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1. Problème de Sondage dans les Réseaux Sociaux Décentralisés

Author

Hoang, Bao Thien, Combination of approaches to the security of infinite states systems (CASSIS), Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Nancy - Grand Est, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Department of Formal Methods (LORIA - FM), Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL), INRIA CORDI/CASSIS team, ANR Streams project, LORIA/Université de Lorraine, Université de Lorraine, Abdessamad Imine, Christophe Ringeissen, CASSIS - INRIA Nancy, ANR-10-SEGI-0010,STREAMS,Solutions pair-à-pair pour le Web social temps-réel(2010), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Inria Nancy - Grand Est, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), and Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Protocole de sondage, Adding friends, [INFO.INFO-DS]Computer Science [cs]/Data Structures and Algorithms [cs.DS], Réseaux sociaux, Partage de secret, Algorithmes centralisé et décentralisé, Vie privée, Centralized and decentralized algorithms, Social networks, [INFO.INFO-SI]Computer Science [cs]/Social and Information Networks [cs.SI], [INFO.INFO-CR]Computer Science [cs]/Cryptography and Security [cs.CR], Polling protocol, Privacy, Problème d’édition dans les graphes, Graph editing, Ajout de contacts, Secret sharing
Abstract

One of the current practical, useful but sensitive topic in social networks is polling problemwhere the privacy of exchanged information and user reputation are very critical. Indeed, userswant to preserve the confidentiality of their votes and to hide, if any, their misbehaviors. Recently,Guerraoui et al. proposed polling protocols based on simple secret sharing scheme and withoutrequiring any central authority or cryptography system. However these protocols can be deployedsafely and efficiently provided that the social graph structure should be transformed into a ringstructure-based overlay and the number of participating users is perfect square. In this thesis,we address the problem of deploying decentralized polling protocols for general social graphsand how to transform these graphs in order to increase the privacy and/or accuracy properties.First, we propose three simple decentralized polling protocols that rely on the current state ofsocial graphs. The two first protocols use synchronous and asynchronous models and verificationprocedures to detect the misbehaving users. The third protocol is an asynchronous one thatdoes not require any verification procedures and contains a method for efficiently broadcastingmessage under a family of social graphs satisfying what we call the m-broadcasting property.Second, we formalize the “adding friends” problem such that we can reuse the social graphs aftersome minimum structural modifications consisting in adding new friendship relations. We alsodevise algorithms for solving this problem in centralized and decentralized networks. We validateour solutions with some performance evaluations which show that our protocols are accurate,and inside the theoretical bounds.; Un des thèmes pratiques, mais hautement sensibles, est le problème de sondage dans les réseauxso ciaux où le caractère secret des informations sélectionnées et la réputation de l’utilisateur sonttrès critiques. En effet, les utilisateurs désirent préserver la confidentialité de leurs votes et dissimuler, le cas échéant, leurs mauvais comp ortements. Récemment, Guerraoui et al. ont proposédes protocoles de sondage basés sur la partage de secret et ne nécessitant aucune infrastructure cryptographique. Néanmoins, ces protocoles ne sont applicables que si le graphe social aune structure d’anneau et le nombre d’utilisateurs est un carré parfait. Dans cette thèse, noustraitons, d’une part, du problème du déploiement décentralisé des protocoles de sondage qui sontbasés sur des graphes sociaux ayant des structures générales, et d’autre part, du problème detransformation des graphes sociaux pour augmenter les propriétés de vie privée et de précision,nécessaires au déroulement sûr et rentable du sondage décentralisé. Premièrement, nous proposons trois protocoles décentralisés qui s’appuient sur l’état originel (sans transformation) desgraphes sociaux. Les deux premiers protocoles utilisent respectivement des modèles de communication synchrone et asynchrone, et manipulent des procédures de vérification pour détecter lesutilisateurs malhonnêtes. Quant au troisième protocole, il est asynchrone et ne nécessite pasde procédures de vérification. Pour que ce protocole permette une diffusion efficace de messages, nous avons défini une propriété sur les graphes sociaux, appelée “ m-broadcasting”. Dansla deuxième partie de la thèse, nous formalisons le problème de “l’ajout des amis” qui consiste àtrouver une transformation optimale des graphes sociaux pour les adapter au partage de secret.Pour résoudre ce problème, nous présentons deux algorithmes selon deux approches différentes:centralisée et décentralisée. Une évaluation expérimentale montre que nos protocoles sont préciset restreints aux bornes théoriques.

Published
2015

2. On the Polling Problem for Decentralized Social Networks

Author

Hoang, Bao Thien, Combination of approaches to the security of infinite states systems (CASSIS), Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Nancy - Grand Est, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Department of Formal Methods (LORIA - FM), Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL), INRIA CORDI/CASSIS team, ANR Streams project, LORIA/Université de Lorraine, Université de Lorraine, Abdessamad Imine, Christophe Ringeissen, CASSIS - INRIA Nancy, and ANR-10-SEGI-0010,STREAMS,Solutions pair-à-pair pour le Web social temps-réel(2010)

Subjects
Protocole de sondage, Adding friends, [INFO.INFO-DS]Computer Science [cs]/Data Structures and Algorithms [cs.DS], Réseaux sociaux, Partage de secret, Algorithmes centralisé et décentralisé, Vie privée, Centralized and decentralized algorithms, Social networks, [INFO.INFO-SI]Computer Science [cs]/Social and Information Networks [cs.SI], [INFO.INFO-CR]Computer Science [cs]/Cryptography and Security [cs.CR], Polling protocol, Privacy, Problème d’édition dans les graphes, Graph editing, Ajout de contacts, Secret sharing
Abstract

One of the current practical, useful but sensitive topic in social networks is polling problemwhere the privacy of exchanged information and user reputation are very critical. Indeed, userswant to preserve the confidentiality of their votes and to hide, if any, their misbehaviors. Recently,Guerraoui et al. proposed polling protocols based on simple secret sharing scheme and withoutrequiring any central authority or cryptography system. However these protocols can be deployedsafely and efficiently provided that the social graph structure should be transformed into a ringstructure-based overlay and the number of participating users is perfect square. In this thesis,we address the problem of deploying decentralized polling protocols for general social graphsand how to transform these graphs in order to increase the privacy and/or accuracy properties.First, we propose three simple decentralized polling protocols that rely on the current state ofsocial graphs. The two first protocols use synchronous and asynchronous models and verificationprocedures to detect the misbehaving users. The third protocol is an asynchronous one thatdoes not require any verification procedures and contains a method for efficiently broadcastingmessage under a family of social graphs satisfying what we call the m-broadcasting property.Second, we formalize the “adding friends” problem such that we can reuse the social graphs aftersome minimum structural modifications consisting in adding new friendship relations. We alsodevise algorithms for solving this problem in centralized and decentralized networks. We validateour solutions with some performance evaluations which show that our protocols are accurate,and inside the theoretical bounds.; Un des thèmes pratiques, mais hautement sensibles, est le problème de sondage dans les réseauxso ciaux où le caractère secret des informations sélectionnées et la réputation de l’utilisateur sonttrès critiques. En effet, les utilisateurs désirent préserver la confidentialité de leurs votes et dissimuler, le cas échéant, leurs mauvais comp ortements. Récemment, Guerraoui et al. ont proposédes protocoles de sondage basés sur la partage de secret et ne nécessitant aucune infrastructure cryptographique. Néanmoins, ces protocoles ne sont applicables que si le graphe social aune structure d’anneau et le nombre d’utilisateurs est un carré parfait. Dans cette thèse, noustraitons, d’une part, du problème du déploiement décentralisé des protocoles de sondage qui sontbasés sur des graphes sociaux ayant des structures générales, et d’autre part, du problème detransformation des graphes sociaux pour augmenter les propriétés de vie privée et de précision,nécessaires au déroulement sûr et rentable du sondage décentralisé. Premièrement, nous proposons trois protocoles décentralisés qui s’appuient sur l’état originel (sans transformation) desgraphes sociaux. Les deux premiers protocoles utilisent respectivement des modèles de communication synchrone et asynchrone, et manipulent des procédures de vérification pour détecter lesutilisateurs malhonnêtes. Quant au troisième protocole, il est asynchrone et ne nécessite pasde procédures de vérification. Pour que ce protocole permette une diffusion efficace de messages, nous avons défini une propriété sur les graphes sociaux, appelée “ m-broadcasting”. Dansla deuxième partie de la thèse, nous formalisons le problème de “l’ajout des amis” qui consiste àtrouver une transformation optimale des graphes sociaux pour les adapter au partage de secret.Pour résoudre ce problème, nous présentons deux algorithmes selon deux approches différentes:centralisée et décentralisée. Une évaluation expérimentale montre que nos protocoles sont préciset restreints aux bornes théoriques.

Published
2015

3. Baseflow control on sediment flux connectivity: Insights from a nested catchment study in Central Mexico

Author

Manuel E. Mendoza, Teodoro Carlón-Allende, Julien Némery, Nicolas Gratiot, Clément Duvert, Christian Prat, Michel Esteves, Roberto Anguiano-Valencia, Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMICH), Centro de Investigaciones en Geografía Ambiental (CIGA), Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), STREAMS project, European Project, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), RIVER, Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Universidad Nacional Autónoma de México = National Autonomous University of Mexico (UNAM)

Subjects
Stream bed, 010504 meteorology & atmospheric sciences, 0207 environmental engineering, Drainage basin, 02 engineering and technology, Suspended sediment yield, 01 natural sciences, Tropical rain regime, Mesoscale catchment, Longitudinal decoupling, [SDU.STU.GM]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geomorphology, 020701 environmental engineering, Subsurface flow, Deposition, 0105 earth and related environmental sciences, Earth-Surface Processes, Hydrology, geography, Baseflow, geography.geographical_feature_category, Storm, Alluvial plain, 13. Climate action, Erosion, Spatial variability, Sediment transport, Geology
Abstract

International audience; In order to assess the extent of sediment connectivity between uplands and lowlands and to quantify the processes of in-channel deposition and remobilization, measurements of suspended sediment fluxes were conducted in a nested rural catchment of the Mexican Volcanic Belt. Data were collected over one year at three upland sites (3 to 12 km2) and two downstream stations (390-630 km2). Our results show that a structural discontinuity in the catchment (i.e. abrupt slope decrease at the junction between piedmonts and the alluvial plain from 2 to 10% to < 0.1%) could be compensated by functional continuity during floods. Direct conveyance of fine sediment to the outlet occurred when a high stream transport capacity was reached. Erosion of the streambed was observed on various occasions and accounted for up to 50% of the flux leaving the catchment during one event. Conversely, temporary in-channel storage was apparent on other occasions, amounting to up to 52% of the flux recorded upstream during one storm. These two distinct behaviours were approximately equally distributed along the rainy season and strongly driven by the extent of coupling between surface and subsurface water. This work indeed highlights the role of baseflow spatial variations in determining the extent of lowland sediment conveyance. Riverbed erosional processes occurred when large differences in pre-event baseflow values (i.e. at least a twofold longitudinal increase) were observed between the 5-km distant lowland stations. Our findings outline the importance of systematically taking into consideration the baseflow parameter in research focusing on fine sediment transport across scales.

Published
2011

4. Drivers of erosion and suspended sediment transport in three headwater catchments of the Mexican Central Highlands

Author

Michel Esteves, Clément Duvert, Christian Prat, Olivier Evrard, Nicolas Gratiot, Oldrich Navratil, Julien Némery, Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), RIVER, Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), STREAMS project DESIRE project, Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Géochimie Des Impacts (GEDI), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), ANR-06-BLAN-0379,STREAMS,Sediment Transport and Erosion Across Mountains(2006), European Project: 36087,DESIRE, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidad Nacional Autónoma de México = National Autonomous University of Mexico (UNAM), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, 0207 environmental engineering, Drainage basin, Sediment-discharge hysteresis, Hydrograph, 02 engineering and technology, Structural basin, 01 natural sciences, [SDU.STU.GM]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geomorphology, [SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology, 020701 environmental engineering, [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, Volcanic soils, 0105 earth and related environmental sciences, Earth-Surface Processes, Hydrology, geography, geography.geographical_feature_category, Sediment yield, Sediment, 6. Clean water, Siltation, Erosion, Surface runoff, Mountainous catchments, Sediment transport, Geology, Rainy season
Abstract

International audience; Quantifying suspended sediment exports from catchments and understanding suspended sediment dynamics within river networks is important, especially in areas draining erodible material that contributes to the siltation of downstream reservoirs and to the degradation of water quality. A one-year continuous monitoring study of water and sediment fluxes was conducted in three upland subcatchments (3.0, 9.3, and 12.0 km2) located within the Cointzio basin, in the central volcanic highlands of Mexico (Michoacán state). Two subcatchments generated high sediment exports (i.e., Huertitas, 900-1500 t km− 2 y− 1 and Potrerillos, 600-800 t km− 2 y− 1), whereas the third subcatchment was characterized by a much lower sediment yield (i.e., La Cortina, 30 t km− 2 y− 1). Such disparities in subcatchment behaviours were associated with the presence of severely gullied areas in Huertitas and Potrerillos rather than with rainfall erosivity indices. An adapted classification of hysteretic patterns between suspended sediment concentration (SSC) and discharge was proposed because 42% of flood events contributing to 70% of sediment export were not discriminated by the classical clockwise/anticlockwise typology. This new classification allowed the identification of relationships in the hydrosedimentary responses of successive floods. A stream transport capacity limit was also detected during hydrograph recession phases. Overall, hydrosedimentary processes proved to be seasonally dependent: sediment export was repeatedly limited by the stream transport capacity during the first part of the rainy season, whereas a channel minimum erosivity threshold was frequently reached at the end of the season.

Published
2010

5. Sediment dynamics during the rainy season in tropical highland catchments of central Mexico using fallout radionuclides

Author

Philippe Bonté, Irène Lefèvre, Christian Prat, Nicolas Gratiot, Jérôme Poulenard, Clément Duvert, Julien Némery, Sophie Ayrault, Olivier Evrard, Michel Esteves, Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Géochimie Des Impacts (GEDI), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Laboratoire d'étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE), Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Alpin de Recherche sur les Réseaux Trophiques et Ecosystèmes Limniques (CARRTEL), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry]), ANR-06-BLAN-0379,STREAMS,Sediment Transport and Erosion Across Mountains(2006), European Project, Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), RIVER, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), DESIRE project, Contract No. 037046, ANR/BLAN06-1_139157, STREAMS project,ANR/BLAN06-1_139157, STREAMS project, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), and Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Wet season, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Erosion control, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, Drainage basin, 010501 environmental sciences, 01 natural sciences, Soil retrogression and degradation, [SDU.STU.HY]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Hydrology, 0105 earth and related environmental sciences, Earth-Surface Processes, 2. Zero hunger, Hydrology, geography, geography.geographical_feature_category, Discharge, Residence time, 15. Life on land, 6. Clean water, Siltation, 13. Climate action, Erosion, Suspended sediment, Fallout radionuclides, Tropical environments, Sediment transport, Geology
Abstract

International audience; Tropical regions are affected by intense soil erosion associated with deforestation, overgrazing, and cropping intensification. This land degradation leads to important on-site (e.g., decrease in soil fertility) and off-site (e.g., reservoir siltation and water pollution) impacts. This study determined the mean soil particle and sediment residence times in soils and rivers of three subcatchments (3-12 km2) with contrasted land uses (i.e., cropland, forests, and rangelands) draining to a reservoir located in highlands of the transvolcanic Mexican belt. Calculations were based on rainfall amount and river discharges as well as on fallout radionuclide measurements (Be-7, Cs-137, and Pb-210) conducted on rainfall precipitated samples, soil sampled in the catchments, and suspended sediment collected by automatic samplers in the river during most storms recorded throughout the 2009 rainy season. Calculations using a radionuclide two-box balance model showed that the mean residence time of particles in soils ranged between 5000 ± 1500 and 23,300 ± 7000 years. In contrast, sediment residence time in rivers was much shorter, fluctuating between 50 ± 30 and 200 ± 70 days. The shortest mean residence times were measured in a hilly catchment dominated by cropland and rangelands, whereas they were the longest in an undulating catchment dominated by forests and cropland. Calculation of the Be-7/excess-Pb-210 in both rainfall and sediment allowed gaining insight on sediment dynamics throughout the rainy season. The first heavy storms of the year exported the bulk of the sediment stock accumulated in the river channel during the previous year. Then, during the rainy season, the two steeper catchments dominated by cropland and rangelands reacted strongly to rainfall. Sediment was indeed eroded and exported from both catchments during single heavy storms on several occasions in 2009. In contrast, the agro-forested catchment with gentler slopes exported sediment at a constant and low rate throughout the rainy season. Overall, land cover and flood type clearly proved to exert more control on sediment export than slope steepness and rainfall erosivity. Our results show the priority of stabilising old gully systems to prevent their extension by regressive erosion to cropland and to concentrate the implementation of on-site erosion control measures in cropland and rangeland of the most reactive catchments.

Published
2010

6. Machine learning approach towards explaining water quality dynamics in an urbanised river.

Author

Schäfer B, Beck C, Rhys H, Soteriou H, Jennings P, Beechey A, and Heppell CM

Subjects
Ecosystem, Environmental Monitoring methods, Humans, Machine Learning, Rivers, Water Pollutants, Chemical analysis, Water Quality
Abstract

Human activities alter river water quality and quantity, with consequences for the ecosystems of urbanised rivers. Quantifying the role of human-induced drivers in controlling spatio-temporal patterns in water quality is critical to develop successful strategies for improving the ecological health of urban rivers. Here, we analyse high-frequency electrical conductivity and temperature data collected from the River Chess in South-East England during a Citizen Science project. Utilizing machine learning, we find that boosted trees outperform GAM and accurately describe water quality dynamics with less than 1% error. SHapley Additive exPlanations reveal the importance of and the (inter)dependencies between the individual variables, such as river level and Wastewater Treatment Works (WWTW) outflow. WWTW outflows give rise to diurnal variations in electrical conductivity, which are detectable throughout the year, and to an increase in average water temperature of 1 [Formula: see text] in a 2 km reach downstream of the wastewater treatment works during low flows. Overall, we showcase how high-frequency water quality measurements initiated by a Citizen Science project, together with machine learning techniques, can help untangle key drivers of water quality dynamics in an urbanised chalk stream., (© 2022. The Author(s).)

Published
2022
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