Dissertations / Theses: 'Bassin d’eau'

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Grusson, Youen. "Modélisation de l’évolution hydroclimatique des flux et stocks d’eau verte et d’eau bleue du bassin versant de la Garonne." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://oatao.univ-toulouse.fr/15995/1/Grusson_1.pdf.

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Abstract:

La gestion intégrée de la ressource en eau implique de distinguer les parcours de l’eau qui sont accessibles aux sociétés de ceux qui ne le sont pas. Les cheminements de l’eau sont nombreux et fortement variables d’un lieu à l’autre. Il est possible de simplifier cette question en s’attardant plutôt aux deux destinations de l’eau. L’eau bleue forme les réserves et les flux dans l’hydrosystème : cours d’eau, nappes et écoulements souterrains. L’eau verte est le flux invisible de vapeur d’eau qui rejoint l’atmosphère. Elle inclut l’eau consommée par les plantes et l’eau dans les sols. Or, un grand nombre d’études ne portent que sur un seul type d’eau bleue, en ne s’intéressant généralement qu’au devenir des débits ou, plus rarement, à la recharge des nappes. Le portrait global est alors manquant. Dans un même temps, les changements climatiques viennent impacter ce cheminement de l’eau en faisant varier de manière distincte les différents composants de cycle hydrologique. L’étude réalisée ici utilise l’outil de modélisation SWAT afin de réaliser le suivi de toutes les composantes du cycle hydrologique et de quantifier l’impact des changements climatiques sur l’hydrosystème du bassin versant de la Garonne. Une première partie du travail a permis d’affiner la mise en place du modèle pour répondre au mieux à la problématique posée. Un soin particulier a été apporté à l’utilisation de données météorologiques sur grille (SAFRAN) ainsi qu’à la prise en compte de la neige sur les reliefs. Le calage des paramètres du modèle a été testé dans un contexte differential split sampling, en calant puis validant sur des années contrastées en terme climatique afin d’appréhender la robustesse de la simulation dans un contexte de changements climatiques. Cette étape a permis une amélioration substantielle des performances sur la période de calage (2000-2010) ainsi que la mise en évidence de la stabilité du modèle face aux changements climatiques. Par suite, des simulations sur une période d’un siècle (1960-2050) ont été produites puis analysées en deux phases : i) La période passée (1960-2000), basée sur les observations climatiques, a servi de période de validation à long terme du modèle sur la simulation des débits, avec de très bonnes performances. L’analyse des différents composants hydrologiques met en évidence un impact fort sur les flux et stocks d’eau verte, avec une diminution de la teneur en eau des sols et une augmentation importante de l’évapotranspiration. Les composantes de l’eau bleue sont principalement perturbées au niveau du stock de neige et des débits qui présentent tous les deux une baisse substantielle. ii) Des projections hydrologiques ont été réalisées (2010-2050) en sélectionnant une gamme de scénarios et de modèles climatiques issus d’une mise à l’échelle dynamique. L’analyse de simulation vient en bonne part confirmer les conclusions tirées de la période passée : un impact important sur l’eau verte, avec toujours une baisse de la teneur en eau des sols et une augmentation de l’évapotranspiration potentielle. Les simulations montrent que la teneur en eau des sols pendant la période estivale est telle qu’elle en vient à réduire les flux d’évapotranspiration réelle, mettant en évidence le possible déficit futur des stocks d’eau verte. En outre, si l’analyse des composantes de l’eau bleue montre toujours une diminution significative du stock de neige, les débits semblent cette fois en hausse pendant l’automne et l’hiver. Ces résultats sont un signe de l’«accélération» des composantes d’eau bleue de surface, probablement en relation avec l’augmentation des évènements extrêmes de précipitation. Ce travail a permis de réaliser une analyse des variations de la plupart des composantes du cycle hydrologique à l’échelle d’un bassin versant, confirmant l’importance de prendre en compte toutes ces composantes pour évaluer l’impact des changements climatiques et plus largement des changements environnementaux sur la ressource en eau.

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Chtioui, Feryal. "Étude du rafraîchissement passif de bâtiment par l’intégration d’un système de rétention d’eau." Electronic Thesis or Diss., La Rochelle, 2023. http://www.theses.fr/2023LAROS006.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux techniques de rétention d’eau en toiture-terrasse pour le rafraîchissement passif de bâtiments commerciaux/industriels, et plus particulièrement le système de bassin de toit ouvert. Celui-ci agit comme un puits de chaleur, les apports d’énergie provenant du rayonnement solaire et du bâtiment sont convertis en chaleur latente, et les pics de chaleur sont atténués par l’inertie de la masse d’eau. Un modèle numérique a été développé afin d’étudier le comportement théorique du bassin de toit ouvert. Une étude paramétrique a permis d’analyser les différents échanges de chaleur et de masse entre la toiture et l’environnement extérieur, et son effet sur l’ambiance intérieure. Cela a permis de déterminer le potentiel de rafraîchissement de cette technologie en fonction des paramètres de conception (niveau d’eau et propriétés radiatives), de la localisation, et des effets du changement climatique. Cette étude numérique a été confrontée à une étude expérimentale réalisée sur un dispositif à échelle réduite en extérieur, pour le climat océanique de La Rochelle (France). Cette expérimentation a également permis de tester d’autres techniques de rétention d’eau en toiture comme la présence d’une couche de gravillons ou d’un matériau poreux, et de les comparer aux solutions à fort albédo dites « cool roofs ». Le potentiel de rafraîchissement de ces systèmes de toiture a été évalué expérimentalement et numériquement par différents indicateurs de performance définis par rapport à une toiture de référence en bitume. Enfin, le modèle développé de rétention d’eau en toiture a été couplé à un modèle de bâtiment commercial, de grande surface de toiture. L’étude de ce bâtiment type a été menée pour différents climats, actuels et futurs, en particulier sur des périodes caniculaires, et en intégrant l’utilisation de la ressource en eaux pluviales. Les résultats ont montré que la solution de bassin de toit est pertinente pour réduire l’inconfort d’été quel que soit la localisation ou le climat, et que le potentiel maximum de cette technique est obtenu lorsqu’elle est combinée à la solution « cool roof »
In this thesis, we have studied water retention techniques on flat roofs for passive cooling of commercial/industrial buildings, and more especially the open roof pond system. This roof pond acts as a heat sink, solar irradiance and building internal heat are converted into latent heat, while water thermal inertia mitigates heat flux peaks. A numerical model has been developed to study the theoretical behavior of an open roof pond. A parametric study has allowed to analyze the different heat and mass transfers between the roof and the external environment, and indoor environment impacts. This has allowed to determine the cooling potential of this technology according to design parameters (water level and radiative properties), location and climate change effects. This numerical study was confronted with an experimental study carried out on a scaled down device, under oceanic climate in La Rochelle (France). This experiment also allows to test other water retention techniques on roof such as the adding of a gravel or a porous material layer, and to compare them to high albedo solutions called "cool roofs". The cooling potential and the performance of these passive solutions have been evaluated experimentally and numerically by various indicators defined compared to a bitumen reference roof. Finally, the roof water retention model was coupled with a typical commercial building, large-scale. A study for different current and future climates, especially during heatwave periods and integrating the use of the rainwater resource has been carried out. The results have shown that the roof pond solution is relevant to reduce summer discomfort whatever the location or the climate and that the maximum potential of this technique is obtained when it is combined with the “cool roof” solution

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Miessner, Frédérick. "Analyse économique de la tarification des services d’eau et d’assainissement en France." Paris 10, 2007. http://www.theses.fr/2007PA100013.

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Abstract:

Cette thèse aborde la problématique de la tarification des services d’eau en deux parties distinctes qui correspondent aux deux éléments principaux de la facture d’eau : La première partie porte sur l’analyse des redevances des Agences de l’eau et leur rôle de financement des infrastructures. Il s’agit d’évaluer le système de redistribution financière géré par les Agences de l’eau. Du point de vue de leur fonction financière, l’impact des taxes prélevées (via la facture d’eau) et des aides (subventions et prêts bonifiés) accordées finance la mise en conformité réglementaire des infrastructures des services d’eau des collectivités locales. Du point de vue de leur fonction d’incitation à la modification des comportements polluants, l’analyse de l’efficacité du système de taxe et de subvention doit intégrer le système de normes d’émissions. La deuxième partie cherche à quantifier l’impact des déterminants du prix des services d’eau à l’aide de modèles économétriques appliqués à une base de données décrivant les services d’eau potable et d’assainissement dans 1724 communes du bassin Seine Normandie. Ce modèle permet de mesurer l’impact du mode de gestion (public ou privé) et du mode d’organisation (niveau communal ou intercommunal) sur le prix du service
This thesis approaches the problems of the tariffing of the water services in two distinct parts which correspond to the two principal elements of the water invoice: The first part relates to the analysis of the French water Agencies taxes and their role of financing water infrastructures. This is an evaluation of the financial redistribution system managed by the water Agencies. From the point of view of their financial function, impact of the collected taxes (via the water bill) and of subsidies granted finally finance the conformity of the infrastructures of water utilities. From the point of view of their function of incentive to the modification of polluting behaviours, the analysis of the system effectiveness of tax and subsidy must integrate the system of standards of emissions. The second part seeks to quantify the impact of the determinants of the price of the water services using econometric models applied to a database describing the drinking water utilities in 1724 communes of the Seine basin. This model proposes to measure the impact of the management model (public or private) and of the mode of organization (communal or inter-commune level) on the final utility price

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Bernard-Michel, Caroline. "Indicateurs géostatistiques de la pollution dans les cours d’eau." Paris, ENMP, 2006. http://www.theses.fr/2006ENMP1367.

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Abstract:

La qualité chimique des cours d’eau est mesurée par un réseau de stations constitué progressivement, qui fournit une base de données très riche, mais très hétérogène. Le système d’évaluation de la qualité de l’eau préconise actuellement de synthétiser les mesures par station par des indicateurs statistiques tels que la moyenne arithmétique et le quantile 90. Ces calculs reposent sur deux hypothèses implicites mais erronées : l’indépendance des mesures et la stationnarité des concentrations durant l’année. En effet, les concentrations en nutriments présentent généralement des variations saisonnières. Dans une première partie, nous examinons les biais et les incertitudes des indicateurs actuels. Le krigeage prend en compte l’irrégularité de l’échantillonnage et les corrélations temporelles dans l’estimation et dans le calcul d’incertitude associé. Une simplification par segments d’influence est proposée. Le biais du quantile empirique est réduit par une simple interpolation linéaire. L’apport de ces méthodes est étudié théoriquement et par simulation sur le bassin Loire Bretagne. Pour interpoler ces indicateurs le long des cours d’eau, la question se pose ensuite de modéliser leur corrélation spatiale. Or les modèles usuels de covariance, développés pour des espaces euclidiens, ne sont plus nécessairement valables sur une structure arborescente. Un modèle général de fonctions aléatoires le long d’un réseau hydrographique a donc été développé. Les cours d’eau sont considérés comme la combinaison de filets « élémentaires » définis par les chemins de l’ensemble des sources à l’exutoire. Les hypothèses et l’inférence de ce modèle sont examinées sur le bassin de la Moselle
In order to assess river quality, different parameters such as nutrients concentrations are measured in different monitoring stations, setting up a very important but heterogeneous database. The French evaluation system of water quality recommends to summarize the information contained in these measurements by a few statistical indicators such as the annual mean of concentrations or the 90% quantile. They are estimated using the classical statistical inference based on hypothesis proved to be incorrect: time correlations and seasonal variations are ignored. Actually, in France, nitrate concentrations are generally higher in winter. Biases and confidence intervals can be reduced by kriging or segments of influence and a linear interpolation of the empirical quantile is proposed. Methods are analysed theoretically and experimentally on the Loire Bretagne basin. Estimating indicators along a stream network then requires specific models of random functions because usual covariance models are no longer valid on such structures. We propose a global model of random functions along a tree graph introducing the concept of “elementary thin streams”, defined by the whole set of paths between sources and outlet. At each point of the network, the river is considered to be the linear combination of these streams on which one dimensional stationary random functions are defined. An application to water discharge on the Moselle Basin (north-east of France) is presented

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Benhamou, Cyril. "Modélisation de l’effet des interactions haies-cultures sur les transferts d’eau et d’azote à l’échelle d’un petit bassin versant agricole." Rennes, Agrocampus Ouest, 2012. http://www.theses.fr/2012NSARD064.

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Abstract:

Un des effets négatifs de l’intensification de l’agriculture depuis cinquante ans est la pollution des eaux par les nitrates. Cette pollution a des conséquences environnementales, économiques et en termes d’aménités notamment dans le cas de l’eutrophisation. Dans ce contexte, les agro-écosystèmes doivent évoluer par la mise en place de systèmes innovants combinant l’utilisation et la préservation des ressources naturelles. Les zones tampons tels que les réseaux bocagers pourraient être un outil permettant en partie la régulation des flux d’azote vers l’exutoire des bassins versants. La question se pose particulièrement en Bretagne où près de 60 % du linéaire de haies a disparu entre 1960 et 1980. La question traitée ici est la quantification de l’impact de ces zones tampons à l’échelle du bassin versant pour permettre le choix de stratégies de gestion du paysage permettant de maximiser leurs valeurs apportées. L’hypothèse est que l’effet de la haie peut être variable en fonction de sa position sur le versant. L’originalité de ce travail par rapport aux études précédentes a été de s’intéresser à la position dans le paysage et donc aux relations avec la nappe, aux interactions avec les cultures ou les prairies connexes, ainsi qu’aux modalités d’entretien. Cette thèse s’est déroulée en deux parties. La première a eu pour objectif d’évaluer l’impact de la haie sur les variations locales d’humidité du sol et sur le fonctionnement hydrologique d’un versant en fonction de sa position. Pour cela un site de mesure a été instrumenté au nord de l’Ille et Vilaine (Bretagne). Ce site a été suivi durant un an entre septembre 2009 et septembre 2010. La seconde a eu pour objectif d’introduire un nouveau module de fonctionnement de la haie dans le modèle spatialisé TNT2 en développant le concept de maille double couvert, qui a permis de prendre en compte de manière fine le réseau bocager d’un bassin versant et ses interactions avec les cultures, ainsi que l’effet de son entretien. Les résultats expérimentaux montrent que les arbres de la haie se distinguent des autres types de végétation par des prélèvements plus importants dans les couches profondes du sol et que ces prélèvements sont affectés par l’entretien (taille) de la haie. L’apport par remontées capillaires lorsque la nappe est peu profonde tamponne les variations d’humidité du sol à proximité de la haie. La diminution locale d’humidité du sol et l’interception des précipitations par la canopée de la haie semblerait avoir une influence sur les écoulements de nappe lors de la reprise des écoulements. Le module réalisé lors du travail de modélisation a été testé de manière approfondie et son comportement est globalement conforme aux attentes. Les phénomènes identifiés comme importants par les études de terrain et l’analyse de la littérature sont globalement simulés et leurs variations en fonction des conditions climatiques et topographiques sont cohérentes. Les résultats de simulation montrent que l’effet de la haie sur le bilan d’eau et d’azote est fonction de sa position sur le bassin versant et du type de culture qui lui est associé. La compétition entre la haie et la culture associée est de plus en plus importante avec l’augmentation de la profondeur de la nappe, dépendant de la position dans le versant. Cette compétition est en partie atténuée par la taille d’entretien. D’autre part, la présence de la haie tend à augmenter la profondeur du toit de la nappe et le déficit en eau du sol. Cela a pour conséquence de réduire la dénitrification et la minéralisation. Les simulations effectuées sur le bassin versant de Kervidy-Naizin, estiment que la présence d’un réseau bocager entraîne une diminution annuelle du débit et des flux d’azote à l’exutoire. A une échelle temporelle plus courte, l’effet de la haie est plus marqué lors de la reprise des écoulements et lors du tarissement de la nappe. Ainsi ce travail confirme la nécessité de prendre en compte les haies comme une structure en interaction fonctionnelle avec les autres éléments du paysage, avec lesquelles elles forment le complexe du bassin versant
One negative effect of agricultural intensification for more than fifty years has been water pollution by nitrates, which has environmental and economic consequences. In this context, the agro-ecosystem must develop into innovative systems through a combination of use and preservation of natural resources. Buffers zones, such as hedgerow networks, could be a tool to partially regulate nitrogen flow at the watershed outlet. In Britany (western France), where nearly 60% of hedgerows disappeared from 1960-1980, the issue is particularly important. The problem dealt with here is to quantify, at the watershed scale, the impact of these buffer zones to maximize their value with management-landscape strategies. The assumption is that the hedgerow impact varies depending on its position on the hillslope. Compared to previous studies, the originality of this work has been to focus on hedgerow position in the landscape and therefore its relations with groundwater, associated crops or pastures, as well as the influence of pruning. This work is divided into two parts. The first was to assess the impact of the hedgerow on local variations in soil moisture and hydrological functioning of a hillslope depending on hedgerow position. An experimental site was instrumented in the north of the Ille-et-Vilaine department (Brittany) and monitored for a year (September 2009-September 2010). The second part was to develop a new submodel for hedgerows in the spatially explicit model TNT2. We developed the concept of double-cover cell, which takes into account impact of interactions with crops and pruning. Experimental results showed that hedgerow can be distinguished from other vegetation by its water uptake in deeper soil layers, and that this uptake is affected by management (pruning) of the hedgerow. Close to the hedgerow, when the water table is deep, capillary rise contributes to soil water variations. Local reduction in soil water content and rainfall interception by the hedgerow canopy seems to have an influence on groundwater flow in autumn. The hedgerow submodel was thoroughly tested, and its behavior generally met expectations. The processes identified as important in field studies and the literature review were broadly represented, and their variations due to climatic and topographic conditions were consistent. Model predictions indicated that hedgerow impact on water and nitrogen balances depends on its position in the watershed and the crop associated with it. Competition between the hedgerow and the associated crop increased as water table depth increased, as a function of hedgerow location in the watershed. This competition was partially mitigated by pruning. In contrast, hedgerow presence tended to increase water table depth and soil water deficit, which reduced denitrification and mineralization. Simulations of the-Kervidy Naizin watershed predicted that presence of a hedgerow network reduces annual water and nitrogen flow at the outlet. At shorter time scales, the effect of hedgerows is more pronounced in spring and autumn, when discharge is low

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Wawrzyniak, Vincent. "Étude multi-échelle de la température de surface des cours d’eau par imagerie infrarouge thermique : exemples dans le bassin du Rhône." Thesis, Lyon 3, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO30092.

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Abstract:

Dans un contexte de changement climatique, la compréhension du régime thermique des cours d’eau est un enjeu important. En mesurant le rayonnement dans le spectre électromagnétique de l’infrarouge thermique (IRT : 0,4-14µm), la télédétection IRT offre la possibilité d’obtenir une cartographie de la température de surface à différentes échelles spatiales. L’approche multi-échelle est ainsi le fil directeur de ce travail.Dans le premier temps, nous utilisons des images satellites Landsat ETM+ pour caractériser les structures thermiques longitudinales et temporelles d’un grand continuum fluvial : le Rhône français (500 km). Une méthode automatique supprimant les pixels contaminés par les entités exondées, est développée, améliorant ainsi la précision des données. Les images nous permettent de comprendre les effets thermiques des affluents et des centrales nucléaires. L’Isère est la principale source d’eau froide, alors que les centrales nucléaires du Bugey, de Saint-Alban et de Tricastin réchauffent le fleuve. Nous mettons en évidence des anomalies thermiques au niveau des aménagements hydroélectriques. Par rapport aux canaux, les Rhône court-circuités (RCC) sont plus sensibles aux conditions extérieures du fait de leur géométrie et de leurs conditions hydrauliques.Dans un second temps, les travaux se focalisent sur un tronçon plus court (50 km) : l’Ain dans sa basse vallée où quatre campagnes IRT aéroportées sont réalisées. Nous développons une méthode statistique permettant de calculer l’incertitude de mesure associée à la construction des profils longitudinaux de température de l’eau. Les artefacts des vraies tendances longitudinales sont ainsi différenciés. Pour comprendre ces tendances, un modèle 1D (thermo-hydraulique) est mis en place sur 21 kilomètres. Il considère les flux de chaleur à l’interface eau-air et les propriétés géométriques ainsi qu’hydrauliques de la rivière. Les arrivées phréatiques associées aux bras morts et aux suintements latéraux sont identifiées sur les images thermiques et intégrées au modèle. Ces arrivées phréatiques peuvent refroidir l’Ain de 0,6°C en été lorsqu’elles représentent 15,7% du débit total.Une échelle plus fine est explorée enfin. Le travail porte cette fois sur neuf tronçons en tresses (1 km) pour lesquels des images IRT à très haute résolution spatiale sont acquises. En caractérisant les distributions spatiales de la température, nous identifions deux types de tronçons. Le premier montre une très faible variabilité thermique spatiale tout au long de la journée. Les cours d’eau de ce type ont bien souvent un régime hydrologique proglaciaire avec des débits estivaux élevés, ce qui tend à homogénéiser la température. Le second type présente une hétérogénéité thermique élevée. La température des chenaux courants varie avec la température de l'air. En revanche, la température des chenaux alimentés par des eaux souterraines est relativement constante au cours de la journée. Nous proposons une méthode ne nécessitant pas d’images IRT pour identifier les tronçons montrant une variabilité thermique élevée.À travers ce travail, nous montrons qu’il est nécessaire de coupler les approches spatiales et temporelles pour comprendre la température des cours d’eau. Longtemps, les mesures ont été effectuées avec des thermomètres. L’aspect spatial a ainsi souvent été ignoré. La télédétection IRT a permit de mieux appréhender les structures spatiales de température. Toutefois, pour comprendre ces dernières il est indispensable de considérer les changements temporels de température. Il est également nécessaire d’intégrer une approche plus physique permettant de simuler différentes situations pour évaluer l’importance des différents facteurs affectant la température
In a context of global warming, understanding the thermal regime of rivers is a key issue. By measuring the radiation in the electromagnetic spectrum of thermal infrared (TIR: 0.4-14µm), TIR remote sensing offers the possibility of obtaining surface temperature maps at multiple scales. The multi-scale approach is thus the guiding principle of this work.First we use satellite thermal infrared images from Landsat ETM+ to investigate longitudinal and temporal variations in the thermal patterns of a large river continuum, the French Rhône (500 km). An automated water extraction technique is developed to remove pixels contaminated by terrestrial surfaces. This method improves the accuracy of our data. The images allow us to understand the thermal effects of tributaries and nuclear power plants: the Isère is the main source of cold water while the Bugey, Saint-Alban and Tricastin nuclear power plants warm the river. We show temperature differences within the largest hydroelectric bypass facilities between the bypass section and the canal. The factors responsible for these differences are the length and minimum flow of the bypass section as well as tributaries coming into this reach.Second, we focus on a shorter river (50 km): the lower Ain in France where four airborne TIR surveys are performed. Based on a statistical analysis of temperature differences between overlapping images we calculate the measurement uncertainty associated with TIR derived profiles. This uncertainty allows for the discrimination between artifacts and real longitudinal thermal trends. To understand these trends, we use a 1D determinist model which predicts water temperature at an hourly time step along a 21 km reach. The model considers heat fluxes at the water-air interface as well as the geometrical and hydraulic characteristics of the river. Based on TIR images, groundwater inputs associated with backwaters and lateral seepages are identified. They are inserted into the temperature model. These groundwater inputs can mitigate high water temperatures during the summer by cooling the river up to -0.6°C when they represent 15.7% of the total discharge.A finer scale is finally explored. The work focuses on nine braided reaches located in the French Alps (1 km) where very high spatial resolution TIR images are acquired. By characterizing the spatial distributions of water temperature, we identify two types of reaches. The first type shows a very low thermal spatial variability throughout the day. Rivers of this type often have a proglacial hydrological regime with high summer flows, which tends to homogenize the temperature. The second type exhibits a higher thermal variability with changes during the day. The temperature of flowing channels changes during the daytime according to the air temperature. In contrast, the temperature of groundwater-fed channels exhibits smaller changes which creates thermal variability over space and time. We propose a method which does not require TIR images in order to identify reaches showing high thermal variability.Through this work, we show that it is essential to combine both spatial and temporal approaches to understand river temperature. Thermometers have been used for many years. Thus, the spatial aspect has often been ignored. TIR remote sensing has allowed a better characterization of spatial thermal patterns. However, to understand these patters it is necessary to consider temporal changes of water temperature. It is also necessary to integrate a more physical approach in order to simulate different scenarios and to assess the importance of the different factors affecting water temperature

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Phan, Ha Hai An. "Transfert d’eau et de matière sur un petit bassin versant agricole du Nord Vietnam : suivis à l’échelle pluriannuelle et à l’échelle de la crue." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066718.

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Abstract:

L’érosion est connue comme étant la principale cause de la dégradation des sols. En Asie, l’érosion des terres sur fortes pentes est un problème environnemental majeur. Le transfert de sédiments par les fleuves atteint 16,6 t. Ha-1. An-1 et se situe au deuxième rang mondial. Les objectifs de ce travail de thèse sont : (1) de quantifier le transfert d’eau et de matières en relation avec l’érosion des sols sur un petit bassin versant agricole, situé en zone montagneuse tropicale (bassin versant expérimental de Dong Cao au Nord Vietnam) et (2) d’identifier les sources de sédiments exportés à l’exutoire de ce bassin versant. Dans ce travail, différentes échelles temporelles (de l’échelle de la crue à l’échelle annuelle et pluriannuelle) et spatiales (de l’échelle de la parcelle expérimentale à l’échelle du bassin versant) ont été suivies. L’étude hydrologique du bassin versant à l’échelle pluriannuelle met en évidence l’impact du changement d’usage des terres et du régime des précipitations sur l’exportation de sédiments. Les expérimentations menées sur des parcelles d’érosion de 1-5 m2 montrent que la mise en culture de fourrage comme Panicum maximum a un effet protecteur sur les sols et devrait contribuer à réduire l’ampleur de l’érosion et du ruissellement. Sur le bassin versant, le remplacement des cultures en manioc par la jachère, la plantation d’acacias ou la mise en culture de fourrage fait chuter l’érosion annuelle des sols de 30 t. Ha-1 (2001) à environ 1,5 t. Ha-1 (2005). L’exportation de sédiments à l’exutoire du bassin versant est caractérisée par un effet de seuil (R = 50 mm et IR30min = 90 mm. H-1) au-delà duquel l’érosion augmente très fortement. 70 % des pertes annuelles sont concernées par le dépassement de ce seuil. La décomposition géochimique des hydrogrammes de crue par la conductivité électrique de l’eau met en évidence la participation majoritaire d’eau préexistence (eaux de sols et de nappes) lors des crues. La contribution d’eau nouvelle (eau de pluie et écoulement hypodermique) ne devient prépondérante que pour les événements exceptionnels de très forte intensité. L’exportation de matières à l’exutoire du bassin versant est mieux corrélée avec la fraction d’eau nouvelle qu’avec le coefficient d’écoulement déterminé à partir de la partition ruissellement - infiltration des précipitations. Le transport de matières en suspension en régime de crue est caractérisé par un effet d’hystérésis avec, le plus fréquemment, un décalage entre le maximum de transport de matières en suspension et le débit de pointe qui reflètent la disponibilité spatiale des sédiments sur le bassin versant. L’érosion des sols les plus proches s’effectue en montée de crue avec un mélange d’eau nouvelle et d’eau préexistante. Au pic de crue, le maximum d’eau nouvelle est caractérisé par une charge solide moins élevée. En décrue, la charge solide reflète l’apport de sédiments provenant des zones les plus éloignées de l’exutoire du bassin versant. Le contraste de composition isotopique qui existe entre les matières organiques des sols cultivés dans la partie avale du bassin versant (enrichies en 13C) et celles de la partie amont (appauvries en 13C) permet de suivre qualitativement l’érosion des sols et de caractériser l’origine des sédiments exportés au cours de la crue

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Prygiel, Émilie. "Impact des remises en suspension du sédiment liées au trafic fluvial en rivières canalisées sur l’état des masses d’eau : application au bassin Artois-Picardie." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10110/document.

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Abstract:

La canalisation et la création de canaux de liaison, destinées à faciliter le développement industriel et les échanges commerciaux ont entraîné une forte pollution historique ainsi qu’une artificialisation de milieux naturels, désormais soumis aux objectifs de bon potentiel. La remise en suspension par le trafic fluvial des sédiments pose la question de son impact sur la qualité des eaux et sur l’atteinte des objectifs d’état. L’étude de la qualité chimique des sédiments et de l’eau de trois canaux du Nord de la France, la Deûle, la Sensée (naviguées) et la Scarpe (non naviguée) montre que ceux-ci présentent des concentrations variables en P et en ETM (globalement Deûle ~ Scarpe > Sensée), ces derniers restant globalement bien piégés par les sulfures dans les sédiments. Même si les concentrations en ETM dissous restent relativement faibles par rapport aux concentrations enregistrées dans les sédiments, elles peuvent parfois excéder les normes de qualité environnementales de la DCE. La labilité de ces ETM estimée par les DGT s’avère faible y compris pour Pb qui est cependant accumulé de façon importante par les gammares encagés déployés sur les trois sites. La navigation ne semble jouer qu’un rôle limité sur l’enrichissement de la colonne d’eau en métaux et en phosphore dissous, ainsi que sur l’oxygénation des eaux de surface. Le phytoplancton apparaît avoir une influence plus importante que la navigation sur l’évolution de ces milieux. Finalement, l’impact de la navigation sur la qualité chimique de l’eau reste limité en raison de la géochimie singulière du bassin Artois-Picardie
Rivers channelization and creation of linking channels to facilitate industrial development and trade have led to a strong historical pollution and artificialization of aquatic environments that are now subjected to good potential status objectives. Sediment resuspension by navigation, its impact on water quality and the achievement of status are the main concern of this thesis. Sediment and water chemical quality of three channels of Northern France have been studied: the Deûle River, the Sensée River (both navigated) and the Scarpe River (not navigated). The rivers have varying concentrations of P and ETM (overall Deûle ~ Scarpe > Sensée), which are generally well trapped with sulfides in sediments. Although the concentrations of dissolved ETM remain relatively low compared to the levels recorded in the sediment, they can sometimes exceed the environmental quality standards of the WFD. Lability of these ETM estimated by DGT is weak, even for Pb which is however significantly accumulated by caged gammarids deployed on the three sites. The navigation seems to play a limited role in the enrichment of the water column in dissolved metals and phosphorus, as well as the oxygenation of surface waters. Phytoplankton appears to have a greater influence on the evolution of these environments. Finally, the impact of navigation on the chemical quality of the water remains limited due to the peculiar geochemistry of the Artois-Picardie basin

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Bhurtun, Pratima. "Dynamique de la qualité des masses d’eau dans le bassin Artois-Picardie : compréhension des mécanismes actuels et prévision des évolutions dans un contexte de changement climatique." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R055.

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Abstract:

La Selle Rivière, cours d’eau non canalisé du bassin Artois-Picardie est considérée par l’Agence de l’Eau comme une masse d’eau prioritaire dont la qualité est à améliorer. L’objet de ce travail a été d’étudier le comportement spatio-temporel de plusieurs substances déclassantes ou non, avec des échelles de temps allant du prélèvement ponctuel à la mesure haute fréquence, en passant par des échantillonneurs passifs intégrateurs. Nous nous sommes intéressés à plusieurs traceurs de la contamination urbaine, agricole et industrielle, au travers des nitrates, des phosphates, des éléments traces métalliques, de certains produits phytosanitaires et pharmaceutiques, et de la matière organique dissoute. Dans un premier temps, nous avons confirmé que la Selle est principalement alimentée par les eaux souterraines riches en nitrates, avec des teneurs résiduelles en atrazine qui se retrouvent dans le cours d’eau à des concentrations similaires. Par ailleurs, le bassin versant étant très agricole dans sa partie amont et avec des ilots urbains plutôt localisé en aval, quelques pesticides et médicaments sont retrouvés à l’état d’ultra-traces par temps sec, et des teneurs en phosphates souvent supérieures à 0,2 mg L-1. Les métaux sont peu présents dans le cours d’eau malgré des teneurs pouvant être élevées en sortie de stations d’épuration (notamment Gd et Zn) car les débits des stations représentent des apports mineurs. La mesure haute fréquence a permis de préciser des problèmes de qualité d’eau par temps de pluie avec des lessivages de sols, et des pics importants mais limités dans le temps en phosphore et carbone organique alors que l’on observe une dilution des nitrates. La composition de la matière organique étudiée par spectroscopie de fluorescence a permis de caractériser la signature spectrale de différents types d’eau (souterraine, de surface et effluent de station d’épuration) et de différencier les apports allochtones des apports autochtones. Enfin, ces résultats permettent de discuter qualitativement les futurs effets du changement climatique à l’échelle régionale sur l’évolution de la qualité de la Selle Rivière
The River Selle is a non-channelised stream in the Artois-Picardy basin and is considered as a priority waterbody by the Artois-Picardy Water Agency. The aim of this work was to study the spatio-temporal behaviour of several substances at different time scales, ranging from low-frequency (grab sampling, passive samplers) to high-frequency monitoring. More specifically, tracers of pollution reflecting urban, agricultural and industrial contamination (nitrates, phosphates, trace metal elements, pesticides, pharmaceutical residues, dissolved organic matter) were investigated. We confirmed that the River Selle is mainly fed by a nitrate-rich groundwater. Besides, the nitrates and atrazine concentrations in the river water were similar to those found in the groundwater. At the upstream of the river, the land-use is mainly dominated by agriculture whereas most of the urban islets are located at the downstream of the river. Consequently, during dry weather, ultra-trace concentrations of some pesticides and pharmaceutical residues were recorded and phosphate levels often exceeded 0.2 mg L-1. Due to the minor flow input of the wastewater treatment plants into the river, metallic contamination in the River Selle (particularly Gd and Zn) is quite low despite the high concentrations measured in wastewater effluents. Water quality issues during storm events were identified by high-frequency monitoring. Significant but time-limited peaks in phosphorus and organic carbon were observed, while nitrates were diluted. The composition of dissolved organic matter was studied by fluorescence spectroscopy. The spectral signature of different types of water (groundwater, surface water and wastewater effluents) was characterised as well as the origins of this organic matter (autochtonous vs allochthonous). Finally, these results enable to discuss qualitatively the future effects of climate change at a regional scale on the evolution of the water quality of the River Selle

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Crenier, Clément. "Vers une réévaluation des facteurs limitant la production biologique dans les cours d’eau de tête de bassin versant : nutriments, acides gras ou qualité du carbone détritique ?" Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0361/document.

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Abstract:

Les cours d’eau de tête de bassin versant, malgré leurs tailles réduites, jouent des rôles importants pour le fonctionnement des milieux situés en aval, et rendent de nombreux services écologiques. Depuis l’émergence du River Continuum Concept, le fonctionnement de ces cours d’eau est considéré comme reposant principalement sur les apports allochtones de matière organique détritique par opposition aux écosystèmes aval de plus grande taille dans lesquels la production primaire autochtone est considérée comme prépondérante. Bien que les détritus soient, par définition, des ressources de moindre qualité pour leurs consommateurs que les végétaux vivants, le rôle des facteurs qui limitent la production biologique et les processus fonctionnels dans ces écosystèmes détritiques reste encore peu exploré. Par exemple la carence en éléments minéraux essentiels (notamment en azote et en phosphore) dans les détritus peut limiter le développement des organismes vivants dans les cours d’eau. De ce fait, la disponibilité en éléments minéraux dans la colonne d’eau, en stimulant la croissance, l’activité des décomposeurs et la qualité élémentaire des ressources par le processus d’immobilisation microbienne, pourrait contrôler pour partie les processus écologiques en jeu dans ces écosystèmes. En étudiant in situ la réponse des communautés microbiennes aux nutriments le long d’un gradient d’occupation des sols, nos travaux ont mis en évidence un effet positif des éléments dissous (N et P) sur la décomposition des litières et les activités enzymatiques des décomposeurs, et ce même pour les niveaux en nutriments les plus élevés du gradient, pour lesquels des effets inverses étaient attendus. Indépendamment, dans des cours d’eau anciennement soumis à de forts dépôts acidifiants, nous avons pu observer une récupération du processus de décomposition des litières. Néanmoins, cette restauration s’accompagnant d’un appauvrissement marqué en N, des perturbations du fonctionnement de ces cours d’eau pourrait se manifester à terme. Le rôle de la production primaire dans les cours d’eau de tête de bassin versant a ensuite été questionné. En effet, bien qu’étant mineur quantitativement, l’apport de carbone de forte qualité pourrait jouer un rôle non négligeable sur le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin versant. En particulier, l’importance et le rôle des apports en acides gras polyinsaturés (AGPI) via les biofilms phototrophes ont été questionnés. En se basant sur un suivi de terrain sur 15 cours d’eau des Vosges le long d’un gradient d’acidification, nos recherches ont tout d’abord pu mettre en évidence la présence de biofilms diatomiques riches en AGPI, malgré le caractère très forestier de ces cours d’eau. Dans un second temps, une expérience en conditions contrôlées a permis d’observer le rôle positif des apports, mêmes faibles, de ressources diatomiques sur la croissance et la survie du crustacé amphipode Gammarus fossarum. Sans cet apport, ces organismes se sont avérés incapables de maintenir leurs niveaux internes d’AGPI, suggérant qu’une consommation de producteurs primaires autochtones était indispensable à ces organismes détritivores. Nos résultats ont ainsi pu mettre en évidence les rôles fondamentaux que peuvent jouer la disponibilité en éléments dissous (N et P) et la qualité du carbone dans les ressources sur la production biologique et sur le processus de décomposition des litières dans les cours d’eau de tête de bassin versant. Ces résultats appellent désormais à investiguer plus profondément les interactions entre ces deux facteurs limitants, et à comprendre dans quels contextes l’un des facteurs pourrait suppléer l’autre. En particulier, il sera intéressant de rechercher comment diverses perturbations anthropiques (xénobiotiques, réchauffement climatique etc…) pourraient affecter l’intensité ou la nature de ces limitations
Despite their reduced sizes, headwater streams play important roles in the functioning of downstream ecosystems and provide numerous ecological services. Since the River Continuum Concept, the functioning of these streams has been considered as mainly relying on allochthonous supplies of detrital organic matter for their functioning, in contrast with downstream ecosystems of larger size where primary production is considered to be predominant. Despite that detritus represent, by definition, a resource of lower quality for its consumers than living plants, the nature of the factors limiting the biological production and functional processes in these detrital ecosystems remains sparsely explored. First, the lack of essential elements (in particular nitrogen and phosphorus) in detritus could be a major constraint for the development of living organisms in streams. As a result, the availability of mineral elements in the water column, by stimulating the growth and activity of decomposers, but also by increasing the elemental quality of resources through microbial immobilization, could control ecological processes in a higher extent than previously believed in these ecosystems. By studying in situ, the response of microorganisms to nutrients availability along a land-use gradient, our results have shown a positive effect of the dissolved elements (N and P) on the decomposition of leaf litters and the enzymatic activities of the decomposers, even for the highest nutrient levels of the gradient, for which adverse effects were expected. Independently, in streams formerly subjected to acidification, we observed a recovery of the process of leaf litter decomposition. Nevertheless, this recovery was accompanied by a marked N reduction in the ecosystem, huge changes in stream functioning might be expected in the medium to long term. The role of autochthonous primary production was then questioned. Indeed, while being quantitatively minor, this contribution of high quality carbon may play a significant role in the functioning of headwater streams. In particular, the importance and role of polyunsaturated fatty acid (PUFA) intakes via phototrophic biofilms was questioned. Based on a field survey of 15 rivers in the Vosges Mountains along an acidification gradient, our results first showed the presence of diatomic biofilms rich in PUFA, despite these streams are clearly in a forested context. In a second step, an experimentation carried out under controlled conditions permitted to observe the positive role of diatomic resources, even in low concentrations, on the growth and survival of the crustacean amphipod Gammarus fossarum. Without this input, these organisms were unable to maintain their internal levels of PUFAs, suggesting that the consumption of autochthonous primary producers might be essential for these detritivore organisms. All our results permit to highlight the fundamental roles that can be played by the availability of dissolved elements (N and P) and the carbon quality of the resources on the biological production and on leaf litter decomposition in headwater streams. These results stress the need for more profound investigation of the interactions between these two limiting factors, and for understanding in which contexts one factor could supplement the other. In particular, it will be interesting to investigate to what extent various anthropogenic disturbances (xenobiotics, global warming, etc...) could affect the intensity or the nature of these limitations

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Lees, Édouard. "Étude de la vapeur d’eau atmosphérique à partir de données GNSS dans le bassin sud-ouest de l’océan Indien et applications à l’étude du climat et des cyclones tropicaux." Thesis, La Réunion, 2020. http://www.theses.fr/2020LARE0037.

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Abstract:

Les stations GNSS terrestres, du fait de leur précision et de leur faible coût, restent à ce jour le principal moyen d'observation de la vapeur d'eau à toutes les échelles spatio-temporelles. Ce gaz à effet de serre, qui module de manière importante la convection profonde dans les régions tropicales, est à l'origine de phénomènes extrêmes tels que sécheresses, inondations et cyclones tropicaux, auxquels le bassin sud de l'océan Indien est particulièrement vulnérable. Ce mémoire porte sur l'exploitation de mesures de vapeur d'eau par GNSS collectées dans l'océan Indien par un ensemble de stations du réseau mondial IGS et du réseau IOGA4MET, récemment déployé dans le cadre du programme de recherche ReNovRisk-Cyclones et Changement Climatique. La première partie de cette thèse rappelle la méthode de calcul de la colonne intégrée en vapeur d’eau par GNSS et présente une intercomparaison entre les mesures obtenues par les stations du réseau IGS et divers autres capteurs (satellites micro-ondes, radiosondages) disponibles dans le bassin sud de l’océan Indien. Ces mesures sont ensuite utilisées dans un second temps pour étudier la variabilité de la vapeur d'eau à différentes échelles spatio-temporelles. Les résultats obtenus montrent que la variabilité annuelle est très variable à l'échelle régionale et d'autant plus forte à mesure que l'on s'éloigne de l'équateur. À plus petite échelle, le cycle diurne de la vapeur d’eau apparaît fortement piloté par les interactions entre la dynamique atmosphérique de grande échelle et les circulations locales, notamment dans le cas d’îles tropicales telles que Madagascar et La Réunion
Due to their accuracy and low cost, ground-based GNSS station remain to date the main means of observing water vapour at all space-time scales. This greenhouse gas significantly modulates deep convection in tropical regions. It leads to extreme phenomena such as droughts, floods and tropical cyclones, to which the southern Indian Ocean basin is particularly vulnerable. This thesis deals with the exploitation of GNSS water vapour measurements collected in the Indian Ocean by a set of stations of the IGS global network and the IOGA4MET network. The later has been recently deployed in the framework of the ReNovRisk-Cyclones and Climate Change research programme. The first part of this thesis recalls the calculation method of the integrated water vapour column by GNSS and presents an intercomparison between the measurements obtained by the IGS network stations and various other sensors (microwave satellites, radiosondes) available in the southern Indian Ocean basin. These measurements are then used in a second step to study the variability of water vapour at different space-time scales. The results obtained show that the annual variability is highly variable on a regional scale and even stronger the further away from the equator. On a smaller scale, the diurnal water vapour cycle appears to be strongly driven by interactions between large-scale atmospheric dynamics and local circulations. This is particularly the case for tropical islands such as Madagascar and Reunion

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Monteil, Caroline. "Écologie de Pseudomonas syringae dans un bassin versant : vers un modèle de transfert : des habitats naturels aux agro-systèmes." Phd thesis, Université d'Avignon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00916593.

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Abstract:

Caractériser la dissémination des bio-agresseurs est un enjeu majeur pour la gestion et la prédiction des maladies en santé des plantes. Face aux limites des approches usuelles en pathologie végétale, une nouvelle vision a été proposée abordant les paradigmes d'histoire de vie des agents phytopathogènes en dehors des limites du système hôte-pathogène. Parmi ces agents phytopathogènes, les études sur P.syringae sont celles qui ont contribuées le plus à ce nouveau courant de pensée et dont on connaît le mieux l'histoire de vie en relation avec ses réservoirs " non hôtes ". L'espèce est détectée dans de nombreux compartiments du cycle de l'eau, des précipitations jusqu'aux rivières et eaux d'irrigation, en passant par les plantes sauvages et le manteau neigeux. L'ensemble de ces observations ont soulevé de nouvelles questions sur la manière dont P. syringae se dissémine au travers de ces environnements et sur les processus impactant sur la dynamique des populations à l'échelle d'un bassin versant. Ces recherches se sont donc intéressées à ses processus dans des précipitations jusqu'aux cours d'eau alpins dans l'optique d'acquérir des données pour la modélisation des flux de P. syringae. Elles ont mis en évidence les populations résidentes de la litière et la survie sa survie dans le sol, processus jamais identifiés à l'histoire de vie de P. syringae. Elles ont également caractérisé (i) les conditions propices à son transport via les précipitations, (ii) le rôle du manteau neigeux comme réservoir et protecteur des populations des prairies alpines et (iii) ont mis en évidence la chimie de l'eau comme indicateur témoin de la dynamique des populations des les rivières. Ces observations suggérant un transport de P. syringae dans le sol, nous l'avons quantifiée à travers des études de terrain et des simulations en laboratoire.Enfin, l'ensemble des données de ces recherches couplées à des outils SIG et des modèles météorologiques et hydrologiques ont permis de proposé un modèle sur les flux de P.syringae des habitats naturels vers les agro-systèmes.

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Four, Brian. "Effet des étangs de barrage à vocation piscicole sur le fonctionnement écologique des cours d'eau de tête de bassin dans des contextes environnementaux différents : le cas des étangs de plaine en Lorraine." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0009/document.

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Abstract:

La France compte de nombreux étangs (environ 251 000), construits le plus souvent par l’aménagement d’un barrage sur un cours d’eau de tête de bassin, dans des fonds de vallées argileux, pour la production de poissons. La Lorraine est une région riche en étangs et ces derniers sont le plus souvent localisés sur des cours d’eau temporaires dans des bassins versants agricoles et/ou forestiers. Ces cours d’eau ont un fonctionnement écologique basé sur l’intégration, par les réseaux trophiques détritiques, des ressources organiques allochtones. Or, les étangs constituent des zones lentiques biogènes : la matière organique (MO) autochtone (constituée entre autres par le plancton, les macrophytes, les fèces produits par le biote) peut modifier les équilibres – souvent fragiles – de ces écosystèmes aquatiques de tête de bassin. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier l’influence des étangs de barrage sur le recyclage et l’intégration de la MO allochtone et autochtone par les réseaux trophiques basaux aquatiques des cours d’eau de tête de bassin. Premièrement, ce travail a porté sur l’étude de la décomposition des litières (et des communautés associées) en amont et en aval d’étangs localisés sur des bassins soit agricoles, soit forestiers. Nos résultats mettent en exergue l’intérêt de la prise en compte de l’occupation du sol sur le bassin versant pour appréhender au mieux l’effet des étangs sur les processus de décomposition des litières. Nous montrons ainsi que l’étang de barrage entraîne une diminution de la vitesse de décomposition des litières, en lien notamment avec une diminution de la biomasse fongique, uniquement dans les cours d’eau en milieu agricole. Sur les cours d’eau forestiers, ce sont essentiellement les communautés de macroinvertébrés qui semblent influencées, et de manière plus marquée qu’en milieu agricole, avec une diminution des taxons les plus sensibles aux pollutions organiques. Puis, nous avons cherché à préciser les processus de décomposition des litières dans les cours d’eau temporaires de tête de bassin versant entravés ou non par un étang. Notre choix s’est porté sur les cours d’eau en milieu forestier afin de limiter les effets confondants liés à d’autres perturbations humaines. Dans ces conditions, nos résultats montrent que la présence d’un étang tend à augmenter la vitesse de décomposition des litières. Cela serait dû à un meilleur conditionnement des litières et également à une modification des communautés de déchiqueteurs en aval de l’étang. En revanche, l’effet de l’étang sur l’intégration des ressources allochtones par les réseaux trophiques détritiques nécessite la prise en compte des conditions hydrologiques se présentant à l’aval du barrage. Il s’agit là d’un résultat original révélant que l’impact de l’étang est plus marqué sur les communautés de déchiqueteurs et sur leur action de dégradation des litières lorsque le cours d’eau passe en régime permanent à l’aval de l’étang. Enfin, nous nous sommes intéressés à la modification des niches trophiques à partir de l’étude des signatures isotopiques des communautés de macro-invertébrés de cours d’eau entravés ou non par un étang. Nos résultats montrent que l’étang influence majoritairement les signatures isotopiques des biofilms et des matières en suspension. En lien avec cette observation, nous remarquons que les niches isotopiques des différentes guildes trophiques de macro-invertébrés sont modifiées à l’aval de l’étang. Ce résultat souligne ainsi que l’ensemble des guildes trophiques ici étudiées consomment et intègrent les ressources autochtones produites au sein même de l’étang. Pour résumer, ce travail a mis en évidence les interactions complexes entre étang et cours d’eau de tête de bassin. Il souligne de fait la nécessité de prendre en compte l’occupation du sol sur les bassins versant et le régime hydrologique du cours d’eau pour conclure sur l’effet de l’étang sur le fonctionnement écologique des cours d’eau de tête de bassin
In France there are more than 250,000 ponds. Most often, they are dam reservoirs constructed on headwater streams in clay valleys for fish production and thus named fishponds. In Lorraine region, most of the numerous fishponds are located on temporary streams (i.e. periodically dry during summer time) in agricultural and/or forested catchments. These streams have an ecological functioning based on the integration of allochthonous organic matter (OM) resources by the basal detrital food webs. Yet, fishponds constitute biogenic lentic systems that favor autochthonous OM production (e.g. plankton, macrophytes, faeces). Consequently, fishponds could disrupt the fragile balances in these headwater stream ecosystems. The goal of my thesis was to study the effect of fishpond on the recycling and the integration of allochthonous and autochthonous OM by the aquatic food webs within headwater streams. First, we studied the litter decomposition (and the associated communities) between upstream and downstream fishponds located in agricultural or forested catchments. Our results indicate the needs to take into account the catchment land uses to grasp the fishpond effect on litter decomposition. We found that in agricultural catchments fishponds lead to a decrease of the litter breakdown rate in association with a fungal biomass decrease. In forested catchments, the macro-invertebrate assemblages are more affected than in agricultural catchments, showing a decrease of the most sensitive taxa to organic pollution. Secondly, we focused on litter processes in temporary headwater streams hampered or not by a fishpond. To this end, we worked on forest streams to exclude confounding anthropogenic effects. In this environment our results indicate that the presence of a fishpond tends to increase litter breakdown rate. It can be related with a better litter conditioning and to the shredder assemblage’s modification downstream from the fishpond. Furthermore, fishpond effect on the integration of allochthonous resources by food webs was found to be highly dependent on hydrological conditions downstream from the fishpond. This original result highlights that the impact of the fishpond seems to be greater on the shredder assemblages and on their litter breakdown activities when the stream show important hydrological modifications (i.e. become permanent downstream from the fishpond). Finally, in order to analyze the modification of trophic niches, we studied benthic macroinvertebrate isotopic signatures in streams hampered or not by a fishpond. Our results indicate that fishpond mainly influenced the isotopic signatures of biofilms and suspended OM. In line with this result, isotopic niches of the different macroinvertebrate trophic guilds are also modified downstream from the pond. Consequently we may suggest that all the studied trophic guilds consume and integrate autochthonous resources produced into the fishpond. In summary, our work highlights complex interactions between fishpond and headwater streams and underlines the needs to take into account the catchment land use and the stream hydrology before concluding on the fishpond effect on stream functioning

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Beaufort, Aurélien. "Modélisation physique de la température des cours d'eau à l'échelle régionale : application au bassin versant de la Loire." Thesis, Tours, 2015. http://www.theses.fr/2015TOUR4003/document.

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Abstract:

Cette étude correspond au développement de deux approches de modélisation à base physique basées sur le concept de température d’équilibre pour simuler la température des cours d’eau à l’échelle du bassin de la Loire (105 km²). La performance de ces deux approches de modélisation est analysée via des chroniques horaires issues du réseau national thermique associé aux cours d’eau (RNT), mis en place par l’ONEMA en 2008. Une première partie est consacrée à l’étude de l’approche de modélisation stationnelle qui résout un bilan énergétique à l’échelle de la station. Cette approche a été testée selon une discrétisation simplifiée par ordre de Strahler puis selon une discrétisation à l’échelle du tronçon hydrographique. Elles simulent avec une très bonne précision la température horaire et journalière pour les grands cours d’eau où l’influence des conditions aux limites amont devient limitée. Une seconde approche dite « par propagation » basée sur une topologie de réseau est développée dans le but d’intégrer, à haute résolution spatiale et temporelle la propagation du signal thermique de l’amont vers l’aval des cours d’eau à une échelle régionale ce qui améliore la performance sur les cours d’eau situés en amont et de bien restituer la dynamique des profils thermiques longitudinaux des grands cours d’eau
This work corresponds to the development of two physically based modeling approaches based on the equilibrium temperature concept to simulate the stream temperature at the Loire basin scale (105 km²). The performances of these two approaches are analyzed with hourly temperatures provided by the national thermal network associated with rivers (RNT), set up by the ONEMA in 2008. A first part focuses on the study of the 0D approach which solves the heat budget at the local scale. This approach has been tested with a simplified discretization by Strahler order and then with a discretization at the hydrographical reach scale. They simulated accurately hourly and daily temperatures for large rivers where the upstream influence becomes limited. The second part focuses on the approach by propagation based on a network topology in order to integrate the upstream-downstream propagation of the thermal signal with high spatial and temporal resolution at a regional scale which improves performances of rivers located near headwaters and to well reproduces the dynamics of longitudinal thermal profiles for large rivers

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Mathaux, Coralie. "Vivre dans des conditions difficiles en falaise : potentialités et longévité du genévrier de Phénicie (Juniperus Phoenicea L)." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0073/document.

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Abstract:

Les falaises sont les derniers écosystèmes vierges de la zone tempérée. Elles représentent un réservoir de biodiversité et un refuge pour de nombreuses espèces végétales et peuvent abriter des espèces longévives. Dans le bassin méditerranéen, la rareté des populations anciennes et naturelles et même celle d’arbres isolés qui atteignent des âges importants s’explique par l’existence d’une pression anthropique forte depuis environ 10 000 ans. Pourtant, dans les gorges de l’Ardèche (sud de la France), des populations de Juniperus phoenicea en falaise présentent toutes les classes d’âges y compris des individus millénaires. Les falaises abritent de façon régulière des vieux arbres qui peuvent être identifiés à l’aide de critères morphologiques visuels. Néanmoins, les parois rocheuses imposent aux arbres qui s’y développent des contraintes importantes liées à la verticalité et à la compacité du substrat. Le sol y est absent ou très réduit et cela entraîne un apport en eau et en nutriments qui peut également être limité. De plus, la verticalité du milieu entraîne de nombreuses chutes de pierres qui blessent ou tuent les arbres. Les genévriers de Phénicie qui colonisent ces milieux très contraignants, répondent à cette pression par un très faible taux de croissance, une mortalité partielle de l’appareil aérien et du cambium, des caractéristiques morphologiques foliaires adaptées à la sécheresse, une capacité à utiliser l’eau des brouillards et des petites pluies qui mouillent uniquement le feuillage et ils possèdent également des communautés de champignons mycorhiziens à arbuscules adaptées à ce milieu et ce tout en pouvant atteindre des longévités exceptionnelles
The cliffs are the last virgin ecosystems of the temperate zone. They represent a reservoir of biodiversity and a refuge for many plant and animal species and can harbor long-lived species. In the Mediterranean basin, the scarcity of old and natural forest populations and even that of isolated trees reaching great ages is explained by the existence of a strong anthropogenic pressure for about 10 000 years. However, in the gorges of the Ardèche (southern France), populations of Juniperus phoenicea in cliffs present all age classes including millennial individuals. Beyond this, the cliffs regularly shelter old trees that can be identified using visual morphological criteria. Nevertheless, the rock walls impose important stresses on the trees which develop therein due to the verticality and the compactness of the substrate. The soil is absent or very reduced and this leads to a supply of water and nutrients which can also be limited. Moreover, the verticality of the environment causes many rockfalls that injure or kill the trees. Juniperus phoenicea which colonize these very restrictive habitat respond to the pressure of such a medium by a very low growth rate, a partial mortality of the aerial system and the cambium, the leaf morphological characteristics adapted to the drought, the ability to use water from mists and small rains that only wet the foliage, and they also have arbuscular mycorrhizal fungal community adapted to this environment, while at the same time achieving exceptional longevity

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Gonzalez-Merchan, Carolina. "Amélioration des connaissances sur le colmatage des systèmes d’infiltration d’eaux pluviales." Thesis, Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0040/document.

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Abstract:

Les ouvrages d’infiltration sont utilisés aujourd’hui comme alternative au réseau d’assainissement pluvial. Ils réduisent les risques d’inondation, contribuent au piégeage de polluants permettant ainsi de limiter la détérioration des milieux aquatiques superficiels et sont reconnus pour recharger la nappe. Cependant leur fonctionnement est affecté à long terme par le colmatage réduisant leur performance hydraulique. Par ailleurs, lorsque ces systèmes sont munis de surverses, le colmatage limite les capacités d’interception des flux d’eau et des polluants. Le colmatage constitue donc un facteur clé dans le fonctionnement de ces systèmes tant sur un plan hydraulique qu’environnemental. Cette thèse a pour but de mesurer et de comprendre l’évolution spatio-temporelle du colmatage à une échelle mégascopique (l’échelle d’un ouvrage extensif type) et diachronique (sur le moyen terme). Pour cela une approche expérimentale a été menée au sein de l’Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine (OTHU) selon trois niveaux d’investigation sur un même ouvrage en conditions réelles de fonctionnement. Un premier niveau (échelle globale) a consisté à mesurer l’évolution temporelle du système pris dans son ensemble grâce au calage de la résistance hydraulique au sens du modèle de Bouwer. Cette étape a nécessité de mesurer et d’exploiter des données en continu de flux d’eau, de sédiments, de matière organique apportés au système, les facteurs environnementaux comme la température d’air et d’eau, l’ensoleillement, le rythme, la nature des événements pluvieux, la saisonnalité, etc., sur un historique de 8 ans. Cette étape nous a mis en évidence la dynamique d’évolution du colmatage et le rôle bénéfique du développement de la végétation sur le maintien de la capacité d’infiltration globale d’un ouvrage de ce type. Un deuxième niveau (échelle semi globale) nous permettant de distinguer l’évolution temporelle du colmatage du fond et des parois, a montré leur dynamique respective (rapide pour le fond, très lente voire inexistante pour les parois). Un troisième niveau (échelle locale) a tenté d’explorer la répartition spatiale et temporelle du colmatage sur le fond des ouvrages sur des échelles de temps plus courtes. L’approche expérimentale a consisté à caractériser la couche colmatante en terme physico chimique et dans une moindre mesure biologique (conductivité hydraulique à saturation, granulométrie, porosité, masse volumique apparente, masse volumique des particules solides, matière organique, biomasse). Elle a analysé également le rôle de la végétation spontanée sur la capacité d’infiltration vis-à-vis des caractéristiques de l’horizon de surface et la structure aérienne et racinaire des espèces présentes. Enfin des analyses statistiques de l’évolution du colmatage à chaque échelle a mis en évidence la part potentiellement importante du colmatage biologique sur ces systèmes alors que, pour la gestion des eaux pluviales ce facteur est généralement négligé
Infiltration systems are widely used in urban stormwater management. Infiltration systems can significantly reduce stormwater discharges to sewer systems and may therefore contribute to the mitigation of flooding problems. In addition infiltrations systems also help to reduce stormwater pollution, contribute to groundwater recharge and to water course protection. However, the hydraulic performance of infiltration systems decreases with time due to clogging effects. A clogged layer limits the transfer of water and pollutants in infiltrations systems. The clogging has a significant impact on the long-term performance of a system. The aim of this PhD study is to better understand spatio-temporal evolution of clogging on large infiltration systems involving different scales: (i) global scale, (ii) semi - global (the whole bottom and the sides), (iii) local scale (different part of the bottom). An experimental approach has been carried out in the OTHU project (Field Observatory on Urban Hydrology, www.othu.org). An infiltration basin studied with three investigations scales under real operation conditions. In a global scale, the temporal clogging evolution of the system was evaluated in terms of hydraulic resistance. This clogging indicator was calibrated from Bouwer’s model. Water inflow, TSS, COD, climatic factors (air temperature and solar energy), stormwater events and season variations were measured. The results describe the clogging evolution over 8 years. It indicates that vegetation may have a beneficial effect on infiltration capacity. In a semi global scale study, clogging evolution at the bottom and the sides, of the infiltration basin was evaluated. It proved that the clogging mainly occurs at the bottom, that is, the bottom was clogged fast and the clogging at the sides was slow. Local scale study, spatial distribution and temporal evolution of clogging at the bottom with in situ measurements during 2 years were investigated. The study characterised the clogged layer, with bio physic-chemical parameters (i.e., were investigated hydraulic conductivity, porosity, grain size, dry bulk density, organic matter and biomass content). This analyze compared also the role of different types of spontaneous vegetation. The result showed the high spatio-temporal heterogeneity on the infiltration surface. Statistical analysis of clogging evolution in each scale showed the significant impacts of biological activity in the stormwater infiltration basins, which was often neglected

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Coulon, Anaïs. "Rôle des sédiments organiques sur le fonctionnement hydrodynamique des bassins d’infiltration d’eaux pluviales." Rennes, Agrocampus Ouest, 2012. https://hal-agrocampus-ouest.archives-ouvertes.fr/tel-01203123.

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Abstract:

Ce travail avait pour objectif d’évaluer l’influence des sédiments organiques sur le fonctionnement hydrodynamique du bassin de rétention-infiltration de Cheviré (44). Une 1ère démarche a consisté en une caractérisation physico-chimique des sédiments et du sol sous-jacent du bassin, ainsi que des matières organiques constitutives. Leurs influences sur les propriétés de transfert dans le sol ont ensuite été évaluées par une expérimentation à l’échelle de la colonne de sol et une simulation numérique à l’échelle de l’ouvrage. Les matières organiques du bassin de Cheviré ont une faible capacité de dégradation, d’où leurs fortes teneurs dans les sédiments. Ces fortes teneurs favorisent la capacité de rétention en eau des sédiments mais entraînent une diminution de leur capacité d’infiltration. Cette diminution est liée d’une part à un comportement fortement hydrophobe des sédiments, dont on peut attribuer l’origine aux matières organiques anthropiques, comme les hydrocarbures aromatiques polycliques, et d’autre part, à une fermeture de leur acroporosité. La microporosité des sédiments devient, elle, de plus en plus importante et favorise la rétention en eau. Les résultats des simulations montrent que les effets conjugués de (i) l’accumulation progressive de sédiments à la surface du sol du bassin, (ii) la diminution progressive de leur porosité, et (iii) l’augmentation de leur hydrophobie, expliquent la diminution de la capacité d’infiltration du bassin et l’augmentation de la fréquence des phénomènes de débordements au niveau de la surverse lors du vieillissement du bassin
This study aimed to evaluate the influence of organic sediment deposits on the hydrodynamic functioning of the Cheviré stormwater retention-infiltration basin (44). Physical and chemical characterization of the sediments, underlying soil of the basin, and sediment organic matters were undertaken. Sediments influence on the soil transfer properties were then evaluated by an experiment at the soil column scale and by a numerical simulation at the basin scale. Organic matters of the Cheviré basin had a small degradation capacity, which explained their large concentrations in sediments. These large levels of organic matters favored a large water retention capacity of sediments but led to a decrease of their infiltration capacity. This decrease may be induced on the one hand by a highly hydrophobic behavior of sediments, especially to anthropogenic organic matters such as polycyclic aromatic hydrocarbons, and on the other hand, by a closure of sediment macroporosity. Conversely, sediment microporosity became increasingly important and favored water retention. Simulations showed that combined effects of (i) the sediments accumulation at the basin soil surface, (ii) the gradual decrease of sediment porosity, and (iii) the increase of sediment hydrophobicity, explained the decrease of the basin infiltration capacity and the increase of the frequency of overflows in the basin during aging

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Gossiaux, Alice. "Effets des changements environnementaux sur le fonctionnement des ruisseaux de tête de bassin versant." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0260.

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Abstract:

Dans le contexte actuel des changements environnementaux, de nombreuses pressions menacent le fonctionnement et l’intégrité des milieux naturels. Parmi ces pressions, l’augmentation des températures et les modifications de la disponibilité des nutriments sont au cœur des préoccupations, en particulier concernant les écosystèmes aquatiques d’eau douce. Pour les ruisseaux de tête de bassin versant, qui sont des écosystèmes fragiles dont le fonctionnement est déterminant pour les masses d’eau situées à l’aval, les conséquences de ces changements sont primordiales à anticiper afin de prévoir des mesures de gestion et de conservation de ces milieux qui rendent de nombreux services écosystémiques. Le fonctionnement de ces cours d’eau repose principalement sur la décomposition de matière organique d’origine allochtone, qui constitue l’apport majeur de carbone des réseaux trophiques benthiques. Dans une moindre mesure, la production primaire y est représentée par les organismes autotrophes du biofilm. En utilisant différentes approches (microcosmes, mésocosmes, in natura), les travaux de cette thèse visent d’abord à comprendre comment les compartiments microbiens et macro-invertébrés, impliqués dans le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin, réagissent à l’augmentation des températures, puis tentent d’en démêler les effets conjoints de la modification de la disponibilité en nutriments, de la saisonnalité, de l’identité des espèces et des interactions biotiques sous-jacentes. Les résultats obtenus lors de cette thèse démontrent que la température et les nutriments ont des effets complexes—potentiellement faibles, non-linéaires et parfois opposés aux résultats de la littérature—sur les processus de décomposition des litières dans les cours d’eau. De plus, ces travaux soulignent l’importance de considérer les effets saisonniers et la dynamique temporelle pour mieux appréhender les processus mesurés en milieux naturels ou semi-naturels. Enfin, l’identité des espèces (litières, micro- et macro-organismes), leur rôle dans la communauté (groupes fonctionnels) et leurs interactions (antagonistes, facilitatrices) jouent un rôle clef dans la variabilité des réponses observées, en modulant, par exemple, l’importance de la voie brune et verte dans le fonctionnement de ces systèmes. Finalement, la variabilité des effets de l’augmentation de la température et de la disponibilité en nutriments sur le fonctionnement des cours d’eau de tête de bassin versant, fortement liée au contexte et au niveau d’organisation biologique, ouvre de nombreuses perspectives de recherche, et notamment dans le cadre des sciences participatives
In the current context of environmental changes, many pressures threaten the functioning and integrity of natural environments. Among these pressures, concerns about increasing temperatures and changes in nutrients availability are rising, particularly for freshwater aquatic ecosystems. The consequences of these changes on headwater streams, which contribute to downstream water bodies and provide many ecosystem services, are essential to anticipate in order to plan management and conservation measures. Headwater streams functioning is mainly based on the decomposition of allochthonous organic matter, which is the major carbon input for benthic food webs. To a lesser extent, primary production is represented by the autotrophic organisms of biofilm. Using different approaches (microcosms, mesocosms, in natura), this thesis aims at understanding how microbial and macro-invertebrate compartments, involved in the functioning of headwater streams, react to temperature increases, and at disentangling the combined effects of nutrients availability changes, seasonality, species identity and underlying biotic interactions. The results of this thesis demonstrate that temperature and nutrients have complex effects on stream litter decomposition processes (potentially weak, non-linear and sometimes opposed to the results of the literature). In addition, these studies highlight the importance of taking seasonal effects and temporal dynamics into account in order to improve the understanding of the measured processes in natural or semi-natural environments. Finally, species identity (litter, micro and macro-organisms), species roles in the community (functional groups) and interactions among them (antagonists, facilitators) play a key role in the variability of observed responses, by modulating, for example, the importance of the brown and green pathways in the functioning of these systems. Finally, the variability of the effects of temperature increase and nutrient availability on the functioning of headwater streams, which is strongly linked to the context and level of biological organization, leads to many research opportunities, and in particular for citizen science

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Villeneuve, Bertrand. "Modèles multi-stress et multi-échelles de l’état écologique : vers une analyse du risque d’altération des cours d’eau et des bassins versants." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0229/document.

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Abstract:

Les cours d’eau et leurs bassins versants sont des systèmes complexes et en équilibre dynamique. Si l’on connait qualitativement assez bien la plupart des processus dont ils sont le siège (ex. transport de matière organique et de sédiments, transformation des litières, etc…), il est beaucoup plus difficile d’en avoir une représentation pertinente à la bonne maille compte tenu de l’emboitement d’échelles des processus, des déterminants terrestres agissant sur les milieux aquatiques et surtout des différents facteurs de stress qui s’y combinent. Nous avons mené une exploration dont le but était de rechercher les causes souvent multiples de dégradation de l’état écologique, d’en connaître l’étendue spatiale et la gravité, pour être en mesure de recommander des actions efficaces de restauration. Dans la première partie de cette thèse, nous avons développé des modèles explicatifs de l’état écologique à large échelle capables de donner des réponses applicables aux échelles de décision et de gestion, à savoir européenne, nationale et régionale avec comme objectif principal de comparer les relations entre les pressions combinées représentées par l’occupation du sol et l'état écologique des cours d’eau de quatre pays européens: la France, la Slovaquie, l'Estonie, et le Royaume-Uni (Angleterre et Pays de Galles). Cette étude a permis (i) d’établir une hiérarchie des catégories d’occupation du sol influant sur l'état écologique, en particulier l'agriculture et l'urbanisation, (ii) d’identifier des tendances régionales dans ces relations pression-impact et (iii) d’évaluer le poids relatif de la pression à l‘échelle du bassin et du corridor rivulaire, et l’effet tampon des zones rivulaires suivant la nature de leur couverture. Dans une deuxième partie, nous avons construit un corpus de modèles capables d’expliquer d’une part la variabilité des indices biologiques utilisés dans les réseaux et de prédire d’autre part l’état écologique des masses d’eau françaises non suivies par le réseau de contrôle et de surveillance (RCS). Cette étude a permis de montrer que : (i) le facteur le plus impactant pour l’état biologique qu’il soit mesuré à partir des macroinvertébrés, des poissons ou des diatomées était la physico-chimie, suivie de l’occupation du sol et de l’hydromorphologie et (ii) l’utilisation de ces trois types de pressions permettait de développer des modèles prédictifs de l’état biologique robustes et fiables. Dans une troisième partie, nous avons voulu tester si les relations entre les pressions à l'échelle locale et l'état écologique étaient hiérarchiquement influencées par la typologie régionale (basée sur les caractéristiques géographiques naturelles et les forces motrices). Ceci nous a permis de montrer que la prise en compte d’une typologie basée sur les forces motrices des bassins versants ne remettait pas en cause la hiérarchie des effets des pressions sur la biologie. Enfin, dans une quatrième et dernière partie, nous avons développé une approche nouvelle qui propose de prendre en compte les connaissances sur l’organisation des échelles et sur les liens entre pressions et état écologique, en construisant et en analysant un modèle structurel qui a permis de relier entre elles des variables latentes correspondant aux pressions d’occupation du sol, hydromorphologiques et physico-chimiques et d’analyser in fine leur effet sur l’état écologique mesuré ici à travers l’I2M2. Le développement de ce modèle a montré : (i) l’effet important de l’occupation du sol sur l’hydromorphologie et sur la physico-chimie et l’effet indirect qui en découle sur les macroinvertébrés, (ii) l’effet de l’hydromorphologie sur la mosaïque de substrats, la dynamique des nutriments et de la matière organique, impliquant un effet indirect majeur sur les macroinvertébrés
The rivers and their watersheds are complex systems in dynamic balance. If processes acting in stream are relatively well known (organic matter and sediment transport, litter degradation, etc ...), it is much more difficult to have a relevant representation of this functioning considering the hierarchy of scales, land determinants affecting aquatic environments and combined multiple stressors. We conducted an exploration whose purpose was to seek the multiple causes of degradation of the ecological status, to know the spatial extent and severity and to be able to recommend effective restoration actions. In the first part of the thesis, we developed large-scale models, based on existing data, to give answers applicable to the decision and management scales, i.e. European, national and regional. The main was to compare the relationships between the combined pressures represented by land cover and the ecological status of running waters in four European countries: France, Slovakia, Estonia, and UK (England and Wales). This first study allowed us i) to establish the hierarchy of the major influences that impact ecological status, particularly agriculture and urbanisation, ii) to identify regional patterns in these pressure-impact relationships and iii) to evaluate the relative weight of the pressures acting at the basin and riparian corridor scales, and the possible buffering effect of riparian land cover. In the second part of the thesis, we built a corpus of models capable of explaining the variability of the biological indices used in the survey network and also predict the ecological status of non-monitored water bodies in France. This permits to demonstrate that : (i) the parameters characterizing the load of nutrients and organic matter had a predominant effect on the three compartments, followed by land use and hydromorphology, (ii) it is possible to build models capable of predicting ecological status that are efficient and easily transferable, using data of different scales that influence the functioning of hydrosystems. In the third part, we tested if the relationships between local scale pressures and ecological status are hierarchically influenced by regional patterns (such as natural physiographic and/or driving forces). Introducing hierarchical factors in multi-stress models can lead to slight variations in responses of organisms to pressures according to their natural characteristics and their driving forces acting at catchment scale. And in the last part, the purpose of our approach was to take into account the nested scale organisation and the links between anthropogenic pressures and river ecological status by building - and analysing the results of - a model based on the PLS path modelling method. This method can be used to simultaneously analyse the effects of latent variables corresponding to land-use, hydromorphological and physico-chemical pressures on the ecological status of rivers, synthetically measured in this study by the macroinvertebrate-based French biotic index for wadeable rivers (I2M2). The development of this model should allow us to demonstrate : (i) the importance of land use effect exerted on both hydromorphology and physico-chemistry and their translation as an indirect effect on biological condition of streams, (ii) that hydromorphological alterations had an effect on substrates structure and nutrients and organic matter concentrations implying that hydromorphology has a major indirect effect on macroinverteb

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Roman, Philippe. "L’analyse des transferts d’eau inter-bassins au défi des conflits et de la justice environnementale. Le cas du fleuve São Francisco (Nordeste du Brésil)." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV004/document.

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Abstract:

L'analyse des transferts hydriques inter-bassins massifs a fait l'objet de très peu de travaux en économie. Pourtant ce type d'intervention hydraulique est amené à prendre une place croissante dans la gestion de l'eau au 21ème siècle, dans les pays en développement et émergents notamment. Nous proposons une analyse du point de vue de l'économie écologique d'un projet de transfert hydrique dans le Nordeste du Brésil, en nous penchant particulièrement sur les conflits socio-environnementaux qui ont lieu autour de ce mégaprojet. Dans un premier temps, nous caractérisons le style de développement économique adopté par le Brésil au tournant du siècle ainsi que la dynamique des réformes de la gestion de l'eau. Nous tirons de cette analyse une présentation stylisée du complexe eau-économie nécessaire à la compréhension du projet étudié. Nous discutons ensuite les apports et limites des approches économiques (économie du bien-être, économie de la soutenabilité) de l'évaluation des grands projets hydrauliques. Nous mettons en exergue la spécificité des transferts inter-bassins massifs et proposons une grille d'analyse économique adaptée. Dans une troisième partie, nous approfondissons les conflits socio-environnementaux qui ont eu lieu autour du projet de transfert. Nous proposons une analyse en termes de justice environnementale ainsi qu'une modélisation de type institutionnaliste du conflit et de ses répercussions
The analysis of massive inter-basin water transfers has been scarcely developed within the discipline of economics. Though, this kind of hydraulic engineering is bound to be ever more widepsread in the 21st century, in particular in developing and emerging economies. We propose an analysis of a water transfer project in Norhteastern Brazil from an ecological economic point of view. We especially investigate the socio-environmental conflicts that take place around this megaproject. In the first place, we characterise Brazil's current style of economic development at the turn of the century, as well as the dynamics of water sector reforms. From such an analysis, we draw a stylised presentation of the water-economy nexus which we deem necessary for the understanding of the project. We then discuss the scope and limits of economic approaches (welfare economics, sustainability economics) to the assessment of large scale water projects. We put an emphasis on the specific features of massive inter-basin water transfers and we propose a suitable economic framework. In a third part, we analyse the socio-environmental conflicts that took place in relation with the transfer project. We propose an environmental justice analysis as well as an institutionalist modeling of the conflict and its impacts

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Boccarossa, Alexandra. "Surveiller et agir : le rôle du territoire dans la mobilisation et la mise en oeuvre d’un réseau de suivi de la qualité des cours d’eau bretons (1992-2017)." Thesis, Rennes 2, 2018. http://www.theses.fr/2018REN20043/document.

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Abstract:

Depuis la mise en place de la première surveillance de la qualité des cours d’eau et des rivières à l’échelle nationale en 1971, plusieurs types de mesures cohabitent à l’échelle du bassin-versant : les réseaux de surveillance pris en charge par les services de l’Etat, d’une part, les suivis qualité des eaux du bassin-versant (SQE-BV) assurés par des acteurs décentralisés d’autre part. L’acquisition de connaissances complémentaires sur l’eau issues de la mesure sur le terrain a accompagné l’évolution des pratiques locales de gestion de l’eau, de manière contrastée selon les régions, les bassins et sous-bassins. A la faveur de la contrainte réglementaire et d’un attelage partenarial Etat-Région, les cours d’eau bretons ont fait l’objet d’une politique de surveillance très développée. L’urgence d’agir face à une visibilité plus marquée de la pollution a motivé cette démarche dans les années 1990. Cette thèse illustre cette démarche régionalisée par plusieurs études de cas, dont celle du bassin précurseur de l’Yvel-Yvet. L’ensemble de la thèse, appuyée sur l’étude de ces suivis locaux et sur une temporalité de plus de vingt ans, mobilise le concept d’instrument d’action publique pour expliquer les étapes, les ressorts socio-politiques et les échelles de la mise en oeuvre de cette politique territorialisée de reconquête de la qualité des eaux
Since the establishment of the first national waterways and rivers quality monitoring in 1971, several types of measures coexist at the drainage basin scale: on the one hand, the monitoring networks supported by the State services; on theother hand, the water quality monitoring of the drainage basin (SQE-BV) provided by decentralized actors. The acquisition of complementary knowledge on water from the field measurement has accompanied the evolution of local practices of water management, in a different way depending on the regions, the basins and sub-basins. Thanks to the regulatory constraint and a State-Region partnership, Breton waterways have been the subject of a highly developed surveillance policy. This approach was motivated in the 1990s because of the urgency to act in front of a greater pollution visibility. This thesis illustrates the regionalised approach by several case studies, including that of the precursor basin of Yvel-Yvet. The whole thesis, based on the study of these local follow-ups and on a temporality of more than twenty years, mobilizes the concept of instrument of public action to explain the stages, the socio-political motivations and the implementation scales of this territorialized policy of regaining water quality

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Yan, Hexiang. "Expérimentations et modélisations tridimensionnelles de l’hydrodynamique, du transport particulaire, de la décantation et de la remise en suspension en régime transitoire dans un bassin de retenue d’eaux pluviales urbaines." Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0034/document.

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Abstract:

Les bassins de retenue des eaux pluviales sont utilisés pour préserver la qualité des eaux réceptrices par sédimentation pendant le temps de pluie. Cependant, les efficacités du bassins n'étaient pas satisfaisants en raison de la mal compréhension du processus de sédimentation. Afin de mieux comprendre ces processus dans des ouvrages in situ, cette thèse porte à la fois sur des expérimentations in situ et sur les modélisations de l'hydrodynamique et du transport particulaire dans les bassins de retenue pilotes et in situ. Cette recherche s’est appuyée en grande partie sur le bassin Django Reinhardt (BDR) à Chassieu (volume: 32000 m3, surface: 11000 m2) dans le cadre de l’OTHU et sur les données expérimentales obtenues par Dufresne (2008) et Vosswinkel et al. (2012). Les échantillons de sédiments ont été prélevés et leurs caractéristiques physiques ont été analysées en laboratoire dans le but de cerner leur distribution spatiale. Concernant la modélisation numérique, les simulations de l’hydrodynamique en régime permanent ont été réalisées à l'aide du logiciel CFD Fluent et ont été évaluées à partir de l’analyse de corrélation entre le comportement hydrodynamique du bassin et la distribution spatiale des caractéristiques physiques des sédiments. Les conditions limites sur le fond couramment utilisées et largement décrites dans la littérature ont été testées dans le but de représenter la distribution spatiale des sédiments et l’efficacité de décantation du BDR. Les conditions testées sont : i) contrainte de cisaillement critique ou bed shear stress – BSS et ii) énergie cinétique turbulente critique ou bed turbulent kinetic energy - BTKE. L’approche Euler-Lagrange dite « particle tracking » a été mise en œuvre. En raison de l'échec de prédiction des zones de dépôt à l’aide des conditions limites disponibles (BSS et BTKE), une nouvelle relation a été proposée pour estimer le seuil BTKE. La condition à la limite obtenue en utilisant cette nouvelle relation a été testée sur un bassin pilote (Dufresne, 2008) et sur le BDR en régime permanent. Les résultats obtenus n’étaient pas très satisfaisants concernant la prédiction des zones de dépôt et l’efficacité de décantation dans le bassin BDR, même en considérant une distribution granulométrique non uniforme. Afin de mieux prédire les zones de dépôt dans le BDR, une nouvelle méthode a été proposée en considérant le transport des particules, leur décantation et leur érosion en régime transitoire. Sur la base de la méthode proposée pour le transport des particules, la décantation et l'érosion en régime transitoire, plusieurs modélisations avec différentes conditions limites ont été réalisées dans un bassin de retenue pilote rectangulaire (Vosswinkel et al., 2012). Les prédictions des efficacités et des zones de dépôt en régime transitoire avec la méthode proposée sont satisfaisantes
Stormwater detention basins are used to preserve the quality of receiving waters by sedimentation during the wet weather. However, the removal efficiencies of basin were not satisfactory due to the not well understanding of the sedimentation processes. In order to further understand these processes in the real facilities, this thesis therefore focuses both on in situ experiments and modeling of the hydrodynamic and sediment transport in field detention basin and in small scale basin in laboratory. This research was supported by large part on the Django Reinhardt basin (DRB) in Chassieu within the OTHU program and the experimental data deriving from Dufresne (2008) and Vosswinkel et al. (2012). Samples of sediments accumulated in the basin were collected and their physical characteristics were analyzed in order to determine their spatial distribution. Concerning numerical modeling, the hydrodynamic simulations in steady state were performed using CFD software Fluent and were evaluated by the correlation analysis between the hydrodynamic behavior of DRB and the spatial distribution of the physical characteristics of sediments. The bed boundary conditions used in the literatures were tested in order to represent the spatial distribution of sediments and removal efficiency of DRB. The conditions tested were: i) critical bed shear stress - BSS and ii) critical bed turbulent kinetic energy - BTKE. Because of the failure prediction of DRB deposit zones with usual bed boundary conditions, a new relationship based on particle settling velocities has been proposed to estimate the BTKE threshold for the bed boundary condition. The proposed boundary condition was tested in a pilot basin (Dufresne, 2008) and the DRB using the Euler-Lagrange approach under steady flow conditions. The results were not very satisfactory regarding the DRB deposit zones, even considering non-uniform grain size. In order to better predict the deposit zones and settling efficiency in field detention basins, a new method has been proposed accounting for the sediment transport, settling and erosion under unsteady conditions. Based on this proposed method for representing the particle transport, settling and erosion processes under unsteady conditions, various simulations with different bed boundary conditions were carried out in a pilot rectangular basin (Vosswinkel et al., 2012). The predictions of removal efficiencies and deposition zones are satisfactory. Hence, taking into account transient effects on both hydrodynamics and sediment transport leads to drastically improve the spatial and temporal distributions of sediments in settling detention basins

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Larmet, Hélène. "Mobilisation et transfert de Zn, Cd, Cu et des colloïdes bactériens dans les bassins d’infiltration d’eaux pluviales : Influence des conditions hydrodynamiques." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10037.

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Abstract:

L’urbanisation accroît l’imperméabilisation des surfaces, donc augmente les volumes et les charges polluantes des eaux pluviales. Dans l’Est lyonnais, celles-ci sont traitées via des techniques alternatives, les bassins d’infiltration. Les polluants s’accumulent à la surface des bassins, mais leur devenir à long terme est peu connu. En particulier, les bactéries sont susceptibles de faciliter le transfert des métaux lourds à travers la zone non-saturée du sol vers la nappe phréatique sous-jacente. Le présent travail se propose donc d’étudier les mécanismes et les conditions de mobilisation et de transfert de trois cations métalliques (Zn, Cd, Cu) et des colloïdes bactériens, dans les conditions hydrodynamiques subies par les bassins d’infiltration in situ. La mobilisation du cuivre depuis l’horizon pollué dépend fortement du transfert de la solution de sol et des conditions hydrodynamiques initiales et aux limites, tandis que les autres éléments sont dissous depuis une gangue organo-minérale commune, en quantités similaires quelles que soient les conditions expérimentales. Les concentrations en bactéries dans les effluents, enfin, ne dépendent ni de la teneur en eau initiale ni des conditions de flux. Les quantités de cuivre et de colloïdes organiques et minéraux potentiellement mobilisables depuis les horizons pollués sont élevées. Le sol sain sous-jacent retient partiellement la matière dissoute et particulaire, mais les chemins préférentiels et le transfert colloïdal, qui dépendent des conditions hydrodynamiques, favorisent le transfert des métaux. Par conséquent, un curage régulier des bassins et une rétention des particules en amont des bassins sont préconisés
Surfaces impermeability is enhanced by urbanisation, leading to the increase of volumes and polluting loads of stormwater runoff. Consequently, in the East of Lyon, stormwater are discharged in infiltration basins. Contaminants are supposed to accumulate at their surface layer, but little is known concerning their long term fate. In particular, bacteria are liable to facilitate metallic transfer through the vadose zone to the aquifer. This study aims at identifying mechanisms and conditions of mobilisation and transfer of three heavy metals (Zn, Cd, Cu) and bacterial colloids, in realistic conditions. Copper mobilisation from the polluted layer depends on soil solution transfer and hydrodynamical conditions, while other elements seem to be dissolved from a common organo-mineral matrix: amounts released are similar whatever the experimental conditions. Finally, bacteria contents depend neither on initial water content, nor on flow conditions. Amounts of Cu and colloids potentially released from the polluted layer are substantive. The unpolluted layer retains a fraction of dissolved and colloidal matter, but preferential flows and colloidal transport, depending on hydrodynamical conditions, favours metallic transfer. Consequently, a scheduled scrapping of the polluted layer and an improvement of the retention of particles before they enter basins are advised

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Ben, Slimene Erij. "Modélisation de l’impact des hétérogénéités lithologiques sur les écoulements préférentiels et le transfert de masse dans la zone vadose d’un dépôt fluvioglaciaire - Application à un bassin d’infiltration d’eaux pluviales." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI035/document.

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Abstract:

Les bassins d’infiltration font partie intégrante des techniques alternatives de gestion des eaux pluviales en milieu urbain. Néanmoins, la potentialité de transfert de polluants vers la nappe est accrue en cas d’écoulements préférentiels dans les sols sous-jacents. Une bonne compréhension du couplage entre processus d’écoulements préférentiels en zone vadose et mécanismes géochimiques est requise. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du suivi d’un bassin d’infiltration depuis plusieurs dizaines d’années de fonctionnement. Le site d’étude est situé sur le dépôt fluvioglaciaire hétérogène couvrant une grande partie de la région lyonnaise. Des auscultations sur une fosse sous le bassin (section 13.5m*2.5m) ont mis en évidence une régionalisation particulière de la pollution dans le sol. Cette étude s’appuie sur une étude numérique visant à identifier l’origine de la régionalisation des polluants et à la relier aux écoulements préférentiels résultant des hétérogénéités lithologiques. En amont de l’étude numérique, les lithofaciès sont complètement caractérisés aux regards de leurs propriétés hydrodynamiques, hydrodispersives et géochimiques. La modélisation numérique permet de souligner l’établissement de cheminements préférentiels en lien avec le contraste de propriétés hydrodynamiques, notamment lorsque de faibles débits sont appliqués en surface. Le rôle de chaque lithofaciès et de l’architecture du dépôt (stratification et inclusions) est clairement identifié. Les répercussions de tels écoulements sur les transferts non réactifs sont ensuite investiguées en combinant l’influence des écoulements préférentiels et le fractionnement de l’eau en fractions mobile et immobile résultant de l’hétérogénéité intrinsèque au sein de chaque lithofaciès. Enfin, ces processus physiques sont couplés à la réactivité géochimique pour le cas d’un polluant modèle (le cuivre) en prenant en compte la réactivité différentielle des lithofaciès. Ces résultats permettent de générer un modèle conceptuel d’écoulements préférentiels et de transfert de masse en milieu fortement hétérogène
An infiltration basin is a stormwater best management practice (BMP) designed to infiltrate runoff volumes in urban areas. Nevertheless, preferential flow paths in the underlying soil may cause rapid migration of pollutants, thus contributing to groundwater contamination. Understanding the coupling between preferential flow processes in the vadose zone and geochemical mechanisms is then required. This thesis is a part of the follow-up of an infiltration basin for several decades of exploitation. The study site was settled over a highly heterogeneous glaciofluvial deposit covering much of the Lyon region. The investigation of an excavated section of the basin (13.5m long and 2.5m deep) pointed out a specific regionalization of pollution in the soil. This research is based on a numerical study to identify the origin of such a pollutant pattern and link this with preferential flow resulting from lithological heterogeneities. Different lithofacies were fully characterized regarding their hydraulic, hydrodispersive and geochemical properties. The numerical study proves that the high contrast in hydraulic properties triggers the establishment of preferential flow (capillary barriers and funneled flow). Preferential flow develops mainly for low initial water contents and low fluxes imposed at surface. The role of each lithofacies and architecture of deposit (stratification and inclusions) is clearly identified. The impact of such flows on non-reactive transfers is then investigated by combining the influence of preferential flow and pore water fractionation info into mobile and immobile fractions, resulting from the intrinsic heterogeneity within each lithofacies. Finally, these physical processes are coupled to the geochemical reactivity for a pollutant model (copper), taking into account the differential reactivity of lithofacies. These results generate a conceptual model of preferential flow and mass transfer in strongly heterogeneous media

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Nguyen, Phuong Thanh. "Study of the aquatic dissolved organic matter from the Seine River catchment (France) by optical spectroscopy combined to asymmetrical flow field-flow fractionation." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0154/document.

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Abstract:

Le but principal de cette thèse était d'étudier les caractéristiques de la matière organique dissoute (MOD) dans le bassin versant de la Seine. Ce travail a été réalisé dans le cadre du programme de recherche PIREN-Seine. Les travaux présentés ici visaient plus particulièrement à identifier les sources de MOD et à suivre son évolution dans les zones d’étude. L’analyse des propriétés optiques (UV-Visible, fluorescence) de la MOD, couplée aux traitements PARAFAC et ACP, a permis de discriminer différentes sources de MOD et de mettre en évidence des variations spatio-temporelles de ses propriétés. L’axe Seine, en aval de Paris, a notamment été caractérisé par l'activité biologique la plus forte. La MOD du bassin de l’Oise a montré des caractéristiques plus "humiques", tandis que le bassin de la Marne a été caractérisé par un troisième type spécifique de MOD. Il a d’autre part été mis en évidence la présence de MODs spécifiques dans chaque zone pour les échantillons prélevés en périodes d’étiage, alors qu’une distribution homogène des composants a été obtenue pour l’ensemble des échantillons prélevés en période de crue.Le rôle environnemental des colloïdes naturels étant étroitement lié à leur taille, il a d’autre part été développé une technique analytique/séparative originale pour l’étude de ce matériel complexe, un fractionnement par couplage flux/force avec flux asymétrique (AF4). Le fractionnement par AF4 des échantillons a confirmé la variabilité spatio-temporelle en composition et en taille de la MOD d'un site de prélèvement à un autre et a permis de distinguer différentes sources de MOD colloïdale confirmant les résultats de l’étude de ses propriétés optiques
The main goal of this thesis was to investigate the characteristics of dissolvedorganic matter (DOM) within the Seine River catchment in the Northern part of France. ThisPhD thesis was performed within the framework of the PIREN-Seine research program. Theapplication of UV/visible absorbance and EEM fluorescence spectroscopy combined toPARAFAC and PCA analyses allowed us to identify different sources of DOM andhighlighted spatial and temporal variations of DOM properties. The Seine River wascharacterized by the strongest biological activity. DOM from the Oise basin seemed to havemore "humic" characteristics, while the Marne basin was characterized by a third specifictype of DOM. For samples collected during low-water periods, the distributions of the 7components determined by PARAFAC treatment varied between the studied sub-basins,highlighting different organic materials in each zone. A homogeneous distribution of thecomponents was obtained for the samples collected in period of flood.Then, a semi-quantitative asymmetrical flow field-flow fractionation (AF4) methodology wasdeveloped to fractionate DOM. The following optimized parameters were determined: across-flow rate of 2 ml min-1 during the focus step with a focusing time of 2 min and anexponential gradient of cross-flow from 3.5 to 0.2 ml min-1 during the elution step. Thefluorescence properties of various size-based fractions of DOM were evaluated by applyingthe optimized AF4 methodology to fractionate 13 samples, selected from the three sub-basins.The fluorescence properties of these fractions were analysed, allowing us to discriminatebetween the terrestrial or autochthonous origin of DOM

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Capuano, Tonia Astrid. "Small-scale ocean dynamics in the Cape Basin and its impact on the regional circulation." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0115/document.

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Abstract:

Nous étudions le rôle des processus océaniques à petite échelle dans la formation et transformation des eaux de surface et intermédiaires qui participent à l’échange Indo- Atlantique à travers le Bassin du Cap. La dynamique de cette région est caractérisée par une forte turbulence et nous montrons l’impact que les structures de méso- ou de sous-méso- échelle, leurs interactions dynamiques et leur variabilité saisonnière ont sur les eaux locales de la thermocline. Une série des simulations numériques, allant de ’eddypermitting’ à ’submesoscale resolving’, souligne l’importance d’une résolution verticale adéquate pour bien représenter les propriétés des masses d’eau.Les tourbillons de Aiguilles sont principalement générés par des instabilités baroclines, et sont caractérisés par une saisonnalité, liée aux différentes instabilités dans les couches supérieures. En été, les instabilités symétriques sont plutôt en jeu, tandis qu’en hiver les instabilités de la couche de mélange prédominent.L’instabilité barocline de Charney connecte ces deux régimes de la sous-méso-échelle et joue un rôle majeur dans la formation saisonnière d’un nouveau type d’eaux modales : l’Agulhas Rings Mode Water.Enfin, on montre que tant les cyclones que les anticyclones transportent et mélangent l’Antarctic IntermediateWater, l’étirement de la méso-échelle produisant des filaments et structures thermohalines très fines.Nos résultats suggèrent l’existence des deux régimes dynamiques qui affectent les couches supérieures et intermédiaires du Bassin du Cap. Près de la surface, la frontogenèse et une énergique sous-méso-échelle conduisent à un régime agéostrophique. Les profondeurs intermédiaires sont caractérisées par un régime quasi-géostrophique due à l’action prédominante de la méso-échelle
This study addresses the role of oceanic small-scale processes in the formation and transformation of subsurface waters that participate in the Indo-Atlantic interocean exchange.We focus on the Cape Basin dynamics, characterized by a highly non-linear turbulence.We provide qualitative and quantitative evidence of the direct impact that meso- and submesoscale structures, their dynamical interactions and their seasonal variability have on the local thermocline and intermediate waters. A sequence of numerical simulations, ranging from ’eddy-permitting’ to ’submesoscale resolving’, underlines the importance of an adequate vertical resolution to correctly depict the water masses properties.We point out that Agulhas eddies are mainly generated through baroclinic instabilities and are marked by a clear seasonality. This is linked to the seasonal occurrence of distinct meso-submesoscale instabilities in the upper layers: symmetric instabilities are at play during summer, while mixed-layer instabilities prevail in winter.We also found that Charney baroclinic instability connects these two submesoscale regimes and plays a major role in the seasonal formation of a newly-identified type of mode waters: Agulhas Rings Mode Water. Finally, we show that eddies of both polarity advect, stir and mix Antarctic Intermediate Water, via the mesoscale strain field producing filaments and T-S fine-scale structures.Our results suggest the existence of two dynamical regimes affecting the upper and intermediate layers of the Cape Basin. Near the surface, the submesoscale-driven frontogenesis and their enhanced energetics lead to a predominance of ageostrophic dynamics. The intermediate depths are, instead, characterised by a quasigesotrophic regime due to the prevailing mesoscale effects

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Chassillan, Emilie. "Les formes du jardin dans la maison en Gaule romaine entre le Haut-Empire et l’Antiquité tardive : architecture et décor." Thesis, Paris 4, 2011. http://www.theses.fr/2011PA040119.

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Abstract:

Notre thèse retrace l’évolution de l’architecture du jardin et de son décor entre le Haut-Empire et l’Antiquité tardive, dans les maisons de Gaule romaine, en particulier dans les demeures des élites. Elle permet désormais de faciliter les comparaisons entre nord et sud de la Gaule. L’élaboration d’un corpus a permis de répertorier et analyser les formes du jardin. Les plans, colorisés afin de visualiser le jardin au milieu des espaces d’apparat et de circulation et faciliter les comparaisons, permettent de constater dans un premier temps que certains éléments du jardin italique sont repris. Cependant, l’élaboration d’une typologie des formes du jardin indique que cette architecture importée est rapidement adaptée. La Gaule romaine innove par de nouvelles formes architecturales et des créations. Puis, la crise du IIIe siècle marque une importante rupture dans la diffusion de cette forme d’habitat résidentiel. Il reste difficile de dire si le jardin est un espace que l’on abandonne à cause des valeurs païennes qu’il véhicule, dans une spiritualité chrétienne nouvelle. Dans un second temps, l’analyse de l’apparition chronologique des bassins permet d’appréhender l’évolution des formes et des modes au sein d’une province, ainsi que leurs modalités de diffusion. L’élaboration d’une typo-chronologie révèle les formes les plus utilisées et la naissance de modes locales. Nous avons enfin cherché à restituer l’univers et la sensibilité du jardin dans les maisons urbaines de Gaule romaine à travers les choix iconographiques des propriétaires. Malgré une documentation parfois sporadique, des ensembles permettent désormais de reconstituer la scénographie des jardins gallo-romains
Our thesis relates the evolution of the architecture of the garden and its decoration between Early Empire and Late Antiquity, in Roman Gaul houses, in particular, in high social class residences. It enables easier comparisons in between northern and southern Gaul. The elaboration of a corpus allowed us to list and analyze the forms of the garden. At first, the maps (colorized to visualize the garden among the pleasure and circulation spaces, and to facilitate the comparisons) enable us to notice that certain elements of the italic garden are reused. However, the elaboration of a typology indicates that this imported architecture is quickly adapted. Roman Gaul is breaking new ground with new architectural forms and creations. The 3rd century crisis shows an important break in the spreading of that form of residential habitat. It is still difficult to say if the garden is a space that is being abandoned because of its pagan values, in a new Christian spirituality. Secondly, studying the chronological apparition of basins let us understand the evolution of the forms and modes in each province and how they spread. Thanks to our typo-chronology, we noticed that some forms are more used with local modes. We tried to give a faithful idea of the world and sensibility of the garden in Gallo-Roman urban residences through the iconographical choices of its owners. Despite the sporadic documentation, remnants, while incomplete, enable us to recreate the staging of those Gallo-Roman gardens

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Gocel-Chalté, David. "Déterminants spatio-temporels de la qualité des cours d’eau dans un contexte de déprise et de changement des activités : rôle possible des facteurs du passé." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0094.

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Abstract:

Au cours de l’holocène, les activités humaines ont continuellement affecté le fonctionnement des écosystèmes naturels et ont aujourd’hui un impact à l’échelle globale. La situation actuelle est notamment préoccupante pour l’état des écosystèmes d’eau douce, mais les activités locales historiques peuvent également toujours avoir un impact sur ces écosystèmes et sont très rarement pris en compte dans la gestion des cours d’eau. Les ruisseaux de têtes de bassin versant, dont le fonctionnement est basé sur les apports de matière organique terrestre, sont particulièrement sensibles aux usages des territoires adjacents et sont donc susceptibles d’être actuellement affectés par des stress d’origine historique. Il semble donc pertinent d’identifier de tels effets des activités passées sur les milieux dulçaquicoles et d’en comprendre les mécanismes (persistance des perturbations dans le paysage, résistance/résilience des milieux naturels). Durant ce doctorat, nous avons mené une étude prospective in situ pour tenter de déterminer si les héritages d’éventuelles activités historiques dans des paysages de tête de bassin versant peuvent influencer la qualité écologique actuelle des ruisseaux locaux. Pour cela, nous avons associé une approche d’écologie historique des paysages (anthracologie, étude de cartes anciennes, …) et une étude des paramètres biotiques et abiotiques des ruisseaux. Respectivement, le premier aspect avait pour but d’étudier l’histoire des écosystèmes forestiers au cours des derniers siècles et de référencer des aménagements anthropiques anciens (zones déboisées, sites de production de charbon, habitations, étangs) dans ces milieux. Le second aspect consistait à déterminer l’état écologique des ruisseaux par une approche multiparamétrique. Les résultats de cette approche menée sur des bassins versant forestiers du massif des Vosges du Nord ont révélé que ces ruisseaux, sur un territoire à la naturalité importante, présentent dans leur ensemble une bonne qualité écologique. Si la présence d’étangs d’âges variables impacte les communautés d’invertébrés benthiques, les écarts au bon état écologique sont très probablement d’origines contemporaines, comme des rejets urbains ou des pluies acides. Néanmoins, l’exploitation de la forêt pour la production de charbon de bois jusqu’au début du XXème siècle a engendré l’existence de milliers de sites de charbonnières qui semblent influencer la disponibilité du phosphore dans l’environnement. De plus, la dynamique forestière semble avoir été conditionnée par la gestion sylvicole, avec par exemple une composition floristique actuelle plus riche en résineux que par le passé (avant le charbonnage). Ces aspects nous amènent à penser que les activités anthropiques ont en partie influencé la composition des apports en matière organique vers les ruisseaux. Nous pouvons conclure que la construction d’étangs et le charbonnage historique réalisés dans ces forêts influent sur les caractéristiques des ruisseaux en parallèles des stress actuels. Ainsi, ce doctorat ouvre des pistes fortes de recherche à propos des flux de nutriments dans les compartiments aquatiques et terrestres, sous influence des charbonnières, pour mieux comprendre l’impact réel de cette pratique au cours du temps
Human activities have been continuously affecting natural ecosystems functioning during the Holocene and it actually have an impact at a global scale. There is particular concern over the integrity of freshwater ecosystems, however local past activities can also still impact these ecosystems and are rarely considered for the management of streams. The headwater streams especially, whose functioning is based on terrestrial organic matter inputs, are sensitive to human uses of neighboring lands, and so may be actually affected by stresses of historical origin. It seems pertinent to identify such effects of past activities on freshwater ecosystems and to understand the mechanisms involved in these processes. During this thesis project we conducted a prospective in situ study, to determine the influence of the legacy of potential historical activities on the current ecological quality of headwater catchment streams. We combined an approach of historical ecology of landscapes (anthracology, study of old maps, …) with a study of biotic and abiotic parameters of streams. The first approach aimed to study the woodland composition of last centuries and to georeference old human uses (deforested areas, charcoal production sites, homes, ponds, …). The second aimed to determine the integrity of stream by multiparametric analyses. The results of this study, realized on forested catchments of northern Vosges mountains, revealed that the streams which are situated in a low-impacted landscape, globally have a good ecological quality. Some ponds with different ages have an impact on the composition of aquatic macroinvertebrates communities and deviation to good ecological state, maybe due to urban pollutions or acidic rainfalls. Nevertheless the exploitation of forest for the production of wood charcoal until the beginning of XXth century lead to the creation of thousands of charcoal production sites (CPS) that affect the availability of phosphorus both in environment. Moreover, woodland dynamic seems to have been conditioned by the sylviculture, leading to a higher proportion of coniferous species today than in the past (before the beginning of charcoal production). These aspects lead us to believe that human activities have been influencing organic matter inputs into streams. We can conclude that the historical building of ponds and the charcoal production in these woodlands have an influence on actual characteristics of streams, in parallel to modern stresses. Thus, this project open strong lines of research about the nutrients fluxes in aquatic and terrestrial ecosystems under the influence of charcoal production sites. This could help us to better understand the impact of this activity across history

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Gardes, Thomas. "Reconstruction temporelle des contaminations métalliques et organiques particulaires dans le bassin versant de l'Eure et devenir des sédiments suite à l'arasement d'un barrage. Reconstruction of anthropogenic activities in legacy sediments from the Eure River, a major tributary of the Seine Estuary (France) Flux estimation, temporal trends and source determination of trace metal contamination in a major tributary of the Seine estuary, France Temporal trends, sources, and relationships between sediment characteristics and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) in sediment cores from the major Seine estuary tributary, France Impacts à court-terme de l’arasement d’un barrage sur la morphologie du cours d’eau et la remobilisation de sédiments contaminés par les métaux traces Bioaccessibility of polycyclic aromatic compounds (PAHs, PCBs) and trace elements: Influencing factors and determination in a river sediment core." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMR038.

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Abstract:

L’impact anthropique sur les cours d’eau a significativement augmenté suite à la révolution industrielle engagée par les pays occidentaux. Ainsi, les modifications de la géomorphologie des cours d’eau pour le stockage de l’eau et la navigation, la conversion des surfaces à des fins agricoles, industrielles et d’urbanisation illustrent cette pression environnementale, qui se traduit, en autre, par une augmentation de rejets de divers contaminants dans les compartiments environnementaux et notamment les rivières. Une part de ces rejets peut donc se retrouver dans les matières en suspension, considérées alors comme des puits de stockage, qui transitent dans les rivières. Les aménagements des rivières et notamment la construction de barrages favorisent alors la sédimentation de ces particules contaminées au cours du temps. Ces sédiments d’origines anthropiques, également appelés legacy sediments, sont donc les témoins des activités anthropiques et permettent de reconstruire les trajectoires temporelles des contaminations au sein des bassins versants. L’Eure, affluent majeur de l’estuaire de Seine, a connu d’importantes pressions anthropiques depuis le vingtième siècle. La reconstruction temporelle des pressions anthropiques a nécessité l’association de différentes approches méthodologiques : (i) une analyse diachronique des modifications morphologiques de la rivière a été menée, conjointement à (ii) une analyse de la dynamique sédimentaire et de la nature des dépôts sédimentaires par couplage de méthodes géophysiques, sédimentologiques et géochimiques, et à (iii) la mise en place d’un réseau de suivi du comportement hydro-sédimentaire avec un échantillonnage en continu des matières en suspensions. De profondes modifications géomorphologiques se sont produites en aval du bassin versant, avec pour principales conséquences un exutoire déplacé d’une dizaine de kilomètres en direction d’un barrage et la formation d’annexes hydrauliques favorisant l’accumulation de sédiments dès les années 1940. Ceux-ci ont permis de montrer que le bassin versant de l’Eure avait connu d’importantes contaminations dont les conséquences sont encore enregistrées malgré l’arrêt des activités ou usages. Les tendances temporelles des éléments traces métalliques et métalloïdes ont montré de fortes contaminations en As dans les années 1940 et des contaminations d’origines industrielles en Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ag et Cd durant les années 1960–1970, ainsi que des contaminations en Sb et Pb en 1990–2000. Ces dernières sont toujours enregistrées malgré l’arrêt des activités responsables des rejets, comme l’ont attesté les résultats issus des matières en suspension actuellement collectées dans le cours d’eau. A l’instar d’une majorité des métaux traces, les contaminants organiques, tels les HAPs, ont montré d’importantes contaminations durant les années 1940–1960, dont les signatures indiquent une origine majoritairement pyrogénique. Les PCBs ont montré des contaminations importantes lors de la période 1950–1970, en lien avec la production et les usages nationaux de mélanges composés en majorité de congénères faiblement chlorés. Enfin, l’intérêt porté à une troisième famille de contaminants organiques persistants, les pesticides organochlorés, a montré l’utilisation de lindane et du DDT notamment lors de la période 1940–1970, et a mis en avant d’une part une utilisation post-interdiction du lindane et d’autre part la présence d’un métabolite du DDT plusieurs décennies après l’arrêt d’utilisation de ce dernier, en lien avec l’augmentation de l’érosion des sols cultivés
The anthropogenic impact on rivers has significantly increased following the industrial revolutioninitiated by Western countries. Thus, changes in the geomorphology of rivers for water storage andnavigation, the conversion of land for agricultural, industrial and urbanization purposes illustrate thisenvironmental pressure, which results, among other things, in an increase in discharges of variouscontaminants into environmental compartments, particularly rivers. Therefore, part of these dischargescan end up in suspended particulate matter, which is then considered as storage wells, which transit inrivers. River development, particularly the construction of dams, encourages the sedimentation of these contaminated particles over time. These sediments of anthropogenic origin, also called legacy sediments, are therefore witnesses to human activities and make it possible to reconstruct the temporal trajectories of contamination within watersheds. The Eure River, a major tributary of the Seine estuary, has experienced significant anthropogenic pressures since the twentieth century. The temporal reconstruction of anthropogenic pressures has required the combination of different methodological approaches: (i) a diachronic analysis of the morphological modifications of the river was carried out, in conjunction with (ii) an analysis of the sedimentary dynamics and the nature of the sediment deposits by coupling geophysical, sedimentological and geochemical methods, and (iii) the setting up of a network for monitoring the hydro-sedimentary behaviour with continuous sampling of suspended particulate matter. Significant geomorphological changes have occurred in the lower reaches of the watershed, with the main consequences being an outlet moved some ten kilometres in the direction of a dam and the formation of hydraulic annexes favouring the accumulation of sediments as early as the 1940s. These made it possible to show that the Eure River watershed had experienced significant contamination, the consequences of which are still being recorded despite the cessation of activities or uses. The temporal trends of trace metal and metalloid elements showed strong contaminations in As in the 1940s and contaminations of industrial origin in Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ag and Cd in the 1960s and 1970s, as well as contaminations in Sb and Pb in 1990–2000. The latter are still recorded despite the cessation of the activities responsible for the discharges, as evidenced by the results from the suspended particulate matter currently collected in the river. Like most trace metals, organic contaminants such as PAHs showed significant contamination during the 1940–1960s, with signatures indicating a predominantly pyrogenic origin. PCBs showed significant contamination during the period 1950–1970, in connection with the production and national uses of mixtures composed mainly of low chlorinated congeners. Finally, interest in a third family of persistent organic contaminants, organochlorine pesticides, showed the use of lindane and DDT, particularly during the 1940–1970 period, and highlighted the post-ban use of lindane and the presence of a metabolite of DDT several decades after the cessation of its use, in connection with the increase in erosion of cultivated soils

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Martin, Jean. "Développement de la microchimie élémentaire et isotopique (87Sr : 86Sr) des otolithes de saumons Atlantique : évaluation du potentiel pour un appui à la gestion piscicole dans le bassin de l’Adour." Thesis, Pau, 2013. http://www.theses.fr/2013PAUU3004/document.

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Abstract:

Le saumon Atlantique fait partie du patrimoine écologique et économique du bassin de l’Adour. Dans le cadre de la gestion actuelle du saumon dans ce bassin, l’origine natale des géniteurs, le taux de retour des individus d’origine piscicole, le taux de homing sur chaque sous-bassin ou encore le soutient par des géniteurs extérieurs au bassin de l’Adour sont des thématiques qui restent sans réponses. Ce projet propose donc de tester le potentiel de la géochimie des otolithes sur le saumon Atlantique du bassin de l’Adour. Nos travaux démontrent que la variation géographique de la composition chimique de l’eau dans 12 rivières colonisées par le saumon, associée à un enregistrement dans l’otolithe proportionnel à la signature géochimique du milieu de vie, permettent de discriminer l’origine géographique des individus. La combinaison des signatures élémentaires (Sr:Ca et Ba:Ca) et surtout l’isotopie du Sr (temporellement plus stable et sans fractionnement biologique) dans les otolithes améliore la précision du classement à l’échelle de la rivière de développement. En se basant sur la transmission de signatures géochimiques (élémentaires et isotopiques) transgénérationelles entre la femelle reproductrice et les otolithes des embryons produits par cette dernière, nous avons discriminé avec succès les individus nés en rivière de ceux nés en pisciculture. Le classement des géniteurs (180 individus) selon leur rivière natale a confirmé que le sous bassin du gave d’Oloron, et plus particulièrement le gave d’Ossau, reste le lieu qui produit le plus de saumon de retour. De façon non négligeable, le gave de Pau contribue lui aussi au renouvellement de la population (10 d’origine piscicole et 6 d’origine naturelle). 18 saumons sur 180 sont issus de l’alevinage (soit 10%); la majorité s’étant développée dans le sous-bassin du gave de Pau. Par ailleurs, nous avons mis à jour l’existence de périodes au cours de la vie des juvéniles (changements de milieu: sac vitellin—milieu extérieur et pisciculture—rivière) durant lesquelles l’enregistrement du Ba dans l’otolithe n’est pas en relation avec la chimie de l’eau. L’originalité de notre approche est d’avoir étudié l’influence des facteurs endogènes et environnementaux chez des poissons ayant vécu dans le milieu naturel ou ayant séjourné en milieu naturel contrôlé. Nos travaux mettent l’accent sur la complexité de l’intégration du rapport Ba:Ca dans l’otolithe et démontrent l’utilité des éléments traces et des isotopes du Sr comme « tag naturel » pour distinguer l’origine natale du saumon Atlantique
The Adour basin holds one of the largest populations of Atlantic salmon in southern Europe exploited by commercial and sport fisheries. Determining the relative contributions of individual rivers and hatcheries to the Adour basin populations becomes crucial to understand key sources that contribute the most to its persistence. We successfully used Sr:Ca, Ba:Ca and 87Sr:86Sr ratios as natural tags for determining the natal origins of adults from 12 tributaries. Success in discriminating between fish from different sites was greatest using Sr isotopes since the latter remained relatively constant across years at a given location. Geochemical signatures from core regions of the otolith were also used to identify fish from hatchery or naturally spawned sources. The predominance of adults spawned in the Ossau River among returning adults corresponded with long-term juvenile production trends in the Ossau River. Despite the limited upstream accessibility of the Pau River, our study demonstrated that Atlantic salmon recruits can successfully leave this river to join the adult population in the Adour basin. We observed relatively clear separation between hatchery and wild juveniles using both Sr:Cacore (wild > 2.5 and hatchery < 0.80) and 87Sr:86Srcore (wild < 0.710 and hatchery > 0.710). The return of hatchery reared fish as adult spawners represented 10% of the total sampled fish we analyzed. Almost all adults, previously identified as belonging to the Ouzom River, were hatchery produced. Adults originated from the Pau River were either wild or hatchery reared fish. We also conducted field controlled experiments that characterized the elemental uptake process in juvenile Atlantic salmon otoliths during freshwater residency. Physiological effects influenced Ba deposition. Ba:Ca otolith profiles from hatchery-reared and field collected fish were characterised by a peak at yolk absorption mark. Hatchery-reared fish stocked in a river also displayed a peak of Ba:Ca following transfer which was not related to the water chemistry. Our experiment revealed a 20-day lag time between initial Ba:Cawater changes and Ba:Caotolith saturation. Results suggested that such effects should be considered during any attempts to determine rivers of origin of Atlantic salmon based on otolith elemental composition or reconstruct the movement of individual fish among and within streams

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Al-Juhaishi, Mohammed. "Caractérisation et impact de la pollution dans les rejets urbains par temps de pluie (RUTP) sur des bassins versants de l'agglomération Orléanaise." Thesis, Orléans, 2018. http://www.theses.fr/2018ORLE2021/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de caractériser les Rejets Urbains par Temps de Pluie (RUTP) et leur flux au niveau des exutoires d’eaux pluviales de trois sous-bassins majeurs de l'agglomération orléanaise. Pour cela des prélèvements ponctuels d’eau ont été effectués et un modèle conceptuel a été utilisé. Les trois sous-bassins : La Corne (463 ha), l'Egoutier (2080 ha) et Ormes (2256 ha) ont des occupations du sol différentes.D’une manière générale, la conductivité, la demande chimique en oxygène (DCO), la demande biochimique en oxygène (DBO5 et la DBO28), le carbone organique dissout (COD), l'azote total(NT), et les concentrations en anions et cations majeurs étaient plus élevés par temps sec que par temps de pluie indiquant un effet de dilution par les précipitations. Il a été mis en évidence un mélange des eaux pluviales avec des eaux usées dans le sous bassin d’Ormes. L’occupation des sols et les activités anthropiques influencent de manière significative la qualité du ruissellement. Par exemple, dans le sous-bassin de l’Egoutier, la présence d’une zone imperméable (industries et habitations) importante (40% de la surface) est responsable d’une augmentation des paramètresDBO5, DBO28, COD et NT.Les flux aux exutoires des différents paramètres de qualité de l’eau ont été évalués et comparés à ceux issus des quatre principales stations d’épuration (STEP) et à ceux de la Loire. La charge destrois sous-bassins urbains représente environ 166,61% de la charge des quatre STEP. Les trois sous bassins ont un faible impact sur la Loire en termes de flux annuels (environ 1,62% pour les MES par temps de pluie).Deux versions d’un modèle conceptuel dit d'accumulation/lavage-transport ont été évaluées pour estimer les flux de ruissellement des polluants ; la version classique et une version modifiée dans laquelle le paramètre accumulation des polluants a une forme logarithmique. Les performances des modèles étaient acceptables pour les MES et la DCO. Les coefficients de corrélation étaient supérieurs à 90% pour le sous bassin de l’Egoutier, par exemple. Pour les éléments traces métalliques en phase particulaire, la corrélation avec l’expérience était bonne également. D’une manière générale, lorsqu'un flux mesuré était inférieur à 1 kg.ha-1, les modèles n’étaient plus applicables.Des premiers essais de simulation de la qualité et la quantité de RUTP ont été effectués à partir de MIKE URBAN, qui équipe les deux logiciels de modélisation MOUSE et SWMM. Les hydrogrammes ont indiqué que le débit maximum obtenu avec SWMM était toujours inférieur à celui obtenu avec MOUSE. La qualité de l’eau (masse de MES) était toujours plus fortement impactée par le lessivage des MES dans le modèle MOUSE que dans SWMM.Ce travail constitue la première étape du travail d'évaluation de RUTP pour l'Agglomération orléanaise. Il constitue une base solide pour un futur programme de surveillance continue
The objective of this thesis was to characterize urban runoff water at the level of stormwater outletson three major urban sub-basins of the Orléans agglomeration, covering land areas ranging in size from463 to 2257 ha and with contrasted land use. 11 individual rain events were sampled at runoff outletsbetween April 2015 and June 2017 and 10 campaigns were also carried out in dry weather.In general, it was observed that the conductivity, chemical oxygen demand (COD), biochemicaloxygen demand (BOD5 and BOD28), dissolved organic carbon (DOC), total nitrogen (NT), anions andmajor cations were found to be higher in dry weather conditions than in rainy weather. These resultsindicate a dilution effect due to precipitation.A mixture of rainwater and wastewater was also identified in the sub-basin of Ormes. Land use andhuman activities in the sub-basin studied were found to significantly influence the quality of the resultedrunoff from rainfall events. For example, in the Egouttier sub-basin 2, the presence of a large imperviouszone (industrial and residential, 40% of the surface area) was responsible for an increase in the parametersBOD5, BOD28, COD and NT.The flows at the outlets of the different water quality parameters were evaluated and compared withthose from the four main wastewater treatment plants (WWTP) and those from the Loire. The estimatedloads of the three sub-urban basins accounts for approximately 166.61% of the load of the four WWTP.The three sub-basins have a small impact on the Loire in terms of annual flows (about 1.62% for wetweather case).Two versions of a conceptual model of accumulation / washoff were evaluated to estimate pollutantrunoff; the classical version and a modified version in which the pollutant accumulation parameter has alogarithmic form. The performances of the models were found acceptable for the MES and the COD. TheNash-Sutcliffe (NS) coefficients were found as 0.84 and 0.85 for the two versions at the Egouttier subbasin.For trace elements in particulate phase, the correlation with the experimental measured value wasfound good as well. In general, when a measured flow was less than 1 kg.ha-1, the modified model was nolonger applicable.The first simulation tests of the quality and quantity of urban runoff were carried out with MIKEURBAN, which equips both MOUSE and SWMM modeling software. For water quantity, the hydrographsindicated that the maximum flow obtained with SWMM was always lower than that obtained with MOUSE.For water quality, TSS mass was still more strongly impacted by the leaching of TSS in the MOUSE modelthan in the SWMM model.This work can be considered as the first step of the evaluation work of RUTP for the Orléansagglomeration. It provides a solid foundation for a future monitoring program

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Laniel, Mélissa. "Intégration du concept de capacité de support d’un plan d’eau aux apports en phosphore à l’aménagement du territoire au Québec : Réalité ou utopie?" Thèse, 2008. http://hdl.handle.net/1866/3119.

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Ce mémoire a comme objectif de présenter une revue de la littérature et une analyse comparative des différents modèles existants pour le calcul de la capacité de support d’un plan d’eau aux apports en phosphore. Ce document a aussi pour but d’évaluer les différentes options pour l’utilisation de ce genre d’outil au Québec, ainsi que d’amorcer une réflexion sur les applications possibles de ce concept au niveau local, en lien avec l’aménagement du territoire des bassins versants. L’analyse comparative des modèles théoriques, combinée à la réflexion d’acteurs clés impliqués actuellement dans un processus qui consiste à tester leur utilisation dans les Laurentides au Québec, a permis de mettre en relief l’importance de calibrer les modèles régionalement. De plus, certains avantages semblent résider dans l’utilisation d’un modèle de nature empirique afin d’effectuer les prédictions sur les apports naturels et totaux en phosphore pour les lacs de cette région. Par contre, l’utilisation d’une approche de type « bilan de masse », s’avère tout de même indispensable afin de relativiser l’importance des différents apports anthropiques en phosphore du bassin versant. Dans l’avenir, l’utilisation de tels modèles permettra possiblement de justifier certaines mesures restrictives au développement des bassins versants, qui pourront s’insérer parmi les outils d’urbanisme actuels. Ce sont principalement les municipalités qui détiennent les pouvoirs nécessaires afin d’intégrer les prescriptions découlant de ce genre d’analyse à l’aménagement du territoire des bassins versants. Plusieurs outils d’urbanisme, tels que les plans d’aménagement d’ensemble (PAE) ou bien les règlements de zonage et de lotissement, semblent donner assez de latitude afin de permettre aux municipalités d’intervenir en ce sens. Toutefois, les modèles de capacité de support ne pourront pas être utilisés afin de calculer un nombre précis d’habitations qu’il est possible de construire dans le bassin versant d’un lac.
This study presents a literature review of current carrying capacity models developed in Ontario and Quebec (Canada) for the estimation of phosphorus (P) loading in lakes. Another objective is to evaluate their applications to land and watershed management practices in Quebec. A comparison of theoretical and empirical models, combined with the observations of keys stakeholders, confirms the importance of calibrating models regionally. The analysis further reveals that empirical models estimate more accurately P concentrations in lakes. However, the use of traditional mass balance approaches is still a necessity for the estimation of different P sources in the watershed. These models can support decision makers and land managers in Quebec in the application of more restrictive measures in lakes where the carrying capacity is currently exceeded. In Quebec, the use of the models and their implementation in the legislation will be a municipal responsibility. Many urbanism tools already allow this kind of intervention (zoning, « outils à caractère discrétionnaire »). But, model use alone will not be sufficient to justify a total interdiction of land development in a watershed or to impose a strict limit to house and cottage development.

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Bouchard, Cindy. "La génétique au service de la conservation de la tortue des bois (Glyptemys insculpta)." Thesis, 2020. http://hdl.handle.net/1866/25265.

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La biologie de la conservation est un domaine de recherche en pleine expansion en raison de la perte accélérée de la biodiversité à l’échelle mondiale. Pour mieux comprendre les processus et les menaces au maintien des populations de petite taille et les effets des facteurs anthropiques sur la biodiversité, la génétique est fréquemment utilisée en conservation. Des analyses génétiques peuvent, par exemple, nous informer sur les tendances à long terme, la diversité des populations et les stratégies de reproduction d’une espèce. La tortue des bois (Glyptemys insculpta) est une espèce endémique à l’Amérique du Nord qui est en danger d’extinction selon l’Union internationale pour la conservation de la nature. Dans le cadre de ma thèse, j’avais comme objectif de caractériser la diversité génétique de cette espèce menacée au Canada. À cet effet, j’ai analysé la génétique des populations de tortues des bois à plusieurs échelles spatiales et temporelles, afin de mieux cerner les processus ayant un impact sur la diversité des populations. Dans un premier temps, les relations de parentalité ont été reconstruites au sein d’une population de tortues des bois pour estimer la fréquence de paternité multiple et de paternité répétée. Les résultats de mes travaux suggèrent que l’emmagasinement de sperme chez la femelle et la reproduction multiple avec les mêmes partenaires pour plus d’une saison de reproduction pourraient expliquer ces phénomènes. Ces stratégies de reproduction pourraient dans ce cas être induites par la faible densité de la population à l’étude, ou encore par la fidélité au site d’hibernation où la majorité des évènements de copulation ont lieu. Par la suite, je me suis intéressée à la diversité génétique des populations de tortues de bois. J’ai voulu comprendre les effets de la configuration spatiale des éléments du paysage et les évènements de dispersion géographique sur la diversité des populations. À l’aide d’une approche de génétique du paysage, mes analyses montrent que la division des populations par bassins versants explique une large fraction de la diversité génétique interpopulations. Ces résultats confirment également que les bassins versants représentent des unités de gestion propices à la protection des populations de tortues des bois. Finalement, des analyses de réseaux ont été utilisées pour mieux cerner la dynamique de flux génique entre les populations de la rive nord et de la rive sud du fleuve Saint-Laurent. Plus spécifiquement, la rive nord se caractérise par un réseau robuste de populations isolées, alors que les populations de la rive sud présentent plutôt une structure de métapopulation. En utilisant les réseaux construits à partir de données génétiques, des scénarios hypothétiques furent comparés pour explorer la sélection de populations à l’aide du logiciel BRIDES. Les résultats de ces analyses ont permis de cibler l’importance de certaines populations de tortues des bois pour la connectivité du réseau. L’importance de ces populations n’aurait pu être prédite par les résultats de la diversité et de la différenciation génétique, les indices de centralité et les analyses d’élimination de nœuds. Grâce à la génétique, cette thèse apporte de nouvelles connaissances sur la tortue des bois, les stratégies de reproduction des différents sexes, le flux génique, la connectivité et l’influence du réseau hydrographique sur la diversité des populations. Ces résultats nous permettent d’avoir une meilleure compréhension des processus affectant la diversité génétique de cette espèce afin de mieux la protéger. Toutes les analyses réalisées pour cette thèse sont directement applicables à l’ensemble des autres espèces longévives avec des générations chevauchantes.
Conservation biology is a rapidly expanding field of research due to the accelerating loss of global biodiversity. To better understand the processes and threats to the persistence of small populations and the effects of anthropogenic factors on biodiversity, genetic approaches are frequently used in conservation. Genetic analyzes can, for example, inform us about long-term trends, population diversity and reproductive strategies of a species. The wood turtle (Glyptemys insculpta) is a species endemic to North America that is endangered according to the International Union for the Conservation of Nature. As part of my thesis, my objective was to characterize the genetic diversity of this threatened species in Canada. In order to better understand the impact of reproductive strategy and landscape structure on population diversity, I analyzed the genetics of wood turtle populations at several spatial and temporal scales. First, parentage relationships were reconstructed in a population of wood turtles to estimate the frequency of multiple and repeated paternity. The results of my work suggest that sperm storage in females and multiple reproduction with the same partners for more than one breeding season could explain these phenomena. These reproduction strategies could in this case be induced by the low density of the study population, or by fidelity to the overwintering site where the majority of copulation events take place. Subsequently, I assessed the genetic diversity of wood turtle populations. I wanted to understand the effects of the landscape configuration and geographic dispersion events on the diversity of populations. Using a landscape genetics approach, my analyzes show that the division of populations by watershed explains a large fraction of the genetic diversity between populations. These results also confirm that watersheds represent management units conducive to the protection of wood turtle populations. Finally, network analysis was used to better understand the gene flow dynamics among populations located on the north and south shores of the St. Lawrence River. More specifically, the north shore is characterized by a robust network of isolated populations, whereas the populations on the south shore present more of a metapopulation structure. Using population graphs, hypothetical scenarios were compared to explore the node selection process using the BRIDES algorithm. The results of these analyzes made it possible to point out specific populations of wood turtles, considering their importance for network connectivity. This could have not been predicted by using genetic diversity and distinctiveness estimates, node-based metrics, and node removal analysis for these populations. Thanks to genetics, this thesis brings new knowledge on the wood turtle, the reproductive strategies of both sexes, the gene flow, the connectivity and the influence of the hydrographic network on population diversity. These results allow us to have a better understanding of the processes affecting the genetic diversity of this species in order to better protect it. All analyses performed for this thesis are directly applicable to other long-lived species with overlapping generations.

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Dissertations / Theses on the topic 'Bassin d’eau'

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