observé. La chaine comprend un modèle générateur de pluies spatialement variables (TBM), un modèle spatialisé de transformation de la pluie en débit (MARINE) et un modèle d'écoulement en rivière (MAGE). Elle permet de modéliser les crues puis d'introduire les barrage secs dispersés pour construire une régime instantané « naturel » puis atténué par les barrages. Un indicateur d'efficacité est défini pour mesurer l'atténuation des crues sur l'ensemble des fréquences. L'influence des paramètres définissant les barrages, leurs volumes, leurs emplacements, leurs dimensions, est explorée. L'importance de travailler à l'échelle du bassin versant et à l'échelle du régime débit-fréquence est démontrée dans ce travail.

Increase in losses of lives and properties due to flooding in recent decades has driven the search for efficient flood management strategies. At the watershed scale, zones of interest are found dispersed and intensified due to development pressures. Protection against flooding for the entire watershed is thus necessary. Appropriate mitigation strategies at watershed scale through dispersed dry dams are explored presently. Dry dams are flood mitigation structures, which reduce flood peaks while respecting the normal river regime. During flooding, the dam holds back excess flood volume and depreciates them to manageable levels for downstream areas. A chain of models are employed to test potential mitigation strategies at watershed scale, on a French basin. The chain is constituted by a rainfall generator for the simulation of space-time variable rainfall fields (TBM), a distributed rainfall-run-off model to simulate surface run-off (MARINE) and a hydraulic model (MAGE) to route the surface run-off to the watershed outlet. The aim is to simulate representative instantaneous discharge-frequency regimes of the watershed, at points of interest and then introduce dry dams along the drainage network, to simulate mitigated instantaneous discharge-frequency regimes. An attenuation factor is defined to measure the domain of achievable mitigation efficiency. Using this approach, it is possible to gauge the flood frequencies which can be mitigated given the parameters of available storage volume, location and dimensions of the dry dams. Thus the efficiency and performance limit of dry dam mitigation projects is illustrated. The importance of working at watershed scale and discharge-frequency regime scale is shown in the present work.; En raison de l'extension des zones vulnérables ou d'une possible aggravation de l'aléa, le risque d'inondation pourrait continuer de s'accroitre dans les années à venir. Des stratégies d'atténuation, capables de respecter les rivières et prenant en compte l'ensemble des bassins versants s'avèrent indispensables. Le travail présenté ici cherche à caractériser l'effet d'un ensemble de « barrages secs » sur le régime d'une rivière. Il s'agit de barrages disposant d'un orifice tel que la rivière s'y écoule en régime normal; à l'occasion d'une crue l'excès de débit est retenu par le barrage et restitué ensuite. Sur un bassin versant réel de la région de Lyon (France) une chaîne de modélisation est mise en place de façon à reconstruire par simulation un régime de débit instantané-fréquence semblable à celui qui est observé. La chaine comprend un modèle générateur de pluies spatialement variables (TBM), un modèle spatialisé de transformation de la pluie en débit (MARINE) et un modèle d'écoulement en rivière (MAGE). Elle permet de modéliser les crues puis d'introduire les barrage secs dispersés pour construire une régime instantané « naturel » puis atténué par les barrages. Un indicateur d'efficacité est défini pour mesurer l'atténuation des crues sur l'ensemble des fréquences. L'influence des paramètres définissant les barrages, leurs volumes, leurs emplacements, leurs dimensions, est explorée. L'importance de travailler à l'échelle du bassin versant et à l'échelle du régime débit-fréquence est démontrée dans ce travail.

Water and waste management are complex and changing. Integrative management seems to be an ideal solution for many. However we think that, more than a solution, it represents the symptom of a management crisis. In order to tackle this crisis and to introduce some integration, new arrangements between actors and new management tools are elaborated. On the one hand, we see Integrative collective action as a combination of exploration and prescription cycles concerning both knowledge and relation. On the other hand, integration models are made of combination of arrangements between actors and management tools. We maintain that : - each integration's model takes part in integrative collective action. Nevertheless, no model is perfect. - the model of integration built in this doctoral thesis at a departmental level is not perfect but it works. We analysed the action of the departmental Council in water management in order to illustrate our theory. We used the example of an actor : the Bas-Rhin Council ; and the implementation of a new management tool : a water observatory, which was our field study., Les domaines de l'eau et des déchets sont des systèmes complexes qui ont connu de nombreuses mutations ces dernières années. Pour beaucoup, la gestion intégrée apparaît comme une solution miracle. Dans cette thèse, nous la considérons plutôt comme le symptôme d'une crise du système territorial existant, matérialisant sa difficulté à sortir d'une gestion « fluxiale » afin de gérer des enjeux plus complexes et davantage transverses. Cette crise se traduit par l'invention de nouveaux modèles d'action collective destinés à rendre possible une certaine « intégration ». Nous définissons l'action collective intégratrice comme une succession de cycles d'exploration / prescription, portant conjointement sur les savoirs et les relations. De leur côté, les modèles d'intégration sont constitués par la combinaison d'un ensemble d'outils et d'une structuration des relations entre acteurs. Nous défendons alors la thèse suivante : - Chaque modèle d'intégration participe ou est plus pertinent vis-à-vis d'une orientation de l'action collective (savoir/relation) et d'une finalité (exploration/prescription). Cependant, aucun modèle n'est parfait. - Le modèle d'intégration que nous avons développé (la Gestion Intégrée Départementalisée), bien qu'imparfait, participe à l'action collective intégratrice et possède une certaine pertinence pour ce faire. Nous illustrons ce cheminement théorique par l'analyse de la place de l'acteur Départemental dans le système territorial de la gestion de l'eau. Nous développons particulièrement l'exemple du Conseil Général du Bas-Rhin, ainsi que l'étude d'un nouvel outil : l'Observatoire de l'eau, à l'élaboration duquel nous avons contribué.

Water and waste management are complex and changing. Integrative management seems to be an ideal solution for many. However we think that, more than a solution, it represents the symptom of a management crisis. In order to tackle this crisis and to introduce some integration, new arrangements between actors and new management tools are elaborated. On the one hand, we see Integrative collective action as a combination of exploration and prescription cycles concerning both knowledge and relation. On the other hand, integration models are made of combination of arrangements between actors and management tools. We maintain that : - each integration's model takes part in integrative collective action. Nevertheless, no model is perfect. - the model of integration built in this doctoral thesis at a departmental level is not perfect but it works. We analysed the action of the departmental Council in water management in order to illustrate our theory. We used the example of an actor : the Bas-Rhin Council ; and the implementation of a new management tool : a water observatory, which was our field study.; Les domaines de l'eau et des déchets sont des systèmes complexes qui ont connu de nombreuses mutations ces dernières années. Pour beaucoup, la gestion intégrée apparaît comme une solution miracle. Dans cette thèse, nous la considérons plutôt comme le symptôme d'une crise du système territorial existant, matérialisant sa difficulté à sortir d'une gestion « fluxiale » afin de gérer des enjeux plus complexes et davantage transverses. Cette crise se traduit par l'invention de nouveaux modèles d'action collective destinés à rendre possible une certaine « intégration ». Nous définissons l'action collective intégratrice comme une succession de cycles d'exploration / prescription, portant conjointement sur les savoirs et les relations. De leur côté, les modèles d'intégration sont constitués par la combinaison d'un ensemble d'outils et d'une structuration des relations entre acteurs. Nous défendons alors la thèse suivante : - Chaque modèle d'intégration participe ou est plus pertinent vis-à-vis d'une orientation de l'action collective (savoir/relation) et d'une finalité (exploration/prescription). Cependant, aucun modèle n'est parfait. - Le modèle d'intégration que nous avons développé (la Gestion Intégrée Départementalisée), bien qu'imparfait, participe à l'action collective intégratrice et possède une certaine pertinence pour ce faire. Nous illustrons ce cheminement théorique par l'analyse de la place de l'acteur Départemental dans le système territorial de la gestion de l'eau. Nous développons particulièrement l'exemple du Conseil Général du Bas-Rhin, ainsi que l'étude d'un nouvel outil : l'Observatoire de l'eau, à l'élaboration duquel nous avons contribué.

Nitrogen removal in wastewater treatment plants becomes more and more used due to the harmful impact of nitrogen on the natural environment. After medium and highly loaded secondary treatment, practitioners could use biofiltration for tertiary nitrification, wich is an intensive process adapted in areas with strong land pressures. This technology can remove very strong loading rate in a restrained space by its capacity to developp an important amount of active biomass into the filtering media. Simulation of such technique's behaviour is not direct, and few studies led to a useful tool for engineers. However, its use is necessary in order to validate design in real operating conditions and dynamic period. The main objective of this work concerned the study and validation of a biofiltration model which already exists but has still never been tested with real data in tertiary nitrification treatment. In order to reach this objective, the behaviour of a semi-industrial pilot plant, fed by real domestic effluent from an activated sludge plant, was studied. In order to operate in dynamic conditions, different daily volumetric nitrogen loading rates were applied, in which dynamic peak-loads were carried out. The calibration and the validation stages of the model parameters were done thanks to on-line ammonia and nitrates analysers during one year and more, in association with a calibration procedure and a sensitivity analysis. The protocol required the implementation of specific tests characterization of the biofilm inside the filtering media. These tests increased the number of the observed state variables to compare with the model predictions. That allows a better evaluation of the model robustness. At the same time, dynamics of processes implicated in the nitrogen removal into the biofilm were investigated thanks to these specific tests. So, parameters which influence nitrogen removal total performances, activity and quantification of autotrophic biomass, its solids retention time or its repartition inside the filtering media, could be determined. Combination of experimental observations and numerical modelling highlighted the capacity of the biofiltration model to provide good predictions on real nitrogen removal performances. Furthermore, this study allowed to study mechanisms included in the model and their limitations with different operating conditions applied in the system in details. Finally, weaknesses of the model concerning solids compounds and the evolution of head loss in the pilot plant were established., Le traitement de l'azote au sein des stations des eaux usées devient l'un des principaux enjeux actuels du fait de son impact particulièrement néfaste sur le milieu naturel. A l'aval de traitements secondaires à moyenne et forte charge, les gestionnaires peuvent avoir recours à la nitrification tertiaire par biofiltration, procédé intensif s'insérant bien pour les installations à réhabiliter dans les zones à forte pression foncière. Il s'avère être un procédé capable d'éliminer de très fortes charges dans un espace restreint par sa capacité à accumuler une quantité importante de biomasse active autour du matériau filtrant. La simulation du comportement d'un tel procédé n'est pas directe, et peu de travaux ont mené à un outil utilisable en ingénierie. Or, son usage serait indispensable pour valider le dimensionnement en conditions réelles de fonctionnement et en régime dynamique. L'objectif principal de ce travail a porté sur l'étude et la validation d'un modèle de biofiltration déjà existant mais encore jamais testé avec des données réelles de terrain en traitement tertiaire de nitrification. Dans ce but, le fonctionnement d'une installation pilote semi-industrielle alimentée par un effluent urbain réel provenant de bassins par boues activées a été étudiée. Afin de se placer en condition dynamique de fonctionnement, différents paliers de charges moyens journaliers en azote ont été appliqués, au sein desquels des à-coups de charges hydrauliques ont été provoqués. Les résultats acquis en continu pendant plus d'un an, associés à un protocole de calage systématique issu d'une étude de sensibilité, ont permis d'obtenir un jeu de paramètres calé et validé du modèle. Le protocole a nécessité la mise en oeuvre de tests spécifiques caractérisant régulièrement le biofilm développé dans le procédé. Ces essais ont augmenté le nombre de variables d'état observées et à comparer avec les prédictions du modèle, ce qui a permis de mieux en évaluer sa robustesse. En parallèle, les tests spécifiques ont permis d'étudier la dynamique des processus impliqués dans l'élimination de l'azote au sein du procédé. Les paramètres influençant les performances globales du traitement de l'azote, l'activité et la quantification de la biomasse autotrophe, son temps de séjour ou encore sa répartition au sein du milieu filtrant ont ainsi pu être évalués. La double démarche expérimentale et numérique a permis de montrer que le modèle de biofiltration est capable de simuler des performances de traitement de l'azote conformes à la réalité. D'autre part, ce travail a permis d'étudier de manière approfondie les mécanismes inclus dans le modèle et leurs limitations face aux différentes conditions de fonctionnement appliquées au système. Des faiblesses du modèle concernant le comportement des composés particulaires et l'évolution de la perte de charge au sein du pilote ont notamment été dégagées.

The present work aims at developing a modelling tool for understanding water and pesticide circulation at the scale of small rural catchments and the influence of agricultural/landscape management practices such as subsurface drainage, ditches, hedgerows or grassed strips on water quality. We therefore designed a distributed hydrological model as a collection of interconnected field-scale modules, using a modelling framework called LIQUID. Two landscape management local scale modules were implemented within LIQUID and tested~: one for agricultural subsurface drainage, and one for hedgerows. These modules were then coupled through LIQUID with already existing modules to obtain a partial catchment-scale model, which was applied to the case study of the Fontaine du Theil experimental catchment. The results, though preliminary, are encouraging : the spatial coupling behaves as expected and allows first qualitative interpretations, showing that the modelling choices were appropriate. Particularly, the use of the LIQUID modelling framework appears relevant.; Le projet général dans lequel s'inscrit ce travail vise à développer un outil de modélisation permettant de mieux comprendre et quantifier la circulation de l'eau et de produits phytosanitaires à l'échelle de petits bassins versants ruraux, en prenant notamment en compte l'influence d'aménagements hydro-agricoles ou paysagers (tels que le drainage agricole par tuyaux enterrés, les fossés, le réseau bocager ou les bandes enherbées) sur la qualité de l'eau. En s'appuyant sur le cas d'étude du bassin versant de la Fontaine du Theil (Ille et Vilaine), on a mis en oeuvre une démarche de modélisation hydrologique distribuée fondée sur la représentation des différents aménagements sous forme de modules autonomes et connectés entre eux selon leur positionnement dans l'espace, en s'appuyant sur la plate-forme de modélisation environnementale LIQUID. On a ainsi construit et testé à l'échelle locale deux modules spécifiques représentant de manière simplifiée : le fonctionnement d'une parcelle drainée, incluant les transferts de pesticides, ainsi que le fonctionnement hydrodynamique d'une haie bocagère. On les a ensuite couplés de façon très simple à des modules existant par ailleurs dans LIQUID pour obtenir un modèle hydrologique distribué, qui a été appliqué sur une partie du bassin versant de la Fontaine du Theil (sans solutés). Les résultats sont pour l'instant très sommaires mais montrent un bon fonctionnement du couplage entre ces différents modules et apportent de premiers éléments qualitatifs de validation sur le comportement des haies vis-à-vis des flux souterrains. Ils sont encourageants quant à la possibilité, à travers cette approche, de représenter les interactions entre processus dominants et ainsi de faire progresser la connaissance sur les voies de contamination majeures à l'échelle du bassin. La plate-forme LIQUID, en permettant de construire des modules de conceptions différentes et de les faire communiquer dans un même modèle de façon cohérente et conforme à la physique, se révèle bien adaptée.

To define the design flood, practitioners must often deal with only few data available. The aim of this work was to propose new classes of probabilistic models that are more accurate for this kind of applications. In this perspective, we propose three different models: two regional approaches and a fully local one. Unlike fully local models, the regional approaches include information from other gauging stations. Our results show that the proposed regional Bayesian estimators are more robust to the discordancy degree of the sites within the region. In addition, for larger quantile estimation (T >= 50 years), the concept of a regional parameter which controls the tail behaviour seems to be relevant. However, this concept has to be proposed and not imposed within the likelihood function.It is overwhelmingly clear that the most important information one disposes is the target site one. To this aim, we propose a third model that is fully local, i.e., which only uses the latest recorded data. This new model is innovative as the whole time series is involved in the estimation procedure; not only cluster maxima. Consequently, even with only a five years record length time series, the sample size becomes large. Our results show that, for flood quantile estimations, this model clearly outperforms the estimators conventionally used in hydrology. Furthermore, by definition, this model allows inferences on flood dynamics; Le praticien, lors de l'étape de prédétermination des débits de crue, est souvent confronté à un jeu de données restreint. Dans notre travail de recherche, nous avons proposé trois nouveaux modèles probabilistes spécialement conçus pour l'estimation des caractéristiques du régime des crues en contexte partiellement jaugé. Parmi ces modèles, deux d'entre eux sont des modèles dits régionaux, i.e. intégrant de l'information en provenance de stations ayant un comportement réputé similaire à celui du site étudié. Ces modèles, basés sur la théorie Bayésienne, ont montré une grande robustesse au degré d'hétérogénéité des sites appartenant à la région. De même, il est apparu que pour l'estimation des forts quantiles (T >= 50 ans), l'idée d'un paramètre régional contrôlant l'extrapolation est pertinente mais doit d'être intégrée de manière souple et non imposée au sein de la vraisemblance. L'information la plus précieuse dont le praticien dispose étant celle en provenance du site d'étude, le troisième modèle proposé revient sur l'estimation à partir des seules données contemporaines au site d'étude. Ce nouveau modèle utilise une information plus riche que celle issue d'un échantillonnage classique de v.a.i.id. maximales puisque toute la chronique est exploitée. Dès lors, même avec seulement cinq années d'enregistrement et grâce à une modélisation de la dépendance entres les observations successives, la taille des échantillons exploités est alors bien plus importante. Nous avons montré que pour l'estimation des quantiles de crues, ce modèle surpasse très nettement les approches locales classiquement utilisées en hydrologie. Ce résultat est d'autant plus vrai lorsque les périodes de retour deviennent importantes. Enfin, part construction, cette approche permet également d'obtenir une estimation probabiliste de la dynamique des crues.

This PhD work is focused on ordinary hydro-sedimentary processes in channels abandoned by alluvial rivers. Generally indeed, the permanence of ecological restoring operations depends on the hydro-sedimentary impact of frequent and intermediate floods.The complex spatial structure and temporal dynamics of flows in the abandoned channel outlet during downstream connections were investigated through a field case (Port-Galland, Ain river) and a physical model (Morava river, Slovakia). For each case innovating experimental methods were used and the analysis was supported by bidimensional hydrodynamical modelling (Rubar20TS code). Several contrasted abandoned channels have been monitored and their hydro-sedimentary behaviour during floods was studied experimentally and numerically : fine sediment settling in the Table-Ronde former channel (Rhône river) ; upstream/downstream connection of the narrow Ricotti channel and of the Le Planet former meander, both part of the Blyes experimental site (Ain river). Through 1D and 2D numerical simulations, sediment routing and exchange were analyzed according to hydro-sedimentary forcing (flood sequence) and to the configuration of abandoned channels.; Cette thèse s'est attachée à explorer le fonctionnement hydro-sédimentaire courant des bras morts de rivière alluviale (ou "lônes"). Ce fonctionnement courant - en particulier pendant les crues fréquentes ou moyennes - est généralement celui qui détermine la pérennité d'une action de restauration écologique de ce type de milieu. La structure spatiale et la dynamique temporelle complexes des écoulements à l'embouchure d'un bras mort pendant les connexions aval ont été étudiées à travers un cas de terrain (lône de Port-Galland, Ain) et un cas de laboratoire (modèle réduit d'un bras mort de la Morava, Slovaquie). Pour chaque cas, des méthodes expérimentales innovantes ont été mises en oeuvre et l'analyse s'est appuyée sur une modélisation hydrodynamique bidimensionnelle (code Rubar20TS). Plusieurs chenaux abandonnés contrastés ont ensuite fait l'objet d'un suivi hydro-sédimentaire et d'une étude expérimentale et numérique du fonctionnement en crue : décantation dans la lône de la Table-Ronde (Rhône court-circuité) ; débordements amont/aval dans le chenal étroit de Ricotti et dans l'ancien méandre du Planet (site instrumenté de Blyes, Ain). A l'aide de simulations numériques 1D et 2D, les circulations et les échanges de sédiments sont analysés en fonction du forçage hydro-sédimentaire (phases de crue) et de la configuration des bras morts.

Distributed hydrological models allow to take into account the land surface and input heterogeneities in the modelling. Land surface heterogeneity and hydrological processes span a large amount of spatial and temporal scales. Therefore, we tried to promote flexible hydrological models, able to be adapted to each problem. To take into account land surface heterogeneity, we proposed to discretize a catchment into three nested levels. The first level uses sub-catchments organised around the river network. The second level, called hydro-landscapes, was proposed to take into account sub-catchment scale heterogeneity. The third level allows to further discretize hydro-landscapes to take into account numerical constraints. For the delineation of REWs into homogeneous zones, we proposed a methodology which takes into account landscape heterogeneity, data resolution and the functional scale of hydrological processes included into the modelling. The whole methodology was illustrated using data from the upper Saône catchment. In a second step, we tried to build models corresponding to the proposed principles. We used a hydrological modelling framework called LIQUID. We developed a module solving the Boussinesq equation for 2D transfer in the saturated zone. It was adapted to unstructured meshes. Several tests were conducted to validate the approach. Finally, we have tackled the coupling of different processes (water transfer within the unsaturated and saturated zones and the river) through very simple examples.; Les modèles hydrologiques spatialises sont des outils qui permettent de prendre en compte l'hétérogénéité des surfaces continentales et des données d'entrée dans la modélisation. Compte tenu de la diversité des échelles caractéristiques des processus hydrologiques et de la grande hétérogénéité des surfaces continentales, nous avons cherché a nous orienter vers des modélisations flexibles, qui puissent être adaptées a la question posée. Pour prendre en compte les hétérogénéités de l'espace, nous avons propose un découpage du bassin versant en 3 niveaux. Le premier niveau consiste en un découpage en sous-bassins (REWs) organises autour du réseau hydrographique. Un second niveau de discrétisation, appelé hydro-paysages, a été préconise pour la prise en compte de l'hétérogénéité spatiale au sein des REWs. Nous avons propose un cadre méthodologique pour le découpage en hydro-paysages, afin de prendre en compte non seulement l'hétérogénéité du paysage au sein des sous-bassins. Cette méthodologie permet aussi d'assurer l'adéquation entre l'échelle des données disponibles, l'échelle pertinente pour les processus a représenter et l'échelle de représentation ou unités de modélisation. Le troisième niveau permet d'obtenir les mailles finales de la modélisation après redécoupage éventuel des hydro-paysages en fonction de contraintes numériques. Un exemple sur le Haut-bassin de la Saône permet d'illustrer l'ensemble de la démarche. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons présente les outils utilises pour réaliser des modélisations hydrologiques a la carte'. Pour cela nous nous sommes appuyés sur la plate-forme de modélisation LIQUID qui a servi de support a notre travail. Afin de prendre en compte dans la modélisation, les mailles non structurées issues du découpage spatial propose, nous avons développé un module de simulation des transferts latéraux dans la zone saturée. Il résout l'équation de Boussinesq 2D sur un maillage irrégulier mais conforme. Différents tests ont été réalises pour valider l'approche. Nous avons enfin abordé, sur quelques exemples simples, la problématique du couplage de différents modules en partant de ce module sature et en étudiant le couplage avec les écoulements dans la rivière et la zone non saturée.

Distributed hydrological models allow to take into account the land surface and input heterogeneities in the modelling. Land surface heterogeneity and hydrological processes span a large amount of spatial and temporal scales. Therefore, we tried to promote flexible hydrological models, able to be adapted to each problem. To take into account land surface heterogeneity, we proposed to discretize a catchment into three nested levels. The first level uses sub-catchments organised around the river network. The second level, called hydro-landscapes, was proposed to take into account sub-catchment scale heterogeneity. The third level allows to further discretize hydro-landscapes to take into account numerical constraints. For the delineation of REWs into homogeneous zones, we proposed a methodology which takes into account landscape heterogeneity, data resolution and the functional scale of hydrological processes included into the modelling. The whole methodology was illustrated using data from the upper Saône catchment. In a second step, we tried to build models corresponding to the proposed principles. We used a hydrological modelling framework called LIQUID. We developed a module solving the Boussinesq equation for 2D transfer in the saturated zone. It was adapted to unstructured meshes. Several tests were conducted to validate the approach. Finally, we have tackled the coupling of different processes (water transfer within the unsaturated and saturated zones and the river) through very simple examples.; Les modèles hydrologiques spatialises sont des outils qui permettent de prendre en compte l'hétérogénéité des surfaces continentales et des données d'entrée dans la modélisation. Compte tenu de la diversité des échelles caractéristiques des processus hydrologiques et de la grande hétérogénéité des surfaces continentales, nous avons cherché a nous orienter vers des modélisations flexibles, qui puissent être adaptées a la question posée. Pour prendre en compte les hétérogénéités de l'espace, nous avons propose un découpage du bassin versant en 3 niveaux. Le premier niveau consiste en un découpage en sous-bassins (REWs) organises autour du réseau hydrographique. Un second niveau de discrétisation, appelé hydro-paysages, a été préconise pour la prise en compte de l'hétérogénéité spatiale au sein des REWs. Nous avons propose un cadre méthodologique pour le découpage en hydro-paysages, afin de prendre en compte non seulement l'hétérogénéité du paysage au sein des sous-bassins. Cette méthodologie permet aussi d'assurer l'adéquation entre l'échelle des données disponibles, l'échelle pertinente pour les processus a représenter et l'échelle de représentation ou unités de modélisation. Le troisième niveau permet d'obtenir les mailles finales de la modélisation après redécoupage éventuel des hydro-paysages en fonction de contraintes numériques. Un exemple sur le Haut-bassin de la Saône permet d'illustrer l'ensemble de la démarche. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons présente les outils utilises pour réaliser des modélisations hydrologiques a la carte'. Pour cela nous nous sommes appuyés sur la plate-forme de modélisation LIQUID qui a servi de support a notre travail. Afin de prendre en compte dans la modélisation, les mailles non structurées issues du découpage spatial propose, nous avons développé un module de simulation des transferts latéraux dans la zone saturée. Il résout l'équation de Boussinesq 2D sur un maillage irrégulier mais conforme. Différents tests ont été réalises pour valider l'approche. Nous avons enfin abordé, sur quelques exemples simples, la problématique du couplage de différents modules en partant de ce module sature et en étudiant le couplage avec les écoulements dans la rivière et la zone non saturée.

Rainfall extremes are analyzed by local variables such as annual or seasonal maximum of rainfall for various durations between one hour and one day, the excess over a high threshold, or the temporal series of storm events. Models from univariate or bivariate extreme value analysis or stochastic rainfall generators have been presented to describe the asymptotic behavior of these variables. In the case of temporal storm events series, the temporal persistence has been modeled through a Markovian process. The models uncertainties have been analyzed too, with Bayesian or frequency analysis methods. Models have been validated with long series of daily rainfall, hourly series and storm events series, provided by Météo-France and Cemagref. In particular, it has been often noted that the distribution of the extremes has no bound and a heavier tail than the Gumbel or exponential distribution., Le comportement des valeurs extrêmes de pluie en France a été analysé au travers de variables locales telles que les maxima annuels ou saisonniers de pluies mesurées sur différents pas de temps entre l'heure et la journée, les valeurs supérieures à un seuil élevé, ou la série temporelle de succession d'averses. Différents modèles, issus de la théorie des valeurs extrêmes uni-variée et bi-variée ou de générateurs stochastiques de pluie, ont été présentés pour étudier le comportement asymptotique de ces variables aléatoires. Dans le cas des séries temporelles d'averses, la persistance dans le temps des valeurs fortes a été modélisée à l'aide d'un processus Markovien. Les incertitudes associées aux différents modèles ont également été analysées, avec des méthodes bayésiennes ou fréquentielles. Nous avons pu valider nos modèles avec de longues séries de mesures pluviométriques, avec des chroniques de pluies horaires et avec des chroniques d'événements pluvieux décrits par des averses fournis par Météo-France et le Cemagref. Dans de nombreux cas, nous avons en particulier noté que la distribution des extrêmes est non bornée, et de queue plus lourde qu'une loi Gumbel ou exponentielle.

The thesis deals with the problematic of the renewal programming of public infrastructures built in the within a network structure: Highway networks, bridges networks, electrical supply networks, transport networks and in particular the water networks. A sustainable management of infrastructure assets is required in order to improve continuously their performance. Renewal works are needed to ensure the continuity of the service access, to reduce operations costs, maintenance costs and enhance the performance of the infrastructures. This investment do not generate necessarily a cash flow that cause a difficulty for the public utilities to support them. It represent also an asset and a patrimony with important service life. The asset management allows monitoring of infrastructures and programming the required works to be implemented to ensure a right operation of infrastructure over their service life. This approach need to take into the decision making process economic, technical and social criteria. This work propose a decision making tool inspired from asset management approach that allows to assess the required renewals , to select and program over a given time step the required annual works. We consider uncertainty sources linked with the state of the asset and the availability of financial resources. The asset considered in the thesis is consisted of the pipes forming the water networks. The developed tool propose an acceptable sequence of interventions on the water network by the identification of pipes which need renewal work and allows to identify the nature of the required intervention according to constrained related to available financial resources and technical conditions of water network operation over a given time step. The model uses a multiobjective optimisation using the Pareto optimality with the help of a specific genetic algorithm and hydraulic simulation software for the search of feasible renewal policies, the selection of the right policy among proposed one remains to water utility manager., Le travail de thèse porte sur la problématique de programmation du renouvellement d'infrastructures publiques faisant apparaître la notion de réseau physique : les réseaux d'autoroutes, réseaux de ponts, réseaux électriques, réseaux de transport et plus particulièrement les réseaux d'Alimentation en Eau Potable. En effet l'exploitation de ces infrastructures qui subissent l'usure physique et l'obsolescence technique nécessite la remise à niveau de leur performance dans une démarche d'amélioration continue, ce qui rend la réalisation de travaux de renouvellement indispensables pour pérenniser l'accès à un service donné. Ils représentent des investissements de modernisation dont le but est de réduire les coûts d'exploitation et de maintenance des infrastructures existantes en améliorant leur fonctionnement. Ces investissements ne génèrent pas nécessairement de nouveaux flux financiers « Cash-Flow », d'où la difficulté pour les services publics à les supporter. Ils représentent des immobilisations et un patrimoine dont la durée de vie est importante. La gestion du patrimoine ou « Asset Management » est une approche qui permet de suivre l'évolution d'un patrimoine et d'anticiper les travaux à réaliser pour son maintien en service tout au long de sa durée de vie. La mise en place d'une telle approche nécessite la prise en compte dans le processus de décision de critères à la fois économiques, techniques et sociaux. Ce travail propose un modèle d'aide à la décision qui s'inspire de cette approche permettant d'évaluer les besoins en renouvellement, de déterminer les priorités et de programmer dans le temps la réalisation des travaux sur un horizon donné de manière pluriannuelle. Nous considérons des sources d'incertitude liées à l'état du patrimoine et la disponibilité des ressources financières requises. Dans le cadre de la thèse, ce patrimoine est constitué par les conduites formant les réseaux d'Alimentation en Eau Potable (AEP). Le modèle élaboré propose une séquence acceptable d'interventions sur le réseau en identifiant les conduites devant faire l'objet de travaux, ainsi que la nature des interventions à effectuer. Ceci, en tenant compte de contraintes liées à la disponibilité des ressources financières et aux prescriptions techniques de fonctionnement du réseau sur un horizon de planification donné, ce qui nécessite un lissage des ressources financières dans le temps. Le modèle utilise une optimisation multi-objectif basée sur l'optimum de Pareto, faisant appel à un algorithme génétique spécifique couplé avec un logiciel de simulation hydraulique pour la recherche de politiques de renouvellement acceptables. Il propose une démarche adaptée à la réalité du terrain pour la détermination d'un ensemble de solutions viables, parmi lesquelles le gestionnaire du réseau d'eau peut choisir une politique de renouvellement traduisant une programmation pluriannuelle des travaux de renouvellement.

The purpose of this research was to investigate the effects of grain sorting on bedload. The main procedure consisted first of analysing flow properties over uniform materials (Part 1), and then comparing this with the results obtained with mixtures of uniform materials (Part 2). The experimental setup is presented. One hundred and fourty-four friction factor values were measured under bedload equilibrium flow conditions, over uniform gravel bed materials and on slopes varying from 1% to 9%. Newly produced values indicate that bedload contributes to a not insignificant increase in the friction factor when compared to clear water flow. The data set was extended to 1551 values (with historical data) and the Darcy-Weisbach flow resistance equation was reviewed for a wide range of flow conditions. Three regimes were identified: no sediment transport, low sediment transport and high sediment transport. Each regime was characterized by a different friction law associated with differences in particle motion. The new flow resistance model was used to analyse the bedload data set. The analysis revealed a good correspondence between the identified regimes and the transport rate efficiency, calculated from the flow power concept. A new bedload model is proposed, in the form of a modified Meyer-Peter and Muller (1948) equation for the low regime and a power law for the high regime, the transition between both regimes being slope-dependent. Twenty-six experiments were conducted under constant feeding rate conditions, with mixtures of different uniform sediments and for slopes varying from 0.8% to 9%. No equilibrium slope was obtained whatever the run and experiment duration (up to more than 60 h). Instead a periodic fluctuation pattern was observed, affecting the bed slope, the bed state (varying from armour to fine bed) and the bedload discharge. Two types of fluctuations were observed: short fluctuations associated with bedload sheets (local bed slope changes) and large fluctuations associated with strong overall changes in bed morphology. Bedload sheets appeared to be the keystone of the fluctuating process and a hypothesis was formulated for its formation, based on steep slope observations. Based on the experimental observations, a compartment model is proposed for modelling the evolution of the long-term gravel bed profile. This model provides a relationship between the different time scale periods and the grain-sorting phenomenon. It also explains how the flume length can control periodicities. Lastly, the concept of transport rate efficiency was used to demonstrate that grain sorting may control the fluctuation periods and amplitudes by controlling the sand content of the bedload mixture. This hypothesis, plus advances in transport rate efficiency established from the study of flows over uniform materials, was used to reproduce the amplitude of the mean bed slope fluctuations observed with the long-term experiments for different slopes and sediment mixtures. This led to the conclusion that both slope and the periodic fluctuations in solid discharge may be a natural phenomenon in gravel-bed rivers.; Le but de cette thèse est l'étude expérimentale de l'influence du tri granulométrique sur le transport solide par charriage. Dans un premier temps, les résultats des mesures en canal, complétés par les données de la bibliographie, ont permis de constituer un jeu de données de 1551 valeurs pour des écoulements sur matériaux uniformes. Ce jeu de données a servi à valider des lois de frottement et de transport. Dans un second temps, des expériences d'écoulements sur matériaux à granulométrie étendue ont permis de remettre en question la notion d'équilibre. Des fluctuations périodiques du débit solide, de la pente et de l'état de pavage du lit ont en effet été observées à différentes échelles de temps et d'espace. Des formes particulières du lit, appelées nappe de charriage, semblent être une manifestation directe du phénomène de tri granulométrique. En faisant varier l'efficacité du transport sédimentaire, par un contrôle de la teneur en sable de la couche charriée, ces structures pourraient être à l'origine du phénomène de fluctuation. Des modèles ont été proposés et semblent confirmer la justesse de ces hypothèses.

Climate change is widely considered as a reality by scientists. Nevertheless, impacts on hydrological extremes are more difficult to observe and to predict. The aim of this thesis is to answer the following questions: How to detect changes in hydro-climatic series? What are the observed changes for extreme discharges in France? How to take into account possible changes in frequency analysis? These objectives refer to both the local and the regional scales. A number of at-site tests for change have been compared by simulations, leading to the selection of the more suitable method for a given variable. At the regional scale, both field significance and regional consistence are studied. New approaches are proposed and compared with the available methods. The study of almost 200 hydrometric stations does not show global patterns of change for high flows, low flows or regime. At a smaller scale, some consistent trends are detected, but without conclusion about their cause: natural variability, watershed evolution or climate change. Lastly, frequency analysis methods are modified in order to deal with possible non-stationarity. Several statistical tools were found to be suitable for this purpose. The Bayesian approach allows incorporating the uncertainty related to stationarity. At a regional scale, non-stationary models can be dealt with thanks to MCMC methods. Finally, a first approach for dealing with intersite dependence is proposed, based on a model for dependence arising from a Gaussian copula.; Le changement climatique est une réalité largement reconnue aujourd'hui dans la communauté scientifique. Néanmoins, son impact sur les extrêmes hydrologiques est délicat à observer et à prévoir. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est d'apporter des éléments de réponse aux trois questions suivantes : Comment détecter des changements dans les séries hydro-climatiques ? Quelles sont les évolutions observées sur les régimes extrêmes des cours d'eau en France métropolitaine ? Comment prendre en compte ces éventuels changements dans les méthodes de gestion des risques ? Chacun de ces trois objectifs sera traité à l'échelle locale et à l'échelle régionale. Au niveau local, une analyse par simulation a permis de comparer un grand nombre de tests statistiques dédiés à la détection de tendances ou de ruptures, et de réaliser un schéma de sélection du test le plus approprié à la variable d'étude. Au niveau régional, deux aspects ont été pris en compte : la significativité et la cohérence régionale. Dans les deux cas, des méthodes sont proposées et comparées aux outils existant. L'analyse d'environ 200 stations hydrométriques en France ne montre pas de changement généralisé, ni en crue, ni en étiage, ni en régime. A plus petite échelle, certaines évolutions sont cependant détectées, mais les résultats ne suffisent pas à en certifier la cause : variabilité naturelle, évolution du bassin versant ou changement climatique. Enfin, les méthodes d'analyse fréquentielle ont été adaptées pour prendre en compte d'éventuelles évolutions temporelles. A cet effet, plusieurs outils statistiques se sont révélés particulièrement intéressants. Tout d'abord, l'analyse Bayésienne permet de considérer l'incertitude liée à la stationnarité. A l'échelle régionale, l'estimation des paramètres de modèles régionaux non stationnaires est possible grâce aux méthodes MCMC. Enfin, nous proposons une première piste, basée sur l'utilisation d'une copule Gaussienne, pour prendre en compte formellement la dépendance spatiale.

Climate change is widely considered as a reality by scientists. Nevertheless, impacts on hydrological extremes are more difficult to observe and to predict. The aim of this thesis is to answer the following questions: How to detect changes in hydro-climatic series? What are the observed changes for extreme discharges in France? How to take into account possible changes in frequency analysis? These objectives refer to both the local and the regional scales. A number of at-site tests for change have been compared by simulations, leading to the selection of the more suitable method for a given variable. At the regional scale, both field significance and regional consistence are studied. New approaches are proposed and compared with the available methods. The study of almost 200 hydrometric stations does not show global patterns of change for high flows, low flows or regime. At a smaller scale, some consistent trends are detected, but without conclusion about their cause: natural variability, watershed evolution or climate change. Lastly, frequency analysis methods are modified in order to deal with possible non-stationarity. Several statistical tools were found to be suitable for this purpose. The Bayesian approach allows incorporating the uncertainty related to stationarity. At a regional scale, non-stationary models can be dealt with thanks to MCMC methods. Finally, a first approach for dealing with intersite dependence is proposed, based on a model for dependence arising from a Gaussian copula.; Le changement climatique est une réalité largement reconnue aujourd'hui dans la communauté scientifique. Néanmoins, son impact sur les extrêmes hydrologiques est délicat à observer et à prévoir. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est d'apporter des éléments de réponse aux trois questions suivantes : Comment détecter des changements dans les séries hydro-climatiques ? Quelles sont les évolutions observées sur les régimes extrêmes des cours d'eau en France métropolitaine ? Comment prendre en compte ces éventuels changements dans les méthodes de gestion des risques ? Chacun de ces trois objectifs sera traité à l'échelle locale et à l'échelle régionale. Au niveau local, une analyse par simulation a permis de comparer un grand nombre de tests statistiques dédiés à la détection de tendances ou de ruptures, et de réaliser un schéma de sélection du test le plus approprié à la variable d'étude. Au niveau régional, deux aspects ont été pris en compte : la significativité et la cohérence régionale. Dans les deux cas, des méthodes sont proposées et comparées aux outils existant. L'analyse d'environ 200 stations hydrométriques en France ne montre pas de changement généralisé, ni en crue, ni en étiage, ni en régime. A plus petite échelle, certaines évolutions sont cependant détectées, mais les résultats ne suffisent pas à en certifier la cause : variabilité naturelle, évolution du bassin versant ou changement climatique. Enfin, les méthodes d'analyse fréquentielle ont été adaptées pour prendre en compte d'éventuelles évolutions temporelles. A cet effet, plusieurs outils statistiques se sont révélés particulièrement intéressants. Tout d'abord, l'analyse Bayésienne permet de considérer l'incertitude liée à la stationnarité. A l'échelle régionale, l'estimation des paramètres de modèles régionaux non stationnaires est possible grâce aux méthodes MCMC. Enfin, nous proposons une première piste, basée sur l'utilisation d'une copule Gaussienne, pour prendre en compte formellement la dépendance spatiale.

Model calibration aims at simulating reference events thanks to an adjustment of physically-based parameters. This thesis proposes a knowledge-based systems approach to this task. After a definition of key concepts, a state of the art and an analysis of the different objects, procedures and reasonings applied to achieve this task are presented. These elements are formalized and integrated within a computer-aided calibration support system. The knowledge is structured into three levels : generic knowledge, knowledge specific to 1D river hydraulics, and knowledge about the advanced use of the simulation code employed. Two real-life case studies are then handled on the basis of available data and intended model application. This thesis allowed the capitalization of know-how which led to build an operational hydraulic model calibration support prototype and to develop artificial intelligence tools both dedicated to calibration and independent from the selected scientific domain., Le calage d'un modèle numérique vise à reproduire des événements de référence par l'ajustement de paramètres à base physique. Cette thèse propose une approche à l'aide de Systèmes à Base de Connaissances. Après une définition des concepts clés, sont présentés un état de l'art et une analyse des différents objets, procédures et raisonnements mis en oeuvre pour mener à bien cette tâche. Ces éléments sont formalisés puis intégrés au sein d'un système d'assistance au calage, selon trois niveaux de connaissances : génériques, propres à l'hydraulique fluviale 1-D, et spécifiques au code de calcul utilisé. Deux cas réels d'application sont traités, en fonction des données disponibles et de l'objectif projeté du modèle. La thèse a permis la capitalisation d'un savoir-faire qui a conduit à un prototype opérationnel d'assistance au calage de modèles hydrauliques et au développement d'outils d'intelligence artificielle dédiés au calage et indépendants de la discipline considérée.

Model calibration aims at simulating reference events thanks to an adjustment of physically-based parameters. This thesis proposes a knowledge-based system approach to this task. After a definition of key concepts, a state of the art and an analysis of the different objects, procedures and reasonings applied to achieve this task are presented. These elements are formalized and integrated within a computer-aided calibration support system. The knowledge is structured into three levels : generic knowledge, knowledge specific to 1D river hydraulics, and knowledge about the advanced use of the simulation code employed. Two real-life case studies are then handled on the basis of available data and intended model application. This thesis allowed the capitalization of know-how, which led to build an operational hydraulic model calibration support prototype, and to develop artificial intelligence tools both dedicated to calibration and independent from the selected scientific domain.; Le calage d'un modèle numérique vise à reproduire des événements de référence par l'ajustement de paramètres à base physique. Cette thèse propose une approche à l'aide de Systèmes à Base de Connaissances. Après une définition des concepts clés, sont présentés un état de l`art et une analyse des différents objets, procédures et raisonnements mis en oeuvre pour mener à bien cette tâche. Ces éléments sont formalisés puis intégrés au sein d'un système d'assistance au calage, selon trois niveaux de connaissances : génériques, propres à l'hydraulique fluviale 1-D, et spécifiques au code de calcul utilisé. Deux cas réels d'application sont traités, en fonction des données disponibles et de l'objectif projeté du modèle. La thèse a permis la capitalisation d'un savoir-faire qui a conduit à un prototype opérationnel d'assistance au calage de modèles hydrauliques et au développement d'outils d'intelligence artificielle dédiés au calage et indépendants de la discipline considérée.

Flooding rivers usually present transition reaches where the floodplain width can significantly vary. The present work focuses on both physical and numerical modeling of over bank flows in such configurations. A particular attention is paid to flows in the flood plain. These flows are characterized by turbulent exchanges due to the velocity gradient between flows in the main channel and the floodplain, and by severe mass transfer and associated momentum exchange between the subsections. New experiments are carried out in non-prismatic compound channel flumes : flows in abrupt contraction of the flood plain, enlarging flood plains, flow in the vicinity of groynes. In addition to conventional 1D and 2D simulations, a new 1D modeling is presented : it is called Independent Subsections Method and separates the dynamic equations in each bed. The simulation of both water depth and discharge rate in the floodplain are in good agreement with experimental data, for eight different geometries.eight tested geometries.; La modélisation des inondations se heurte à plusieurs difficultés dès lors qu'interviennent des débordements de l'écoulement du lit mineur dans les lits majeurs contigus. Les écoulements « en lit composé » sont alors caractérisés par une interaction turbulente entre l'écoulement du lit mineur et celui du lit majeur, mais aussi par des transferts de masse entre lits lorsque la largeur du lit majeur varie. La thèse s'intéresse aux modélisations expérimentale et numérique de ces écoulements non-uniformes. De nouvelles configurations sont explorées : convergence brusque ou divergence linéaire de la plaine d'inondation, épi de type « remblai routier » dans le lit majeur. En plus de simulations numériques 1D et 2D conventionnelles, une nouvelle modélisation est présentée : nommée « Méthode 1D par lit », elle individualise la dynamique de l'écoulement dans chacun des lits et donne des résultats satisfaisants en terme de niveau d'eau et de débit dans le lit majeur, dans huit géométries différentes.

This work deals with the modeling of a flood in an urban environment. Among the various types of urban flood events, it was decided to study specifically the severe surface flooding events which take place in highly urbanized areas. The numerical simulation of such events is usually performed using two dimensional shallow water equation models. However, the abilities of these equations to represent some physical flow processes are restricted, especially when supercritical flows collide in a crossroad. An experimental facility was set up in order to describe the flow structures that occur in a 90° junction of four open channels with supercritical upstream flows. The main flow types were identified, depending mostly on the characteristics and location of the hydraulic jumps that develop. Analytical models were set up in order to predict both the discharge distribution in the downstream branches of the junction and some flow structure characteristics. The fair agreement encountered between analytical models results and experimental measured data confirms that the main flow structures governing the flow pattern development were encountered. The 2D numerical code was then able to simulate the flow patterns observed experimentally. Nevertheless, some discrepancies remain when modeling some local flow characteristics. Eventually, the numerical code was applied to simulate a real severe flooding event: the October 3rd, 1988 flood in Nîmes, France. It was able to simulate the main characteristics of the flood such as the average water depth in each urban zone even though some local flow characteristics could not be accurately represented. It appeared that, in order to reduce the discrepancy between the computed water depths and the flood marks, special attention has to be paid when acquiring the topographical data and estimating the numerical parameter calibration values. Nevertheless, the level of accuracy of the simulation remains limited when comparing the computation results to the available observed information.; Ce travail s'inscrit dans la problématique de la modélisation d'inondations urbaines. Suite à l'établissement d'une typologie des événements d'inondation en ville, le choix des événements à étudier spécifiquement s'est porté sur les inondations violentes ayant lieu dans des zones fortement urbanisées. Afin de simuler de tels événements, l'utilisation de codes de calcul résolvant les équations de Barré de Saint Venant 2D est proposée dans la littérature. Néanmoins, ces équations présentent des limites quant à la représentation de certains processus physiques, en particulier rencontrés lors d'intersections d'écoulements rapides dans les jonctions de rues. Une étude expérimentale a été menée afin de mieux comprendre les processus d'écoulement qui se développent à l'intersection de deux écoulements torrentiels perpendiculaires dans une jonction en croix. Une typologie de ces écoulements a alors été proposée en fonction de la nature et localisation des ressauts hydrauliques dans et aux abords de la jonction. La mise en place de modèles analytiques permettant de prédire les caractéristiques des structures d'écoulement ainsi que la répartition des débits dans les branches aval confirme l'identification des processus principaux régissant les formes d'écoulement qui apparaissent à la jonction. Le code de calcul 2D s'est montré capable de modéliser les écoulements étudiés expérimentalement même si certaines caractéristiques de l'écoulement, telle la largeur des ressauts obliques, ne sont pas parfaitement représentées. L'application de ce code de calcul à la simulation d'un événement réel d'inondation urbaine violente (le 3 octobre 1988 à Nîmes) a permis de mettre en évidence les capacités du code à rendre compte de l'événement global ainsi que ses limites quant à la modélisation précise de certains écoulements locaux. Il est ainsi apparu que la réduction des différences entre les laisses de crue relevées sur le terrain et les hauteurs d'eau calculées par le modèle nécessitent une connaissance détaillée des caractéristiques topographiques du domaine et un calage de certains paramètres numériques. Même dans ce cas, un fort niveau d'incertitude demeure lorsqu'on compare les résultats d'une simulation aux observations disponibles sur un événement de crue donné.

This work deals with the modeling of a flood in an urban environment. Among the various types of urban flood events, it was decided to study specifically the severe surface flooding events which take place in highly urbanized areas. The numerical simulation of such events is usually performed using two dimensional shallow water equation models. However, the abilities of these equations to represent some physical flow processes are restricted, especially when supercritical flows collide in a crossroad. An experimental facility was set up in order to describe the flow structures that occur in a 90° junction of four open channels with supercritical upstream flows. The main flow types were identified, depending mostly on the characteristics and location of the hydraulic jumps that develop. Analytical models were set up in order to predict both the discharge distribution in the downstream branches of the junction and some flow structure characteristics. The fair agreement encountered between analytical models results and experimental measured data confirms that the main flow structures governing the flow pattern development were encountered. The 2D numerical code was then able to simulate the flow patterns observed experimentally. Nevertheless, some discrepancies remain when modeling some local flow characteristics. Eventually, the numerical code was applied to simulate a real severe flooding event: the October 3rd, 1988 flood in Nîmes, France. It was able to simulate the main characteristics of the flood such as the average water depth in each urban zone even though some local flow characteristics could not be accurately represented. It appeared that, in order to reduce the discrepancy between the computed water depths and the flood marks, special attention has to be paid when acquiring the topographical data and estimating the numerical parameter calibration values. Nevertheless, the level of accuracy of the simulation remains limited when comparing the computation results to the available observed information.; Ce travail s'inscrit dans la problématique de la modélisation d'inondations urbaines. Suite à l'établissement d'une typologie des événements d'inondation en ville, le choix des événements à étudier spécifiquement s'est porté sur les inondations violentes ayant lieu dans des zones fortement urbanisées. Afin de simuler de tels événements, l'utilisation de codes de calcul résolvant les équations de Barré de Saint Venant 2D est proposée dans la littérature. Néanmoins, ces équations présentent des limites quant à la représentation de certains processus physiques, en particulier rencontrés lors d'intersections d'écoulements rapides dans les jonctions de rues. Une étude expérimentale a été menée afin de mieux comprendre les processus d'écoulement qui se développent à l'intersection de deux écoulements torrentiels perpendiculaires dans une jonction en croix. Une typologie de ces écoulements a alors été proposée en fonction de la nature et localisation des ressauts hydrauliques dans et aux abords de la jonction. La mise en place de modèles analytiques permettant de prédire les caractéristiques des structures d'écoulement ainsi que la répartition des débits dans les branches aval confirme l'identification des processus principaux régissant les formes d'écoulement qui apparaissent à la jonction. Le code de calcul 2D s'est montré capable de modéliser les écoulements étudiés expérimentalement même si certaines caractéristiques de l'écoulement, telle la largeur des ressauts obliques, ne sont pas parfaitement représentées. L'application de ce code de calcul à la simulation d'un événement réel d'inondation urbaine violente (le 3 octobre 1988 à Nîmes) a permis de mettre en évidence les capacités du code à rendre compte de l'événement global ainsi que ses limites quant à la modélisation précise de certains écoulements locaux. Il est ainsi apparu que la réduction des différences entre les laisses de crue relevées sur le terrain et les hauteurs d'eau calculées par le modèle nécessitent une connaissance détaillée des caractéristiques topographiques du domaine et un calage de certains paramètres numériques. Même dans ce cas, un fort niveau d'incertitude demeure lorsqu'on compare les résultats d'une simulation aux observations disponibles sur un événement de crue donné.

Flooding rivers usually present transition reaches where the floodplain width can significantly vary. The present work focuses on both physical and numerical modeling of over bank flows in such configurations. A particular attention is paid to flows in the flood plain. These flows are characterized by turbulent exchanges due to the velocity gradient between flows in the main channel and the floodplain, and by severe mass transfer and associated momentum exchange between the subsections. New experiments are carried out in non-prismatic compound channel flumes : flows in abrupt contraction of the flood plain, enlarging flood plains, flow in the vicinity of groynes. In addition to conventional 1D and 2D simulations, a new 1D modeling is presented : it is called Independent Subsections Method and separates the dynamic equations in each bed. The simulation of both water depth and discharge rate in the floodplain are in good agreement with experimental data, for eight different geometries.eight tested geometries.; La modélisation des inondations se heurte à plusieurs difficultés dès lors qu'interviennent des débordements de l'écoulement du lit mineur dans les lits majeurs contigus. Les écoulements « en lit composé » sont alors caractérisés par une interaction turbulente entre l'écoulement du lit mineur et celui du lit majeur, mais aussi par des transferts de masse entre lits lorsque la largeur du lit majeur varie. La thèse s'intéresse aux modélisations expérimentale et numérique de ces écoulements non-uniformes. De nouvelles configurations sont explorées : convergence brusque ou divergence linéaire de la plaine d'inondation, épi de type « remblai routier » dans le lit majeur. En plus de simulations numériques 1D et 2D conventionnelles, une nouvelle modélisation est présentée : nommée « Méthode 1D par lit », elle individualise la dynamique de l'écoulement dans chacun des lits et donne des résultats satisfaisants en terme de niveau d'eau et de débit dans le lit majeur, dans huit géométries différentes.

The contamination of surface waters by pesticides has become problematic, for aquatic ecosystems but also for fresh water production. Grassed buffer zones can reduce pesticides transport by surface run-off from cultivated plots to streams. The aims of this work are a better knowledge of various processes governing pesticides dissipation in grassed strips, to asses the efficiency of such management practices including the fate of infiltrated pesticides and to validate a predicting tool, useful for future technical guidelines. Following a state of the art concerning potential dissipation processes, a long-term field experimentation has been initiated, in the Beaujolais area (France). The experimental device is used to characterize the coupled propagation of water and herbicide fluxes (diuron), at the soil surface and in the vadoze zone of a grassed strip. Natural and artificial run-off events were recorded at the outlet of a chemically treated vineyard. Both hydrodynamic and adsorption properties of the soil profile were determined. Results show a structural porosity, associated with the vegetal cover, inducing a high infiltration capacity but also a rapid propagation of fluxes. Nevertheless, infiltrated pesticides are retained in the root zone. Simulations were performed with the Hydrus 2D model at the scale of the soil profile, and a coupled version with a kinematic wave surface model was used at the slope scale. Soil water fluxes were accurately simulated with the Richards equation. A mobile-immobile water hypothesis reproduces subsurfacic solute transport as well. The dual and explicit representation of surface and subsurface flows appears to be necessary.; La contamination des milieux aquatiques par les pesticides est un problème préoccupant, tant sur le plan écologique que pour la production d'eau potable. L'aménagement de zones tampons enherbées représente une solution pour limiter le transport par ruissellement des pesticides appliqués sur les parcelles cultivées, vers les eaux de surface. Les objectifs de ce travail sont une meilleure connaissance des processus de dissipation des pesticides dans une bande enherbée, une évaluation globale de l'efficacité de ces dispositifs incluant le devenir des polluants infiltrés dans le sol, et la validation d'un outil de prédiction susceptible de guider de futures recommandations d'aménagement. Après un état de l'art concernant les processus de dissipation potentiels, une expérimentation a été initiée en conditions naturelles, dans le Beaujolais, pour étudier la propagation couplée surface-subsurface des flux d'eau et d'un herbicide (diuron) dans une bande enherbée. Des événements naturels, issus d'une parcelle de vigne désherbée chimiquement, et artificiels ont été enregistrés. Les propriétés hydrodynamiques et d'adsorption du milieu ont été déterminées. On montre l'existence d'une porosité structurale importante, liée au couvert, induisant une grande capacité d'infiltration mais aussi une propagation verticale rapide des flux. Les polluants infiltrés sont cependant retenus dans la zone racinaire. Un travail de modélisation a été réalisé avec le modèle Hydrus 2D à l'échelle du profil de sol. Une version couplée avec un modèle de ruissellement de type onde cinématique a été utilisée à l'échelle du versant. Une représentation homogène de type Richards des flux d'eau, associée à une hypothèse de transport hétérogène des solutés, de type eau mobile-immobile, permet de reproduire de façon acceptable les flux observés dans la zone racinaire. Le couplage Richards 2D-onde cinématique s'avère nécessaire pour reproduire le partage infiltration-ruissellement observé.

Hydrological regime controls physical aquatic habitat conditions at two time scales : i) at short time scale, through variations of hydraulic conditions with discharge that directly affect biological processes; and ii) at large time scale, through adjustment and maintenance processes of the main-channel morphology and substrate, essentially generated by frequent floods. in order to link aquatic habitat to drainage basin characteristics through hydrological regime, this work focuses on a description of channel morphology and hydraulics as functions of discharge, relevant at river reach scale, especially at near bankfull flow. We selected two kinds of descriptors of the channel: bankfull discharge and reach hydraulic geometry. bankfull discharge - considered here exclusively as an hydraulic variable - corresponds to the main channel capacity and is also assumed to represent the magnitude of the formative discharge in natural alluvial rivers. Reach hydraulic geometry provides an estimation of mean and variability of hydraulic conditions with varying discharge. These variables are more and more used as input data for biological models. We carried out topographical surveys and built a 1-d hydraulic model on 17 gauged river reaches mainly located in the loire river bassin, but also in the orgeval river basin and in the cévennes region (france). This model helped us to define a methodology to estimate bankfull discharge and reach hydraulic geometry. Finally we led a first comparison between these morphological variables and the river basin characteristics.; Le régime hydrologique contrôle les habitats aquatiques sur le court terme, a travers les variations des conditions hydrauliques en fonction du débit affectant directement les processus biologiques, et sur le long terme, a travers l'ajustement et la maintenance de la morphologie du lit mineur. Pour relier les processus physiques et biologiques, des variables et des approches communes doivent être utilisées. Dans ce travail, deux descripteurs de la morphologie ont été considérés, le débit de pleins bords et les relations de géométrie hydraulique. Le débit de pleins bords correspond à la capacité d'écoulement du lit mineur juste avant de déborder dans la plaine d'inondation, a l'échelle de la station. Pour les rivières alluviales en fonctionnement naturel, il joue un rôle important du point de vue de la structuration de la morphologie. La géométrie hydraulique a la station fournit une estimation de l'évolution des grandeurs hydrauliques moyennes et de leur variabilité en fonction du débit a l'échelle de la station. Elle est utilisée comme donnée d'entrée des modèles biologiques. L'objectif de cette thèse est de fournir un cadre méthodologique pour l'estimation de ces descripteurs. Nous avons effectué des mesures topographiques et construit un modèle hydraulique 1-d sur 17 stations de cours d'eau situées majoritairement dans le bassin de la Loire, mais aussi dans celui de l'Orgeval et dans les Cévennes. Cette analyse nous a permis d'affiner ces différents descripteurs, de préciser l'échelle spatiale qui leur est associée, et enfin de proposer un début de comparaison avec différentes caractéristiques du bassin versant.

To understand surface transfers of pesticides, the catchment of Rouffach (Haut-Rhin, France) and two plots inside are equipped to quantify the fluxes of 17 active matters in continuously during approximately 6 months per year. The study also compares, at plot scale, two practical farming for the distribution of fluxes of water and associated pesticides, in infiltration and runoff (weeded chemically in a full and grassed inter-row on two with weeding on the row).The measurement instrumentation of the site is validated by identifying the possible sources of errors (uncertainty and bias) during the evaluation of the pesticide concentration. From a method of decomposition of the measurement acquisition and experiments, we evaluate bias associated with data. Certain steps can be particularly problematic for specific compounds, sensitive according to Their characteristic to the processes concerned. The results achieved over the two years of monitoring (2003-2004) with opposite rainfalls enable us to emphasize the principal processes, common to the two years, implied in pesticide transfers on this type of medium. All the compounds are detected at least once in 2003 or 2004. The average concentrations of the majority of the pesticides are strong after the first episodes according to application. But the pluviometric factors (intensity and volume) can make increase strongly the concentrations even several months after the application if the molecules are still mobilizable by runoff. The majority of the compounds are also detected during events with runoff on the impermeable zones, without plot runoff. The unfavourable factors mainly explaining the strong concentrations measured for some pesticides would be an input generalized in time and space and/or properties supporting a durable availability in the zone of interface soil-runoff. We finally validated, by using a simplified hydrological model, the assumption that the response time of the pesticide can be influenced, after the first major event, by the space distribution of the compound input(s) in a prevalent way and, for the following events, by the space distribution plus the pesticide state (desorption/degradation) moving in time according to its characteristics. The total fluxes exported with runoff at catchment outlet spread from 0 to 0,62 % of the applied quantity. The critical events from their hydrological characteristics (intensity, duration) and their situation with respect to the inputs constitute the main part of the exported quantities. The comprehension of pesticides behaviour enables us to propose solutions to limit pesticides transfers at catchment scale., Afin de mieux comprendre les transferts surfaciques de produits phytosanitaires, les exutoires du bassin versant de Rouffach (Haut-Rhin, France) et de deux parcelles de celui-ci sont instrumentés afin de quantifier les flux de 17 matières actives en « continu » pendant environ 6 mois par an. Il est également comparé, à l'échelle parcellaire, deux pratiques culturales au niveau de la répartition des flux d'eau et de pesticides associés, en infiltration et en ruissellement (désherbée chimiquement en plein et enherbée un inter-rang sur deux avec désherbage sur le rang). L'instrumentation de mesure du site est validée en identifiant les sources d'erreurs possibles (incertitude et biais) lors de l'évaluation de la concentration en pesticide. A partir d'une méthode de décomposition de l'acquisition de la mesure et d'expériences, nous évaluons les biais associés aux mesures. Certaines étapes peuvent être particulièrement problématiques pour des molécules spécifiques, sensibles selon leur caractéristique aux processus en jeu. Les résultats acquis sur les deux années de suivi 2003-2004 avec des pluviosités opposées nous permettent de faire ressortir les principaux processus, Communs aux deux années, impliqués dans les transferts de pesticide dans ce type de milieu. Toutes les molécules sont détectées au moins une fois en 2003 ou en 2004. Les concentrations moyennes de la plupart des molécules sont fortes après les premiers épisodes suivant application. Mais les facteurs pluviométriques (intensité et volume) Peuvent faire augmenter fortement les concentrations même plusieurs mois après l'application si les molécules sont encore mobilisables par le ruissellement. La plupart des molécules sont cependant aussi détectées pendant des événements ruisselants sur les zones imperméables, non successifs à des ruissellements parcellaires. Les facteurs défavorables expliquant en grande partie les fortes concentrations mesurées pour Certaines molécules seraient une application généralisée dans le temps et l'espace et/ou des propriétés favorisant une disponibilité durable dans la zone d'interface sol-ruissellement. Nous avons validé finalement, en utilisant un modèle hydrologique simplifié, l'hypothèse que le temps de réponse du chémogramme d'une molécule peut être influencé, après le premier événement majeur, par la répartition spatiale de l'apport de la molécule et, pour les événements suivants, par la répartition spatiale plus l'état de la molécule (désorption/dégradation) évoluant dans le temps en fonction de ses caractéristiques. Les flux totaux exportés à l'exutoire du bassin versant s'échelonnent De 0 à 0,62 % des quantité appliquées. Les épisodes critiques de par leurs caractéristiques hydrologiques (intensité, durée) et leur situation vis-à-vis des apports constituent l'essentiel des quantités exportées. La compréhension des transferts des pesticides nous permet alors de pouvoir proposer un certain nombre de solutions pour limiter les transferts de pesticide à l'échelle du bassin versant.

Regional hydrology shows real improvement partly due to new statistical developments, environmental database accesses and computational facilities. Nevertheless, theoretical difficulties for mapping river regime characteristics or for estimating these features at ungauged locations remain because of the nature of the variable under study: river flows are related to a specific area, i.e. the drainage basin, and are spatially organised through the river network with upstream-downstream dependencies.Estimations of hydrological descriptors are required for studying links with ecological processes at different scales, from local site where biological and/or water quality data are available to larger scale for sustainable development purposes. This presentation aims at describing a method for mapping runoff pattern along the main river network. The approach dedicated to mean annual runoff is based on geostatistical interpolation procedures coupled with empirical relationships. Expansion in empirical orthogonal function was considered in combination with kriging for interpolating mean monthly discharges. The methodologies are illustrated by an application in France., La régionalisation des caractéristiques de débits soulève de nombreux problèmes théoriques, pour certains encore du domaine de la recherche. Le principal problème d`une cartographie est lié au fait que : le débit écoulé en un point est représentatif d`une surface et non pas d`un point. Le débit est la résultante de la transformation pluie/débit sur le bassin versant en amont de ce point. L`estimation des caractéristiques de débit est requise pour établir les liens entre l`hydrologie et la biologie à différentes échelles, depuis le tronçon instrumenté jusqu`au bassin de gestion, et fournir un cadre à une gestion durable des hydro-écosystèmes. Cette communication présente une méthode d`interpolation des débits de référence le long du réseau hydrographique à base de géostatistique, de décomposition en fonctions orthogonales empiriques et de relations empiriques entre les caractéristiques examinées et le relief. Les variables examinées sont le module et les douze débits mensuels moyens formant le cycle hydrologique et la zone d`étude couvre l`ensemble de la France Métropolitaine.

The use of two-phase solid-liquid secondary refrigerants (ice-slurries) is an interesting solution for the refrigerating industry, which has to integrate new norms on safety and environmental aspects. However, the dispersed solid phase generator remains expensive and difficult to use. In this work, we study two direct-contact heat transfer methods, which could lead to an economic and optimal ice-slurry technology. These methods are vacuum evaporation and direct injection. This work deals with different aspects related to the sizing of this type of generators. Solid-liquid-vapour equilibria are required for vacuum cooling applications. We evaluated both theoretically and experimentally the ice-liquid-vapour equilibria for aqueous solutions whose use is considered in ice-slurry systems. Moreover, we propose an introduction to the estimation of vacuum evaporation mass flow rate. Regarding direct injection, an important bibliographic review is presented on the evaporation of one fluid in an immiscible medium. We compare this review with our experimental results on direct contact evaporation. This comparison leads to the construction of a simplified model of the evaporator. Finally, some results obtained with a direct injection experimental facility are presented.; L'utilisation des fluides frigoporteurs diphasiques solide-liquide (coulis de glace) est une solution intéressante pour répondre aux nouvelles réglementations sécuritaires et environnementales concernant l'industrie du froid. Toutefois, la question de la production de la phase solide dispersée demeure un inconvénient de ce type de technologie, du fait que le générateur s`avère être coûteux en termes d'investissement et de maintenance. Dans ce travail de thèse, nous étudions deux techniques d'échange par contact direct, qui pourraient permettre d'obtenir une installation moins onéreuse et plus performante. Ces techniques sont l'évaporation sous vide et l'injection directe. Cette étude porte sur le dimensionnement du générateur.Concernant l'évaporation sous vide, nous avons déterminé par le calcul et par l'expérience les courbes d'équilibre glace-liquide-vapeur pour différentes solutions aqueuses susceptibles d'être utilisées dans la production des coulis de glace. Ceci nous a permis de construire des diagrammes mettant en relation la fraction massique en glace et le niveau de pression dans l`évaporateur. Par ailleurs, nous traitons de manière formelle et expérimentale le problème de l'évaluation du débit d'évaporation sous vide des solutions aqueuses. Quant à l'injection directe, qui consiste à injecter le frigorigène dans le mélange frigoporteur, après avoir mené une étude bibliographique assez complète sur l'évaporation d'une goutte dans un milieu non miscible, nous avons évalué expérimentalement les échanges de chaleur entre les deux fluides ce qui nous a permis de construire un modèle simplifié. Nous avons complété ce travail avec quelques expériences effectuées sur un prototype de générateur à injection directe.

Windstorm is a major natural disturbance in temperate forests. This thesis deals with the impact of the Lothar storm (december 1999) on insect diversity in managed deciduous lowland forests in the Brie region (France, Seine-et-Marne). Are there short-term gap effects and gap size effects on beetle assemblages in uncleared gaps in 2001 ? Moreover, does the response of beetle assemblages also depend on local conditions within gaps and on the landscape pattern around gaps ? I used two interception trapping methods in order to sample beetles at ground (pitfall traps) and air (window flight traps) levels, and I sampled 24 windthrow gaps (ranging from 0.1 to 3.3 ha in area), 14 closed-forest controls and 12 open stands (seed cuts and sapling stands). I studied all the beetles sampled by window traps at the family level, and the following families at the species level : epigaeic and aerial Carabidae, Scolytinae and other saproxylic families. 125 000 beetles were sampled, that belong to 66 families, 93 carabid species and 185 saproxylic species. Gap effect. In the second year after the windstorm, in response to variations in micro-habitats and resources (dead wood, root plates, flower mats, preys~), the beetle assemblages clearly changed in gaps for all the study groups. At the family level, the abundance of aquatic, flower-visiting and zoophagous beetles increased in gaps, probably due to the local quantity of temporary ponds below root plates, of flowers (Rubus, etc.) and to the number of preys, respectively. The phytophagous terrestrial beetles and the opophagous beetles did not respond positively to the development of the vegetation in the overstorey and to sap flows from wounded trees, respectively. The abundance of pioneer and secondary xylophagous beetles did not vary in gaps compared to controls. However, at the species level, the composition of saproxylic assemblages in gaps and controls was significantly different. The cumulative richness of saproxylic species (except scolytids) increased in gaps. Various individual responses were detected : about 15 species were characteristic of closed forest and strongly decreased in gaps, whereas more than 30 species were typical of gaps. The total carabid richness and the richness of open-land species were greater in gaps than in controls. The group of forest species decreased in abundance and local richness in pitfall traps in gaps, and several species underwent severe local reductions. In contrast, some forest taxa were not affected or were even favoured, and no species disappeared in the whole studied gaps. Inside gaps, some key elements, such as down tree crowns, herbs and dead wood contributed to species distribution. Gap size effect. The gap area triggers some variations in beetle richness and composition, by changing the micro-climatic conditions and the quality and quantity of micro-habitats. Many carabid and saproxylic taxa are characteristic of mid-size and large gaps, but none in small gaps. The higher cumulative richness occurred in large gaps for Carabidae, and in mid-size gaps for saproxylic beetles. Effect of landscape pattern. The gap isolation (i.e. a low cover of open-land areas around gaps) reduced the colonisation of gaps by open-land carabid species. The cover of cutting areas around gaps influenced the scolytid assemblages in gaps. The other results are difficult to interpret, as they depend on the study scale. The community composition in gaps was significantly different from controls and open stands, particularly for saproxylic beetles ; their richness was higher in natural gaps thanks to the great number of species related to fresh and sun-exposed dead wood. The gaps act as open areas rich in dead wood, and they take part to the increase of the gamma diversity in a forest. The maintenance of unlogged gaps and the half-salvaging of others are discussed as management opportunities. The results related to gap size and gap context, are discussed in terms of forest landscape planning (size and spatial distribution of cuts). Obviously, traditional fellings and uncleared gaps significantly differ, especially in terms of volume and diversity of dead wood. Because of the high number of species characteristic of mid-size and large gaps, it would be interesting to carry out some mid-size fellings (about 0.5 ha in area) and to maintain a high volume and a high diversity of dead-wood within these fellings. This management option has not been tested yet., La tempête est une perturbation naturelle majeure dans les écosystèmes forestiers tempérés. Cette thèse porte sur l'impact de la tempête survenue en décembre 1999 sur la diversité entomologique dans des forêts feuillues de Seine-et-Marne. La réponse des communautés de Coléoptères dans des trouées de chablis non exploitées est étudiée à court terme, lors de la 2e saison d`activité après perturbation. Nous avons étudié l`ensemble des coléoptères aériens circulants au niveau taxonomique de la famille, et au niveau spécifique, plusieurs familles : les Carabidae épigés et volants, les Scolytinae et plusieurs autres familles de Coléoptères saproxyliques. L`examen de groupes écologiques complète l`analyse taxonomique. Deux techniques d`échantillonnage de l`entomofaune circulante épigée (pièges à fosse) et aérienne (pièges-vitres) ont été utilisées dans 24 trouées de chablis de surface variable (de 0.1 à 3.3 ha), 14 témoins forestiers et 12 autres milieux ouverts intra-forestiers. 125 000 coléoptères ont été échantillonnés, soit 66 familles, 93 espèces de Carabidae et 185 espèces de coléoptères saproxyliques. Dès la deuxième année après tempête, en réponse aux variations des micro-habitats et des ressources disponibles (bois mort, galettes, fleurs, proies~), les assemblages de Coléoptères sont clairement différenciés dans les trouées par rapport aux témoins forestiers, pour tous les taxons étudiés. Au niveau des familles, l`abondance des coléoptères aquatiques, des floricoles et des prédateurs augmente dans les trouées, probablement en raison de la forte densité respective des creux de chablis, des ronciers et arbustes à fleurs, et des effectifs croissants de proies. Les coléoptères phytophages terrestres et les opophages ne répondent pas positivement, respectivement à la quantité de matériel végétal des strates basses ou d`écoulements de sève dans les trouées. Dans les trouées, l`abondance totale des xylophages secondaires et des xylophages pionniers varie peu, mais la différence de composition des saproxyliques entre trouées et témoins forestiers est très significative et leur richesse cumulée (sauf celle des scolytes en particulier) augmente dans les trouées. Les réponses spécifiques sont contrastées. Une quinzaine d`espèces est caractéristique des témoins et régresse fortement dans les trouées, tandis que plus de 30 espèces sont caractéristiques des trouées. Pour les Carabidae, la richesse cumulée, et notamment celle des espèces de milieu ouvert, est supérieure en trouée. L`abondance du groupe des espèces forestières est réduite dans les trouées au sol, et plusieurs espèces connaissent de fortes régressions locales. Mais certains taxons forestiers sont peu affectés voire favorisés, et aucun ne disparaît de l`ensemble des trouées étudiées. A l`intérieur de la trouée, certains éléments structurants tels que les houppiers de chablis, les tapis d`herbacées, le recouvrement de bois mort au sol, participent à la distribution des espèces. La surface de trouée contribue aux variations de composition et de richesse au sein des trouées, par l`amplitude du contraste micro-climatique induit et les changements qualitatifs et quantitatifs de micro-habitats. De nombreux taxons sont caractéristiques des trouées moyennes et/ou grandes parmi les carabiques et les saproxyliques. La richesse spécifique maximale se situe dans les grandes trouées pour les Carabidae, dans les trouées moyennes pour les coléoptères saproxyliques. A l`échelle du paysage, l`isolement des trouées par rapport aux autres milieux ouverts réduit leur colonisation par des Carabidae de milieu ouvert. D`autre part, la densité de coupes environnant les trouées influence la composition des assemblages de scolytes. La composition des communautés dans les trouées est différente de celle des peuplements fermés et des coupes, notamment pour les coléoptères saproxyliques dont la richesse est plus importante dans les trouées en raison du nombre de taxons liés au bois mort frais et/ou exposé. Les trouées, milieux ouverts riches en bois mort, contribuent ainsi à augmenter la diversité gamma à l`échelle du massif. L`intérêt du maintien de quelques trouées non exploitées et de la semi-exploitation des grandes trouées est abordé. Malgré les différences entre coupes et trouées, les résultats relatifs à l`impact de la surface et du contexte paysager des trouées sur leurs assemblages faunistiques, sont discutés dans une optique d`aménagement (répartition spatiale et surface des coupes). En raison du nombre important d`espèces caractéristiques des trouées grandes et/ou moyennes, il semble intéressant de ménager des coupes de superficie moyenne, de l`ordre de 0.5 ha, et d`y maintenir un volume et une diversité de bois mort accrus.

Windstorm is a major natural disturbance in temperate forests. This thesis deals with the impact of the Lothar storm (december 1999) on insect diversity in managed deciduous lowland forests in the Brie region (France, Seine-et-Marne). Are there short-term gap effects and gap size effects on beetle assemblages in uncleared gaps in 2001 ? Moreover, does the response of beetle assemblages also depend on local conditions within gaps and on the landscape pattern around gaps ? I used two interception trapping methods in order to sample beetles at ground (pitfall traps) and air (window flight traps) levels, and I sampled 24 windthrow gaps (ranging from 0.1 to 3.3 ha in area), 14 closed-forest controls and 12 open stands (seed cuts and sapling stands). I studied all the beetles sampled by window traps at the family level, and the following families at the species level : epigaeic and aerial Carabidae, Scolytinae and other saproxylic families. 125 000 beetles were sampled, that belong to 66 families, 93 carabid species and 185 saproxylic species. Gap effect. In the second year after the windstorm, in response to variations in micro-habitats and resources (dead wood, root plates, flower mats, preys~), the beetle assemblages clearly changed in gaps for all the study groups. At the family level, the abundance of aquatic, flower-visiting and zoophagous beetles increased in gaps, probably due to the local quantity of temporary ponds below root plates, of flowers (Rubus, etc.) and to the number of preys, respectively. The phytophagous terrestrial beetles and the opophagous beetles did not respond positively to the development of the vegetation in the overstorey and to sap flows from wounded trees, respectively. The abundance of pioneer and secondary xylophagous beetles did not vary in gaps compared to controls. However, at the species level, the composition of saproxylic assemblages in gaps and controls was significantly different. The cumulative richness of saproxylic species (except scolytids) increased in gaps. Various individual responses were detected : about 15 species were characteristic of closed forest and strongly decreased in gaps, whereas more than 30 species were typical of gaps. The total carabid richness and the richness of open-land species were greater in gaps than in controls. The group of forest species decreased in abundance and local richness in pitfall traps in gaps, and several species underwent severe local reductions. In contrast, some forest taxa were not affected or were even favoured, and no species disappeared in the whole studied gaps. Inside gaps, some key elements, such as down tree crowns, herbs and dead wood contributed to species distribution. Gap size effect. The gap area triggers some variations in beetle richness and composition, by changing the micro-climatic conditions and the quality and quantity of micro-habitats. Many carabid and saproxylic taxa are characteristic of mid-size and large gaps, but none in small gaps. The higher cumulative richness occurred in large gaps for Carabidae, and in mid-size gaps for saproxylic beetles. Effect of landscape pattern. The gap isolation (i.e. a low cover of open-land areas around gaps) reduced the colonisation of gaps by open-land carabid species. The cover of cutting areas around gaps influenced the scolytid assemblages in gaps. The other results are difficult to interpret, as they depend on the study scale. The community composition in gaps was significantly different from controls and open stands, particularly for saproxylic beetles ; their richness was higher in natural gaps thanks to the great number of species related to fresh and sun-exposed dead wood. The gaps act as open areas rich in dead wood, and they take part to the increase of the gamma diversity in a forest. The maintenance of unlogged gaps and the half-salvaging of others are discussed as management opportunities. The results related to gap size and gap context, are discussed in terms of forest landscape planning (size and spatial distribution of cuts). Obviously, traditional fellings and uncleared gaps significantly differ, especially in terms of volume and diversity of dead wood. Because of the high number of species characteristic of mid-size and large gaps, it would be interesting to carry out some mid-size fellings (about 0.5 ha in area) and to maintain a high volume and a high diversity of dead-wood within these fellings. This management option has not been tested yet., La tempête est une perturbation naturelle majeure dans les écosystèmes forestiers tempérés. Cette thèse porte sur l'impact de la tempête survenue en décembre 1999 sur la diversité entomologique dans des forêts feuillues de Seine-et-Marne. La réponse des communautés de Coléoptères dans des trouées de chablis non exploitées est étudiée à court terme, lors de la 2e saison d`activité après perturbation. Nous avons étudié l`ensemble des coléoptères aériens circulants au niveau taxonomique de la famille, et au niveau spécifique, plusieurs familles : les Carabidae épigés et volants, les Scolytinae et plusieurs autres familles de Coléoptères saproxyliques. L`examen de groupes écologiques complète l`analyse taxonomique. Deux techniques d`échantillonnage de l`entomofaune circulante épigée (pièges à fosse) et aérienne (pièges-vitres) ont été utilisées dans 24 trouées de chablis de surface variable (de 0.1 à 3.3 ha), 14 témoins forestiers et 12 autres milieux ouverts intra-forestiers. 125 000 coléoptères ont été échantillonnés, soit 66 familles, 93 espèces de Carabidae et 185 espèces de coléoptères saproxyliques. Dès la deuxième année après tempête, en réponse aux variations des micro-habitats et des ressources disponibles (bois mort, galettes, fleurs, proies~), les assemblages de Coléoptères sont clairement différenciés dans les trouées par rapport aux témoins forestiers, pour tous les taxons étudiés. Au niveau des familles, l`abondance des coléoptères aquatiques, des floricoles et des prédateurs augmente dans les trouées, probablement en raison de la forte densité respective des creux de chablis, des ronciers et arbustes à fleurs, et des effectifs croissants de proies. Les coléoptères phytophages terrestres et les opophages ne répondent pas positivement, respectivement à la quantité de matériel végétal des strates basses ou d`écoulements de sève dans les trouées. Dans les trouées, l`abondance totale des xylophages secondaires et des xylophages pionniers varie peu, mais la différence de composition des saproxyliques entre trouées et témoins forestiers est très significative et leur richesse cumulée (sauf celle des scolytes en particulier) augmente dans les trouées. Les réponses spécifiques sont contrastées. Une quinzaine d`espèces est caractéristique des témoins et régresse fortement dans les trouées, tandis que plus de 30 espèces sont caractéristiques des trouées. Pour les Carabidae, la richesse cumulée, et notamment celle des espèces de milieu ouvert, est supérieure en trouée. L`abondance du groupe des espèces forestières est réduite dans les trouées au sol, et plusieurs espèces connaissent de fortes régressions locales. Mais certains taxons forestiers sont peu affectés voire favorisés, et aucun ne disparaît de l`ensemble des trouées étudiées. A l`intérieur de la trouée, certains éléments structurants tels que les houppiers de chablis, les tapis d`herbacées, le recouvrement de bois mort au sol, participent à la distribution des espèces. La surface de trouée contribue aux variations de composition et de richesse au sein des trouées, par l`amplitude du contraste micro-climatique induit et les changements qualitatifs et quantitatifs de micro-habitats. De nombreux taxons sont caractéristiques des trouées moyennes et/ou grandes parmi les carabiques et les saproxyliques. La richesse spécifique maximale se situe dans les grandes trouées pour les Carabidae, dans les trouées moyennes pour les coléoptères saproxyliques. A l`échelle du paysage, l`isolement des trouées par rapport aux autres milieux ouverts réduit leur colonisation par des Carabidae de milieu ouvert. D`autre part, la densité de coupes environnant les trouées influence la composition des assemblages de scolytes. La composition des communautés dans les trouées est différente de celle des peuplements fermés et des coupes, notamment pour les coléoptères saproxyliques dont la richesse est plus importante dans les trouées en raison du nombre de taxons liés au bois mort frais et/ou exposé. Les trouées, milieux ouverts riches en bois mort, contribuent ainsi à augmenter la diversité gamma à l`échelle du massif. L`intérêt du maintien de quelques trouées non exploitées et de la semi-exploitation des grandes trouées est abordé. Malgré les différences entre coupes et trouées, les résultats relatifs à l`impact de la surface et du contexte paysager des trouées sur leurs assemblages faunistiques, sont discutés dans une optique d`aménagement (répartition spatiale et surface des coupes). En raison du nombre important d`espèces caractéristiques des trouées grandes et/ou moyennes, il semble intéressant de ménager des coupes de superficie moyenne, de l`ordre de 0.5 ha, et d`y maintenir un volume et une diversité de bois mort accrus.

For more than a century, the creation of collective irrigation networks has been a way for the [French] government to reach its objectives regarding agricultural policy as well as land management. Today, one type of collective network, the French Water Users Association (ASA), has made it possible to irrigate nearly one-fourth of France's irrigable area. The government financed a large part of the initial investments for these networks, as well as second-generation investments. However, the present situation seems to provide the basis for hypothesizing that, in the future, the government will distance itself from financing in this area. This situation, together with the fact that some ASAs have been finding it increasingly difficult to finance their maintenance and renewal operations, leads us to question the sustainability of these irrigation networks. The feasibility of a "mutual insurance company" or ASA Union is then tested on the departmental level of the Lot [one of France's administrative districts, roughly equivalent to a county]. For most of the scenarios tested, the system is feasible, and its efficiency increases as the level of government withdrawal from financing increases.; Depuis plus d'un siècle, la création de réseaux collectifs d'irrigation a été un moyen au service de la puissance publique pour atteindre ses objectifs de politique agricole puis de politique d'aménagement du territoire. Parmi ces réseaux collectifs, les Associations Syndicales Autorisées (ASA) permettent d'irriguer à l'heure actuelle près d'un quart de la superficie française irriguée. La puissance publique a largement financé les investissements initiaux de ces réseaux ainsi que les investissements de seconde génération mais aujourd'hui, il semble que se créent les bases permettant d'émettre l'hypothèse qu'à l'avenir, la puissance publique se désengagera du financement de ce secteur. Dans ce contexte, doublé du fait que certaines ASA éprouvent dores et déjà des difficultés pour financer leurs opérations de maintenance et de renouvellement, nous nous interrogeons sur la durabilité de ces réseaux d'irrigation. Une ASA sera dite durable si elle est capable de développer des stratégies de maintenance et de financement des renouvellements qui soient reproductibles au cours du temps, c'est-à-dire qui permette de respecter à la fois la contrainte financière des adhérents futurs et le souhait de désengagement de la puissance publique. A partir d'une grille d'analyse des modes de gestion des ASA, nous mettons en évidence une prédominance de stratégies de court ou moyen terme. Les gestionnaires ont systématiquement recours à l'emprunt pour financer les renouvellements et négligent parfois la maintenance de leurs équipements quitte à les renouveler plus tôt, d'autant qu'ils sont largement subventionnés. Différents facteurs explicatifs de ces choix de stratégies de court ou moyen terme sont alors identifiés. En les intégrant successivement à une analyse microéconomique, nous mettons en évidence que les choix qu'elles font sont tout à fait optimaux de leur point de vue sans pour autant être durables du point de vue de la collectivité. Divers systèmes de financement et d'organisation du soutien de la puissance publique sont alors étudiés. Parmi ces systèmes, seul la mutualisation du renouvellement des équipements des ASA doublé d'un mécanisme incitatif permet à la fois d'éviter les stratégies de faible maintenance et de d'anticiper les charges financières des renouvellements futurs. La faisabilité d'une " mutuelle " ou d'une Union d'ASA est alors testée à l'échelle du département du Lot. Pour la plupart des scénarios testés, ce système est faisable et d'autant plus efficace que le désengagement de la puissance publique est élevé.

Red Deer (Cervus elaphus) and Roe Deer (Capreolus capreolus) are two abundant cervids in Europe, and they often share the same habitat. Cervids rest for about half of the time. However their bedsite selection criteria have rarely been studied.Our goal is double : i) to describe bedsite selection patterns for each species at different temporospatial scales and ii) to compare those selection patterns between species.The study took place in the Forêt Domaniale du Bougès, Parc National des Cévennes, France. Transect sampling helped us describe the characteristics of 425 bedsites, within 2 winter and 2 summer periods. PCR methodology applied to hair DNA collected on the bedsites proved to be efficient to distinguish between Red and Roe Deer. At the forest stand scale, Red and Roe Deer widely overlap in their use of different stands types as bedding sites. Both cervids tend to avoid adult coniferous stands in winter and summer. Roe Deer is less selective than Red Deer at this scale and uses forest stands relative to their availability. Red Deer is highly selective and shows a marked preference for young coniferous stands.At the microhabitat scale, Red and Roe Deer always search for good visual protection, through a well developed lateral cover. That cover is predominantly composed by conifers for the Red Deer, whereas the Roe Deer also uses deciduous cover when it is available during summer.In winter, Roe Deer beds under a large canopy cover, this cover is larger than for Red Deer. It chooses bedsites near edges whereas Red Deer rests far away from them.We discuss those differences in the selection patterns between the Red Deer, that occupies a wide home range, and the territorial Roe Deer, that lives on a more restricted range., Le Cerf (Cervus elaphus) et le Chevreuil (Capreolus capreolus) sont 2 cervidés qui abondent en Europe, ils partagent souvent le même habitat. Les cervidés passent en moyenne 50% de leur temps au repos, cependant les critères de sélection des sites de repos ont été peu étudiés.L'objectif de notre travail est double : i) décrire les patrons de sélection des sites de repos, pour chaque espèce et à différentes échelles spatiales et temporelle, et ii) comparer les patrons de sélection des deux espèces.L'étude a été menée au sein du Parc National des Cévennes, dans la Forêt Domaniale du Bougès. L'échantillonnage par transects a permis de décrire les caractéristiques de 425 reposées, au cours de 2 hivers et de 2 étés. La méthode PCR appliquée à l'ADN de poils prélevés sur les reposées s'est révélée pertinente pour distinguer Cerf et Chevreuil.A l'échelle du peuplement forestier, nous montrons un fort chevauchement entre Cerf et Chevreuil dans l'utilisation, pour se reposer, des différents types de peuplement. Les 2 cervidés ont tendance à éviter les peuplements résineux adultes été comme hiver. Le Chevreuil est moins sélectif à cette échelle, et utilise indifféremment les peuplements forestiers en été. Le Cerf a par contre un comportement très sélectif et manifeste une préférence marquée pour les jeunes peuplements résineux.A l'échelle du microhabitat, le Cerf et le Chevreuil recherchent toujours une bonne protection visuelle, à travers un couvert latéral important. Ce couvert est essentiellement composé de résineux pour le Cerf, alors que le Chevreuil utilise aussi les feuillus quand ils sont disponibles en été.En hiver, le Chevreuil se couche sous un fort couvert dans la canopée, ce couvert est plus élevé que pour le Cerf. Il se repose à proximité des lisières contrairement au Cerf qui sen éloigne.Nous discutons ces différences de patron de sélection entre le Cerf, qui occupe un domaine vital étendu, et le Chevreuil, territorial, qui vit sur un domaine beaucoup plus restreint.

(trad auto)Through the use of the individual-centred approach, in particular for the modelling of social systems, the modeler is often confronted within his model with one of the major complexities of the real system that he seeks to understand, namely the relationship between individual and collective behaviours, which is present in the real system, is also present in his model through this approach. As a result, he is faced with a model whose overall functioning he can only with difficulty understand, even if he knows the rules of its functioning at the individual level. We propose here to use an experimental approach to understand individual-centric social simulation models. In order to define the purpose of this approach, we first present a formal framework for the expression of individual-centric models, which will allow us to encompass several major types of models (cellular automata, microsimulation, multi-agent simulation in particular). We will then present the individual-centric models of social influence found in the literature using this formalism as a reading grid to try to represent the spectrum of possible behaviours that can be introduced into the model. In the second part, we will focus on the experimental approach as an accompaniment for understanding the model. We will first present the different points of view on the model that the modeler can take (individual, collective, simulation population in particular) and we will argue on the necessary complementarity between these two points of view in order to understand how the model works. We will then propose an environment dedicated to the management of experimental designs on simulation models to support the systematic exploration of the space of the parameters of a model. We will then present an incremental model construction methodology to allow us to obtain a constructed and growing understanding of how complex models work as a collection of models of increasing complexity. In the last part, we will put into practice the elements discussed above by presenting a series of models of opinion dynamics whose understanding is enriched by first studying very simple models and then gradually making the models studied more complex. We will thus successively approach a model of conditional interaction in a homogeneous population, we will then make the dynamics of the agents of this model evolve, then we will introduce heterogeneity into the model to finish by studying its behaviour when we introduce a social network., Par l'utilisation de l'approche individus-centrée, en particulier pour la modélisation de systèmes sociaux, le modélisateur est souvent confronté au sein même de son modèle, à une des complexités majeures du système réel qu'il cherche à comprendre, à savoir la relation entre comportements individuels et comportements collectifs, qui présente dans le système réel se retrouve, par cette approche, présente également dans son modèle. Dès lors il se retrouve face à un modèle dont il ne peut que difficilement comprendre le fonctionnement global même s'il en connaît les règles de fonctionnement au niveau individuel. Nous proposons ici de recourir à une démarche expérimentale pour la compréhension de modèles de simulation sociale individus-centrés. De manière à cerner l'objet de cette démarche, nous exposons tout d'abord un cadre formel pour l'expression de modèles individus-centrés, qui nous permettra d'englober plusieurs grands types de modèles (automates cellulaires, microsimulation, simulation multi-agents notamment). Nous présenterons ensuite les modèles individus-centrés de l'influence sociale rencontrés dans la littérature en utilisant ce formalisme comme grille de lecture pour tenter de représenter le spectre des comportements possibles que l'on peut introduire dans le modèle. Dans une deuxième partie, nous nous intéresserons à la démarche expérimentale comme accompagnement pour la compréhension du modèle. Nous présenterons tout d'abord les différents points de vue sur le modèle que peut prendre le modélisateur (individuel, collectif, population de simulations notamment) et nous argumenterons sur la nécessaire complémentarité entre ces deux points de vue dans le but de comprendre le fonctionnement du modèle. Nous proposerons ensuite un environnement dédié à la gestion des plans d'expérience sur des modèles de simulation destiné à accompagner l'exploration systématique de l'espace des paramètres d'un modèle. Nous présenterons ensuite une méthodologie incrémentale de construction des modèles pour nous permettre d'obtenir une compréhension construite et croissante du fonctionnement de modèles complexes envisagés comme une collection de modèles de complexité croissante. Dans une dernière partie, nous mettrons en pratique les éléments abordés précédemment en présentant une série de modèles de dynamiques d'opinions dont la compréhension est enrichie en étudiant tout d'abord des modèles très simples puis en complexifiant progressivement les modèles étudiés. Nous aborderons ainsi successivement un modèle d'interaction conditionnel en population homogène, nous ferons ensuite évoluer la dynamique des agents de ce modèle, puis nous introduirons l'hétérogénéité dans le modèle pour finir par étudier son comportement lorsque l'on introduit un réseau social.

Sensory properties influence consumer choice and preference. Their measurement and their control are realized by human operators in order to compensate for an instrumental lack in carrying out these tasks.Thus, a challenge for the control of food quality is the capacity to propose decision support systems to the operator for the process control, which take their assessements into account and which help the operator on the manufacturing line. On 3 industrial cases, we developed a decision support system to the operator by the application of the fuzzy symbolic approach. Then we generalized a method of application of this fuzzy approach on the food processes. The use of human knowledge leads to the use of imperfect data, therefore we are interested in studying the "impact" of the input measurement imperfections on the output of the developed models., Les produits finis alimentaires doivent répondre à de nombreuses propriétés. Parmi elles, les propriétés sensorielles conditionnent le choix et les préférences des consommateurs. Le nombre et la diversité de ces propriétés entraînent des difficultés de mise en oeuvre pour leur mesure et leur contrôle, ce qui rend la présence humaine sur la ligne de fabrication indispensable. Un enjeu important, pour la maîtrise de la qualité alimentaire, est la capacité à proposer des modèles de mesure, d`aide à la décision ou de contrôle de ces propriétés, pour la conduite du procédé qui prennent en compte l`évaluation humaine et qui lui viennent en coopération sur la ligne de fabrication. L`approche mathématique utilisée est une approche symbolique floue, venant de la théorie des sous-ensembles flous, permettant ainsi de tenir compte de la nature symbolique des évaluations (fromage « très humide », produit « pas assez doré »). L`objectif du travail a été de développer une méthode de mise en oeuvre de l`approche symbolique floue sur les procédés alimentaires pour la conception d`outils de mesure des propriétés sensorielles, d`aide à la décision ou de contrôle, afin de maîtriser la qualité des produits alimentaires. Cette méthode a été élaborée à partir de 3 cas concrets, portant sur l`affinage d`un fromage, le dorage de produits alimentaires et le séchage en salaisonnerie. La conception de ces modèles par l`approche symbolique floue s`est accompagnée d`une étude sur l`impact de l`imprécision des mesures d`entrée sur la sortie des modèles développés. Les modèles ont été validés, à part égale, sur des bases de données ainsi qu`en usine sur la ligne de fabrication et ont été qualifiés de pertinent par leur utilisateur. De plus, l`étude de propagation des incertitudes dans les modèles développés a permis d`extraire des informations d`aide à la mesure telles qu`une vigilance accrue sur une mesure au quelle le modèle est très sensible.

The object of this research is to assess the role of drainage ditches in the transport of pesticides from agricultural fields to the main river network. Experiments have been made in natural ditches in order to get a better comprehension of the hydrochemical processes. By the means of laboratory standardised measurements, we evaluated the influence of compound properties, substratum nature or environmental conditions on pesticide sorption. An experimental channel has been build, and the results confirmed the behaviour of pesticides observed at field and laboratory scales. Finally, we managed to determine some hydrological and physicochemical factors that are implied in the retention of agrochemicals as they move through ditch systems. We have also developed an indicator, based on field investigations and laboratory measures, so as to approximate to the theoretical retention capacity of ditches.; L`étude présentée porte sur le rôle des fossés d`assainissement agricole dans la rétention de produits phytosanitaires aux propriétés distinctes, lors d`écoulements dans ce milieu. Trois niveaux d`investigations complémentaires ont été déployés pour étudier conjointement l`influence de caractéristiques physico-chimiques et hydrodynamiques sur le comportement des composés : des simulations d`écoulements en milieu naturel, la caractérisation au laboratoire de l`adsorption sur des substrats de référence présents dans les fonds de fossés (sédiments, feuilles mortes) et la réalisation d`expérimentations mieux contrôlées dans un canal expérimental. Les simulations d`écoulements in situ ont permis d`acquérir des références sur le fonctionnement hydraulique et physico-chimique des systèmes naturels étudiés, et d`aboutir à des ordres de grandeur des taux de rétention des produits. Grâce aux études en conditions standardisées de laboratoire, nous avons mis en évidence l`influence de certains paramètres liés aux produits, aux substrats ou aux conditions environnantes sur les différentes composantes de l`adsorption (cinétiques et isothermes) des produits phytosanitaires étudiés. Suite à ces deux types d`expérimentations, l`emploi d`un maillon intermédiaire est apparu indispensable pour lier et contrôler les aspects physico-chimiques et hydrodynamiques des processus impliqués. L`injection en continu de solution de produits phytosanitaires a confirmé les comportements des matières actives observés sur le terrain et au laboratoire. La synthèse des travaux présentée dans la dernière partie du travail, a permis de mettre en relation les résultats acquis aux différentes échelles d`études, de dégager des facteurs (hydrodynamiques et physico-chimiques) impliqués dans la rétention des composés lors de leur transfert dans les fossés, et d`élaborer en parallèle un indicateur de rétention pour approcher les capacités de rétention théorique d`un fossé, en s`appuyant sur des observations de terrain et sur des mesures d`adsorption obtenues au laboratoire.

For more than a century, the creation of collective irrigation networks has been a way for the [French] government to reach its objectives regarding agricultural policy as well as land management. Today, one type of collective network, the French Water Users Association (ASA), has made it possible to irrigate nearly one-fourth of France's irrigable area. The government financed a large part of the initial investments for these networks, as well as second-generation investments. However, the present situation seems to provide the basis for hypothesizing that, in the future, the government will distance itself from financing in this area. This situation, together with the fact that some ASAs have been finding it increasingly difficult to finance their maintenance and renewal operations, leads us to question the sustainability of these irrigation networks. The feasibility of a "mutual insurance company" or ASA Union is then tested on the departmental level of the Lot [one of France's administrative districts, roughly equivalent to a county]. For most of the scenarios tested, the system is feasible, and its efficiency increases as the level of government withdrawal from financing increases.; Depuis plus d'un siècle, la création de réseaux collectifs d'irrigation a été un moyen au service de la puissance publique pour atteindre ses objectifs de politique agricole puis de politique d'aménagement du territoire. Parmi ces réseaux collectifs, les Associations Syndicales Autorisées (ASA) permettent d'irriguer à l'heure actuelle près d'un quart de la superficie française irriguée. La puissance publique a largement financé les investissements initiaux de ces réseaux ainsi que les investissements de seconde génération mais aujourd'hui, il semble que se créent les bases permettant d'émettre l'hypothèse qu'à l'avenir, la puissance publique se désengagera du financement de ce secteur. Dans ce contexte, doublé du fait que certaines ASA éprouvent dores et déjà des difficultés pour financer leurs opérations de maintenance et de renouvellement, nous nous interrogeons sur la durabilité de ces réseaux d'irrigation. Une ASA sera dite durable si elle est capable de développer des stratégies de maintenance et de financement des renouvellements qui soient reproductibles au cours du temps, c'est-à-dire qui permette de respecter à la fois la contrainte financière des adhérents futurs et le souhait de désengagement de la puissance publique. A partir d'une grille d'analyse des modes de gestion des ASA, nous mettons en évidence une prédominance de stratégies de court ou moyen terme. Les gestionnaires ont systématiquement recours à l'emprunt pour financer les renouvellements et négligent parfois la maintenance de leurs équipements quitte à les renouveler plus tôt, d'autant qu'ils sont largement subventionnés. Différents facteurs explicatifs de ces choix de stratégies de court ou moyen terme sont alors identifiés. En les intégrant successivement à une analyse microéconomique, nous mettons en évidence que les choix qu'elles font sont tout à fait optimaux de leur point de vue sans pour autant être durables du point de vue de la collectivité. Divers systèmes de financement et d'organisation du soutien de la puissance publique sont alors étudiés. Parmi ces systèmes, seul la mutualisation du renouvellement des équipements des ASA doublé d'un mécanisme incitatif permet à la fois d'éviter les stratégies de faible maintenance et de d'anticiper les charges financières des renouvellements futurs. La faisabilité d'une " mutuelle " ou d'une Union d'ASA est alors testée à l'échelle du département du Lot. Pour la plupart des scénarios testés, ce système est faisable et d'autant plus efficace que le désengagement de la puissance publique est élevé.

Since the end of the 19th century, the abandonment of cereal cultivation and the specialization of the farming system in ewe's milk production has resulted in an expansion of Pinus sylvestris on the Causse Méjean. Furthermore, the plantations of Pinus nigra (sub-species nigricans var. austriaca) on the plateau in the early 20th century, and more massively during the 1960s, can also be sources of very large quantities of seeds. These events have accentuated the process of encroachment on the grasslands of the "Causse nu" (open landscape), that are characterized by their great floral and faunal diversity. Focusing on the regeneration stage, we quantified the main demographic determinants of the expansion of both pine species. Firstly, we demonstrated the quantitative and qualitative importance of long-distance seed dispersal events. The diversity of processes underlying seed dispersal led to the need of mixed models to describe the distribution of seed dispersal distance at a range of few hundred meters. Propagules dispersed at long distances from the source result in the installation of isolated trees, characterized by a high reproductive success and that become new foci for invasions. Their exposed situation in an open landscape may also favour long-distance dispersal. Moreover, the various effects - directs and indirects - of herbivory on seedling establishment leads to contrasted community dynamics, depending on the pressure and the season of grazing, as well as the level of abiotic resources. In the Causse Mejean, a spring grazing leads to a high seedling mortality during the first months after seedling emergence, and clearly limits the establishment of Pinus sylvestris and Pinus nigra seedlings in grasslands. The positive effect of the herbaceous cover on seedling recruitment also limits any herbivory - mediated expansion of pines., Depuis la fin du 19ème siècle, l'abandon des cultures céréalières et la spécialisation des systèmes d'exploitation vers la production laitière ont été associées à une expansion de Pinus sylvestris sur le Causse Méjean. Les plantations de Pinus nigra (sous-espèce nigricans var. austriaca) introduites sur le plateau au début du siècle, et plus massivement depuis les années 1960, constituent également des sources importantes de graines et peuvent accentuer le processus de fermeture des pelouses du "Causse nu", caractérisées par une grande richesse floristique et faunistique. Dans cette thèse, nous avons quantifié les paramètres démographiques déterminants de l'expansion des deux espèces de pin, en mettant l'accent sur la phase de régénération. Nos résultats montrent d'abord l'importance quantitative et qualitative des événements de dispersion des graines à longue distance. La diversité des processus impliqués au cours de la dispersion des graines rend délicate l'utilisation de fonctions simples pour décrire la distribution des distances de dispersion. Lorsque plusieurs modes de dispersion co-existent, des évènements de dispersion à longue distance permettent l'installation d'individus isolés. Ceux-ci, caractérisés par un fort succès reproducteur, sont souvent les précurseurs de nouveaux foyers d'expansion. Par ailleurs, leur position en amont des peuplements forestiers pourrait également se traduire par un régime de vent plus propice à la dispersion longue distance. Par ailleurs, les différents effets -directs et indirects- de l'herbivorie sur le recrutement des plantules peuvent aboutir à des dynamiques de communautés contrastées, dépendant de la pression et de la saison de pâturage et du niveau de ressources abiotiques. Sur le Causse Méjean, un pâturage de printemps permet de limiter le recrutement de Pinus sylvestris et de Pinus nigra, en induisant une forte mortalité dans les premiers mois après l'émergence des plantules. L'effet globalement favorable de la présence d'un couvert herbacé sur le recrutement des plantules rend en outre improbable l'existence d'un effet indirect positif du pâturage sur le recrutement de Pinus sylvestris et de Pinus nigra.

Grazing abandonment in the 'Chaîne des Puys', a volcanic massif located in the French Massif Central, has led to a natural afforestation of former agricultural lands by pioneer trees such as Scots pine (Pinus sylvestris L.) or birch (Betula pendula Roth.). Beneath these pioneer stands, natural beech establishment is occurred.This work focused on the competitive interactions between beech seedlings and the surrounding vegetation at two different stages of land abandonment: (i) in a recent abandoned meadow and (ii) in a 25-years-old naturally regenerated Scots pine stand, thinned at three different intensities. Grasses (Graminaceae) were dominant in the meadow and led to high competition to the beech seedlings through soil resources (water and nutrients). Belowground competition induced a high reduction in beech diameter growth, total leaf area (leaf number and area per leaf) and annual shoot elongation. Beneath the pine stand, light availability was the main factor determining beech diameter and height growth. The development of the understorey vegetation was controlled by the stand density. The highest thinned stand (47% light transmitted below the canopy) presented high ground vegetation development mainly composed of dicotyledon species. These species presented a high light interception potential (e.g. red raspberry or blackberry) which could lead to significant reductions of light availability for beech seedlings., L'abandon progressif des pratiques agropastorales traditionnelles dans la Chaîne des Puys, moyenne montagne volcanique du Massif Central, a conduit à une importante colonisation des anciennes pâtures par des ligneux tels que le pin sylvestre (Pinus sylvestris L.) ou le bouleau (Betula pendula Roth.). Ces boisements évoluent naturellement vers des formations forestières terminales telles que la hêtraie. Les relations de compétition entre des jeunes plants de hêtre et la végétation les entourant ont été étudiées à deux stades différents de la dynamique végétale sur ces terrains : (i) dans une prairie récemment abandonnée et (ii) dans un jeune boisement spontané de pin sylvestre éclairci à 3 différentes intensités. En milieu ouvert, la végétation est dominée par des graminées qui exercent une forte compétition sur les jeunes hêtres vis-à-vis des ressources du sol (l'eau et les éléments minéraux). Le hêtre répond à cette compétition par une forte réduction de sa croissance en diamètre, une absence presque totale d'allongement de ses pousses ainsi qu'une forte diminution de sa surface foliaire (nombre et taille des feuilles). Sous couvert de pin, la disponibilité en lumière est le principal facteur qui limite la croissance en diamètre et en hauteur des plants. En réponse à des faibles niveaux de lumière le hêtre modifie sa morphologie (p.e. augmentation de la longueur des branches, plus grande taille des feuilles) pour favoriser l'interception de la lumière. Un couvert arboré dense prévient le développement de la végétation de sous-bois. Cependant, dans la modalité la plus éclaircie (47% d'éclairement transmis), une importante végétation du sous-bois dominée principalement par des dicotylédones s'est développée. Cette végétation peut présenter une forte capacité d'interception de la lumière (p.e. cas de la ronce et du framboisier) réduisant les niveaux de lumière disponible pour les jeunes plants.

Red Deer (Cervus elaphus) and Roe Deer (Capreolus capreolus) are two abundant cervids in Europe, and they often share the same habitat. Cervids rest for about half of the time. However their bedsite selection criteria have rarely been studied. Our goal is double : i) to describe bedsite selection patterns for each species at different temporospatial scales and ii) to compare those selection patterns between species. The study took place in the Forêt Domaniale du Bougès, Parc National des Cévennes, France. Transect sampling helped us describe the characteristics of 425 bedsites, within 2 winter and 2 summer periods. PCR methodology applied to hair DNA collected on the bedsites proved to be efficient to distinguish between Red and Roe Deer. At the forest stand scale, Red and Roe Deer widely overlap in their use of different stands types as bedding sites. Both cervids tend to avoid adult coniferous stands in winter and summer. Roe Deer is less selective than Red Deer at this scale and uses forest stands relative to their availability. Red Deer is highly selective and shows a marked preference for young coniferous stands. At the microhabitat scale, Red and Roe Deer always search for good visual protection, through a well developed lateral cover. That cover is predominantly composed by conifers for the Red Deer, whereas the Roe Deer also uses deciduous cover when it is available during summer. In winter, Roe Deer beds under a large canopy cover, this cover is larger than for Red Deer. It chooses bedsites near edges whereas Red Deer rests far away from them. We discuss those differences in the selection patterns between the Red Deer, that occupies a wide home range, and the territorial Roe Deer, that lives on a more restricted range., Le Cerf (Cervus elaphus) et le Chevreuil (Capreolus capreolus) sont 2 cervidés qui abondent en Europe, ils partagent souvent le même habitat. Les cervidés passent en moyenne 50% de leur temps au repos, cependant les critères de sélection des sites de repos ont été peu étudiés. L'objectif de notre travail est double : i) décrire les patrons de sélection des sites de repos, pour chaque espèce et à différentes échelles spatiales et temporelle, et ii) comparer les patrons de sélection des deux espèces. L'étude a été menée au sein du Parc National des Cévennes, dans la Forêt Domaniale du Bougès. L'échantillonnage par transects a permis de décrire les caractéristiques de 425 reposées, au cours de 2 hivers et de 2 étés. La méthode PCR appliquée à l'ADN de poils prélevés sur les reposées s'est révélée pertinente pour distinguer Cerf et Chevreuil. A l'échelle du peuplement forestier, nous montrons un fort chevauchement entre Cerf et Chevreuil dans l'utilisation, pour se reposer, des différents types de peuplement. Les 2 cervidés ont tendance à éviter les peuplements résineux adultes été comme hiver. Le Chevreuil est moins sélectif à cette échelle, et utilise indifféremment les peuplements forestiers en été. Le Cerf a par contre un comportement très sélectif et manifeste une préférence marquée pour les jeunes peuplements résineux. A l'échelle du microhabitat, le Cerf et le Chevreuil recherchent toujours une bonne protection visuelle, à travers un couvert latéral important. Ce couvert est essentiellement composé de résineux pour le Cerf, alors que le Chevreuil utilise aussi les feuillus quand ils sont disponibles en été. En hiver, le Chevreuil se couche sous un fort couvert dans la canopée, ce couvert est plus élevé que pour le Cerf. Il se repose à proximité des lisières contrairement au Cerf qui s'en éloigne. Nous discutons ces différences de patron de sélection entre le Cerf, qui occupe un domaine vital étendu, et le Chevreuil, territorial, qui vit sur un domaine beaucoup plus restreint.

This thesis aims to quantify the potentialities of three Dynamic Slowing Down methods for reducing the peak and the celerity of hydrograph downstreams: roughened strips in floodplain, transverse levees and dry reservoirs. We defined indicators to characterize objectively delay, peak reduction and stored volume. We showed the key role of floodplain storage capacity, governed by its width and slope. Many one-dimension et two-dimension hydraulic simulations were run on test channels. The results were satisfactorily used to estimate the order of magnitudes of DSD works in the real case of river Hogneau (northern of France). The use of a model 1D appeared sufficient except when there are high convergence or divergence witch may cause problems of sedimentation or erosion., Cette thèse a pour objectif de quantifier les potentialités pour laminer les crues de trois aménagements, augmentation de rugosité en lit majeur, diguettes transversales et retenues sèches. Des indicateurs quantifiant l'écrêtement, le retard du pic et le volume stocké permettent de caractériser objectivement ces effets. Nous avons mis en évidence le rôle clef de la capacité de stockage du lit majeur, donc sa largeur et sa pente longitudinale. De nombreuses simulations hydrauliques, monodimensionnelles et bidimensionnelles, ont été conduites sur des canaux fictifs. Les résultats permettent d`estimer correctement les ordres de grandeur dans un cas réel, la rivière Hogneau (Nord). L'utilisation d`un modèle 1D apparaît suffisante sauf quand la modification des champs de vitesse peut faire craindre des problèmes de sédimentation et d'érosion.

Rainfall-runoff modelling is a part of the Hydrological Sciences that is concerned with the hydrologial cycle and aims at producing tools usable on different fields. Two dimensions are essential while dealing with rainfall-runoff modelling. The first one is the space scale. This scale ranges from a few square meters to a few ten thousands of square kilometers. The hydrologic literature abounds in models of every kind and in critical analyses of them. The second dimension is time. One can find in the literature a great number of models functioning on each time step, between one hour and several years. However, few authors have looked at the overall coherence of the models developed at different time steps. The present thesis tries to answer an interesting question : Is it possible to see in these various time scales a mean to rationalize the corresponding modelling endeavours and obtain more efficient and more coherents models ? Our work here, was mainly concerned with three time-steps : several years, one year and one month. For each time step we compared models from the literature, checking them against data from 429 basins featuring contrasting climatic conditions. Thanks to several going to and fro between those three time steps, we greatly improved the models available for the three studied time steps. We proposed three lumped conceptual models for these three time steps. Considering a similar model developed for the daily time step, we could get an overall view of the modelling exercise for these four time steps and we found an abiding feature in all of them. This common feature was underground exchange revealing that any basin is an open system along all its boundaries and not only with the overlying atmosphere.; La modélisation pluie-débit est une discipline des sciences hydrologiques qui s'intéresse principalement au cycle hydrologique afin d'aboutir à un outil de travail exploitable dans différents domaines. Deux dimensions définissent la modélisation pluie-débit. La première est l'échelle d'espace. Pour différentes superficies, allant d'une maille de quelques mètres carrés au bassin versant de quelques dizaines de milliers de kilomètres carrés, il existe une littérature très riche qui va de la proposition de divers types de modèles jusqu'à la critique de ceux ci. La deuxième dimension est l'échelle de temps. Du pas de temps horaire jusqu'au pas de temps pluriannuel, on trouve dans la littérature de nombreux modèles fonctionnant à chaque pas de temps. Cependant, rares sont les auteurs qui se sont intéressés à la modélisation avec une vue d'ensemble de tous les principaux pas de temps. La présente thèse tente de répondre à une question qui nous semble intéressante : peut on tirer profit de l'échelle de temps dans la modélisation pluie-débit en vue d'obtenir des modèles plus efficaces et plus cohérents entre eux ? Nous nous sommes intéressés dans ce travail de recherche, aux pas de temps pluriannuel, annuel et mensuel. Pour chaque échelle de temps, nous avons procédé à une étude comparative des modèles tirés de la littérature en les testant sur un échantillon de 429 bassins versants de caractéristiques hydro-climatiques très variables. Grâce à des allers-retours entre les pas de temps, nous avons largement amélioré les modèles disponibles pour chaque pas de temps. Ainsi nous avons pu proposer trois modèles conceptuels globaux aux pas de temps pluriannuel, annuel et mensuel. De plus, suite à une vue d'ensemble de ces trois pas de temps, en y ajoutant le pas de temps journalier, nous avons décelé une cohérence dans la présence d'un échange souterrain indiquant clairement qu'un bassin versant est un système qui est ouvert sur toutes les frontières et pas seulement sur celle avec l'atmosphère

Vertical subsurface flow constructed wetlands are experiencing a great success in wastewater treatment for small communities in France. Nevertheless some deficiencies (denitrification, phosphorus removal) still remain and hydraulic limits of the process are not yet well established. Considering that phosphorus is the eutrophication control agent, work presented here is focused on hydraulic limits and phosphorus removal.Based on interface chemistry mechanisms (adsorption, precipitation, dissolution), the work on phosphorus removal concludes in favour of real advances to develop these systems for new ways of utilisations. We explained the behaviour of different specific materials towards phosphorus retention and defined their adequacy or not with their use in such extensive systems. From batch and open reactor tests to electronic microscopy observations, we pointed out that apatite has a strong potential to fix phosphorus. Consequently, we discussed about the sizing of a long-term phosphorus removal filter.Based on the knowledge of hydrodynamic in unsaturated porous media, the study of reed beds hydraulic limits reveals the robustness of the system to accept flow overloads. From pilot and full scale experimentations, and measures of different parameters (flow, pollutant removal, infiltration rate, pressure head profiles), we propose new hydraulic limits with their accompanying rules of sizing and operation recommendations according to deposit level on the surface filter. Ten times dry weather flow overloads are possible while respecting European consent.; En France, la filière de filtres plantés à écoulement vertical connaît depuis quelques années un succès important pour l'épuration des eaux usées domestiques des petites communes rurales. Néanmoins certaines lacunes (dénitrification et déphosphatation) demeurent en matière de traitement, et les limites hydrauliques du procédé ne sont pas clairement établies. Considérant que le phosphore est l'élément de maîtrise de l'eutrophisation, les travaux présentés dans ce rapport concernent les limites hydrauliques et la rétention du phosphore.Basée sur des mécanismes relevant de la chimie des interfaces (adsorption, précipitation, dissolution), l`étude phosphore conclut sur des avancées certaines pour faire évoluer la filière vers de nouvelles perspectives d`utilisation. Nous avons, pour différents matériaux spécifiques, expliqué leur comportement vis-à-vis de la rétention du phosphore et mis en avant leur adéquation ou non-adéquation avec une utilisation dans ces filières extensives. A partir de tests en batch, réacteurs ouverts, ainsi que d`observations par microscopie électronique, nous avons mis en avant la forte potentialité fixatrice des apatites et discuté un éventuel dimensionnement d'une filière déphosphatante.A partir des connaissances issues de l`hydrodynamique des sols en milieu insaturé, l'étude des limites hydrauliques des filtres plantés à écoulement vertical a fait ressortir la robustesse de la filière à accepter les surcharges. Par l'intermédiaire d'expérimentations à l'échelle pilote et en taille réelle, et en suivant les différents flux (débits, polluants, vitesses d'infiltration, profils tensiométriques), de nouvelles limites ont été proposées avec les règles de conception et de gestion qui s'accompagnent suivant la hauteur de dépôt sur les filtres. Des surcharges allant jusqu`à 10 fois le débit de temps sec sont possibles, dans certaines conditions, sans problèmes de respect du niveau D4.

This document defines a framework, a decision aiding method and a computer tool to perform a better integration of several view points used by the actors of a territory management process to describe the problems. Following this goal our study focuses on the interaction between actors during the formulation of the problems. Using viewpoints comparison, this phase builds the problems' formulation used by the group from the viewpoints of individuals. The decision aiding method and the computer tool are based on the framework, so they can be used to test its operational contributions. It has been tested on real and artificial cases where it provides an interaction space between actors and documents that support the interaction and describe the result of the process, the artefacts. The results demonstrate that our tool and methods support an interaction process that construct the viewpoints and integrate them to progress in the definition of individual and collective problems formulation., Cette thèse propose un cadre d'analyse, une méthode d'accompagnement et un outil informatique dans le but de prendre en compte l'impératif d'intégration des différents points de vue des acteurs d'un processus de gestion du territoire. Pour cela nous centrons notre étude sur l'interaction des acteurs durant la phase de formulation de problèmes qui construit les points de vue utilisés par le groupe, à partir de la comparaison des points de vue utilisés par chacun des acteurs pour décrire les problèmes. La méthode d'accompagnement et l'outil informatique découlent du cadre d'analyse et permettent d'en tester les apports opérationnels. Testés sur des cas réels et fictifs, ils fournissent un espace d'interaction entre les acteurs et des documents supports et résultats de l'interaction : les artefacts. Les résultats montrent que les outils et méthodes construits sur notre cadre permettent de mettre en place un processus d'interaction construisant les points de vue, les intégrant et progressant dans la définition des problèmes collectifs et individuels.

Cheese ripening is a food process not highly automated, for which the quality of the final products depends on the know-how and the skills of the cheese maker. In regards to this concept, the work conducted aimed at bringing information to the cheese maker, about ripening states of a soft mould cheese. Data about the know-how and sensory techniques used by expert cheese makers were collected. In parallel, sensory and physico-chemical data were measured on a regular basis in a cellar under controlled laboratory conditions: ambient temperature, relative humidity and constant ventilation. The data collected enabled to develop a computer model to help the cheese maker estimating the sensory states of cheeses during ripening. This model is based on two concepts: - a computer program developed using the expertise of cheese makers and a fuzzy symbolic approach, that enable estimating ripening state obtained from sensory data. - a combination of multiple linear regressions and neural networks which gives non-direct sensory data obtained from physico-chemical data. The combination of both concepts brings satisfactory estimation of the remaining ripening time required. Estimated data were compared to experimental data collected under controlled laboratory conditions and under traditional cellar's conditions to validate the model. In 70 % of the analysis conducted, the estimated remaining time is similar to the experimental one, with a 2 days standard deviation - when a 4 days standard deviation is used, the similarity rate between both the estimated and experimental remaining times increases to 93 %., Pour les procédés alimentaires peu automatisés, comme l'affinage de fromages, la conduite du procédé et la qualité finale des produits dépendent du savoir-faire et de l'expérience de l'affineur. Dans ce cadre, le travail réalisé a pour objectif d'apporter à l'affineur, une aide à l'évaluation de l'état d'affinage d'un fromage à pâte molle et à croûte fleurie. Une démarche a été menée selon deux voies parallèles : - un recueil de connaissances sur le savoir-faire et les pratiques sensorielles d'experts affineurs, - une acquisition de données sensorielles et physico-chimiques, mesurées régulièrement sur des fromages, affinés en laboratoire, dans une enceinte contrôlée en température, humidité relative et à ventilation fixée. Une approche de modélisation, appliquée à l'ensemble des données acquises lors de cette démarche, a permis de construire un outil d'aide à l'estimation de l'état sensoriel des fromages en cours d'affinage, comportant : - un modèle basé sur l'expertise des affineurs et une approche symbolique floue qui permet d'estimer l'état d'affinage à partir de variables sensorielles, - une association de modèles de régression linéaire multiple et de réseau de neurones qui fournit une mesure indirecte des variables sensorielles à partir de variables physico-chimiques. Le couplage des modèles apporte une estimation satisfaisante de l'état des fromages, exprimé en temps d'affinage restant. Cette estimation est validée par des affinages expérimentaux effectués en enceinte contrôlée et dans la cave de l'affineur ; le temps restant d'affinage, exprimé en jours, est correctement estimé dans 70 % des cas testés avec un écart de ± 2 jours, et dans 93 % des cas avec un écart de ± 4 jours.

We present a design approach for supervision-oriented hybrid models of mechatronic devices. We chose to express the qualitative states taken by such systems in the guise of a finite automaton. We proposed a method to build the automaton from an essentially continuous model. This method relies on our so-called half-causal graph which represents the algebraic and differential complexity of the continuous model. This diagram uses the causal semantics of the bond-graph, which is based on the effort-flow duality. It is annotated with intervals on the variables. Semantic values are attached to these intervals, which we call modalities. We distinguish, in particular, structural modalities, which correspond to limit conditions or changes in the continuous model, and functionnal modalities, which provide the qualitative information on the usage and monitoring. So as to validate this approach, we applied it to the modeling of the bogies of a forest machine. The goal was to prevent the machine from overturning on slopes. Simulations of the whole machine dynamics proved that the discrete model we obtained was very representative of the changes of the instability risk.; Nous proposons une démarche d'élaboration de modèles hybrides pour la supervision d'équipements mécatroniques. Nous représentons les états qualitatifs pris par ces systèmes sous la forme d'un modèle discret de type automate fini. Nous avons élaboré une méthode de calcul de cet automate à partir d'un modèle essentiellement continu. Cette méthode s'appuie sur notre schéma dit semi-causal, qui représente la structure algébro-différentielle du modèle continu. Ce schéma utilise la sémantique causale du bond-graph qui est basée sur la dualité effort-flux. Il est annoté par des intervalles sur les variables, intervalles auxquels sont attachées des valeurs sémantiques et que nous appelons modalités. On distingue notamment les modalités structurelles, qui correspondent à des conditions limites ou des changements du modèle continu, et les modalités fonctionnelles, qui expriment les connaissances qualitatives d'usage et de surveillance. Pour valider cette approche, nous l'avons appliquée à la modélisation des bogies d'un engin forestier. Le but était de prévenir le retournement de l'engin dans les pentes. Les simulations dynamiques de l'engin forestier complet montrent que le modèle discret obtenu est représentatif de l'évolution du risque d'instabilité.

Methods to characterize physically the maize silage consist in performing granulometries by sieving, which is time consuming and not very reliable. The aim of this thesis is to put forward a new method based on image analysis for the physical characterization of the maize silage. A bibliographic study shows it is conceivable to use texture features to extract interesting information from the images. Thus, the first part of the thesis presents several texture analysis methods, based on mathematical morphology and the calculation of the cooccurrence matrices. An original extension of this to colour images is presented. It is a multispectral method taking into account the correlations between the channels R, G, B of the image. Comparison and validation of the methods proposed are performed on a classification problem of images from the Outex and VisTex databases. They all show good results, particularly the multispectral one, with about the same results as the best ones achieved on these bases. In a second part, some of the previous features are applied to the study of the maize silage. For that a database of silage images has been realized for four years. It contains images from several varieties of maize with different properties (stage of maturity, chopping size, plant morphology, fermentation or not). Trials were carried out to bring to the fore the influence of the maize silage properties on the texture features. Results show that texture features can give a measurement of the mean size of the silage particles, but also give some information on other physical criteria (homogeneity of the mixture, sharpness of the frontiers between particles,...) that allow a better characterization of the physical properties of the maize silage., Pour caractériser physiquement l'ensilage de maïs, les méthodes utilisées communément consistent à effectuer des granulométries par tamisage, méthodes lourdes et peu fiables. L'objectif de cette thèse est de proposer une alternative à ces méthodes en utilisant l'analyse d'image pour caractériser physiquement l'ensilage de maïs. Une étude bibliographique montre qu'il est envisageable d'utiliser des paramètres de texture afin d'extraire des images des informations pertinentes. Ainsi, une première partie de la thèse présente plusieurs méthodes d'analyse de texture, basées sur la morphologie mathématique et le calcul des matrices de cooccurrence. Une extension originale de cette dernière aux images couleur est présentée. C'est une approche multicanal prenant en compte les corrélations entre les canaux R, V, B de l'image. Les méthodes proposées sont comparées et validées sur un problème de classification d'images issues des bases Outex et VisTex. Elles montrent de très bonnes performances, notamment l'approche multicanal dont les résultats sont de l'ordre des meilleurs atteints sur ces bases. Dans une deuxième partie, une version dégradée des méthodes précédentes est appliquée à l'étude de l'ensilage de maïs. Pour cela nous disposons d'une banque d'images d'ensilage réalisée sur quatre années et comprenant des images de plusieurs variétés d'ensilages dont les caractéristiques varient (stade de maturité, taille de coupe, morphologie de la plante, fermentation ou non). Des expériences ont été effectuées, visant à mettre en évidence l'influence des caractéristiques de l'ensilage sur les paramètres de texture. Les résultats montrent que les paramètres renseignent sur la taille moyenne des particules d'ensilage, mais aussi sur d'autres critères physiques (homogénéité du mélange, netteté des frontières entre particules,...) qui permettent d'affiner la caractérisation de l'ensilage du point de vue physique.

(trad auto)Evaluation of BSE risk control measures in slaughterhouses, Evaluation des mesures de maîtrise du risque ESB dans les abattoirs.

The aim of this work was to develop a method to measure the oxygen transfer in submerged fixed bed, to interpret and to evaluate the factors that influence the oxygen transfer in these reactors.In the first part, the influence on the oxygen transfer of the sulphite oxidation rate with or without cobalt has been studied in a bubble column. The comparison of 3 oxygen transfer measuring methods allowed to adopt the off gas method without cobalt to determine the oxygen transfer efficiency in clean water (OTE).In the second part, the off gas method has been adapted to submerged fixed bed. In the third part, the influence of the liquid and gas velocity on the oxygen transfer has been studied. The OTE decreases with an increasing gas velocity in the submerged fixed bed column. The influence of the liquid velocity was negligible under the experimental conditions. Finally, measurements with the off gas method have been performed on a full scale plant under process conditions. They pointed out some difficulties to measure the dissolved oxygen concentration inside the fixed bed. Moreover a substantial heterogeneity of the dissolved oxygen concentration in some of the vertical profiles was observed. However, an order of magnitude for the SOTE has been obtained. SOTE values of 11,1 and 7,5 % per meter of fixed bed have been estimated for a gas velocity of 8,8 and 13,0 Nm.h-1, respectively. In clean water on a pilot, a SOTE value of 15 % per meter of fixed bed has been determined for a gas velocity of 13,0 Nm.h-1.; L'objectif du travail présenté était de mettre au point une méthode de mesure du transfert d'oxygène dans les lits fixes immergés, mettre en évidence et interpréter les facteurs régissant l'évolution du transfert d'oxygène dans ces réacteurs. La première partie est consacrée à l'étude de l'effet du régime de la réaction d'oxydation du sulfite de sodium, selon la concentration de sulfite de sodium et de cobalt, sur le transfert d'oxygène en colonne à bulles. La comparaison des 3 méthodes de mesure du transfert d'oxygène en eau claire a permis de retenir la méthode du bilan gazeux en présence d'un excès de sulfite de sodium sans ajout de cobalt.Dans un deuxième temps, la méthode du bilan gazeux en l'absence de cobalt a été adaptée au cas de la mesure du transfert d'oxygène en colonne à lit fixe immergé. Elle nécessite la mise en oeuvre d'un fort excès de sulfite de sodium pour maintenir la concentration en oxygène dissous nulle sur toute la hauteur du lit fixe. L'étude de l'influence des vitesses liquide et gazeuse sur le transfert d'oxygène a ensuite montré que le rendement d'oxygénation est une fonction puissance décroissante de la vitesse de gaz en colonne à lit fixe immergé. L'influence de la vitesse liquide restait négligeable dans les conditions expérimentales. Enfin une étude de faisabilité de la détermination du transfert d'oxygène en biofiltre réel en fonctionnement a été réalisée par la méthode du bilan gazeux. Elle a mis en évidence des difficultés de mesure de la concentration en oxygène dissous au sein du matériau ainsi qu'une hétérogénéité de la concentration en oxygène dissous sur la hauteur du lit fixe rendant l'exploitation des données délicates. Néanmoins, un ordre de grandeur du rendement d'oxygénation a pu être établi. Les résultats de rendement d'oxygénation exprimés dans les conditions standard pour deux vitesses de gaz étudiées (8,8 et 13,0 Nm.h 1) ont montré des performances d'oxygénation respectivement de 11,1 et 7,5 % par mètre de matériau. En eau claire sur pilote, le rendement d'oxygénation était de 15,0 % par mètre de matériau pour une conductivité de 2000 µS.cm-1 et une vitesse de gaz de 13,0 Nm.h

Although the knowledge of the governing physical phenomena could be used for an efficient design of controllers, this remains difficult. Indeed, local description of the physical phenomena leads to distributed parameters models of the exchangers coupled with other components of the refrigerating machine. We propose in this work a possible answer to this problem with a "model reduction" approach based on a physical analysis, more adapted to processes engineering. Final reduced model is composed of limited number of ordinary differential equations allowing to be used directly in controllers design. Such a reduced model allows a fast simulation and a facilitated understanding of physical phenomena. The explicit form of the equation shows that the main dynamic phenomenon characterizing variations in the two phase length of the evaporator can be described mainly by the mass balance. A behavior with non-minimum of phase of evaporator superheat was also highlighted and constitutes an essential information for the synthesis of regulators. An application to control shows t he ability of this kind of model to deliver essential information on the dynamic and static behavior of the vapor compression cycle. The simpler structure of the model and the explicit formulation of the equations allow an interpretation of the sources of non-linearity of the behavior and instability observed of evaporator superheat under certain conditions. Recommendations are thus made for the synthesis of controllers. A hierarchical structure of controllers, based on a principle of predictive nonlinear control coupling energy optimization of the system and regulation of the fast dynamics is also proposed. This allows an optimal determination of the trajectories of the process with a criterion combining control of the refrigerating power and minimization of electric consumption.; Bien que l'on dispose de nombreuses connaissances sur la physique des phénomènes intervenant dans le cycle à compression de vapeur, une intégration efficace de ces connaissances dans la démarche de synthèse de contrôleur reste difficile. La description locale des phénomènes physiques mène en effet à des modèles à paramètres distribués des échangeurs, couplés entre eux par les modèles des autres composants de l'installation. Nous proposons dans ce travail une solution possible à cette problématique passant par une approche "réduction de modèle" en choisissant à priori une approche physique plus adaptée au génie des procédés. Le modèle réduit ainsi obtenu est composé d'un nombre réduit d'équations différentielles ordinaires permettant l'utilisation directe en synthèse de contrôleurs, une simulation rapide et une interprétation facilitée des phénomènes physiques. La forme explicite des équations permet notament de montrer que le phénomène dynamique principal caractérisant la variation de la longueur diphasique de l'évaporateur peut être décrit en grande partie par le bilan de masse. Une application au contrôle-commande permet de montrer l'aptitude de ce type de modèle à fournir les informations essentielles sur le comportement dynamique et statique du cycle à compression de vapeur. La simplification de la structure du modèle et la formulation explicite des équations permettent une interprétation des sources de non-linéarité du comportement et de l'instabilité observée de la surchauffe dans certaines conditions. Des recommandations sont ainsi formulées pour la synthèse de contrôleurs. Une structure de commande hiérarchisée, basée sur un algorithme de commande prédictive non linéaire couplant optimisation énergétique du système et régulation des dynamiques rapides est également proposée.

This work deals with environmental services, in the domain of upkeep and management of rural areas, from a service economics perspective. We propose and apply a definition of environmental services, using service economics. we present an inventory of these services in three rural territories. Following the inventory, we shows the different 'institutional sectors` in which the production of these services is organized., Ce travail est consacré aux services environnementaux, dans le domaine de l`entretien et de la gestion de l`espace rural. Nous proposons et appliquons une définition des services environnementaux, en mobilisant l`économie des services. Nous présentons un inventaire de ces services produits à l`échelle de trois territoires ruraux. A la suite de l`inventaire, nous montrons les différents « secteurs institutionnels » au sein desquels s`organise la production de services environnementaux.

The main objective of this PhD Thesis is to contribute to a better understanding of the functioning of shallow water-tables drained by a ditch or a stream in humid riparian zones. This should help developing models adapted to improve the management of these zones. The choice has been made to use "1 D-saturated class" models (Boussinesq equation), and more sophisticated models (Laplace, Richards) in order to verify and discuss the main assumed simplifications. Some particular boundary conditions have been studied: (i) water-table recharge heterogeneity; (ii) seepage face phenomenon; (iii) water-table reaching soil surface; (ij) downstream transient condition (free water level). Experiments have been carried out on a physical model in laboratory (MASHyNS apparatus) and at the field scale (Ru de Cétrais watershed, Loire Atlantique). A Boussinesq-based model (SIDRA 2+) has been used and adapted to the various boundary conditions previously cited. This model has been calibrated and validated from field-measurements. The water-table level has been predicted with a very good accuracy at different distances from the ditch.; L'objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement hydraulique d'un système de nappe superficielle de fond de vallée, alimentée par un versant et drainée par un fossé en régime transitoire. Ceci doit aboutir à terme à un outil de modélisation permettant de tester des scénarios de gestion ou d'aménagements de ces zones humides. Le parti (pari ?) choisi a été de fonder les efforts de modélisation sur l'approche " saturée 1D " (équation de Boussinesq), tout en utilisant des modèles plus sophistiqués (Laplace, Richards) afin de servir de référence lors de la discussion et l'élaboration des hypothèses simplificatrices. En particulier, certaines conditions aux limites ont été étudiées : (i) hétérogénéité de la recharge de la nappe ; (ii) déterminisme des phénomènes de surface de suintement ; (iii) l'affleurement ; (ij) une condition aval transitoire. Des expérimentations ont été menées sur modèle physique au laboratoire (maquette MASHyNS) et sur le terrain (bassin versant du Ru de Cétrais, Loire Atlantique). Un modèle (SIDRA 2+), fondé sur une résolution numérique de l'équation de Boussinesq, a été utilisé et adapté à la prise en compte des conditions aux limites particulières évoquées. Le modèle a été calé et validé à partir des données expérimentales et a permis de prédire avec une excellente précision la position de la surface libre de la nappe à différentes distances du ru de Cétrais, en période hivernale.

The POL model was developed to determinate the nitrogen loads produced at the outlet of a catchment in Mediterranean climate. The model is based on a conceptual and distributed approach. The catchment is divided into subactchments and river reaches. This delineation allows the distinction between nitrogen production function on subcatchment surfaces and nitrogen transport along the river reaches. The two parameters of POL model are defined for the whole catchment. The nitrogen storage defined for each subcatchment is function of land use and agricultural inputs. The model can be used for event- based or continuous simulations. First of all, a elementary catchment is considered to run a sensitivity analysis on the event-based model. Then, the event-based model is applied on four catchments (43 km² to 67 km²) located in South of France. The results obtained after calibration and verification of the event-based model show good agreement with nitrogen loads monitored during flood events. For continuous simulations, the uncertainty degree of model results is acceptable for a first step of annual nitrogen load diagnosis., Un modèle d'exportation d'azote a été développé pour fournir un outil opérationnel d'estimation des masses produite en contexte méditerranéen. Le modèle, dénommé POL, est de type conceptuel distribué. Il repose sur un découpage du bassin en unités de production (les sous-bassins versants) dont le flux est contrôlé par un paramètre F et en unités de transport (les biefs de rivières) qui véhiculent les flux produits sur les sous-bassins. La dynamique des flux d'azote dans les biefs est contrôlée par un paramètre T. Les 2 paramètres F et T du modèle POL sont définis globalement sur le bassin. Les flux générés sur les sous-bassins versants dépendent également du stock d'azote potentiellement mobilisable lors d'un épisode de pluie. On suppose que cette grandeur conceptuelle est liée à l'occupation du sol et aux pratiques culturales. Le modèle peut être utilisé en mode événementiel ou en mode continu. La sensibilité des réponses du modèle événementiel aux valeurs des paramètres est tout d'abord analysée sur un bassin élémentaire. Le modèle POL est ensuite appliqué sur 4 bassins versants d'une cinquantaine de km² situés dans l'Hérault (France). Les résultats obtenus après la phase de calage et de vérification montrent la capacité du modèle événementiel à reproduire les flux d'azote générés lors des épisodes de crue. Le modèle utilisé en continu fournit une estimation des exportations d'azote avec un degré d'incertitude acceptable pour un premier diagnostic des apports annuels des bassins.