Dissertations / Theses: 'Solid Earth Sciences'

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Chen, Jianli. "Geodynamical interconnections between the atmosphere, ocean, hydrosphere, cryosphere, and solid earth /." Digital version accessible at:, 1998. http://wwwlib.umi.com/cr/utexas/main.

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Aharonov, Einat. "Solid-fluid interactions in porous media : processes that form rocks." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1996. http://hdl.handle.net/1721.1/53026.

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Ting, Wupao. "A fluid and solid inclusion study of the Sukulu carbonatite complex, Uganda." Thesis, Kingston University, 1994. http://eprints.kingston.ac.uk/20577/.

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Abstract:

The thesis consists of 8 chapters. The first Chapter gives an introduction to carbonatites and outlines the general aims of this study. The general geology of Sukulu, the methodology used in this research, and previous work are presented in Chapter 2. Detailed descriptions and analytical results on the principal minerals are given in Chapter 3. Chapters 4 and 5 focus on aqueous and solid inclusions in apatite, and detailed descriptions, microthermometric results and interpretations are presented. Determination of oxygen and carbon stable isotope compositions and their interpretations are covered in Chapter 6. Chapter 7 describes geothermometric and geobarometric investigations and the calculation of oxygen fugacities during the deposition of apatite and carbonate. The final chapter discusses evolution of the fluids in the Sukulu carbonatite complex and presents a petrogenetic model. Aqueous inclusions in apatite from the Sukulu carbonatite consist essentially of three types: CO[sub]2-bearing, H[sub]2 0-rich and CH[sub]4-bearing. The CO[sub]2- and CH[sub]4-bearing inclusions, in general, are not present together in individual apatite crystals. It is considered that these compositionally discrete inclusions represent different fluids trapped during different stages of apatite crystallisation. The CO[sub]2-bearing fluid probably formed from an originally H[sub]2 0-rich fluid containing significant CO[sub]2 by immiscible separation under high pressure and temperature. This precursor H[sub]2 0-CO[sub]2 fluid was probably derived from a carbonatite melt, also by a possible process of liquid immiscibility. The CH[sub]4-bearing inclusions were probably formed by late stage hydrothermal processes under different P-T conditions. Many solid inclusions occur in apatite of the Sukulu carbonatite, of which the most abundant are carbonate. They can be classified into Mg-calcite. (primary) and calcite (secondary) inclusions based on their morphology, texture and chemical composition. Although such carbonate inclusions are ubiquitous in carbonatite apatite and have been described by many other workers, this study provides new insight into their genesis and petrogenetic significance. Carbon and oxygen stable isotopic composition from fluid inclusions, in both apatite and matrix carbonate, suggest that the CO[sub]2-bearing fluid was equilibrated with carbonate fluids at an early stage, but it evolved along a different path. The CO[sub]2-bearing fluids which has a stable isotopic composition close to upper-mantle values, evolved in a closed-system after being trapped by apatite, but the carbonate fluid evolved in an open-system and its isotopic composition was elevated by assimilation and contamination during ascent. The results also reveal that post-magmatic processes played an important role in the development of the Sukulu carbonatite. P-T-X isochores calculated for each type of fluid indicate that their evolution was probably from a CO[sub]2-bearing fluid, through a moderate to highly saline one, to a CH[sub]4-bearing one, and took place under temperatures and pressures varying from >1000°C and >7.4kb, through >560°C and >5kb, to about 500°C and <3 kb. This trend represents evolution of the carbonatite from a deep magmatic (carbonate melt) environment towards a shallow level hydrothermal system. This study confirms that both apatite and carbonate-can be precipitated over a wide range of temperatures and melt fluid compositions. The present findings indicate that the compositions of the fluids associated with the Sukulu carbonatite complex appear to have evolved chemically from a Mg-bearing calcite melt, through aqueous CO[sub]2-bearing and bicarbonate-rich melts (NaHC0[sub]3 daughters) to a final aqueous CH[sub]4-bearing fluid.

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Hodson, Elke L. (Elke Lynn Ann). "The municipal solid waste landfill as a source of Montreal Protocol-restricted halocarbons in the United States and United Kingdom." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1721.1/42922.

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Abstract:

Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, 2008.
This electronic version was submitted by the student author. The certified thesis is available in the Institute Archives and Special Collections.
Includes bibliographical references (p. 107-114).
Central to the study of stratospheric ozone recovery and climate change, is the ability to predict emissions of Montreal Protocol-restricted halocarbons (MPGs) over the coming decades. The prediction of emissions has become difficult as global production of MPGs has rapidly declined establishing "banks" (MPGs which have been produced but not yet released) as the main emission sources. Both the magnitude and release rate of global banks is quite uncertain. Very few field studies have been conducted to provide estimates of global bank emissions from individual sources within countries. This thesis provides the first known observation-based estimates of CFC-12, CFC-11,CFC-113, and CH3CCl3 emissions in the United States (US) and United Kingdom (UK) from municipal solid waste (MSW) landfills. With several hundred MSW landfills in both the US and UK, estimating emissions of MPGs from landfills required a targeted approach. Whole landfill mixing ratios and flow rates were sampled monthly at one landfill in southern Massachusetts to provide temporal coverage. Spatial coverage was achieved through one time sampling at seven landfills in Massachusetts and through data provided by nine UK landfills for CFC-12 and CFC-11. Only actively managed MSW landfills were sampled. US and UK MPG landfill emissions were estimated and compared to recent observation-based estimates of total US and UK MPG emissions to determine the importance of the landfill source. US MPG landfill emissions were estimated to be 0.008 - 0.08 Gg year-1. For all four MPGs, US landfill emissions were 0.6% of total US emissions. The UK landfill emission estimates were 6% and 0.8% of total UK CFC-12 and CFC-11 emissions, respectively. All estimates were accurate to within a factor of 2. This indicates that landfills are not currently a significant source of lingering MPG emissions in the US and UK. The implications are that the majority of MPG emissions in industrialized countries are likely coming from faster emitting sources.
by Elke L. Hodson.
Ph.D.

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Somneuk, Pornpimon. "Enabling Circular Economy in Local Solid Waste Management - The Case of Muang Kalasin Municipality, Thailand." Thesis, Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-421014.

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Abstract:

The volume and complexity of solid waste have increased locally and globally. Waste pollution has environmental, social, and economic impacts on every country, such as mistreatment of waste caused air quality and water contamination, plastic particles from human activities are carried out to the seas and harm marine creatures, people can face health problems from polluted air and water as well as plastic-contaminated seafood. Thus the government might spend budgets on improving these problems. Strategies and tools have been provided to find better solutions to reduce waste and transform them into other materials. The circular economy is an alternative economic model for the old-style linear production. The core concept of a circular economy is to minimize waste from the production cycle by using the residual waste to produce new products. The idea gains recognition in Thailand, but it has not been established at the national policy as the European Commission initiates the Member States through the CE direction and policies. Therefore, the study aims to explain how solid waste management in Thailand aligns the CE principle and provides further implementation to the country's sustainable development. The study conducts a literature review of implications and practices of CE and solid waste management in the European Union Member States and some countries in Asia, as well as the interview and observation at the case study municipality in the northeast of Thailand. Feedback from the experts on the current situation and future perspective about solid waste management and circular economy in Thailand is also provided. The case of Muang Kalasin Municipality reveals the prominent factors driving waste campaign success. Local communities learn to separate waste with 3R, the core element of CE. Nevertheless, the communities need more inputs and tools to enable circular economy achievement. The national direction has not been formulated in circularity. Considering the global trend about CE and current domestic and international collaboration, it is the opportunity for Thailand to develop the CE national policy and strategies. CE indicators on production and consumption and waste management should get employed in local municipalities.

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Oiffer, Alexander. "Integrated Solid Phase, Aqueous Phase and Numerical Investigation of Plume Geochemistry at an Oil Sand Mining Facility." Thesis, University of Waterloo, 2006. http://hdl.handle.net/10012/1210.

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Abstract:

A plume of process-affected groundwater was identified in a shallow sand aquifer adjacent to a tailings impoundment at Syncrude Canada Ltd. Quantitative and qualitative Naphthenic Acid (NA) analyses were performed on groundwater samples to investigate NA fate and transport properties in the subsurface. Analysis of dissolved organic and inorganic components was undertaken to identify, quantify and assess the mobility of other dissolved components of environmental significance. NAs at concentrations up to 87 mg/L were found to represent the major contributor to aquatic toxicity. Attenuation of NAs by biodegradation is not observed based on screening techniques developed to date. Retardation of NAs observed at the field scale, is consistent with weak sorption observed in the laboratory by other authors. Concentrations of ammonium approached 4 mg/L in the plume, however mobility is limited by cation exchange. Aromatics and trace metals are present in low quantities (i. e. <10 µg/L) and are only detected in groundwater immediately adjacent to the toe of the tailings impoundment. Cl and Na are found at concentrations of up 282 and 579 mg/L respectively. Dissolved oxygen is typically < 1 mg/L within the plume, while redox indicators Mn(II), Fe(II) and methane are detected between <0. 1 - 2. 6, 0. 2 - 3. 5 and <0. 1 - 2. 1 mg/L respectively within the plume. Solid phase geochemistry, determined through solid phase extractions, was coupled with aqueous geochemistry and reactive transport modeling to identify the dominant geochemical processes occurring within the plume. Based on scenarios evaluated using reactive transport modeling, the most likely origin for the presently observed, weakly reducing conditions in the plume appears to be the presence of a small amount of disssolved, degradable organic carbon. The dominant terminal electron acceptors appear to be Fe(III) and Mn(III/IV) in the plume core and dissolved oxygen at the plume fringe. Dissolved Fe and Mn are observed to enter the domain at the upgradient boundary at maximal concentrations of 4. 2 and 0. 7 mg/L respectively. Trace metal geochemistry of the aquifer material was also assessed using solid phase extractions. The potential for trace metal release via reductive dissolution of the native geologic material is considered minimal in this case, based on the weakly reducing nature of the plume and a lack of excessive trace metal content in the aquifer material.

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Accorsi, Gina Marie. "Fingerprinting Wolframite: An Atomic/crystallographic, Chemical And Spectroscopic Study Along The Solid Solution Series." ScholarWorks @ UVM, 2017. http://scholarworks.uvm.edu/graddis/710.

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Abstract:

In accordance with the 2010 Dodd-Frank Act, conflict minerals refer to gold, tantalum, tin, and tungsten bearing minerals sourced from the Democratic Republic of Congo (DRC) that have been mined illegally and used to funnel funds to rebel forces. In response to an increasing demand for these metals used in cellphones, computers, and other popular technologies, Dodd-Frank mandates that industrial consumers demonstrate due diligence and assure that the materials they use have been extracted legally. Because current chain-of-custody methods have not been effective in sourcing ores, a study was undertaken whereby the range of mineralogical characteristics of 15 samples along the wolframite solid solution series were determined in order to ascertain if differences in these characteristics would permit fingerprinting of the source deposit of wolframite, of which the DRC is the world's fifth largest producer. For these 15 samples, single-crystal X-ray structure and powder X-ray diffraction studies have been conducted; major, minor and trace element chemistry has been determined using ICP-MS and ICP-OES; and Raman spectroscopy has been carried out. Finally, statistical methods were used to determine relationships between samples, and the results of that mathematical work show that there is no firm method at the present time of determining the provenance of a sample based on the information of the crystal structure, diffraction patterns, vibrational frequencies/scattering, or major and trace elemental chemistry. This study elucidates the range of mineralogical properties along the hübnerite-ferberite solid solution series while working towards to development of an analytical technique that is affordable, practical, accessible and effective for industrial consumers seeking product certification and compliance with the 2010 Dodd-Frank Act.

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Hossain, A. "Synthesis, crystal structure and properties of complex oxides with the perovskite structure based on neodymium, alkaline earth and 3d-transition metals : dissertation for the degree of candidate of chemical sciences : 02.00.04." Thesis, б. и, 2019. http://hdl.handle.net/10995/82032.

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González, Acosta Andrés. "Towards an inclusive municipal solid waste management system: A case study from Xalapa, Veracruz, Mexico." Thesis, Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-324140.

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Abstract:

The city of Xalapa, like many Mexican cities, does not count with any sort of official recycling program. Resource recovery relies on the work performed by the informal recycling sector and often, such work is neglected by the local government. In line with this, the aim of this study is to evaluate if a participatory resource management is a more suitable option than the current approach; so that the informal recycling sector can be included into the formal waste management system. In order to do so, this study employed a case study method using qualitative data; during the month of field work in Xalapa, semi- structured interviews and observation were the techniques used for collecting data. Concepts such as informal economy, participatory resource management, network theory and waste management were employed to analyze the organization and operation of the formal and informal waste management systems. Drawn from the results and analysis, it was presented that the informal recycling sector in Xalapa is composed of 5 different types of actors. Some of these actors are organized, while others work independently. The study revealed that their income is related to their capability of accessing to infrastructure and resources. This access to infrastructure and resources takes the form of a secondary materials trade hierarchy where the income of an actor depends on their ability to add value to their recovered materials. Additionally, organized actors tend to be less prone to manipulation and exploitation. Furthermore, it was deemed relevant to look at the current policies and regulations as well as to the action plans proposed by the local government for alleviating the solid waste crisis in Xalapa. It was identified that to consider a participatory resource management approach, several barriers need to be overcome; these barriers lie within the governance and social spectrum. However, despite the identified barriers, the current waste management system has opportunities for creating a more inclusive and socially just municipal solid waste management system.

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Amelkina, Olga. "The role of law for improving municipal solid waste management: comparing Russia and Sweden (EU)." Thesis, Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-417107.

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Abstract:

Waste generation increases, and its management is one of the global challenges. Improper waste management creates many problems, but on the other hand, effective waste management can save natural resources, minimize GHG emissions, and provide additional workplaces. Sweden has already achieved some successful results in managing household waste, while modern Russia only began to reform the municipal solid waste management system in December 2014. This study makes a legal comparison of the Russian and the Swedish (EU) framework waste legislations, using the functional method of comparative law. The results show that Russia has already introduced many institutions, which are similar to those in the Swedish (EU) waste legislation. Nevertheless, there is still a huge potential to make the municipal solid waste management system in Russia more effective by improving framework waste legislation. Based on the findings from the comparison, there are following recommendations to Russia: to establish a separate waste collection system on the Federal level; make producers responsible for the whole life cycle of waste, including its waste management (from collection till disposal); correct the waste hierarchy; introduce the concepts of “preparing for re-use”, “re-use”, and a waste prevention program; change the norm of waste recovery to the recycling target.

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Kijjanapanich, Pimluck. "Sulfate reduction for remediation of gypsiferous soils and solid wastes." Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01045005.

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Abstract:

Solid wastes containing sulfate, such as construction and demolition debris (CDD), are an important source of pollution, which can create a lot of environmental problems. It is suggested that these wastes have to be separated from other wastes, especially organic waste, and place it in a specific area of the landfill. This results in the rapid rise of the disposal costs of these gypsum wastes. Although these wastes can be reused as soil amendment or to make building materials, a concern has been raised by regulators regarding the chemical characteristics of the material and the potential risks to human health and the environment due to CDD containing heavy metals and a high sulfate content. Soils containing gypsum, namely gypsiferous soils, also have several problems during agricultural development such as low water retention capacity, shallow depth to a hardpan and vertical crusting. In some mining areas, gypsiferous soil problems occur, coupled with acid mine drainage (AMD) problems which cause a significant environmental threat. Reduction of the sulfate content of these wastes and soils is an option to overcome the above mentioned problems. This study aimed to develop sulfate removal systems to reduce the sulfate content of CDD and gypsiferous soils in order to decrease the amount of solid wastes as well as to improve the quality of wastes and soils for recycling purposes or agricultural applications. The treatment concept leaches the gypsum contained in the CDD by water in a leaching step. The sulfate containing leachate is further treated in biotic or abiotic systems. Biological sulfate reduction systems used in this research were the Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor, Inverse Fluidized Bed (IFB) Reactor and Gas Lift Anaerobic Membrane Bioreactor (GL-AnMBR). The highest sulfate removal efficiency achieved from these three systems ranges from 75 to 95%. The treated water from the bioreactor can then be reused in the leaching column. Chemical sulfate removal (abiotic system) is an alternative option to treat the CDD leachate. Several chemicals were tested including barium chloride, lead(II) nitrate, calcium chloride, calcium carbonate, calcium oxide, aluminium oxide and iron oxide coated sand. A sulfate removal efficiency of 99.9% was achieved with barium chloride and lead(II) nitrate.For AMD and gypsiferous soils treatment, five types of organic substrate including bamboo chips (BC), municipal wastewater treatment sludge (MWTS), rice husk (RH), coconut husk chip (CHC) and pig farm wastewater treatment sludge (PWTS) were tested as electron donors for biological sulfate reduction treating AMD. The highest sulfate reduction efficiency (84%) was achieved when using the combination of PWTS, RH and CHC as electron donors. Then, this organic mixture was further used for treatment of the gypsiferous soils. The gypsum mine soil (overburden) was mixed with an organic mixture in different amounts including 10, 20, 30 and 40% of soil. The highest sulfate removal efficiency of 59% was achieved in the soil mixture which contained 40% organic material.The removal of sulfide from the effluent of the biological sulfate reduction process is required as sulfide can cause several environmental impacts or be re-oxidized to sulfate if directly discharged to the environment. Electrochemical treatment is one of the alternatives for sulfur recovery from aqueous sulfide. A non-catalyzed graphite electrode was tested as electrode for the electrochemical sulfide oxidation. A high surface area of the graphite electrode is required in order to have less internal resistance as much as possible. The highest sulfide oxidation rate was achieved when using the external resistance at 30 Ω at a sulfide concentration of 250 mg L-1

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Nadeem, Muhammad. "Reservoir screening criteria for deep slurry injection." Thesis, University of Waterloo, 2005. http://hdl.handle.net/10012/1254.

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Abstract:

Deep slurry injection is a process of solid waste disposal that involves grinding the solid waste to a relatively fine-grained consistency, mixing the ground waste with water and/or other liquids to form slurry, and disposing of the slurry by pumping it down a well at a high enough pressure that fractures are created within the target formation. This thesis describes the site assessment criteria involved in selecting a suitable target reservoir for deep slurry injection. The main goals of this study are the follows:

Identify the geological parameters important for a prospective injection site
Recognize the role of each parameter
Determine the relationships among different parameters
Design and develop a model which can assemble all the parameters into a semi-quantitative evaluation process that could allow site ranking and elimination of sites that are not suitable
Evaluate the model against several real slurry injection cases and several prospective cases where slurry injection may take place in future

The quantitative and qualitative parameters that are recognized as important for making a decision regarding a target reservoir for deep slurry injection operations are permeability, porosity, depth, areal extent, thickness, mechanical strength, and compressibility of a reservoir; thickness and flow properties of the cap rock; geographical distance between an injection well and a waste source or collection centre; and, regional and detailed structural and tectonic setup of an area. Additional factors affecting the security level of a site include the details of the lithostratigraphic column overlying the target reservoir and the presence of overlying fracture blunting horizons. Each parameter is discussed in detail to determine its role in site assessment and also its relationship with other parameters. A geological assessment model is developed and is divided into two components; a decision tree and a numerical calculation system. The decision tree deals with the most critical parameters, those that render a site unsuitable or suitable, but of unspecified quality. The numerical calculation gives a score to a prospective injection site based on the rank numbers and weighting factors for the various parameters. The score for a particular site shows its favourability for the injection operation, and allows a direct comparison with other available sites. Three categories have been defined for this purpose, i. e. average, below average, and above average. A score range of 85 to 99 of 125 places a site in the ?average? category; a site will be unsuitable for injection if it belongs to the ?below average? category, i. e. if the total score is less than 85, and the best sites will generally have scores that are in the ?above average? category, with a score of 100 or higher. One may assume that for sites that fall in the ?average? category there will have to be more detailed tests and assessments. The geological assessment model is evaluated using original geological data from North America and Indonesia for sites that already have undergone deep slurry injection operations and also for some possible prospective sites. The results obtained from the model are satisfactory as they are in agreement with the empirical observations. Areas for future work consist of the writing of a computer program for the geological model, and further evaluation of the model using original data from more areas representing more diverse geology from around the world.

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Antoine, Germain. "Dynamique des matériaux en suspension (MES) le long de rivières aménagées de montagne : exemple de l'Arc en Maurienne de l'Isère." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01067695.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la dynamique des matériaux en suspension (MES) dans des rivières aménagées de montagne, l'Arc en Maurienne et l'Isère. Un des modes de gestion de l'envasement des différents ouvrages hydro-électriques de l'Arc consiste à réaliser des chasses de barrage annuellement. Lors de ces chasses hydrauliques, les sédiments remobilisés du fond des retenues sont transportés à l'aval des ouvrages sur plusieurs dizaines de kilomètres. L'enjeu est alors de quantifier la propagation en aval de ces MES, afin de comprendre l'impact des chasses de barrage sur le lit de la rivière. Dans une première partie, des données de concentration en MES et de débit, mesurées pendant les chasses de barrage de l'Arc entre 2006 et 2012, sont analysées, critiquées et complétées. A partir de ce jeu de données, des cartes spatiales de flux de MES générés par les chasses de barrage sont dressées, et mettent en évidence des répartitions de zones de dépôt et d'érosion. L'incertitude liée au calcul de ces bilans de masse est quantifiée, et les dynamiques de reprise et de dépôt sont discutées. A titre de comparaison, cette méthode a été appliquée à d'autres événements de crues naturelles et de laves torrentielles, pré-échantillonnées à partir de chroniques de mesures en continu. Enfin, pour mieux caractériser les MES transportées pendant ces épisodes de chasse, des mesures complémentaires de granulométrie et de vitesse de chute ont été réalisées quasiment in situ pendant les chasses de 2011 et 2012. Les dynamiques spatiale et temporelle des ces grandeurs permettent d'établir une stratégie de paramétrisation de modèle numérique. La modélisation numérique hydrosédimentaire 1D fait l'objet de la seconde partie de ce travail de thèse. Le code de calcul d'hydraulique à surface libre MASCARET a été utilisé pour modéliser les écoulements générés par les chasses de barrage entre 2006 et 2012. Cette modélisation hydraulique met en évidence le rôle joué par la présence de bancs alternés de rugosités différentes dans le lit de la rivière. Le code de calcul COURLIS, couplé à MASCARET, a été modifié pour modéliser le transport sédimentaire en suspension. Pour prendre en compte la modélisation du transport de MES en lit composé, une méthode d'estimation d'une concentration moyenne par lit est proposée à partir de données issues de la littérature. Le nouveau modèle ainsi obtenu est comparé avec le modèle homogène dans la section sur des cas réels de crue (mai 2010) et de chasses de barrage (2010, 2011 et 2012). Les résultats de modélisation montrent la capacité du nouveau modèle à reproduire les flux mesurés dans les plages d'incertitude calculées, sans avoir recours à une calibration non physique des paramètres.

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Liotta, Flavia. "Bio-methanation tests and mathematical modelling to assess the role of moisture content on anaerobic digestion of organic waste." Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00967951.

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Abstract:

Dry Anaerobic Digestion (AD) presents different advantages if compared to wet AD, i.e. smaller reactor size, lesser water addition, digestate production and pretreatment needed, although several studies have demonstrated that water promotes substrate hydrolysis and enables the transfer of process intermediates and nutrients to bacterial sites. To better understand the role of water on AD, dry and semidry digestion tests of selected complex organic substrates (food waste, rice straw, carrot waste), with various TS contents of the treated biomass have been carried out in the present study. The results confirm that water plays an essential role on the specific methane production rate, final methane yield and Volatile Solids (VS) degradation. The final methane yield in semi-dry and dry conditions was 51% and 59% lower for rice straw and 4% and 41% lower for food waste, respectively, if compared with wet conditions. Inhibition tests, based on Volatile Fatty Acid (VFA) analysis, were carried out to investigate the specific inhibition processes that take place with the selected substrates at different TS contents. In wet AD of carrot waste no VFA accumulation was found, and all VFA concentrations were lower than the inhibition limits. A direct correlation between TS content and total VFA (TVFA) concentration was noticed for rice straw and food waste AD. For rice straw a maximum TVFA concentration of 2.1 g/kg was found in dry condition, 1 g/kg in semidry conditions and 0.2 g/kg in wet conditions, whereas for food waste the TVFA concentration was 10 g/kg in dry condition, 9 g/kg in semidry conditions and 3 g/kg in wet conditions. A Mathematical model of complex organic substrate AD in dry and semidry conditions has been proposed to simulate the effect of TS content on the process. The data obtained from batch experiments, in terms of methane production and VFA concentrations, were used to calibrate the proposed model. The kinetic parameters of VFA production and degradation, calibrated using the experimental data, resulted highly dependent on the TS content and different from wet AD literature values. This is due to VFA accumulation in dry conditions, which implies higher values of the inhibition factors introduced in the model. Finally, as dry AD takes usually place in Plug Flow (PF) reactors, an historical and critical review on the role of hydrodynamics in PF bioreactors has been carried out

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Thibert, Emmanuel. "Thermodynamique et cinétique des solutions solides HCl-H2O et HNO3-H2O : implications atmosphériques." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00755697.

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Abstract:

Le but de notre travail est de contribuer à la compréhension des interactions entre les gaz acides et la glace, à la fois pendant la phase atmosphérique de la glace, c'est à dire dans les nuages, et dans la neige après dépôt au sol. Les gaz polaires en général, et les acides en particulier, interagissent fortement avec la glace dans la quelle ils peuvent se dissoudre. Dans les nuages, ces interactions peuvent modifier fortement la composition de l'air, et ce point reste une inconnue majeure en chimie atmosphérique. La compréhension de la relation entre la composition de l'air et celle de la glace, appelée fonction de transfert air-neige, est également indispensable pour reconstituer la composition des paléoatmosphères à partir des carottes de glace. Afin de contribuer à élucider ces problèmes, nous avons étudié l'incorporation dans la glace des composés gazeux HCI et HN03. Les compositions à l'équilibre thermodynamique des solutions solides HCl-glace et HN03-glace, en fonction de la température et de la pression partielle du gaz, ont été obtenues expérimentalement en mesurant les profils de diffusion du gaz dans des monocristaux de glace. A -15 °C, le coefficient de diffusion est de l'ordre de 10-12 cm2/s pour HCI et de 10-10 cm2/s pour HN03. A la même température, sous une pression de 6 x 10-3 Pa, HN03 est environ 25 fois moins soluble que HCI avec pour solubilité respectives de 2,2 x 10-7 et 5 x 10-6 fraction molaire. Ces données ont été appliquées à différents phénomènes d'intérêt atmosphérique. Dans le cadre de la fonction de transfert air-neige, nos résultats ont été comparés à des données de terrain obtenues au Groenland. Il apparaît que, dans les flocons de neige, HCI en solution solide n'est pas en équilibre avec HCI en phase gazeuse. La teneur en HCI dans la neige est déterminée par des facteurs cinétiques lors de la formation des cristaux. Les résultats concernant HN03 suggèrent en revanche que, dans les flocons analysés, HN03 est en équilibre avec la phase gazeuse sans doute grâce à sa cinétique de diffusion plus rapide. Suite à ces résultats, nous avons proposé un mécanisme d'incorporation des gaz dans la glace lors de la croissance des cristaux. Celui-ci suggère que la relation liant la composition atmosphérique à la composition de la glace des nuages est fortement influencée par la dynamique atmosphérique et, en particulier, par les paramètres température et vitesse de refroidissement lors de la phase de formation du nuage. Les données obtenues au laboratoire intéressent aussi le domaine de l'hydrologie appliqué à la composition des eaux de fonte des neiges. Les résultats sur les solubilités de HCI et de HN03 et leur localisation probable dans le névé en cas de sursaturation expliquent semi quantitativement le phénomène observé d'élution préférentielle de l'ion nitrate par rapport à l'ion chlorure.

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Prabhakar, Tejas. "Study of Earth Abundant TCO and Absorber Materials for Photovoltaic Applications." University of Toledo / OhioLINK, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=toledo1382269621.

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Lin, Husheng. "Le transport solide en collecteur unitaire d'assainissement et sa modélisation." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00520688.

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Abstract:

Dans les réseaux d'assainissement unitaires, les apports liquides, effluents domestiques, rejets industriels et eaux de ruissellement pluviales, amènent une quantité de solides non négligeable, et des dépôts se produisent. Après deux ans d'observations et d'expérimentations sur l'évolution de ces dépôts, les constatations résultant de l'ensemble des analyses nous ont conduit à l'établissement d'un code numérique de transport solide spécifique aux collecteurs d'assainissement. Basé sur l'hypothèse de régimes d'écoulements permanents par périodes, il tient compte de la géométrie réelle du collecteur, de l'influence des singularités, de la présence des matières minérales et organiques, et traite des divers phénomènes de transport solide, notamment du phénomène de masquage. Ses performances ont été testées en comparant les résultats des simulations à des mesures expérimentales réalisées in situ, dans le collecteur 13 de Marseille. Bien que limité au transport par charriage, la bonne confrontation entre résultats calculés et mesurés, concernant l'évolution des dépôts, non seulement en volume, mais aussi en répartition longitudinale et composition granulométrique, prouve ses capacités à reproduire la réalité et montre que, si la prise en compte des sédiments transportés en suspension n'est pas nécessaire, par contre, celle des masses volumiques variables pour chaque fraction solide améliore les simulations.

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Brungard, Colby W. "Alternative Sampling and Analysis Methods for Digital Soil Mapping in Southwestern Utah2." DigitalCommons@USU, 2009. https://digitalcommons.usu.edu/etd/973.

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Abstract:

Digital soil mapping (DSM) relies on quantitative relationships between easily measured environmental covariates and field and laboratory data. We applied innovative sampling and inference techniques to predict the distribution of soil properties, soil attributes, taxonomic classes, and dominant vegetation across a 30,000-ha complex Great Basin landscape in southwestern Utah. This arid rangeland was characterized by rugged topography, diverse vegetation, and intricate geology. Environmental covariates calculated from digital elevation models (DEM) and spectral satellite data were used to represent factors controlling soil development and distribution. We investigated optimal sample size and sampled the environmental covariates using conditioned Latin Hypercube Sampling (cLHS). We demonstrated that cLHS, a type of stratified random sampling, closely approximated the full range of variability of environmental covariates in feature and geographic space with small sample sizes. Site and soil data were collected at 300 locations identified by cLHS. Random forests was used to generate spatial predictions and associated probabilities of site and soil characteristics. Balanced random forests and balanced and weighted random forests were investigated for their use in producing an overall soil map. Overall and class errors (referred to as out-of-bag [OOB] error) were within acceptable levels. Quantitative covariate importance was useful in determining what factors were important for soil distribution. Random forest spatial predictions were evaluated based on the conceptual framework developed during field sampling.

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Devillers, Benoît. "Morphogenèse et anthropisation holocène d'un bassin versant semi-aride : le Gialias, Chypre." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010035.

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Abstract:

La sédimentation holocène au sein d'un bassin versant est conditionnée par les variations climatiques, l'utilisation des sols et les héritages géomorphologiques. Les réponses morphogéniques à ces stimuli demeurent peu connues, particulièrement pour les milieux semi-arides. Au cours de ce travail, je me suis attaché à apporter des éléments de réponse à cette problématique par l'étude de l'alluvionnement holocène du Gialias, le principal fleuve de Chypre. Ce travail associant des études géomorphologiques, stratigraphiques, sédimentologiques, magnétiques, micromorphologiques et géochimiques, couplées à un large corpus de datation couvrant l'Holocène a permis de préciser les modalités du transfert solide amont/aval du bassin versant. Les résultats permettent de caractériser l'impact de l'aridité sur le fonctionnement de l'hydrosystème. Ils montrent une adéquation relativement bonne avec les connaissances régionales sur le paléoclimat. Les principales phases de dépôt correspondent aux phases climatiques humides, comme durant l'Holocène ancien. Les caractéristiques détritiques de l'aridité sont plus marquées à partir de 5000 cal B.P. cal. L'impact morphogénique d'événements climatiques de haute fréquence est aussi mis en évidence vers 8200 B.P. cal., entre 7800-7200 B.P. cal., entre 2800-2600 et durant le Petit Âge Glaciaire. Les conséquences des changements environnementaux sur les activités humaines sont mises en évidence ; elles se différencient selon leur position au sein du bassin versant. Le drainage et la mise en culture des plaines alluviales, la mobilité des ports dans la ria durant les périodes du Bronze et du Fer en sont les exemples les plus caractéristiques. L'impact des activités humaines, à partir de l'Âge du Fer, demeure difficilement mesurable.

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Davranche, Mélanie. "Impacts des processus aux interfaces solide/liquide sur la mobilité des éléments : Observations de terrain-Expérimentation-modélisation." Habilitation à diriger des recherches, Université Rennes 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00289457.

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Abstract:

One of the key research issues in surface geochemistry is to understand the processes responsible of the surface water compositions to both improve fundamental knowledge of controlling mechanisms and protection of water resources. Processes occurring at solid-solution interface are predominant among the known involved chemical mechanisms. Solids, such as soil colloids, particles, sediments or colloids occurring as suspension in waters, present very large specific surfaces. This latter point gives them strong complexation or sequestration properties for elements such as metals, trace elements...These solids include mineral (oxyhydroxydes Fe and Mn, silicates, carbonates ...), organic colloid (humic substances...) and biological cells (algae, bacteria...) bound or not in between them. Sorption, co-precipitation and surface precipitation are the three major processes at interfaces involving these solid surfaces. They partly control the mobility and dissolved concentrations of metals and trace elements in waters and soil solutions. However, these processes are themselves controlled by physico-chemical parameters such as pH, Eh, T..., the solid nature and the interactions in between. The present work has therefore been focused on assessing the influence of these factors on the reactivity of elements at solid/solution interfaces. To address this issue, a combined approach involving laboratory experiments and modelling to answer to the questions identified in the field, was used. Firstly, the impact of redox condition variations on the mobilization of metals sourced in minerals (natural and synthetic oxyhydroxydes Fe and Mn, and slags from metallurgic industry) was experimentally evaluated. In a second step, this work was focused on the in situ monitoring of the iron cycle in a natural wetland soil. This implied the development of an innovative tool allowing the insertion of synthetic iron oxides directly in soil horizons. This research has been conducted to identify the impact of the iron oxides reductive dissolution and/or mineralogical changes on the mobilization of associated trace elements. Since organic matter release is often linked to iron reductive dissolution in wetland soil solutions, two experimental studies were also conducted: (i) on the redox condition impact on the dynamics of organic matter and trace element mobility and (ii) on the impact of organic complexation on the rare earth element (REE) speciation in solution. This work is ended by a research project dedicated to the rare earth element partitioning at solid-water interface and its impact on REE geochemical behaviour and associated fingerprinting properties.

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Vinogradoff, Vassilissa. "Importance de la réactivité thermique au sein d'analogues de glaces interstellaires pour la formation de molécules complexes." Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00951946.

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Abstract:

Dans le milieu interstellaire (MIS) les grains de poussière jouent un rôle très important pour la chimie au sein des nuages moléculaires offrant une surface froide sur laquelle les atomes et molécules de la phase gazeuse vont s'accréter, formant un manteau de glace. Les nuages moléculaires sont caractérisés par des basses températures (10-50 K) et sont le lieu de formation des étoiles. Après effondrement gravitationnel du nuage suite à une trop forte densité en son sein, celui-ci devient le lieu de formation d'une nouvelle étoile. L'enveloppe autour de l'étoile évolue en disque dans lequel pourra se former des planètes, astéroïdes, comètes et autres objets d'un système planétaire. Durant cette formation stellaire, les glaces interstellaires (et les molécules qu'elles contiennent) sont alors soumises à plusieurs processus énergétiques (cycle de réchauffement, irradiations par des photons UV ou des particules chargées) qui vont affecter leurs compositions chimiques et finalement augmenter la complexité moléculaire avant leur incorporation dans les différentes objets du futur système planétaire. En laboratoire, afin de mieux comprendre l'évolution des molécules, composantes des glaces, nous avons développé une nouvelle approche qui consiste à réaliser des analogues "spécifiques" auxquels un seul processus énergétique à la fois est appliqué. Nous avons alors montré l'importance de l'effet thermique longtemps négligé pour la formation de molécules organiques complexes, montrant plusieurs implications astrophysiques et exobiologiques. Nos études permettent une meilleure compréhension des processus chimiques qui ont lieu dans la phase solide du MIS.

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Mainsant, Guenole. "Variation de la vitesse des ondes de cisaillement lors de la transition solide-liquide au sein des argiles. Application aux glissements de terrain." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934433.

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Abstract:

Les glissements de terrain argileux affectent de nombreux versants à travers le monde et menacent régulièrement les activités humaines dans les zones urbanisées montagneuses. Ces glissements sont caractérisés par des cinématiques souvent lentes mais ils peuvent brutalement se liquéfier et accélérer de manière imprévisible. Cette transition solide-liquide a été étudiée sur les argiles de la région du Trièves (Alpes Françaises) à l'aide d'études rhéologiques. Elles ont montré le caractère de fluide à seuil thixotrope avec une bifurcation de viscosité importante lors de la fluidification pouvant expliquer le caractère catastrophique de l'accélération observée sur le terrain. Cette perte de rigidité du matériau peut être observée par une chute de la vitesse des ondes de cisaillement (Vs). Des études réalisées en parallèle à la fois sur un modèle analogique de plan incliné et sur le terrain (glissement de Pont-Bourquin, Suisse) ont permis d'observer une chute de Vs précédent à cette fluidification montrant ainsi que Vs pourrait être un bon proxy pour la surveillance des instabilités de terrain argileux.

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Raccasi, Guillaume. "Mutations géomorphologiques récentes du Rône aval, Recherches en vue de la restauration hydraulique et de la gestion des crues." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00321723.

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Abstract:

La crue de décembre 2003, sur le Rhône en aval de Beaucaire (11 500 m3 s1) a eu une ligne d'eau plus élevée de 30 à 60 cm que la crue de référence du mois de Mai 1856 (11 640 m3 s1). Cette élévation a provoqué des inondations par surverse sur la berge gauche du Rhône entre Beaucaire et Arles et l'apparition de brèches en rive droite du Petit Rhône, entraînant des dégâts matériels considérables. Elle peut être interprétée en termes de perte de débitance, due à l'évolution géomorphologique du chenal depuis la fin du XIXe siècle.
Pour valider cette hypothèse, cette thèse est construite en trois parties. Dans la première, sont analysés les facteurs de la morphogenèse, à l'échelle du bassin-versant et locales (évolution des apports solides, aménagements...), sur la base d'une synthèse des données d'archives et des travaux déjà publiés. Dans la deuxième partie une analyse 2D de l'évolution de l'occupation du sol, puis 3D de la topographie de la plaine et du chenal depuis 150 ans localise et permet de quantifier les zones d'érosion et de stockage sédimentaire. Ces résultats sont discutés et mis en relation avec les forçages généraux et les contraintes locales. L'analyse des brèches du Petit Rhône pose les bases d'une méthode de détermination des zones les plus sensibles à la rupture. Enfin la troisième partie est axée sur l'évolution des flux solides en transit depuis 150 ans : modélisation et calcul de la charge de fond potentielle mise en mouvement en 1876 et en 2006, estimation des flux de MES en transit et de l'impact des aménagements sur leur piégeage ou leur remobilisation à partir de la calibration des données aDcp (dont la validation est présentée).

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Rakotoniriana, Miarana. "Contribution à l'étude du transfert en solution." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00113105.

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Abstract:

Le transfert en solution est un mécanisme de déformation des roches sédimentaires, qui se traduit par une réduction de porosité et une compaction de la roche. A de grandes profondeurs d'enfouissement (environ 3km), les minéraux des grains se dissolvent dans le fluide du contact intergranulaire, sont transportés par diffusion dans le contact vers le pore, et se déposent sur les surfaces libres des grains. Notre étude est basée sur un modèle de deux grains en contact ayant subi un début de dissolution, et modélisés par deux sphères tronquées. Le contact entre deux grains est simplement représenté par une zone limitée par deux interfaces planes, bien que cette zone soit en réalité constituée de contacts solides et de fluide libre interconnecté, structure connue sous le nom d'îles et chenaux. A cette échelle, une loi de contact phénoménologique permet de relier la vitesse de raccourcissement du grain à la force thermodynamique du transfert en solution, qui est fonction de l'énergie libre d'Helmholtz, de la contrainte normale intergranulaire, et d'un terme relatif à la diffusion. La contrainte normale intergranulaire peut être ainsi exprimée en fonction des quantités relatives à la dissolution et à la diffusion, et en fonction du taux de raccourcissement des grains. Cette contrainte intergranulaire constitue la condition aux limites sur l'interface solide/solide, du problème mécanique. La pression de fluide est la condition de chargement appliquée sur l'interface solide/pore.
Une approche analytique de la résolution de ce problème permet de comprendre que la singularité en contrainte au point de jonction entre la zone de contact et le pore, a pour origine la discontinuité du chargement, entre le chargement sur l'interface solide/solide (la contrainte normale intergranulaire), et la pression de fluide sur l'interface solide/pore. Cette singularité est retrouvée par les calculs éléments finis.
La méthode numérique permet de constater que l'approximation qui consiste à négliger l'énergielibre d'Helmholtz dans la force thermodynamique est valable pour les différentes tailles de grains considérées dans ce travail (entre 0.1mm et 2mm). On montre également que la distribution de la contrainte intergranulaire est de moins en moins parabolique lorsque le grain s'aplatit. Il en est de même lorsque la taille de grain est plus faible, donc lorsque la diffusionest le processus dominant.
La loi de fluage (approchée) qui donne la vitesse de raccourcissement du grain en fonction de la force thermodynamique (sans l'énergie d'Helmholtz) permet de constater que plus la taille de grain diminue, plus le processus de diffusion est rapide : la dissolution est dans ce cas le mécanisme qui gouverne le transfert en solution.
A une échelle plus petite, on s'intéresse à la stabilité d'une interface solide/fluide en faisantune analyse de stabilité en 3D. Le mode d'instabilité dominant est une onde dont le front est perpendiculaire à la direction de la contrainte effective de compression maximale. Les résultats de cette analyse sont cohérents avec les observations expérimentales en ce qui concerne l'orientation et la longueur d'onde de l'instabilité. La non-conformité concernant les gradients des longueurs d'ondes et le taux de croissance sont discutés.

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Hannouche, Ali, and Ali Hannouche. "Analyse du transport solide en réseau d'assainissement unitaire par temps de pluie : exploitation de données acquises par les observatoires français en hydrologie urbaine." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00786998.

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Abstract:

Cette thèse valorise les données de mesure en continu de pluie de débit et de turbidité, ainsi que les bases de donnée de résultat d'analyse et les connaissances acquises dans le cadre des trois observatoires français en hydrologie urbaine, OPUR-Paris, OTHU-Lyon et ONEVU Nantes, pour valider et améliorer les connaissances sur les flux et les sources de particules vectrices de contaminants, en réseaux d'assainissement unitaire. Les données provenant de 6 sites expérimentaux drainés par un réseau d'assainissement unitaire ont été exploitées : Marais, Quais et Clichy à Paris, Cordon Bleu et Saint-Mihiel à Nantes et Écully à Lyon, avec sur chaque site des bases de données de longue durée qui ont permis des études statistiques sur des échantillons de plusieurs dizaines d'événements pluvieux et de journées de temps sec. Cette thèse a permis : 1- d'évaluer la représentativité de la turbidité pour analyser du transport solide en réseau ; 2- d'analyser et de modéliser statistiquement les concentrations et les masses de particules à l'échelle événementielle ; 3- d'étudier la dynamique des flux et des concentrations à l'échelle intra-événementielle. Les résultats obtenus indiquent d'une part, que la turbidité permet de décrire les dynamiques intra-événementielles des flux et des concentrations à condition d'exprimer ceux-ci sous forme relative, normalisée par les valeurs moyennes événementielles. En revanche, ces valeurs événementielles sont attachées par des erreurs systématiques non négligeables induites par les variations inter-événementielles de la relation MES-Turbidité (intervalle de confiance de l'ordre de 30% de la moyenne). Ils confirment d'autre part que la contribution des dépôts aux flux de temps de pluie est importante mais variable (entre 20 et 80% de la masse à l'exutoire selon l'événement), y compris sur un site réputé exempt de dépôts (grossiers). Autrement dit, les problématiques d'ensablement et de pollution de temps de pluie ne sont pas nécessairement liées. L'autre contribution majeure est celle des eaux usées " de temps sec ". De plus, ils nous ont permis de progresser dans la compréhension des phénomènes de décalage temporel entre hydrogramme et pollutogramme et d'effet piston

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Flament, Nicolas. "Refroidissement seculaire de la Terre solide, emergence des continents, et evolution des enveloppes externes de la Terre." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00457636.

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Abstract:

Le refroidissement seculaire du manteau terrestre et de la lithosphere continentale se traduit par l'augmentation de la surface de terres emergees. L'augmentation corollaire des processus d'alteration et d'erosion des silicates a des consequences majeures pour les enveloppes externes. Nous avons developpe un modele physique qui permet d'evaluer la surface de terres emergees en fonction de la temperature du manteau, de la surface totale de continents, et de la distribution des altitudes continentales. Nos resultats numeriques montrent qu'a la fin de l'Archeen, moinsde 15% de la surface terrestre etaient emergee, en accord avec nombre d'observations geologiques et geochimiques. Pour estimer le refroidissement seculaire de la lithosphere continentale, nous avons combine des modeles thermo-mecaniques avec des observations de terrain. Nos resultats, contraints par des donnees geologiques, suggerent que la temperature au Moho a diminue de ~ 200ºC en 2,7 Ga dans le craton des Pilbaras. Pour evaluer l'effet de la croissance continentale sur l'evolution de la surface de terres emergees, nous avons developpe un modele base sur un modele d'evolution thermique publie. Nos resultats suggerent que la surface emergee, de moins de 5% de la surface terrestre a l'Archeen, depend peu de la croissance continentale. Ceci permet de reconcilier l'evolution du 87Sr/86Sr oceanique avec une croissance continentale precoce. Les continents sont enrichis en phosphate, element essentiel a la biosphere. Leur emergence aurait donc engendre une augmentation de la production d'oxygene par des micro-organismes photosynthetiques, contribuant ainsi a l'oxydation de l'atmosphere il y a 2,4 Ga.

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Rollet, Anne-Julia. "Etude et gestion de la dynamique sédimentaire d'un tronçon fluvial à l'aval d'un barrage : le cas de la basse vallée de l'Ain." Phd thesis, Université Jean Moulin - Lyon III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00221368.

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Abstract:

L'évaluation des effets des barrages sur les cours d'eau est rendue difficile par l'absence d'observations adéquates et par la variabilité naturelle des chenaux. Si ces effets sont largement connus et décrits qualitativement, la collecte de données quantitatives et la réalisation de modèles prédictifs d'évolution restent des points délicats à traiter en raison de la complexité des processus (chapitre 1). De plus, nous savons aujourd'hui limiter les effets directement liés aux régulations des débits liquides mais des actions limitant ou palliant le déficit de charge solide restent encore à définir. De nombreuses opérations de restauration de la charge de fond ont déjà été entreprises en Californie, ou sur le Rhin, mais la plupart consistent en la réintroduction de sédiments exogènes dont le transport sur le site déficitaire est extrêmement coûteux. La basse vallée de l'Ain représente un site d'étude idéal pour aborder cette thématique de recherche. Cette rivière comporte, en effet, un corridor relativement naturel et n'a pas été le centre d'importantes activités (extractions de granulats en lit mineur) ou d'aménagements importants (endiguement généralisé, calibration pour la navigation), hormis la construction de nombreux ouvrages hydroélectriques.

Dans un premier temps, nous avons identifié les effets de la chaîne de barrages sur la morphologie de l'Ain dont les variables de contrôle ont été profondément modifiées depuis la fin du 19e siècle (chapitre 2). Pour cela, nous avons tout d'abord analysé finement la trajectoire contemporaine du cours d'eau en nous focalisant sur deux paramètres d'ajustement (la largeur et le profil en long). Ceci nous a permis, ensuite, de distinguer, au sein de cette trajectoire, les effets des barrages sur les variables de contrôle (charge de fond depuis 1931 et débit depuis 1968) et sur les ajustements morphologiques qui ont pu en découler. L'amplitude des modifications des variables de contrôle imputables aux barrages, ainsi que l'extension spatiale actuelle des ajustements fluviaux en lien avec ces modifications, ont été ensuite déterminées à partir des jeux de données disponibles (photographies aériennes) et de mesures collectées sur le terrain (granulométrie).
Dans un second temps, nous avons cherché à approfondir nos connaissances relatives à la dynamique sédimentaire de l'Ain (détermination des entrées sédimentaires, des dépôts, des capacités du cours d'eau à évacuer la charge disponible, quantification des excédents énergétiques du cours d'eau) pour définir l'amplitude actuelle du déficit sédimentaire du cours d'eau, mais également pour déterminer les évolutions à venir et les préconisations de gestion à envisager (chapitre 3). Trois approches ont été utilisées et adaptées pour aborder cet aspect : la construction d'un budget sédimentaire par tronçons homogènes, des mesures directes de transport solide, et la détermination de la capacité de transport à l'aide de formules hydrauliques. Ces trois techniques ont permis d'effectuer une validation croisée des résultats obtenus, qui montrent la nécessité de mettre en place rapidement des mesures de gestion pour augmenter les introductions de charge sédimentaire en amont du système. Il semble ainsi que le chenal ne soit plus en mesure d'assurer seul sa recharge en sédiment et qu'aucune entrée sédimentaire conséquente ne soit susceptible d'enrayer la progression du déficit évalué à 10-15 000 m3.an -1.
Ces résultats ont ainsi servi de base pour la définition d'un plan de gestion durable de la dynamique sédimentaire de l'Ain (chapitre 4) qui présente un double objectif, à la fois préventif (préservation des secteur à méandres mobiles) et curatif (réhabilitation de la dynamique latérale des secteurs déjà déficitaires). Après avoir présenté l'ensemble des actions potentiellement envisageables sur des tronçons à l'aval de barrages, nous avons sélectionné les mesures les plus adaptées techniquement et économiquement à notre contexte. Nous présentons enfin les premières opérations de recharge artificielle qui ont été réalisées à la suite de ces préconisations.

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Catalano, Emanuele. "Modélisation hydromécanique à l'échelle porale pour des milieux granulaires avec application à l'étude de l'hydrodynamique des sédiments." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00743672.

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Abstract:

Le comportement des matériaux multiphasiques couvre une multitude de phénomènes qui suscitent un grand intérêt dans le domaine scientifique et professionnel. Les propriétés mécaniques de ces types de matériau trouvent leur origine dans les phases dont ils sont composés, leur distribution et interaction. Un nouveau modèle hydrodynamique couplé est présenté dans ce travail de thèse, à appliquer à l'analyse de l'hydrodynamique des milieux granulaires saturés. Le modèle associe la méthode des éléments discrets (DEM) pour la modélisation de la phase solide, avec une formulation en volumes finis, à l'échelle des pores (PFV), du problème de l'écoulement. Une importance particulière est donné à la description de l'interaction entre les phases, avec la détermination des forces fluides à appliquer sur chacune des particule, tout en assurant un coût de calcul abordable, qui permet la modélisation de plusieurs milliers des particules en trois dimensions. Le milieux est considéré saturé par un fluide incompressible. Les pores et leur connectivité est basée sur une triangulation régulière des assemblages. L'analogie de cette formulation avec la théorie classique de Biot est présenté. Le modèle est validé par la comparaison des résultats numériques obtenus pour un problème de consolidation d'un sol granulaire avec la solution analytique de Terzaghi. Une approche pour analyser l'hydrodynamique d'un sédiment granulaire est finalement présenté. La reproduction du phénomène de liquéfaction d'un sol est également présentée.

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Leroy, Philippe. "TRANSPORT IONIQUE DANS LES ARGILES. INFLUENCE DE LA MICROSTRUCTURE ET DES EFFETS D'INTERFACE. APPLICATION AUX ARGILITES DU SITE DE BURE (MEUSE/HAUTE MARNE)." Phd thesis, Aix-Marseille 3, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00087293.

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Abstract:

L'excès de charges négatif à la surface des minéraux argileux ainsi que leur très grande surface spécifique confèrent aux milieux riches en argile des propriétés de transport très favorables pour le stockage des déchets radioactifs de haute activité et à vie longue. Le principal mécanisme de migration des radionucléides correspond à leur diffusion au sein de la formation argileuse en raison de la très faible conductivité hydraulique du milieu. L'objectif de cette thèse a été de réaliser et de valider par des expériences en laboratoire un modèle de transport mécanistique incluant explicitement les propriétés électrochimiques de l'interface minéral/solution pour des milieux argileux compacts. Nous avons donc réalisé un modèle de transport macroscopique en s'affranchissant de l'hypothèse d'une couche diffuse fine à l'interface minéral/solution. Nous avons aussi développé et validé un modèle de triple couche électrique basé sur des considérations cristallographiques et distinguant les sites de surface silanols, aluminols et SiOAl. Les prédictions du modèle de transport sont en accord avec les valeurs des diffusivités ioniques et hydrauliques déterminées grâce aux mesures des champs électriques liés aux perturbations salines (potentiel de membrane) et hydriques (potentiel d'électrofiltration). La diffusivité du sel augmente en fonction de la force ionique du milieu car elle dépend des variations du potentiel de membrane. Nous avons également réussi à prédire les valeurs des coefficients de diffusion effectifs des traceurs ioniques monovalents en fonction du degré de compaction de la bentonite MX-80 et de la force ionique du milieu.

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Moumni, Ziad. "Sur la modélisation du changement de phase solide : application aux matériaux à mémoire de forme et à l'endommagement fragile partiel." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529370.

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Abstract:

La modélisation de certains matériaux solides nécessite la prise en compte des effets de changement de phase. Dans ce travail, un modèle d'un matériau solide présentant ce phénomène est proposé. Le changement de phase y est décrit par des variables internes qui représentent les proportions de phase. A partir de leur définition et du fait que ces variables ne sont pas indépendantes de la déformation macroscopique, le modèle considéré rentre dans le cadre des matériaux standards généralisés avec des variables d'état liées. Une extension de la méthode des deux potentiels en présence des liaisons internes est proposée. Par souci de clarté, la présentation est donnée suivant le formalisme des multiplicateurs de Lagrange. Les équations d'état sont écrites en fonction du lagrangien associé. L'évolution des variables internes irréversibles est obtenue par les lois complémentaires. La possibilité de considérer le changement de phase réversible ou irréversible est discutée d'une manière générale. Le problème de la stabilité du matériau est aussi examiné et met en lumière l'important rôle de l'énergie d'interaction entre les phases. Comme applications, le modèle en question est d'abord utilisé pour décrire le comportement des matériaux à mémoire de forme, ensuite il est appliqué comme un modèle d'endommagement fragile partiel quand l'endommagement est interprété comme étant un changement de phase irréversible. Enfin, un programme de calcul par éléments finis est écrit afin de simuler ce comportement.

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Maouche, Nadir. "Modélisation des phénomènes d'endommagements dus aux contacts à faible amplitude de débattement." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00529372.

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Abstract:

La thèse a pour thème la modélisation numérique et la prédiction de l'endommagement (l'usure ou la fissuration) dû au contact avec frottement avec petits débattements (fretting). Elle comporte deux parties. Dans la première partie, une nouvelle méthode de calcul éléments finis est développe pour les chargements cycliques. Contrairement aux algorithmes classiques incrémentaux, cette méthode est basée sur un algorithme original qui permet d'obtenir directement l'état stabilisé mécanique éventuel. La méthode est itérative et consiste à chercher sur tout le cycle de chargement, en un premier temps des solutions statiquement et cinématiquement admissibles, et puis après des solutions plastiquement admissibles. A la fin de chaque itération, la condition de périodicité est imposée. Et ainsi, lorsque l'algorithme converge, on obtient des champs de contraintes et de déformations périodiques et vérifiant l'équilibre et la loi de comportement sur tout le cycle. La comparaison des temps de calculs par rapport à la méthode incrémentale a démontré la performance de cette méthode. Dans la deuxième partie, cette méthode est mise en oeuvre dans le cas du chargement cyclique mobile de fretting. Ainsi des cartes d'adaptation et d'accommodation sont établies en fonction de divers paramètres. Les résultats de prédiction de l'initiation des fissures de fatigue faite par l'application du critère multiaxial de DANG VAN sont en très bon accord avec les résultats expérimentaux. L'usure est obtenue pour une réponse mécanique de type accommodation et elle est donc le résultat d'un mécanisme de fatigue oligocyclique.

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Chen, Tao. "Evolution de la perméabilité d'agrégats de sels sous contrainte liée à des circulations de fluides : dissolution, colmatage, déformation." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00743930.

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Abstract:

Le but de ce travail est d'étudier l'évolution de la perméabilité d'agrégats de sels sous contrainte lorsque les fluides circulant dans ces agrégats peuvent réagir avec le solide par des dissolutions et/ou des colmatages. Des essais de circulation de divers fluides à travers des échantillons de briques de sels sous contrainte ont permis de suivre l'évolution de la composition des fluides en cours d'essai. L'évolution des matériaux a été aussi caractérisée en cours d'essai (mesure de vitesse acoustique) et après essai (scanner, microscope optique et à balayage, mesure de porosité mercure). Les résultats ont été discutés d'abord du point de vue de l'équilibre des réactions entre la solution qui percole et les différents minéraux des briques de sels (théorie de l'espace des réactions, modèles thermodynamiques à l'équilibre) . Ensuite a été introduite la notion de cinétique des réactions (processus limitant) pour déboucher sur un modèle d'évolution de la circulation des fluides dans un ouvrage de brique de sels au contact d'un fluide plus ou moins saturé en sels. L'effet des contraintes a été trouvé différent à court terme et à long terme. A court terme, sur des matériaux poreux, les contraintes et des réactions chimiques de mise à l'équilibre induisent des processus instables comme le développement de dissolutions en doigts de gants qui peuvent contribuer à amplifier la perméabilité. En revanche, à long terme les contraintes (au moins avec les valeurs modérées utilisées) ont un effet stabilisateur. La perméabilité décroît par une compaction chimique (dissolution-cristallisation sous contrainte), puis la déformation à long terme tend vers un processus de fluage lent par dissolution-cristallisation sous contrainte.

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Freissmuth, Harald. "L'influence de l'eau sur le comportement mécanique des roches argileuses." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2002. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00579409.

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Abstract:

Cette thèse a été réalisée en coopération avec ANDRA, l'agence nationale française des déchets radioactives. Son objectif est de donner une meilleure compréhension des propriétés mécaniques des roches argileuses sous l'influence de solutions aqueuses, en admettant qu'elles sont considérées comme des roches susceptibles d'héberger des déchets nucléaires.
L'ardoise peut, selon sa composition, modifier dans un large domaine ses propriétés mécaniques et pétro-physiques à cause des interactions minérales de la glaise liquide. L'ardoise peut être molle ou dure, extensible ou rigide, perméable ou imperméable et ce selon les conditions environnementales auxquelles elle est exposée. Elle peut être très sensible aux changements des conditions environnantes, comme par exemple l'humidité, la contrainte, la température et les gradients du potentiel chimique.
Une des réactions les plus apparentes de l'ardoise est le gonflement et le dégonflement comme résultat de sa saturation et des gradients du potentiel chimique dans le système liquide. Ces variations de volume modifient parfois d'autres propriétés. Selon la consistance et la concentration d'un liquide, l'ardoise peut soit gonfler soit se dégonfler en entrant en contact avec un liquide. Le matériau peut aussi se dissoudre dans le liquide et se désintégrer complètement.
Une description compréhensible des minéraux argileux du site de l'Est a été élaborée. Les micromécanismes physico-chimiques de l'interaction liquide-solide, comme l'adsorption, l'absorption, la capillarité et l'osmose y sont également présentés. Les conséquences possibles de ces mécanismes sur le comportement macro-mécanique, comme le gonflement et le dégonflement, fissuration et autres ont également été analysées.
La technologie des rayons X en microfocus a été introduite et utilisée pour analyser l'ardoise dans des conditions environnementales différentes. L'avantage de cette méthode est son caractère nondéstructif. Dû à la friabilité du matériau, la préparation des lames minces classiques est une méthode inappropriée pour analyser les micro-fissures et la désintégration de l'ardoise.
Les solutions ont été examinées pour observer la réaction en temps réel de l'ardoise dans le site de l'Est quand elle entre en contact avec différentes solutions aqueuses et sous charge uniaxial. La désintégration et la déformation ainsi que les propriétés générales de ce matériau ont été analysées en utilisant la technologie des rayons X μRG en immergeant le matériau dans une solution. On a pu constater que la désintégration, le développement des cracks et la déformation dépendent en partie de la concentration des ions ainsi que des types des ions de la solution.
Lors d'un test cinétique l'ardoise a été exposée à des degrés différents d'humidité relative et à des conditions de pressions uniaxiales. Une enceinte climatique électronique, contrôlée par une ordinateur a été utilisée pour créer des degrés d'humidité différents et on a transféré directement les résultats de la déformation axiale et des paramètres environnementaux. La relation entre l'humidité environnementale, la déformation axiale, la charge axiale et les micro fissures a été analysée. La technologie des rayons X en microfocus a été utilisée pour radiographier des spécimens avant et après les essais. Le matériau a été testé sous une humidité relative de 5% à 99%, pour évaluer l'influence de l'humidité sur le comportement des micro fissures et de la déformation.
Un test cyclique a été développé afin de définir le degré de friabilité dans un secteur entre 35% et 75% d'humidité relative.
Finalement, un test combiné a été réalisé afin de comparer la réaction dans l'eau pure d'un matériau saturé dans un environnement humide avec sa réaction dans l'eau en étant dans son état initial de saturation. Le matériau a été d'abord exposé à une humidité relative de 5% et 99% et ensuite immergé dans l'eau pure. Grâce à ce test on a découvert un phénomène d'hydratation qui pourrait être important pour les procédures des essais normalement appliquées.

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Cloran, Christina Elizabeth. "Investigating Nickel Flux and Toxicity in Clay Sediments with Batch and Stream Recirculating Flume Experiments." Wright State University / OhioLINK, 2008. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=wright1229973400.

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Auffan, Melanie. "Nanoparticules d'oxydes métalliques : relations entre la réactivité de surface et des réponses biologiques." Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00308503.

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Abstract:

Les nanotechnologies génèrent un engouement assimilable à une révolution technologique. Le domaine de l'environnement est concerné car les nanoparticules (NPs) apportent des solutions à plusieurs problèmes de pollution. Par exemple, nous avons montré la forte capacité de rétention de l'As (8As/nm2) par des NPs d'oxydes de fer (6nm). Ceci est lié à leur grande surface spécifique et à leur forte réactivité de surface due à la présence de sites d'adsorption inédits et à la diminution significative de l'énergie de surface lors de l'adsorption.
Mais des questions se posent sur l'impact (éco)toxicologique engendré par la forte production de NPs. Une classification de l'(éco)toxicité des nano-oxydes en fonction de leurs propriétés redox a été proposée. Alors que des NPs chimiquement stables (γFe2O3) en milieux biologiques ne montrent aucune toxicité, des NPs ayant un pouvoir oxydant (CeO2) ou réducteur (Fe°) sont cytotoxiques pour Escherichia coli et génotoxiques pour les fibroblastes humains.

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Barret, Manuel. "Echanges Air-Neige d'aldéhydes en Arctique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00609978.

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Abstract:

La neige est un réacteur photochimique multiphasique complexe capable d'échanger de nombreuses espèces réactives avec l'atmosphère. Les émissions du manteau neigeux peuvent donc influencer de manière considérable la composition et la réactivité des atmosphères polaires. Parmi les composés réactifs ainsi échangés se trouvent de nombreux composés carbonylés dont les aldéhydes qui font l'objet de cette étude. La photolyse des aldéhydes est une source importante de radicaux HOx dans l'atmosphère arctique et l'étude des échanges de ces gaz est donc indispensable à la compréhension de la capacité oxydante de l'atmosphère des régions polaires. Le formaldéhyde (HCHO) est l'aldéhyde le plus abondant dans l'atmosphère et a fait l'objet d'une part importante de notre étude. Une étude expérimentale de la solubilité et de la diffusion de HCHO dans la glace nous a permis de confirmer que ce composé formait une solution solide dans la glace. Les résultats que nous avons obtenus, associés à une analyse critique des données bibliographiques sur la solubilité de HCHO en phase aqueuse, ont été utilisés pour construire le diagramme de phase pression partielle - température du système H2O-HCHO. Afin de comprendre les mécanismes mis en jeu dans les échanges d'aldéhydes entre la neige et le manteau neigeux, nous avons suivi les concentrations en aldéhydes dans le manteau neigeux à Barrow, un site côtier à l'extrême Nord de l'Alaska, lors de la campagne polaire OASIS 2009. Nos mesures ont été associées à celles de la microphysique de la neige et à la mesure en phase gazeuse du formaldéhyde. En développant un modèle numérique de diffusion de HCHO dans les cristaux de neige, nous avons montré que l'évolution des concentrations dans la neige pouvait être reproduite de manière quantitative par l'équilibre thermodynamique et la cinétique de diffusion du formaldéhyde dans la glace. Ce travail ne se limite pas à la seule étude de HCHO. D'autres aldéhydes présents dans l'atmosphère peuvent potentiellement jouer un rôle important dans la chimie atmosphérique. Nous avons donc réalisé des améliorations à notre méthode analytique afin de permettre la mesure non seulement du formaldéhyde et de l'acétaldéhyde, mais aussi du glyoxal, du méthylglyoxal et de l'hydroxyacétaldéhyde. Cette méthode analytique déployée pendant la campagne OASIS nous a ainsi permis de mesurer simultanément et pour la première fois, l'ensemble de ces aldéhydes dans la neige polaire. Ces mesures ont révélé des concentrations importantes de glyoxal et de méthylglyoxal dans la neige, ces composés étant probablement présents dans les aérosols organiques piégés par la neige. Le rôle de cette matière organique particulaire dans la chimie de la neige nous semble mériter de plus amples études, afin de mieux caractériser sa structure et sa réactivité.

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Bock, Josue. "Contribution à l'élaboration d'un modèle d'évolution physico-chimique de la neige." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00870428.

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Abstract:

Il est aujourd'hui avéré que la composition chimique de l'atmosphère des régions enneigées - et notamment des régions polaires - est sensiblement affectée par les échanges d'espèces chimiques réactives entre l'air et la neige. En effet, le manteau neigeux constitue un véritable réacteur photochimique multiphasique, mais les mécanismes physico-chimiques à l'œuvre en son sein sont encore mal connus. Une compréhension détaillée des processus s'y déroulant est indispensable pour modéliser correctement la composition et la réactivité de l'atmosphère au-dessus des régions enneigées. De plus, la reconstitution de l'évolution post-dépôt des composés chimiques stables de la neige est également un préalable indispensable pour permettre l'interprétation paléoclimatique de leurs profils de concentration enregistrés dans les carottes de glace.Le nitrate (NO3-) présent dans la neige joue un rôle fondamental, car sa photolyse induit notamment l'émission d'oxydes d'azote (NOx = NO + NO2) par le manteau neigeux, qui modifient la capacité oxydante de l'atmosphère via la production d'ozone. L'objet de cette thèse a donc été d'étudier par modélisations les processus physico-chimiques intervenants dans l'évolution de la concentration du nitrate dans la neige.Une première approche, prolongeant des études préexistantes, a visé à identifier un mécanisme réactionnel pour la photochimie du nitrate dans la neige, en postulant notamment l'existence d'une couche quasi-liquide à la surface des grains de neige. Néanmoins, les propriétés exactes de l'interface air - glace sont, à l'heure actuelle, encore mal caractérisées, et il est apparu que cette démarche présentait de trop larges incertitudes pour être poursuivie.Une discussion approfondie a alors été menée afin d'évaluer les tentatives actuelles de modélisation de la chimie de la neige, et dans le but de proposer une nouvelle approche plus réaliste au regard du niveau de connaissance actuel.Ainsi, dans une seconde partie, l'ensemble des processus d'échange physico-chimiques du nitrate entre l'air et la neige ont été étudiés puis modélisés : adsorption à la surface, diffusion en phase solide et co-condensation. Parmi les résultats obtenus, il est apparu que les paramétrisations actuelles de la couverture surfacique en nitrate étaient incapables de reproduire les concentrations mesurées, dans le cas de la neige de surface à Dome C, et révèlent d'importantes surestimations. A contratio, la prise en compte conjointe de la diffusion en phase solide ainsi que d'un processus de co-condensation permet de bien reproduire qualitativement les séries temporelles de plus d'un an, couvrant donc à la fois l'été et l'hiver austral, qui présentent chacun des caractéristiques distinctes en terme de concentration mesurées.Cette étude révèle ainsi l'importance de ces processus physico-chimiques d'échange dans la modélisation de la chimie de la neige, et pose les bases des mécanismes à prendre en compte dans le cadre de développements futurs.

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Lassabatère, Thierry. "Couplages hydromécaniques en milieu poreux non saturé avec changement de phase. Application au retrait de dessiccation." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1994. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00523300.

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Abstract:

Ce travail cherche à élaborer un cadre théorique unifié et cohérent, fondé sur les principes rigoureux de la thermodynamique et permettant de modéliser une classe étendue de phénomènes physiques intervenant au sein des milieux poreux non saturés, ainsi que leur interaction avec l'état mécanique des structures. Cette classe est celle des phénomènes réactifs, parmi lesquels le changement de phase de l'eau interstitielle (dessiccation), modélisé dans l'ensemble ses manifestations (fluage, mais surtout retrait) sera abordé comme exemple particulier d'application. Le premier chapitre rappelle les fondements de la description adoptée du milieu poreux, ainsi que le cadre thermodynamique qui sous-tend l'ensemble de la modélisation. Le chapitre II s'attache à la formulation -essentiellement nouvelle- et à l'identification d'une loi de comportement élastique non linéaire du milieu. Différents éléments de réflexion liés aux comportements microscopiques des constituants et à l'expérience, orientent le modèle vers certaines hypothèses fortes qui permettent la détermination complète et explicite de la loi de comportement macroscopique. Le chapitre III expose les différentes expériences à disposition pour l'identification de la loi de comportement, et permet d'intégrer ces expériences, en tant que caractéristiques comportementales, dans le modèle théorique. Chapitre IV et chapitre V sont des exemples d'application : le chapitre IV étudie le problème du retrait et du fluage de dessiccation en comportement couplé élastique linéaire ; le chapitre V se limite au cas du retrait de dessiccation, par application du modèle poroélastique non linéaire complet. Les résultats obtenus présentent une bonne adéquation avec l'expérience.

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Meiller, Clémentine. "Etude cristallochimique de solutions solides de minéraux argileux. Impact de la déshydratation des smectites sur les surpressions dans les bassins sédimentaires." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00863843.

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Abstract:

L'augmentation de la demande énergétique incite les compagnies pétrolières à prospecter dans des zones où les conditions de forage et d'exploitation du gisement sont de plus en plus difficiles, comme les réservoirs profondément enfouis. Ces réservoirs sont localisés à des profondeurs de l'ordre de 5000 m et peuvent présenter des régimes de pressions anormaux. Ces surpressions sont classiquement expliquées par différents mécanismes comme la compaction mécanique, la pression hydrothermale, la génération d'hydrocarbures, la cimentation de l'espace poreux et la libération d'eau par réaction minérale. C'est à la contribution de ce dernier phénomène que nous nous sommes intéressés et en particulier à la réaction de déshydratation des smectites. Les smectites sont des phyllosilicates et présentent la particularité de pouvoir insérer des molécules d'eau dans leur structure, entraînant de fortes variations de volumes. Elles présentent également une grande variabilité chimique : les feuillets, chargés négativement, sont sujets à de nombreuses substitutions cationiques et le cation compensateur situé en site interfoliaire peut être de nature très variée, généralement un alcalin ou un alcalino-terreux. Dans une première partie expérimentale, nous avons calculé les paramètres cristallochimiques de smectites dioctaédriques alumino-magnésiennes sodiques ou calciques dans une large gamme de compositions chimiques par analyse Rietveld à partir de diffractogrammes de rayons X (DRX) pour différents états d'hydratation. La structure chimique a été déterminée par microscopie électronique à balayage munie d'un spectromètre à dispersion d'énergie (MEB-EDS). Les paramètres de Margules de chaque solution solide ont été déterminés par régression multilinéaire pour un modèle non idéal asymétrique. Il apparaît que l'hydratation est le phénomène principal faisant varier le volume molaire des smectites (environ 50vol% pour un passage d'un état 3W à 0W) mais que la composition chimique a un impact également (environ 5vol%), que ce soit la variation de composition du feuillet ou de l'interfoliaire. Dans une seconde partie de modélisation, nous avons combiné les résultats de thermodynamique avec des données de modélisation de bassin afin d'estimer la contribution de la déshydratation des smectites sur la génération de surpression dans les bassins sédimentaires, en prenant un exemple dans le delta du Niger. Dans ce cas de bassins ayant un fort taux de sédimentation et d'épaisses couches argileuses, les simulations indiquent que les surpressions générées par la déshydratation des smectites sont de l'ordre de 40% de la surpression totale observée dans les puits.

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Rytel, Alexander L. "Hydrous Mineral Stability in Earth’s Mantle: Implications for Water Storage and Cycling." The Ohio State University, 2016. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1452168411.

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Grangeon, Thomas. "Etude multi-échelle de la granulométrie des particules fines générées par érosion hydrique : apports pour la modélisation." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00875975.

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Abstract:

Les particules en suspension transportées dans les réseaux hydrographiques résultent des processus de rivière et des apports depuis les versants. Nous avons étudié dans cette thèse la dynamique des tailles de particules le long du continuum versant-rivière afin d'apporter des éléments de réponse à la réflexion aujourd'hui menée sur les distances de transport et sur le concept de connectivité sédimentaire. Des observations de terrain sont menées à l'exutoire d'un bassin versant de tête (~20 km²). Elles mettent en évidence une corrélation positive entre débit liquide et taille des particules. L'établissement et la mise en oeuvre d'un protocole de mesure original montre que les particules sont agrégées. A cette échelle, les apports des versants semblent importants pour expliquer les variations de taille des particules. Des expériences de laboratoire utilisant un canal annulaire sont menées et indiquent qu'une partie de ces variations peut être attribuée à la désagrégation ou à la floculation des particules dans l'écoulement. Des variations de taille notables sont dues au type de sol. Elles sont moindres à la fin des évènements schématiques simulés en canal, suggérant que l'écoulement prend une part prépondérante pour expliquer les variations de taille des particules. Cet effet du type de sol a motivé l'étude des processus de versant, et en particulier ceux de la pluie. Des expériences de simulations de pluie menées en laboratoire (~1 m²) sur deux sols révèlent que l'augmentation de l'énergie cinétique de la pluie a tendance à générer des agrégats plus fins. Une paramétrisation du détachement par la pluie par fraction granulométrique est développée sur la base de ces expériences et implémentée au sein de deux modèles numériques d'érosion hydrique à base physique. Les simulations numériques confirment que cette tendance a des impacts sur les exports à l'échelle du versant. Enfin, des variations de granulométrie en lien avec l'énergie cinétique de la pluie sont perceptibles lors d'observations de terrain à l'échelle du versant (~ 100 m²), confirmant l'importance d'une description correcte du forçage pluviométrique.

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Chebbo, Ghassan. "Solides des rejets pluviaux urbains : caractérisation et traitabilité." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1992. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00569043.

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Abstract:

Cette étude comporte deux objectifs principaux. Le premier est de donner des ordres de grandeur et des gammes de variation des paramètres traduisant : (1) la taille, la masse volumique, la vitesse de chute des soudes transportés par temps de pluie à l'aval des réseaux d'assainissement; (2) la répartition, dans les rejets urbains de temps de pluie, entre pollution dissoute et pollution fixée sur ces solides, ainsi que la répartition de cette pollution entre classes de particules. Le deuxième objectif est de fournir des éclairages pour des options ou des solutions techniques visant à fonder une politique de lutte contre la pollution des rejets urbains par temps de pluie. La première partie de ce mémoire est consacrée aux questions de méthode (sélection des paramètres à mesurer, choix des sites de mesure, ajustement des procédures de prélèvement et de mesure). Nous analysons ensuite, dans la deuxième partie, les résultats obtenus au cours de neuf pluies, réparties sur quatre sites très différents par leur situation géographique, par la nature du réseau et par la dimension du bassin versant. La dernière partie aborde les trois thèmes suivants : (1) flux polluants et volumes associés ; (2) identification des sources de cette pollution ; (3) dimensionnement et mode de gestion des capacités à mettre en place pour intercepter et traiter la pollution.

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Veyrat-Charvillon, Stéphane. "ELABORATION D'UNE MÉTHODE DE PRÉDICTION DU VOLUME MAXIMAL D'UNE LAVE TORRENTIELLE (PREVENT)Géomorphologie torrentielle,Topographie de terrain et Stéréophotogrammétrie sur photographies aériennes d'archivesTorrents du Manival, du Merdarêt et des Arches (Alpes-du-Nord, Isère, France)." Phd thesis, Clermont-Ferrand 2, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011428.

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Abstract:

En ingénierie des risques torrentiels, les praticiens sont actuellement confrontés à un problème de gestion lié à la méconnaissance des volumes sédimentaires mobilisés par les crues. Pour répondre à cette problématique, l'étude approfondie du bassin versant du Manival (Isère, Alpes-du-Nord) a permis de mieux comprendre le fonctionnement des processus sédimentaires et de mettre au point une méthode d'estimation des volumes en jeu, à l'aide de nombreux outils : photogrammétrie, mesures topographiques de terrain, cartographie (SIG et MNT), géophysique, relevés pluviographiques, recueil d'archives. Cette méthode (méthode de PREVENT) permet de prédire le volume maximal d'une lave torrentielle majeure à venir. Elle a été par la suite appliquée à deux autres bassins versants isérois du même type. Cette thèse contribue à améliorer la connaissance scientifique des processus torrentiels, et par la même, apporte des outils théoriques et méthodologiques dans le domaine des risques naturels

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Aderoju, Olaide Monsor. "The Optimization of Municipal Solid Waste as a Potential Energy source for Power Generation and Sustainable Development in Nigeria." Doctoral thesis, 2019. https://hdl.handle.net/10216/126538.

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Aderoju, Olaide Monsor. "The Optimization of Municipal Solid Waste as a Potential Energy source for Power Generation and Sustainable Development in Nigeria." Tese, 2019. https://hdl.handle.net/10216/126538.

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Banner, Jane Elise. "Cathode polarization effects in rare Earth nickelate cathodes for solid oxide fuel cells." Thesis, 2020. https://hdl.handle.net/2144/41475.

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Abstract:

The US navy has a critical need for air independent advanced electric power sources to replace batteries in unmanned undersea vehicles (UUVs). Solid oxide fuel cells (SOFCs) are being considered as one potential replacement option. However, SOFCs typically operate using atmospheric air as their oxidant which is not an option for this underwater application. For this application, pure pressurized oxygen would be used as the oxidant which motivates the search for a cathode material which would be optimal for a high oxygen partial pressure environments. Specifically, this research focuses on cathode materials which can exploit the unique operating conditions required for UUVs. The operation in 100% oxygen atmosphere rather than air provides a significant opportunity. This is because oxygen surface exchange and bulk transport through the cathode is mediated through point defects whose concentrations are sensitive to the partial pressure of oxygen in the atmosphere surrounding the cathode. Oxygen bulk transport along with oxygen surface exchange are the rate controlling steps in oxygen reduction and incorporation at the cathode. The focus of this research is to examine the relationship between oxygen partial pressure and its effect on SOFC cathode performance for two different families of cathode materials, namely strontium doped lanthanum manganite, and a relatively new class of cathode materials, rare-earth nickelates. The experimentally measured relationship between cathode polarization and oxygen partial pressure will be correlated with the underlying transport and surface exchange processes in both families of materials.

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Eriksen, Ryan. "Applications of rare earth doped complex oxides in potentiometric sensors, solid oxide full cells, and thermoelectrics." Thesis, 2015. https://hdl.handle.net/2144/13650.

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Abstract:

Rare-earth doped complex oxide materials have a number of interesting applications in the clean energy economy. By tailoring the materials composition, the electronic, thermal, and ionic transport properties can be tuned for the intended application. In this study, three examples of such applications are considered. First, a crystal structure known as sodium super ionic conductors (Na1+3xZr2(P1-xSixO4)3 ) was modified to synthesize a cerium super ion conductor [Ce.1Zr.9)40/39Nb(PO4)3]. Tuning the composition resulted in a complex oxide that has been shown to have selective cerium ion conductivity, making it a candidate as a solid electrolyte in a real time rare earth ion sensor. These sensors were successfully applied to demonstrate real time monitoring of cerium concentrations in aqueous solutions and could potentially be modified to detect other rare earth elements, eliminating the time intensive chemical assay testing currently used in rare earth recycling and refining. Another application of complex oxides includes the use of lanthanum doped strontium manganese oxide (La.8Sr.2MnO3) as an electronically conductive diffusion barrier. This material was applied to 2205 stainless steel to test its potential as an interconnect in solid oxide fuel cells (SOFCs). These barrier layers can reduce high temperature oxidation and spallation in SOFCs interconnects, potentially increasing the lifetime of SOFC stacks, and allowing for cheaper ferrous alloys to be used in operating conditions up to 800°C, further lowering the overall cost of SOFCs. Lastly, gadolinium doped strontium titanate (Gd.08Sr.92TiO3) is considered as a thermoelectric material. Specifically the addition of a second phase of gadolinium doped cerium oxide (Gd.2Ce.8O3-δ) was used to achieve enhancements in the thermoelectric properties.
2016-10-27T00:00:00Z

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Jiang, Yihong. "Solid oxide membrane (SOM) process for ytterbium and silicon production from their oxides." Thesis, 2015. https://hdl.handle.net/2144/13670.

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Abstract:

The Solid oxide membrane (SOM) electrolysis is an innovative green technology that produces technologically important metals directly from their respective oxides. A yttria-stabilized zirconia (YSZ) tube, closed at one end is employed to separate the molten salt containing dissolved metal oxides from the anode inside the YSZ tube. When the applied electric potential between the cathode in the molten salt and the anode exceeds the dissociation potential of the desired metal oxides, oxygen ions in the molten salt migrate through the YSZ membrane and are oxidized at the anode while the dissolved metal cations in the flux are reduced to the desired metal at the cathode. Compared with existing metal production processes, the SOM process has many advantages such as one unit operation, less energy consumption, lower capital costs and zero carbon emission. Successful implementation of the SOM electrolysis process would provide a way to mitigate the negative environmental impact of the metal industry. Successful demonstration of producing ytterbium (Yb) and silicon (Si) directly from their respective oxides utilizing the SOM electrolysis process is presented in this dissertation. During the SOM electrolysis process, Yb2O3 was reduced to Yb metal on an inert cathode. The melting point of the supporting electrolyte (LiF-YbF3-Yb2O3) was determined by differential thermal analysis (DTA). Static stability testing confirmed that the YSZ tube was stable with the flux at operating temperature. Yb metal deposit on the cathode was confirmed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). During the SOM electrolysis process for silicon production, a fluoride based flux based on BaF2, MgF2, and YF3 was engineered to serve as the liquid electrolyte for dissolving silicon dioxide. YSZ tube was used to separate the molten salt from an anode current collector in the liquid silver. Liquid tin was chosen as cathode to dissolve the reduced silicon during SOM electrolysis. After electrolysis, upon cooling, silicon crystals precipitated out from the Si-Sn liquid alloy. The presence of high-purity silicon crystals in the liquid tin cathode was confirmed by SEM/EDS. The fluoride based flux was also optimized to improve YSZ membrane stability for long-term use.

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Voisin, Didier. "Composition chimique détaillée d'un nuage mixte. Etude in situ des mécanismes d'incorporation d'acides forts et faibles dans la précipitation solide." Phd thesis, 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00704919.

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Abstract:

Nombre de nuages contiennent de la glace, même à basse altitude. Or, son influence sur leur rôle dans la chimie troposphérique est très mal connue et ne peut être étudiée sans comprendre d'abord la répartition des gaz entre les différentes phases du nuage. Afin d'étudier cette répartition, la collecte des gaz et aérosols interstitiels, de l'eau surfondue et de la glace précipitante a été associée à la mesure des contenus en eau et en glace de nuages mixtes à l'observatoire du Puy de Dôme. L'équilibre de Henry entre les gouttelettes et l'atmosphère n'est pas respecté. Les écarts à l'équilibre les plus importants apparaissent à pH élevé pour les espèces les plus solubles (HCI, HN03). Ces écarts sont corrélés avec le pH, ne sont pas influencés par la présence de glace et sont trop importants pour être expliqués seulement par des limitations de transfert de masse. La rupture de surfusion qui accompagne l'accrétion de ces gouttelettes sur les cristaux de glace provoque la réémission de certains gaz solubilisés (S02 et probablement acide acétique). La caractérisation microphysique du nuage a permis une évaluation théorique de la captation dynamique des aérosols par la neige précipitante et de son taux de givrage. Celui-ci est également estimé par comparaison des concentrations d'espèces caractéristiques des noyaux de condensation dans la neige et dans l'eau surfondue. Ces 2 estimations concordent et permettent, la captation dynamique dans le nuage se révélant négligeable, de distinguer dans les neiges collectées les contributions du givrage et de la solubilisation directe des gaz aux concentrations totales observées. Les acides forts sont incorporés dans la glace essentiellement par le givrage, alors que pour les acides faibles, la solubilisation directe peut être importante, son importance dépendant des caractéristiques physiques du nuage.

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De, Linares Matthieu. "Modélisation numérique bidimensionnelle du transport solide et de la dynamique fluviale. Validation sur deux sites en Loire et sur l'Arc." Phd thesis, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00193119.

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Abstract:

La modélisation à une échelle fine des évolutions morphologiques à court terme (quelques années au maximum) en rivière est rendue possible par des outils numériques qui résolvent les équations de Saint-Venant bidimensionnelles et calculent le transport solide et l'évolution du lit résultante sur un maillage représentant la topographie du site. Ces outils sont encore peu utilisés en ingénierie car il existe de fortes incertitudes sur les processus physiques à prendre en compte et les formulations à utiliser pour les représenter (charriage/suspension, formes de fond, granulométrie étendue, effet de la pente ...).
Le but de la thèse est de tester les possibilités de ce type d'outils et de définir une méthodologie pour leur application. L'outil utilisé est un code industriel (système TELEMAC) qui dispose de la plupart des fonctionnalités nécessaires dont le couplage entre calculs hydrauliques et sédimentaires, la prise en compte des fonds non-érodables et la granulométrie étendue. La démarche suivie consiste à appliquer ce code à deux cas pour lesquels des campagnes de mesures détaillées sont disponibles. L'un des sites choisis se trouve sur la Loire près du Fresne-sur-Loire et d'Ingrandes, l'autre sur l'Arc en Savoie près de La Chambre. Dans les deux cas le processus de transport dominant est le charriage. Les périodes simulées sont des crues pour lesquelles l'évolution bathymétrique du lit a été mesurée ; dans le cas de la Loire des simulations à plus long terme (quelques années) sont aussi présentées. Les évolutions mesurées sont reproduites de manière satisfaisante. Les formulations utilisées sont cohérentes entre les deux cas, mais les processus pris en compte sont différents : dans le cas de la Loire qui est une rivière de sable il est nécessaire de tenir compte des dunes, alors que dans le cas de l'Arc qui est une rivière de gravier les processus prépondérants sont le tri granulométrique et les effets de pente.
L'intérêt de l'outil a donc été démontré, et des enseignements précieux pour son utilisation ont été dégagés. Ils concernent en particulier le choix des formulations pour représenter les processus physiques, la définition de la complexité minimale nécessaire de ces formulations selon les sites et les objectifs de la modélisation, et la méthodologie de calage de ces formulations à partir des données disponibles.

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Dissertations / Theses on the topic 'Solid Earth Sciences'

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