Dissertations / Theses: 'Variabilité spatiale des sols'

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Lange, Sébastien. "Variabilité spatiale du mouvement de gaz dans le sol." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26063/26063.pdf.

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Haudin, Claire-Sophie. "Conséquences de la variabilité spatiale et temporelle de l’anoxie sur le devenir du sélénium dans le sol." Avignon, 2006. http://www.theses.fr/2006AVIG0258.

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Abstract:

Le sélénium est un micro-élément essentiel qui peut être toxique aux concentrations classiquement trouvées dans les sols et les sédiments. De plus, l’un de ses isotopes est présent dans les déchets radioactifs de longue vie, faisant l’objet de recherches sur la faisabilité d’un stockage géologique profond. Les réactions du sélénium dans les sols et son impact sur les activités microbiennes ont été peu étudiés à des teneurs dites non toxiques. Les transformations du sélénium sont très sensibles à l’aération, aux activités microbiennes et aux conditions d’oxydoréduction qui peuvent être hétérogènes dans un sol structuré. Cette hétérogénéité, présente à différentes échelles (dans un profil vertical de sol, dans la rhizosphère, à proximité de matières organiques en décomposition et au centre des agrégats de sol), pourrait avoir de fortes conséquences sur les prédictions du devenir du sélénium faites à partir des valeurs moyennes de certains paramètres du sol. Cette étude a été réalisée en deux parties : des incubations d’agrégats de sols en conditions contrôlées aérobies ou anaérobies strictes, une expérience avec des colonnes d’agrégats de sol compactés où existait un gradient vertical d’humidité, conduisant à des conditions d’aération variables. Les activités respiratoires ont été suivies au cours du temps et des mesures ponctuelles ont permis de caractériser les changements au niveau des populations et activités microbiennes, et du fractionnement chimique du sélénium dans le sol. L’ajout de sélénium a modifié les activités microbiennes, en particulier en conditions anaérobies, révélant de probables changements au sein des populations microbiennes. Les pertes nettes de sélénium par volatilisation ont été très différentes suivant les sols et pour l’un des sols, elles ont augmenté avec la quantité de sélénium apportée. Ces pertes ont été plus importantes dans les colonnes de sol compactées que dans les sols incubés sans compactage. La mobilité verticale du sélénium dans les colonnes de sol a résulté de flux en solution mais aussi d’autres processus mal identifiés. Le sélénium a été fortement immobilisé dans les sols anaérobies, à la fois dans la zone saturée en eau des colonnes et en conditions contrôlées anaérobies. En conditions aérées, cette tendance à devenir moins extractible a été beaucoup moins marquée pour tous les sols. Il a été difficile de relier de façon simple la valeur de la fraction volumique anoxique dans les colonnes de sol à des modifications du fractionnement chimique du sélénium
Selenium is an essential micronutrient that is potentially toxic at concentrations close to the normal range found in soils and sediments. Furthermore one of its isotopes is an important component of long-lived radioactive waste for which long term geological storage is planned. Few data exist on the dynamics of selenium in soil and its impact on microbial activity at levels usually considered to be non toxic. The dynamics of selenium are strongly sensitive to aeration, microbial activity and redox conditions which may be very heterogeneous in structured soil. This heterogeneity, present at various scales (in a vertical soil profile, in the rhizosphere, near decomposing organic matter and at the centre of soil aggregates), could have important consequences on the prediction of the fate of selenium based on average measurements of soil properties. This investigation was carried out at two levels; controlled studies of aggregated moist soil incubated under aerobic or strictly anaerobic conditions and in columns packed with soil aggregates with a vertical moisture gradient, imposing varying aeration conditions. Respiratory activity was monitored and changes in microbial populations, microbial activity and selenium chemical fractionation in soil were measured. Selenium addition modified microbial activity, particularly under anaerobic conditions, reflecting probable changes in microbial populations. Net losses from soil by selenium volatilization varied considerably between soils and for one soil increased with increasing level of selenium. Volatilization losses were much larger from the compacted columns than from the looser packed soils. Solute flux but also poorly identified processes contributed to the observed vertical mobility of selenium in soil columns. Selenium was strongly immobilized in anaerobic soils, both in the water-saturated zone of the columns and in the anaerobic incubations. There was a less marked tendency for selenium to become less easily extractable in soils incubated under aerated conditions. In soil columns, there was not a simple relation between the volumic fraction of anoxic soil and changes in selenium fractionation

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Vincent, Gaëlle. "Etude de la variabilité spatiale et temporelle de la respiration de sols forestiers hydromorphes à ennoyage temporaire." Besançon, 2006. http://www.theses.fr/2006BESA2088.

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Abstract:

La respiration du sol (Rs) est un flux d'importance majeure dans le cycle du carbone. L'objectif de ce travail était de caractériser les variations spatiales et temporelles de Rs dans des sols forestiers marqués par des engorgements temporaires de durée et de profondeur variables. Le protocole de mesure de Rs et des variables associées a été testé afin de valider les mesures et de favoriser des comparaisons inter-sites. Ensuite, nous avons mesuré la respiration, la température et la teneur en eau du sol ainsi que différents de scripteurs du sol et de la végétation. Ce travail confirme une variabilité spatiale forte et surtout en interaction avec la variabilité temporelle de Rs. En juillet 2003, Rs est lié au pH du sol, à la biomasse microbienne et à delta-pH. Nos données ont permis aussi de paramétrer un modèle de variation temporelle de Rs (équation exponentielle de la température et log-normale de la teneur en eau) et d'ajuster deux paramètres synthétiques: la teneur en eau du sol optimale pour la respiration (W so), et la respiration à 10°C et à teneur en eau optimale (Rs10). Wso est corrélée à la densité apparente du sol et à la masse de litières au sol. Rs10 est un bon estimateur de la respiration du sol annuelle, corrélé à l'activité microbienne du sol et à la surface terrière. Ceci offre des perspectives intéressantes pour spatialiser les mesures de respiration à l'échelle d'un massif forestier. L'ensemble de ces résultats indique que les variations saisonnières sont expliquées par la température et la teneur en eau du sol, et que les variations spatiales peuvent être corrélées à des facteurs liés au sol et à la végétation à l'échelle de la station forestière
Soil respiration (Rs) is a major flux in the carbon cycle. The aim of this work was to describe spatial and temporal variations of soil respiration in poorly drained forest soils, with contrasted depth and duration of soil saturation. Different methods of Rs measurements were tested in order to validate our values and to develop comparisons of flux between sites. We had measured soil respiration, soil temperature and soil water and different soil and plants parameters. Rs is showing a high spatial variability and a high interaction between spatial and temporal variability. Ln July, 2003, soil respiration was significantly related to soil pH values, microbial biomass and delta-pH. The measurements results allowed to parameter an empirical model of Rs (exponential equation of soil temperature and log-normal equation of soil water content). Two parameters were adjusted : optimal soil water content (W so), i. E. The value of soil water content which gives the higher soil respiration, and soil respiration at 10°C and optimal soil water content (Rs10). Wso is correlated to bulk density and to the weight of litter on the soil in summer. Rs10 is a good estimating factor of annual soil respiration. It is correlated to an indicator of microbial activities and to basal area. This relation gives especially good perspectives in order to spatialize soil respiration at the forest scale. AlI these results are showing high interactions between spatial and temporal variability. However, seasonal variations may be explained by soil temperature and soil water content. Spatial variations at the forest stand scale may be related to soil and vegetation parameters

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Wakim, Lara Maria. "Caractérisation environnementale des sols : de nouvelles pistes pour expliquer la variabilité spatiale de la maladie de Crohn ?" Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. https://pepite-depot.univ-lille.fr/ToutIDP/EDSMRE/2023/2023ULILR089.pdf.

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Abstract:

La maladie de Crohn est une maladie inflammatoire chronique dont l'étiologie reste inconnue, et les facteurs environnementaux figurent parmi les causes potentielles. Parmi ces facteurs, la contamination des sols n'a jamais été étudiée, bien que de nombreuses substances polluantes qui y sont présentes aient été associées à la maladie dans des études épidémiologiques. La France dispose du plus grand registre de la maladie de Crohn au monde, EPIMAD, qui couvre quatre départements : le Nord, la Somme, le Pas-de-Calais et la Seine-Maritime, où des clusters spatiaux de sur- et de sous-incidence ont été identifiés. Ces clusters ouvrent la voie à des études environnementales.Ainsi, l'approche environnementale de la qualité des sols s'est imposée : les sols des clusters diffèrent-ils en termes de qualité ? Existe-t-il des variations de concentration de polluants entre les clusters à forte et à faible incidence ? Dans l'affirmative, quels sont les éléments ou les mélanges d'éléments en cause ? L'objectif de notre étude est donc de caractériser les sols à l'intérieur de ces clusters et de procéder à une vaste collecte de données des polluants potentiels présents afin de pouvoir comparer la qualité des sols des clusters.Cette thèse a adopté, dans un premier temps, une approche de réutilisation des données, caractérisant les sols sur la base de données existantes et affinant l'interprétation grâce à un indice composite, le "ratio moyen d'imprégnation" (RIM). Face à la rareté des données disponibles, deux vastes campagnes de prélèvements de sols ont été lancées au sein des clusters de la maladie. La première a eu pour objectif un screening des contaminants les plus retrouvés dans les sols. La seconde campagne a adapté une approche ciblée, visant les polluants montrant une potentielle association avec la maladie de Crohn dans la littérature. Ainsi, 14 molécules appartenant aux perturbateurs endocriniens, antibiotiques et médicaments les plus couramment utilisés chez l'Homme ont été mesurées dans les sols. La mesure de ces molécules dans cette matrice complexe n'étant pas normalisée, une méthode analytique a été développée pour détecter ces polluants, et les analyses des échantillons ont été effectuées conformément à ce protocole établi.Cette approche a permis de générer plus de 81 000 nouvelles données caractérisant les polluants des sols échantillonnés. Les bases de données existantes ont été utilisées pour caractériser le paysage physique des clusters et identifier les sources de contamination. Elles nous ont également permis de détecter une corrélation entre les métaux lourds présents dans les sols agricoles et l'incidence de la maladie de Crohn. Par ailleurs, sur le plan écologique, la détection d'hormones dans les zones forestières à des concentrations plus élevées que celles rapportées dans la littérature, constitue un résultat pionnier de cette thèse. A ce jour, sur la base des premières analyses et interprétations, les polluants émergents n'ont pas montré de différence significative entre les clusters de sur-incidence et de sous-incidence. Nous recommandons tout de même des études plus ciblées sur les polluants liés aux pratiques agricoles et leurs effets sur la maladie de Crohn, une voie d'investigation prometteuse dans notre étude
Crohn's disease is a chronic inflammatory condition with an unknown etiology, and environmental factors are among the potential causes. Among these factors, soil contamination has never been studied, although many soil pollutants have been associated with the disease in epidemiological studies. France has the world's largest Crohn's disease registry, EPIMAD, which covers four departments: Nord, Somme, Pas-de-Calais, and Seine-Maritime, where spatial clusters of high- and low-incidence have been identified. These clusters open the door to environmental studies.Therefore, an environmental approach to soil quality has become necessary: do the soils in the clusters differ in terms of quality? Are there variations in pollutant concentrations between high and low-incidence clusters? If so, what are the elements or cocktail of elements involved? The objective of our study is to characterize the soils within these clusters and collect extensive data on potential soil pollutants to compare soil qualities between the clusters.This thesis initially adopted a data reuse approach, characterizing soils on the basis of existing data and refining interpretation using a composite index, the "mean impregnation ratio" (RIM). Given the scarcity of available data, two large-scale soil sampling campaigns were launched in the disease clusters. The first was aimed at screening for the contaminants most frequently found in soils. The second campaign adapted a targeted approach, targeting pollutants showing an association with Crohn's disease in the literature. Thus, 14 molecules belonging to the endocrine disruptors, antibiotics and drugs most commonly used in humans were measured in soils. As the measurement of these molecules within this complex matrix is not yet normalized, an analytical method was developed to detect these pollutants, and sample analyses were carried out in accordance with this established protocol.This approach generated more than 81,000 new data on the soil pollutants sampled. Existing databases were used to characterize the physical landscape of the clusters and identify sources of contamination. They also enabled us to detect a correlation between heavy metals in agricultural soils and the incidence of Crohn's disease. Furthermore, from an ecological point of view, the detection of hormones in forested areas at concentrations higher than those reported in the literature, constitutes a pioneering result of this thesis. To date, based on initial analyses and interpretations, emerging pollutants have shown no significant difference between over- and under-incidence clusters. We recommend more focused studies on pollutants related to agricultural practices and their effects on Crohn's disease, a promising avenue of investigation in our study

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Bras, Nicolas. "Consommation de méthane par les sols forestiers : variabilité spatiale des processus physiques et biotiques impliqués à l'échelle du massif forestier." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0019.

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Abstract:

Le méthane est l’un des principaux gaz à effet de serre contribuant au réchauffement climatique. Son oxydation par les organismes méthanotrophes des sols forestiers superficiels constitue un service écosystémique majeur mais souvent négligé. L’objectif de mes travaux de thèse était de déterminer les principaux facteurs responsables des variations spatiales de l’oxydation du méthane des sols de forêts à l’échelle du massif forestier. J’ai pu montrer que le contenu en eau du sol apparait comme le principal facteur expliquant les variations spatiales au printemps et les variations saisonnières de l'oxydation du CH4 dans les cinq premiers centimètres du sol. L’oxydation du méthane est optimale pour un faible contenu en eau et une forte porosité en air mais peut être fortement impactée par des conditions climatiques extrêmes. En cas de forte sécheresse ou d’inondation importante, dont la fréquence et l’intensité seront croissantes dans le futur avec le changement climatique, le puits de méthane des sols pourrait être fortement diminué. L’essentiel de l’oxydation du méthane ne se produit pas toujours dans les 5 premiers centimètres du sol et la profondeur à laquelle l’oxydation du méthane est la plus forte varie selon le type de peuplement. Cette structuration verticale de l’oxydation du méthane s’explique par l’effet combiné d’une baisse de la teneur en matière organique avec la profondeur et de l’épuisement du méthane disponible pour les méthanotrophes par l’oxydation réalisée dans les couches supérieures. Néanmoins, la distribution verticale de l’abondance des méthanotrophes ne reflétait pas celle de l’oxydation du méthane, ce qui suggère que cette dernière présente très probablement une forte dynamique saisonnière
Methane is the second most important greenhouse gas contributing to global warming. The atmospheric concentration of methane has increased from 0.75 ppmv to 1.85 ppmv in the past 200 years. The main CH4 sinks are dependent on oxidation with hydroxyl radicals in the troposphere and biological oxidation in the soil by CH4-oxidizing bacteria called methanotrophs. Its oxidation by methanotrophic organisms in superficial forest soils is a major but often neglected ecosystem service. The objective of my thesis work was to determine, at the forest scale, the main factors responsible for spatial variations in methane oxidation in forest soils. I was able to show that soil water content seems to be the main factor explaining spatial variations in spring and seasonal variations in CH4 oxidation in the first five centimetres of the soil. Methane oxidation is optimal at low water content and high air filled porosity but can be strongly affected by extreme climatic conditions. In case of severe drought or flooding, whose frequency and intensity are thought to increase in the future with climate change, the methane sink in forest soils could be greatly reduced. Most methane oxidation does not always occur in the top 5 cm of forest soil, and the depth at which methane oxidation rate is the highest varies according to stand type. This vertical distribution of methane oxidation on the soil profile can be explained by the combined effect of a decrease in organic matter content with depth and the depletion of methane available to methanotrophs through oxidation in the upper layers of the soil. Nevertheless, the vertical distribution of methanotroph abundance in the soil did not reflect that of methane oxidation, suggesting that the latter most likely has strong seasonal dynamics

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Jolivet, Claudy. "Le carbone organique des sols des Landes de Gascogne : variabilité spatiale et effets des pratiques sylvicoles et agricoles." Dijon, 2000. http://www.theses.fr/2000DIJOS064.

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Abstract:

Le rôle majeur des matières organiques dans les sols justifie que l'on s'intéresse à leur évolution face aux modifications des milieux naturels, en terme de gestion durable des ressources. La forêt landaise représente un massif forestier de première importance (830 000 ha de pin maritime), très productif du fait de pratiques de sylviculture intensives. Depuis les années 50, l'introduction de la maïsiculture est à l'origine d'un changement majeur d'occupation du sol. La superficie cultivée représente près de 15 p. Cent du massif. L'objectif de ce travail est d'évaluer l'influence de la coupe rase et de la mise en culture sur les propriétés organiques des sols. L'analyse de la variabilité spatiale des matières organiques des sols a l'échelle de la topo séquence puis de la parcelle a permis de déterminer les principaux facteurs (relief et nappe phréatique) contrôlant l'organisation des sols et des stocks de carbone, au sein de plusieurs pédopaysages landais. Ces connaissances ont permis d'établir plusieurs stratégies d'échantillonnage afin d'évaluer la dynamique spatio-temporelle des matières organiques. L'effet de la coupe rase sur les teneurs en carbone organique et la biomasse microbienne a été étudié par un suivi saisonnier in situ. L'impact de la mise en culture sur les stocks et la qualité des matières organiques (fractions granulométriques et densimétriques, lignine, sucres, biomasse microbienne) a été analyse par une approche chrono séquentielle a posteriori. Coupe rase et mise en culture se traduisent par une modification de la variabilité spatiale et une réduction des stocks de matières organiques des horizons superficiels. L'ensemble de ces résultats fournit un jeu d'indicateurs convergents pour prédire l'évolution quantitative et qualitative des matières organiques sous l'effet de ces changements d'usage. Ces indicateurs ont montré l'existence de processus de stabilisation physique et chimique des matières organiques dans les sols des landes de Gascogne.

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Koufoudi, Eleni. "variabilité spatiale des mouvements sismiques : barrages voûtes." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI036/document.

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Abstract:

Le terme variabilité spatiale des mouvements sismiques (SVGM en anglais pour Spatial Variability of Ground Motion) désigne les différences entre deux mesures du mouvement du sol effectuées à différents endroits, généralement en surface. La modélisation de SVGM ainsi que son effet sur la réponse dynamique des barrages est nécessaire pour l'intégration du phénomène dans les codes parasismiques. L'étude actuelle présente une mesure et une enquête approfondie sur SVGM à l'interface barrage voûte - fondation rocher. Des mesures in situ sont utilisées pour sa quantification et des simulations numériques pour la compréhension plus approfondie des phénomènes physiques qui contribuent à SVGM notamment à l'interface, c-à-d la topographie de la voûte et l'interaction sol-structure. Les données in situ provient d'une campagne sismologique qui a eu lieu sur et autour le barrage voûte du Saint Guérin pendant six mois. Le sous-ensemble d'événements consiste des événements de faible à moyenne magnitude, locaux et régionaux. Ainsi, des analyses linéaires sont permises. Tout d'abord, l'analyse dynamique du barrage voûte est réalisée; les fréquences de vibration, le coefficient d'amortissement et l'amplification de crête sont estimées profitant des mesures continues de bruit ambiant et des enregistrements sismiques. Ensuite, le SVGM est quantifiée au moyen de la phase et de la variabilité d'amplitude en utilisant des estimations de cohérence et de l'écart type de la différence des amplitudes des spectres de Fourier respectivement. Forte variabilité est observée à la fois en phase et en amplitude à l'interface de barrage-fondation rocher. Une fois que les estimateurs de la variabilité sont obtenus à partir des données, les modèles paramétriques existants sont comparés avec eux. Accentuation est mis sur deux observations: 1) les mouvements sismiques au champ libre semblent être légèrement moins variable par rapport aux mouvements à l'interface barrage-fondation rocher et 2) à l'interface barrage-fondation rocher, il y a une variabilité plus forte autour des fréquences de vibration du barrage. Ces observations suggèrent que la présence de la structure ainsi que la topographie du canyon augmentent SVGM. Cette hausse semble cependant être faible étant donné que les observations sont montés par des modèles paramétriques satisfaisants basés sur des données provenant de réseaux sismiques plates (sans topographie et structure). Des simulations numériques dans le code SPECFEM3D, basé sur les éléments spectraux, sont utilisées pour étudier plus profondément les observations in situ par le découplage des différentes causes de SVGM et évaluer l'impact de chacune. Une étude paramétrique en utilisant une topographie du canyon simplifié tente d'identifier l'effet de la topographie du canyon local sur SVGM tandis qu'un modèle géométrique précis du barrage voûte à Saint Guérin et sa topographie du canyon nous donne une idée plus précise sur l'impact de l'interaction barrage-fondation rocher sur SVGM. Les résultats de cette recherche devraient contribuer à l'amélioration de notre compréhension de SVGM à l'interface barrage-fondation rocher et de proposer des modèles de variabilité utilisés dans la conception de barrages voûtes
Spatial variability of seismic ground motions (SVGM) denotes the differences between two time histories of the ground motion recorded at different locations, generally at the ground surface. The modeling of SVGM and the understanding of its influence on the dam's response are necessary so as design codes start to incorporate its effects in their provisions. This study presents a measure and a profound investigation of SVGM at the dam-foundation rock interface of an arch dam. In-situ measurements are used to quantify SVGM and numerical simulations to deeper understand the particular physical phenomena that contribute to SVGM at the interface, i.e. local canyon topography and rock-structure interaction. The in-situ data comes from a seismological experimental campaign that has taken place on and around Saint Guérin arch dam over the period of six months. The campaign was held in the framework of the present thesis. The subset of events consists of low to moderate magnitude local and regional earthquakes. Thus, analysis is allowed in the linear range. Firstly, dynamic analysis of the arch dam is conducted; the frequencies of vibration, the damping coefficient and the crest amplification are estimated based on ambient noise and seismic records. Then, SVGM is quantified by means of phase and amplitude variability using coherency estimates and standard deviation of difference of Fourier amplitudes respectively. High variability is observed both in phase and amplitude at the dam-foundation rock interface. Once the estimators of variability are obtained from the data, parametric models are fitted to them. Focus is given on two observations : 1) the ground motions in the free field appear to be slightly less variable with respect to the motions at the dam-foundation rock interface and 2) at the dam-foundation rock interface, there is higher variability around the frequencies of vibration of the dam. These observations suggest that the presence of the structure along with the canyon topography increase SVGM. This increase though seems to be small given that the observations are satisfactory fitted by parametric models based on data coming from flat seismic arrays. Numerical simulations in the SPECFEM3D code, based on the spectral element method are used to deeper investigate the in-situ observations by decoupling the various causes of SVGM and evaluating the impact of each one. A parametric study using a simplified canyon topography attempts to identify the effect of local canyon topography on SVGM while a geometrically accurate model of the Saint Guérin arch dam and its canyon topography gives us a better insight on the dam-foundation rock interaction impact on SVGM. Although both features are found to increase SVGM, their impact remains secondary. The findings of the present research are expected to contribute in enhancing our understanding of SVGM at the dam-foundation rock interface and proposing variability models used in arch dams' design

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Sow, Djibril. "Variabilité spatiale de la résistance au cisaillement des discontinuités des fondations rocheuses de barrages." Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/6707.

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Abstract:

Résumé : Les barrages induisent un impact potentiellement important sur l'environnement et la société par la modification des écosystèmes, le déplacement des populations en amont et surtout par la présence d'un risque imposé aux populations situées à l'aval. Même si les ruptures de ces ouvrages ont une probabilité d'occurrence faible, la cause principale des accidents, à côté des submersions par des crues imprévues, a toujours été la rupture des fondations (ICOLD 1993) suite à des problèmes d'érosion, ou d'insuffisance de résistance au cisaillement le long des discontinuités rocheuses, des joints de levées ou de l'interface barrage-fondation. La fréquence de ruptures par défaut de résistance au cisaillement des discontinuités des fondations des barrages en béton est estimée à 21 % (ICOLD 1995). Les fondations rocheuses présentent souvent une variabilité verticale et horizontale des propriétés de résistance au cisaillement des discontinuités. Une variabilité verticale peut être matérialisée par une moyenne de la propriété de résistance qui varie en profondeur et dont la prise en compte réduit la variance de cette propriété de résistance. Aussi, la rupture des fondations rocheuses par défaut de résistance au cisaillement des discontinuités est un mécanisme qui mobilise les propriétés ponctuelles de résistance au cisaillement présentes sur cette discontinuité. La résistance au cisaillement mobilisée le long de cette discontinuité présente parfois une variance moins élevée que celle de la résistance ponctuelle au cisaillement (échelle de laboratoire). Ces phénomènes de variabilité spatiale ne sont pas pris en compte dans la justification du comportement en cisaillement des fondations ni dans les travaux de recherches publiées dans la littérature. L'objectif de la thèse est d'élaborer une démarche d'analyse de la variabilité spatiale de la résistance au cisaillement qui prend en compte cette réduction de la dispersion. Cette démarche a été élaborée dans le contexte de l'état de l'art actuel, avec la combinaison des impératifs suivants : • La démarche est basée sur une méthodologie expérimentale i)-alternative à l'essai de cisaillement direct (coûteux en temps et en argent) pouvant être relativement simple à mettre en œuvre ii)- qui permet de générer des données quantitatives de cisaillement suffisamment abondantes pour analyser la variabilité spatiale de la résistance au cisaillement. • Cette démarche a été mise en œuvre au contexte des outils numériques et des méthodes de justification de la résistance à l'effort tranchant d'une fondation rocheuse de barrage-poids. La méthodologie expérimentale définie dans la thèse a fait l'objet d'une validation par étude comparative avec 35 essais de cisaillement direct sur des joints à différents degrés de rugosité et d’altération, prélevés d'une fondation de barrage-poids en béton. Il a été développé une démarche d'analyse de la variabilité spatiale de la résistance au cisaillement des joints. Cette démarche repose sur l'utilisation des données géo référencées de paramètres de cisaillement caractérisant la même famille de discontinuité le long d'un forage vertical. Afin de valider la pertinence et l’applicabilité de cette démarche, nous l’avons implémentée dans un cas d'étude de fondation rocheuse de barrage. A l'aide d'un code de calcul numérique basé sur la méthode des éléments finis, une étude a permis d'illustrer la pertinence de l'analyse de la variabilité spatiale de la résistance au cisaillement des joints dans une étude de stabilité au glissement des fondations rocheuses de barrage. Les résultats montrent que la prise en compte de la variabilité spatiale des paramètres de cisaillement permet d'augmenter la marge de sécurité mesurée à travers une hausse du coefficient de sécurité et une baisse significative de la probabilité de défaillance. // Abstract : Dams induce a potentially significant impact on the environment and society by changing ecosystems, by populations’ relocation upstream and especially by the presence of an imposed risk on populations located downstream. Although dam failures have a low probability, the main cause of accidents, near submersions by unexpected flood has been foundations failures (ICOLD 1993) due to problems of erosion, or insufficient shear strength along the rock discontinuities or the interface between dam and foundation. Among dam failures, 21% are related to lack of shear strength along the discontinuities of the foundations (ICOLD 1995). It is well known that rock, as soil, is a complex engineering material formed y natural process, which induces vertical and horizontal variability. Plus, the sliding process of a rock foundation discontinuity is a mechanism that mobilizes points shear properties of this discontinuity. The variability of shear properties averaged over the sheared discontinuities is less than that of their point shear properties. This is known as the average effect in spatial variability. These phenomena of spatial variability are not taken into account in the standards of stability analysis of dam foundations sliding or research work published in the literature. The aim of the thesis is to develop an analysis of the spatial variability of shear strength that takes into account the reduction of the variability by scaling up effect. This approach was developed in the context of the current state of the art. An experimental method, which aimed to investigate in a simple way the shear strength of joints, was suggested in the thesis and has been validated by comparative study with more than thirty direct shear tests on joints taken from a foundation of concrete gravity dam. It was developed a process to analyze the spatial variability of the shear strength of the joints using the input parameters of the model of Barton and Choubey (1977). This approach is based on the use of geo -referenced data on these parameters characterizing the family of discontinuity along a vertical borehole. To validate the relevance and applicability of this approach, we have implemented it in a case study of a rock dam foundation. Using finite element software, a study illustrates the relevance of the analysis of the spatial variability of the shear strength of the joints in the assessment of stability against rock dam foundations sliding. The results show that taking into account the spatial variability of shear parameters can increase the margin of safety measured through an increase in the safety factor and a significant decrease in the probability of failure.

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Le, Bourgeois Olivier. "Caractérisation des propriétés hydrodynamiques des sols et de leur variabilité spatiale par modélisation inverse de leur teneur en eau. Application aux sols des Cévennes." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS139/document.

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Abstract:

Ce travail de recherche vise à caractériser les propriétés hydrodynamiques des sols des Cévennes, une zone de moyenne montagne du sud de la France connue pour être sujette à des crues à cinétique rapide, appelées « crues éclair ». Il s'agit donc de déterminer les paramètres relatifs à la conductivité hydraulique et à la rétention en eau du modèle de Mualem-van Genuchten, leur variabilité spatiale à l'échelle du versant ou du petit bassin, et les facteurs qui expliquent cette variabilité spatiale. Il s'agit également d'évaluer la perméabilité du sous-sol constitué d'une roche plus ou moins altérée, et d'en déduire des informations sur les processus de saturation des sols pouvant être à l'origine de ruissellement.Les propriétés hydrodynamiques des sols et du sous-sol ont été estimées par modélisation inverse de la teneur en eau sols, à partir d'une station pilote sur le site de Sumène et d'un réseau de 50 stations de mesure répartis sur 4 versants granitiques (site de Valescure) et 2 versants schisteux (site de Tourgueille). La station pilote comprend 3 sondes de mesure installées à 20, 40, 60 cm de profondeur, et les stations installées sur les versants comprennent chacune 2 sondes de mesure installées à des profondeurs variables allant de 15 à 45 cm. Les teneurs en eau du sol ainsi que les précipitations ont été mesurées en continu au pas de temps 15 min sur les différents sites. La procédure de modélisation inverse est basée sur l'algorithme génétique multi-objectif NSGA-II. Cette procédure a été appliquée pour chaque station, en considérant que le sol d'épaisseur variable constitué de la superposition de 2 horizons, surmontant un troisième horizon figurant la roche altérée sous-jacente. Au total, quinze paramètres doivent être calibrés pour chaque station, et sont estimés à partir de périodes sélectionnées correspondant aux épisodes de pluie les plus importants. Les processus d'évapotranspiration ont été considérés comme négligeables au cours de ces épisodes. L'analyse des propriétés de rétention et de conductivité obtenues a mis en évidence la très forte conductivité hydraulique des sols étudiés, de l'ordre de 1000 à 2000 mm/h, et leur faible rétention en eau. Les teneurs en eau à saturation estimées s'échelonnent de 0.30 à 0.60 cm3.cm-3, traduisant une grande hétérogénéité locale. On retrouve cette forte variabilité pour l'estimation des profondeurs de sol qui varient de 31 à 120 cm. Pour l'horizon représentant le sous-sol, les perméabilités sont très contrastées, avec des valeurs de conductivités hydrauliques variant de quelques unités à plus d'une centaine de mm/h. Les stations présentant les sols les moins profondes et des sous-sols moins perméables génèrent des zones saturées qui se développent à la base du profil de sol, comme ça a été observé et simulé lors des épisodes pluvieux les plus intenses. Si les propriétés des sols apparaissent très variables d'une station à une autre et d'un versant à un autre, les résultats n'ont pas montré d'organisation particulière de cette variabilité spatiale. La position de la station sur le versant n'apparaît pas être déterminante pour les porosités, les profondeurs, les perméabilités et les rétentions en eau des sols ; les distributions de ces propriétés, calculées à l'échelle des différents versants, ne semblent pas reliées aux grands traits du paysage : géologie, orientation, végétation
This research work aims to characterize soil hydrodynamic properties of the Cévennes area, a low mountain region known to be prone to flash floods. We thus chose to estimate hydraulic conductivity and water retention properties of the Mualem –van Genuchten model and their spatial variability at the hillslope scale and between multiple hillslope profiles. The objectives are also to evaluate the weathered bedrock permeability, and consequently to enhance our understanding of the soil saturation processes.The soil and bedrock hydrodynamic properties were estimated by inverse modelling of soil moisture from a pilot station and a network of 50 stations distributed on 4 granitic hillslope and 2 schist hillslope. The pilot station was instrumented with 3 soil moisture sensors located at 20, 40 and 60 cm deep whereas the hillslope stations were instrumented with 2 soil moisture sensors located variably from 15 to 45 cm deep. Both soil moisture and precipitation were recorded with a 15 min time step for every station. The inverse modelling procedure is based on the multi-objective genetic algorithm NSGA-II. This procedure was used for every station considering a variably deep soil composed by 2 layers surmounting a 100 cm deep third layer representing the weathered bedrock. Fifteen parameters were calibrated for every station, and were estimated from small selected rainfall periods of 1 to 15 days corresponding to the major rainfall events during the monitoring period. Evapotranspiration has been considered as negligible during those events. The analysis of those retention and conductivity properties shows a very important hydraulic conductivity for the studied soils, ranging from 1000 to 2000 mm/h, and their low retention capacity. The soil saturated water content varies from 0.30 to 0.60 cm3.cm-3, which is a consequence of the important soil heterogeneity at the hillslope scale. We also find that heterogeneity on the estimation of soil depth which varies from 31 to 120 cm. For the weathered bedrock layer, we also found contrasted permeability varying from a few units to a hundred of mm/h. Stations with the shallowest soils and the less permeable bedrock presenting a saturation process at the soil/bedrock contact, as monitored and simulated during the most intense rainfalls. If the estimated soil hydrodynamic properties exhibit important variations at the hillslope scale from a station to another, results showed no specific spatial organization of this variability. The station's position on the hillslope is not decisive to estimate saturated soil moisture, soil depth, soil permeability or water retention capacity. The distribution of those properties, calculated for the 6 studied hillslope is not either correlated to the landscape general characteristic: geology, orientation, land cover

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Andrieux, Patrick. "Influence de la variabilité spatiale des caractéristiques physiques des sols sur le bilan hydrologique : l'exemple d'un système de sols sur barre prélittorale (Guyane française)." Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20157.

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Abstract:

Cette these aborde l'etude des determinants du fonctionnement hydrologique d'un interfluve sedimentaire (barre prelittorale) en guyane francaise. L'accent est mis sur les relations existant entre la variabilite spatiale de la recharge de la nappe, des conductivites hydrauliques a saturation et des traits geomorphologiques et pedologiques de la barre etudiee. Dans une premiere etape, des releves des hauteurs piezometriques de la nappe et des mesures de la teneur en eau volumique sont effectuees. L'analyse de la variabilite spatiale des conductivites hydrauliques a saturation montre une forte variance. Dans une seconde etape, on identifie la variabilite spatiale de la recharge de la nappe, a l'aide d'un modele d'ecoulements en zone saturee, des hauteurs piezometriques et des conductivites hydrauliques a saturation mesurees. La modelisation confirme l'hypothese d'isolement hydraulique de la barre et met en evidence le role important de la variabilite spatiale des conductivites sur le regime hydrologique. Etant donne qu'une faible part de la pluie contribue a la recharge de la nappe, l'existence d'un ruissellement important est supposee. Un schema precisant les principaux types de ruissellement sur la barre est propose

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Michot, Didier. "Intérêt de la géophysique de subsurface et de la télédétection multispectrale pour la cartographie des sols et le suivi de leur fonctionnement hydrique à l'échelle intraparcellaire." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066223.

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Savin, Eric. "Influence de la variabilité spatiale en intéraction sismique sol-structure." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1999. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006636.

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Abstract:

Dans ce travail est présentée une formulation intégrale de l'interaction sismique sol-structure qui permet de traiter les cas d'un champ incident de nature stochastique et d'un sol hétérogène également de nature aléatoire. Dans le premier cas les méthodes de l'analyse spectrale des vibrations aléatoires s'appliquent sans difficulté. Dans le deuxième cas, l'approche proposée étend à des volumes la notion d'interface pour les méthodes de sous-structuration classiques.

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Lachérade, Lucas. "Apports de la modélisation de la variabilité spatiale géotechnique appuyée par la géologie dans un projet de creusement de tunnel : application au Grand Paris Express." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0063.

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Abstract:

L’urbanisation croissante du monde et la densification des aires urbaines entraînent une multiplication des projets d’aménagement souterrains. Dans ce cadre, la connaissance du sous-sol urbain constitue l’un des grands enjeux actuels et futurs. Cependant, cette connaissance est souvent partielle et incertaine, induisant des risques élevés lors de la phase de construction des ouvrages. C'est dans ce contexte que s'inscrit cette thèse. Elle contribue à valoriser la caractérisation et l'intégration de la variabilité spatiale géotechnique des sous-sols dans la construction d’ouvrages souterrains de grands linéaires, avec une application spécifique à la ligne 15 Ouest du Grand Paris Express.êEn raison de la diversité des thématiques interagissant avec la variabilité spatiale géotechnique, plusieurs défis se manifestent, incitant à adopter une approche pluridisciplinaire pour les surmonter. Dans un premier temps, les données géotechniques, notamment celles provenant des essais pressiométriques, sont conditionnées en vue de la modélisation de leur variabilité spatiale. Des contrôles de qualité et un traitement des essais dont les valeurs de pression limite nette ne sont pas atteintes sont mis en place. Ce processus conduit au développement d’une approche de modélisation géostatistique qui intègre les hétérogénéités géotechniques tant latérales que verticales, par l’identification de secteurs géotechniques homogènes. La variabilité spatiale des paramètres de l’essai pressiométrique est ensuite modélisée sur l’entièreté de la ligne 15 Ouest au moyen de méthodes géostatistiques déterministes et d’algorithmes de simulation. Les performances des deux techniques sont évaluées et des recommandations sont formulées quant à leur utilisation dans le cadre d’un projet de creusement de tunnel.êConsécutivement, une transposition de la variabilité spatiale géotechnique est réalisée vers d’autres thématiques. La corrélation linéaire entre le phénomène d’altération météorique des formations géologiques et leurs propriétés pressiométriques est étudiée. Cela conduit à la quantification de la dégradation des valeurs d’essais des terrains altérés et à l’intégration de l’altération en tant qu’information auxiliaire dans la modélisation de variabilité spatiale de la pression limite nette. Par la suite, la fiabilité des données d'essai pressiométrique est évaluée par le développement d'un système de notation basé sur les courbes d'essai. Une classification de la fiabilité du module pressiométrique est proposée en utilisant des algorithmes d'apprentissage automatique. Cette classification est employée pour identifier les essais peu fiables, permettant ainsi d’évaluer l’impact de l’incertitude de mesure du module pressiométrique sur la modélisation géostatistique. La dernière thématique abordée concerne l’intégration de la variabilité spatiale du module pressiométrique dans le calcul et l’analyse des tassements de surface induits par le creusement de tunnel. Soulignant les différences d’estimation par rapport à une approche traditionnelle utilisant un module d’élasticité homogène, elle met en lumière l’impact des hétérogénéités du sous-sol sur les courbes de tassement
The increasing urbanisation of the world and the densification of urban areas are leading to a multiplication of underground development projects. In this context, knowledge of the urban underground is one of the major current and future challenges. However, this knowledge is often partial and uncertain, leading to major risks during the construction phase. This is the background to this thesis. It contributes to the characterisation and integration of the geotechnical spatial variability of subsoils in the construction of large linear underground structures, with a specific application to the Grand Paris Express West 15 line.êDue to the diversity of the themes interacting with geotechnical spatial variability, a number of challenges arise, prompting the adoption of a multidisciplinary approach to deal with them. Firstly, geotechnical data, particularly from pressuremeter tests, are adapted to model their spatial variability. Quality controls and processing of tests with unachieved net pressure limit values are implemented. This process leads to the development of a geostatistical modeling approach that incorporates both lateral and vertical geotechnical heterogeneities, by identifying homogeneous geotechnical sectors. The spatial variability of the pressuremeter test parameters is then modelled over the entire West 15 line using deterministic geostatistical methods and simulation algorithms. The performance of the two techniques is evaluated and recommendations are provided regarding their application in a tunnelling project.êGeotechnical spatial variability is then transposed to other themes. The linear correlation between the weathering of geological formations and their pressuremeter properties is studied. This leads to the quantification of the degradation of the test values of weathered soils and the integration of weathering as auxiliary information in the modeling of the spatial variability of the net limit pressure. The reliability of the pressuremeter test data is then assessed by developing a scoring system based on the test curves. A classification of the reliability of the pressuremeter modulus, using machine learning algorithms, is proposed. This classification is used to identify unreliable tests, thus making it possible to assess the impact of pressuremeter modulus measurement uncertainty on geostatistical modeling. The last theme addressed concerns the integration of the spatial variability of the pressuremeter modulus in the calculation and analysis of surface settlements induced by tunnel excavation. Highlighting the differences in estimation compared to a conventional approach using a homogeneous modulus of elasticity, it underscores the influence of subsoil heterogeneities on settlement curves

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Savin, Eric. "Influence de la variabilité spatiale en interaction sismique sol-structure." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006636.

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Abstract:

Les études des phénomènes d'interaction sismique sol-structure pour le dimensionnement d'ouvrages en génie civil sont fondées sur deux hypothèses simplificatrices fortes : l'homogénéité latérale du sol sous la fondation, et la représentation du mouvement sismique par des ondes planes à incidences verticales ou inclinées. Pour de grands ouvrages reposant sur des radiers flexibles étendus, ces hypothèses ne sont plus valides, d'autant que les observations in situ des ondes sismiques font apparaître une variabilité spatiale importante même sur de courtes distances et indépendamment de l'effet du passage d'onde. Dans ce travail sont développés les outils de modélisation et d'analyse numérique permettant de tenir compte de cette variabilité ainsi que de celle des caractéristiques mécaniques du sol. Une approche probabiliste est retenue, et leur influence est directement reliée à la réponse de la structure au séisme par une formulation intégrale incorporant ces deux aspects simultanément. Pour une mise en oeuvre numérique efficace, la dimension aléatoire des fluctuations - grandes ou petites - aléatoires des caractéristiques mécaniques du sol est réduite par l'introduction du développement de Karhunen-Loeve de l'opérateur de raideur dynamique associé. Cette technique est aussi appliquée au champ sismique incident. Les résultats obtenus pour des cas complexes réalistes permettent de mettre en évidence certains phénomènes dont l'appréhension apparaît indispensable dans le cadre d'une étude industrielle. Ils donnent notamment quelques indications utiles sur la sensibilité de la réponse de la structure à la variabilité spatiale du mouvement sismique ou des paramètres du sol.

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Vieublé, Gonod Laure. "Variabilité spatiale de la minéralisation de substrats carbonés (2,4-D, leucine, lysine) dans la matrice solide du sol." Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10207.

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Abstract:

La matrice du sol, par l'intermédiaire de sa texture et de sa structure, est à l'origine d'une hétérogénéité spatiale de la matière organique et des microorganismes. Elle peut favoriser ou non la biodégradation en contrôlant d'une part l'accessibilité et la disponibilité des molécules carbonées pour les microorganismes et d'autre part les conditions environnementales locales (disponibilité en O2, H2O…). Toutefois, ces phénomènes sont mal connus, ce qui limite particulièrement la prévision de la dynamique des composés organiques dans les sols. La difficulté majeure vient de l'hétérogénéité des caractéristiques du sol à l'échelle des agrégats et tout particulièrement celle de l'activité des microorganismes dégradants à cette échelle, et de la grande diversité des paramètres impliqués (nature des matières organiques, texture, porosité…). L'objectif de ces travaux était donc d'étudier la variabilité spatiale de la minéralisation par les microorganismes dans la matrice solide du sol. Trois substrats carbonés ont été choisis, le 2,4-D, la leucine et la lysine, différents par la taille de leur microflore dégradante et leur propriété d'adsorption sur le sol. La minéralisation de ces substrats est d'autant plus hétérogène spatialement que l'échelle est fine (échelle millimétrique à décamétrique) et varie également en fonction des propriétés des substrats. Les coefficients de variation maximum de la minéralisation du 2,4-D entre agrégats individuels (échelle millimétrique) varient entre 40 et 70% (entre 10 et 30% pour les acides aminés) selon la classe de taille d'agrégats considérée (2-3. 15, 3. 15-5 ou 5-7 mm) alors qu'ils ne sont plus que de 20 à 30% à l'échelle métrique et de 15% à l'échelle décamétrique. En outre, à l'échelle millimétrique, l'hétérogénéité spatiale de la minéralisation s'explique par une distribution hétérogène des microorganismes dégradants et du C disponible et s'organise sous forme de hot spots centimétriques. Enfin, la localisation initiale du substrat peut affecter la minéralisation lorsque ce dernier est concentré sur un faible nombre d'agrégats (les différences maximales entre un apport du substrat le plus concentré et un apport du substrat homogène étant de 6. 5% du 14C apporté dans le cas du 2,4-D et de 10% du 14C apporté pour les acides aminés), probablement à cause d'un rapport substrat / microorganismes plus élevé localement plutôt qu'à des problèmes d'accessibilité du substrat pour les microorganismes

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Bréchet, Laëtitia. "Contribution à l'étude de la variabilité spatiale des composantes du bilan de carbone d'un sol de forêt tropicale humide (Paracou, Guyane française)." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10105/document.

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Abstract:

L’objectif principal de ce travail fut d’analyser la variabilité spatiale de plusieurs composantes du bilan de C du sol en forêt tropicale humide. L’étude menée en Guyane française a été essentiellement réalisée dans la forêt naturelle du site-atelier Guyaflux et dans une plantation d’essences locales à proximité. Deux approches ont permis de répondre à cet objectif. La première visait à évaluer les effets des facteurs environnementaux (i.e. type de sol, humidité du sol ou structure forestière) sur la variabilité spatiale et interspécifique de plusieurs composantes. Parmi ces composantes les estimations de biomasse racinaire, production des racines fines (Ø < 2 mm) et respiration du sol (Rsol) ont mis en évidence une forte variabilité spatiale intra-parcelle. Au sein d’une même parcelle, une relation empirique significative a été observée entre les données de surface terrière du peuplement et les mesures de Rsol. Conjointement, une étude comparative de la phénologie de croissance et de la décomposition des racines fines a permis d’évaluer les variations entre cinq et huit espèces ligneuses, respectivement. La deuxième approche consistait à hiérarchiser les facteurs responsables de la variabilité spatiale de Rsol : une composante intégrative des processus impliqués dans le fonctionnement du sol. Rsol se décompose en une composante hétérotrophe (Rh) et autotrophe (Ra). Dans ce cadre deux modèles semi-mécanistes ont été paramétrés et testés grâce aux mesures de Rsol réalisées en continu sur le même site. Le modèle de bilan de C du sol CENTURY a simulé Rh, la respiration des micro-organismes décomposeurs de la matière organique. Le module McCree a simulé Ra, la respiration des racines vivantes et a été associé à CENTURY pour simuler Rsol totale. Une analyse de sensibilité réalisée sur ces prédictions de flux a montré que la qualité chimique (e.g. teneur en lignine) des litières ainsi que l’humidité du sol affectent la variabilité spatiale des flux de CO2 provenant du sol. L’utilisation de modèles mécanistes est ressortie très prometteuse dans ce travail de thèse, elle complète efficacement les analyses des expérimentations in situ en ajoutant une dimension particulière à chaque facteur d’influence des processus biologiques extrêmement complexes en forêt tropicale
The aim of this study was to define the spatial variability of the C balance components of the soil in a tropical rain forest. This work was conducted in French Guiana in the Guyaflux experimental forest and in a close plantation of monospecific plots. Two approaches were used in this investigation. The first one aimed to analyze the effects of the environmental factors (i.e. soil texture, soil moisture or forest structure) on the spatial and interspecific variability in several components in situ. Among these components, the root biomass, the fine roots (Ø < 2 mm) production and the soil respiration (Rsol) measurements underlined a large spatial variability within plot. At this scale, there was a significant empirical relationship between the tree basal area and soil respiration. Interspecific variations in fine root elongation and decomposition rate have been jointly estimated for five and eight tropical tree species, respectively. The second approach classified the factors according to the magnitude of their effects on spatial variability of Rsol. Rsol is derived from both heterotrophic respiration by microorganisms (Rh) that decompose ground surface organic matter and autotrophic respiration by roots (Ra). Datasets from two years experiments of Rsol were used to evaluate the performance of semi-mechanistic model on the Guyaflux site. A soil organic matter model, CENTURY, simulating Rh component was coupled with the McCree model, which simulates the Ra of Rsol. The results of a parametric sensitivity analysis on the different predictions proved that the litter quality (e.g. lignin content) and the soil moisture were the two main factors responsible for the spatial variation of the CO2 flux on the soil. In this study, we showed that the use of simulation models linked to experimental field results is a promising approach to understand the impact of the biotic and abiotic factors on the processes deeply complex in tropical forest

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Tadé, Valentina. "Modélisation de la variabilité spatiale et temporelle de la température de surface pour un sol homogène avec relief." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00084669.

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Abstract:

Cette étude traite de la simulation de la variabilité spatiale et temporelle de la température de surface pour des sols avec relief.

L'approche 1D développée pour les modèles simplifiés consiste à exprimer la température en un point de la surface du sol avec relief comme une combinaison d'une température "ombre" et d'une température "soleil" du sol équivalent plat horizontal. Les phénomènes prépondérants de la variabilité de la température sont isolés par la réalisation de mesures en extérieur sur une maquette à profil sinusoïdal. Les mesures obtenues permettent de valider le code thermique 3D de référence.

Différents modèles analytiques 1D sont développés et validés par rapport à ce code. L'application de la méthode "ombre/soleil" par passage dans l'espace de Fourier conduit à une bonne concordance entre le modèle et la solution de référence 3D.

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Svay, Angkeara. "Modélisation de la Variabilité Spatiale du Champ Sismique pour les Etudes d’Interaction Sol-Structure." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC016/document.

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Abstract:

Dans les analyses d'interaction sol-structure (ISS), la pratique commune en génie civil est de considérer un mouvement uniforme du champ libre à tous les points situés à la surface du sol. Néanmoins, cette considération n'est pas tout à fait réaliste parce que les signaux sismiques sont spatialement différents grâce à l'effet de passage d'ondes, à l'effet de site et aussi aux dispersions et réflexions des ondes qui propagent dans des milieux hétérogènes aléatoires ("incohérence pure"). Ainsi, pour répondre aux problèmes de sécurité des bâtiments et équipements, il est important de faire une analyse d'interaction sol-structure dans la manière plus réaliste. Cela peut être acquis par prendre en compte la variabilité spatiale du champ sismique dans les études d'ISS. Un grand nombre d'études dans la littérature montrent que la prise en compte de la variabilité spatiale du champ sismique dans les études d'ISS peut avoir des effets importants sur la réponse de structures. L'incohérence spatiale du champ sismique due aux dispersions et réflexions des ondes (incohérence pure) peut généralement être modélisée pour ce genre d'études dans le cadre probabiliste par une fonction de cohérence. Le but principal des études réalisées dans cette thèse de doctorat est de construire une description stochastique de la variabilité spatiale du champ sismique par un modèle de cohérence. Ce modèle devrait avoir une relation avec les propriétés physiques et statistiques de milieux considérés. En s'appuyant sur les analyses théoriques de la propagation des ondes sismiques dans des milieux hétérogènes aléatoires, les analyses des données expérimentales obtenues par des enregistrements sur des sites sismiques, ainsi que sur les modélisations numériques de propagation des ondes sismiques dans des milieux hétérogènes aléatoires, un modèle de cohérence est validé dans le cadre des études de cette thèse de doctorat pour représenter la variabilité spatiale du champ sismique dans les études d'interaction sol-structure. L'influence de la variabilité spatiale du champ sismique sur la réponse de structure est également analysée
In seismic soil-structure interaction studies (SSI), the common practice in Civil Engineering is to consider a uniform movement of free field at any point on the ground surface. However, that assumption is not completely realistic since the seismic ground motions can vary spatially due to wave passage effects, dispersions and reflections of wave propagating in the random heterogeneous media "pure incoherence" and site effects. Therefore, in order to increase the security of buildings and equipment, it is important to do an analysis of seismic soil-structure interactions in the most realistic way. This can be achieved by taking into account the spatial variability of seismic ground motions. Several studies in the literature show that taking into account the spatial variability of seismic ground motions in SSI analyses can have remarkable effects on the structural responses. The spatial incoherence of seismic ground motions due to dispersions and reflections of wave "pure incoherence" can generally be modelled in such analysis by a "coherency function" in frequency domain. The principal goal of this Ph.D thesis is to construct a stochastic description of spatial variability of seismic ground motions by means of coherency functions. Accurately, it aims to propose a parametrical coherency model of spatial variability of seismic ground motions. This later should be related to some physical and statistical properties of the soil at the application sites so that it can be applied in any types of sites. Based on theoretical considerations on coherency of seismic wave propagation in random heterogeneous media, on experimental data analyses, and on numerical modelling of seismic wave propagation in random heterogeneous media, a coherency model is validated and proposed for the analyses of soil-structure interactions. The influence of spatial variability of seismic ground motions on the structural responses are also pointed out by using the validated coherency model

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Guerrero, Olivier. "Comparaison et couplage de méthodes géophysiques pour l'amélioration des reconnaissances des sols dans les projets géotechniques en milieu périurbain." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0137/document.

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Dans le cadre d’un projet d’aménagement, la reconnaissance du sous-sol est une étape prépondérante pour la construction d’un bâtiment. Le géotechnicien se doit de définir le comportement mécanique des sols à partir d’un nombre limité de sondages. La problématique soulevée par les prospections géotechniques est qu’il est difficile d’une part d’étendre une information ponctuelle dans l’environnement proche des sondages, et d’autre part d’estimer la variabilité latérale des matériaux. Dans cette optique, cette thèse développe une approche novatrice de combinaison de méthodes géophysiques aidant à la quantification de la variabilité spatiale des structures géoélectriques du sous-sol. Dans un second temps, au regard des limites rencontrées dans la modélisation 3D des structures géoélectriques du sous-sol, nous avons mis au point un processus innovant de modélisation 3D des propriétés physiques du sous-sol par combinaison de méthodes géophysiques. Les travaux menés ont permis de caractériser les paramètres régissant le positionnement et la quantité de données sources nécessaires.Enfin, un dispositif innovant de mesure de Tomographie de Résistivité Electrique en Cinématique (TREC) a été développé. La validation du dispositif sur trois sites différents a permis de mettre en évidence sa capacité à détecter les structures géoélectriques des sols sur un linéaire de plusieurs centaines de mètres. Ce dispositif constitue un outil précieux pour l’étude des structures géoélectriques du sous-sol dans le cadre de prospections géophysiques à grand rendement
The geotechnical study of a building project is a decisive step for the construction of it. The geotechnical engineer must define the mechanical behavior of soils from a limited number of drills. The problem of the geotechnical surveys is, on the one hand that difficult to extend a punctual data in the near space to the drills,and on the other hand to estimate the lateral variability of materials. In this context, this thesis develops an innovative approach by combination of geophysical methods to quantify the spatial variability of geoelectrical structures. In asecond time, against the known limits of the 3D modeling of soil geoelectrical structures, we have developed an innovative process of 3D modeling of the physical properties of soil by geophysical methods combination. These works allow characterizing the parameters who governing the positioning and the number of necessary primary data.Finally, an innovative measuring device of Kinematic Electrical Resistivity Tomography (KERT) has been developed. The validation of the device on three different site has allowed to highlight its ability to detect the soil geoelectrical structures within a linear of hundreds meters. This device is a valuable tool for studying soil geoelectrical structures in the context of high yield geophysical prospection

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Izard, Lloyd. "Structuration spatiale et variabilité des écosystèmes mésopélagiques dans l'Océan Indien Sud." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS621.

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Abstract:

L'océan Indien Sud abrite une riche diversité de milieux océaniques, de communautés pélagiques et de populations de prédateurs qui ont récemment abouti à des zones de conservation et un classement au patrimoine mondial de l'UNESCO. Cependant, des populations de prédateurs de la région ont montré des signes de déclin, probablement liés aux effets du changement climatique et à la dynamique de leurs proies. Ces dernières sont principalement composées de zooplancton et de micronecton, qui occupent une place centrale dans les écosystèmes marins en influençant les cycles biogéochimiques et le transfert d'énergie et de biomasse le long du réseau trophique. Cependant, l'étude de leur structuration est complexe en raison de leur distribution en profondeur dans la zone mésopélagique (200-1000 m) et de leurs migrations verticales quotidiennes, en faisant l’une des zones les moins connues à l'échelle globale. Dans cette thèse, nous utilisons l'acoustique active, qui permet de suivre ces organismes avec une haute résolution spatiale et verticale, pour étudier la structuration des écosystèmes mésopélagiques dans deux systèmes océaniques contrastés. Nous avons d'abord examiné leur réponse dans une zone de transition entre ces océans, dans la région des îles Saint-Paul et Amsterdam. Nos résultats indiquent que les migrations nycthémérales sont le principal facteur structurant verticalement les organismes pélagiques, même dans une zone de transition marquée. Trois régions ont été identifiées, cohérentes spatialement et partageant des caractéristiques environnementales et acoustiques communes. L'observation à 38 kHz (couramment utilisée en hydroacoustique) a confirmé une activité biologique accrue dans la zone subtropicale et un minimum dans la zone subantarctique. Cependant, nos analyses révèlent également une réponse acoustique distincte en fonction de la fréquence acoustique considérée, en termes de structuration verticale et de biomasse intégrée. De plus, les faibles niveaux mesurés dans l'océan Austral semblent ne pas correspondre aux fortes biomasses consommées par les importantes populations de prédateurs marins de cette région. Ces observations mettent en évidence un problème de résonance acoustique pour l'étude de ces organismes. Pour étudier ce phénomène, notre seconde étude s'est focalisée sur la structuration des communautés mésopélagiques à l'échelle régionale, proposant une classification des paysages acoustiques à deux fréquences permettant de sonder jusqu'à 1000 m de profondeur. Quatre régions spatialement cohérentes ont été identifiées en se basant sur la combinaison de la structuration verticale aux deux fréquences considérées. Les résultats de cette étude révèlent une inversion de la dominance de la réponse acoustique entre le 38 et le 18 kHz au niveau du front subantarctique, confortant l'hypothèse d'un changement de communauté à ces latitudes, et questionnent l'utilisation du 38 kHz comme descripteur des communautés mésopélagiques. Les données acoustiques étant complexes (potentiellement multivariées, en quatre dimensions, et aux portées verticales distinctes), les travaux présentés dans cette thèse ont également contribué au développement de méthodes d'analyse fonctionnelle permettant de concilier la variabilité horizontale, verticale et temporelle de ces écosystèmes. La gestion des écosystèmes marins nécessitant une compréhension des dynamiques de ces systèmes et de la structuration des communautés qui les composent, nos travaux ont également eu des échos en conservation marine; au niveau national, en contribuant au dossier d'extension de la réserve naturelle des îles Saint-Paul et Amsterdam, puis international en contribuant à l'écorégionalisation de la zone pélagique de la région subtropicale et subantarctique de l'océan Indien Sud
The Southern Indian Ocean hosts diverse oceanic environments, pelagic communities, and predator populations that have recently led to the establishment of conservation areas and UNESCO World Heritage recognition. However, predator populations in this region have displayed signs of decline, likely attributed to the impacts of climate change and prey dynamics. These prey populations consist predominantly of zooplankton and micronekton, playing a crucial role in marine ecosystems by influencing biogeochemical cycles and the transfer of energy and biomass along the trophic web. Nevertheless, the study of their structuring is intricate due to their deep distribution in the mesopelagic zone (200-1000 m) and their daily vertical migrations, making it one of the least explored areas on a global scale. In this thesis, we employ active acoustics, which provides high spatial and vertical resolution for tracking these organisms, to investigate the structuring of mesopelagic ecosystems in two contrasting oceanic systems. We initially examined their responses in a transition zone between these oceans, within the Saint-Paul and Amsterdam Islands region. Our findings indicate that nycthemeral migrations are the primary factor vertically structuring pelagic organisms, even within a pronounced transition zone. Three spatially coherent regions were identified, sharing common environmental and acoustic features. Observations at 38 kHz (commonly used in hydroacoustics) confirmed increased biological activity in the subtropical zone and a minimum in the subantarctic zone. However, our analyses also reveal a distinct acoustic response based on the acoustic frequency considered, in terms of vertical structuring and integrated biomass. Additionally, the low levels measured in the Southern Ocean appear inconsistent with the high biomasses consumed by the large marine predator populations in this region. These observations highlight an acoustic resonance issue in the study of these organisms. To investigate this phenomenon, our second study focused on the structuring of communities at a regional scale, proposing a two-frequency acoustic landscape classification, both probing depths of up to 1000 m. Four spatially coherent regions were identified based on the combination of vertical structuring at the two considered frequencies. The results of this study reveal a shift in the dominance of acoustic responses between 38 and 18 kHz at the subantarctic front, supporting the hypothesis of a community change at these latitudes and raising questions regarding the use of 38 kHz as a descriptor for mesopelagic communities. Given the complexity of acoustic data (potentially multivariate, with distinct vertical ranges, and four-dimensional), the work presented in this thesis also contributed to the development of functional analysis methods to reconcile the horizontal, vertical, and temporal variability of these ecosystems. As marine ecosystem management requires an understanding of the dynamics of these systems and the structuring of the communities within them, our work has also had implications in marine conservation. At the national level, it contributed to the extension of the Saint-Paul and Amsterdam Islands Nature Reserve, and at the international level, it contributed to the ecoregionalization of the pelagic zone in the subtropical and subantarctic region of the South Indian Ocean

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Bolle, Albert. "Approche probabiliste en mécanique des sols, avec prise en compte de la variabilité spatiale /." [S.l.] : [s.n.], 1988. http://library.epfl.ch/theses/?nr=743.

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Mrabet, Zouhaier. "Fiabilité des remblais homogènes compactés." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL088N.

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Nous présentons les outils de la modélisation de fiabilité des remblais homogènes avec une représentation de la variabilité spatiale des propriétés des sols par des champs stochastiques spatiaux en introduisant l'autocorrélation horizontale suivant les deux axes x et y, ainsi que l'autocorrélation verticale suivant l'axe z de la cohésion non drainée. La répartition spatiale de la cohésion non drainée a été modélisée au moyen d'un champ stochastique. Cette approche nous a permis d'évaluer l'espérance et la variance de la valeur moyenne de la résistance au cisaillement le long d'une surface potentielle de rupture dans le cadre d'une analyse limite tridimensionnelle de stabilité d'un remblai homogène (Hovland, 1977). Cette approche nous a permis de montrer que la fiabilité des mécanismes 3D peut être plus faible que celle des mécanismes 2D bien que le facteur de sécurité déterministe soit plus fort, du fait que la variance de la cohésion moyenne sur une surface de rupture de faibles dimensions reste forte. L'application de cette approche pour le cas du barrage de Mirgenbach avec une surface de rupture comprenant une partie plane (bloc), bien qu'elle corresponde à un facteur de sécurité déterministe plus élevé, peut être moins fiable que celle d'une surface de rupture de type ellipsoïde de glissement, du fait que la variance de la cohésion moyenne sur la partie horizontale reste très forte en raison de la forte corrélation horizontale. Ceci a été montré par Auvinet et Rossa (1991) dans le cas 2D sur le même ouvrage.

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Fuentes-Ruiz, Carlos. "Approche fractale des transferts hydriques dans les sols non-saturés." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10147.

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Abstract:

Le memoire constitue une tentative d'utilisation de concepts issus de la geometrie fractale, a l'etude des transferts hydriques dans les sols partiellement satures en eau. Il a trait plus particulierement a la determination des parametres hydrodynamiques (relations pression capillaire-teneur en eau-conductivite hydraulique), a l'infiltration et au couplage ecoulements de surface et souterrain. Les resultats obtenus montrent l'interet de l'approche, tant au plan conceptuel au niveau de la generalisation de resultats fragmentaires precedemment obtenus, qu'experimental, notamment pour la description de la variabilite spatiale des proprietes hydrodynamiques des sols

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Imanzadeh, Saber. "Effets des incertitudes et de la variabilité spatiale des propriétés des sols et des structures sur le dimensionnement des semelles filantes et des conduites enterrées." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00803563.

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Abstract:

Le sol présente une variabilité spatiale des propriétés physiques et mécaniques dont les effets sur des structures légères avec semelles filantes et sur les conduites enterrées ne sont pas bien pris en compte dans leur dimensionnement. Cette variabilité naturelle peut être très importante dans le cas de ces ouvrages car elle induit des tassements différentiels, dont les conséquences peuvent être dommageables : fissures dans les murs, les poutres ou encore des fuites dans les réseaux d'assainissement. La variabilité naturelle du sol et l'incertitude liée à la connaissance imparfaite des propriétés du sol et/ou du béton ou de l'acier de la structure sont les principales sources d'incertitude dans le choix des paramètres de calcul pour le dimensionnement de ces structures. Dans cette thèse, une approche analytique avec les méthodes probabilistes (FOSM et SOSM) et le modèle de Winkler, puis numérique avec le couplage de la méthode des éléments finis avec des approches géostatistiques ont été successivement menées pour modéliser le comportement des semelles filantes et des conduites enterrés lorsque les incertitudes sur les propriétés mécaniques du sol et de la structure sont prises en compte dans leur dimensionnement. Il apparait ainsi, l'importance du comportement longitudinal de ces ouvrages et du poids des incertitudes dans leur dimensionnement.

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Moeys, Julien. "Variabilité spatiale et déterminismes agro-pédologiques du devenir d’un herbicide dans l’horizon de surface : application au cas de l'isoproturon dans un secteur agricole de Beauce chartraine." Paris, AgroParisTech, 2007. http://www.theses.fr/2007AGPT0063.

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Abstract:

La pollution diffuse des nappes phréatiques par les pesticides pose un problème environnemental critique. Les approches visant à moduler spatialement la dose de pesticide apportée en fonction des risques de transfert des molécules phytosanitaires à travers le sol sont a priori une solution séduisante. Dans un cadre de recherche, ces approches requièrent une connaissance spatialisée des caractéristiques hydropédologiques du sol, de l'adsorption et de la dégradation des molécules phytosanitaires, afin de pouvoir modéliser le comportement des molécules. Le travail de thèse présenté ici porte sur la première étape d'une telle démarche, la caractérisation des propriétés du sol et d’une molécule herbicide - l’isoproturon - à l’échelle d’un secteur agricole de 2600 ha de Beauce chartraine. Les objectifs de la thèse se décomposent en 3 parties : [i] Caractériser la variabilité spatiale des propriétés pédologiques, physico-chimiques et hydriques du sol (rétention en eau, conductivité hydraulique KSAT, fraction d'eau immobile fIMM), ainsi que les propriétés d’adsorption (KD) et de dégradation (DT50) de l’isoproturon dans l’horizon de surface du secteur agricole étudié ; [ii] Identifier les déterminismes agronomiques et/ou pédologiques des propriétés importantes pour le comportement des pesticides dans les sols ; [iii] Établir et tester des classes et des fonctions de pédotransfert permettant de prédire ces propriétés déterminantes à partir de propriétés agronomiques ou pédologiques plus simples. Les sols de ce secteur sont des sols moyennement épais développés dans un limon éolien reposant sur un calcaire gélifracté et cryoturbé. L’horizon de surface de 34 sites a été caractérisé, avec une détermination systématique des propriétés du lit de semence, et une détermination partielle du reste de l’horizon travaillé. Sur les 50 couches / échantillons de sol caractérisés, un tiers se trouvent dans des parcelles en travail simplifié (sans labour). À l’exception de la masse volumique apparente, les propriétés physico-chimiques du sol sont peu variables (teneur en argile et en CaCO3 notamment). Si les propriétés de rétention en eau et le KD de l’isoproturon sont, elles aussi, modérément contrastées, la fIMM, la KSAT, et la DT50 de l’isoproturon sont très variables. Un ‘effet méthode’ conséquent a été identifié pour l’interprétation des résultats des mesures de ces deux dernières propriétés. Une procédure d’ajustement direct ‘robuste’ des données d’infiltration a été mise au point pour calculer le KSAT, ainsi qu'une procédure d’ajustement direct des données de dégradation pour le calcul de la DT50 de l'isoproturon, mais elle ne résout pas l’inadéquation critique entre la cinétique de dégradation ‘effectivement’ biphasique observée pour la molécule et le modèle d’ordre 1 utilisé par les modèles pesticides. Une étude attentive des liens statistiques entre les propriétés par des méthodes paramétriques et non-paramétriques révèle des liens (et donc des déterminismes potentiels) cohérents mais peu marqués entre les propriétés : une part importante de la variabilité spatiale n’est pas expliquée par les propriétés agro-pédologiques mesurées. La conséquence logique, mais problématique, de cette variabilité ‘indéterminée’ des propriétés du sol et de l’isoproturon est l’impossibilité d’établir des classes ou des fonctions de pédotransfert locales avec une erreur de prédiction satisfaisante. Seule la prédiction du KD, ou du KOC, peut être envisagée. Avec les propriétés mesurées et les méthodes d’analyse testées, il ne semble pas possible de prédire - et donc de spatialiser - les autres propriétés importantes pour le devenir de l’isoproturon dans l’horizon de surface de ce secteur.

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Assi, Jean Patrice. "Contribution de la tomographie électrique 3D à la détermination de la variabilité spatiale du sol à l'échelle décimétrique : application au suivi des phénomènes d'infiltrations rapides." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066064.

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Ce mémoire présente les résultats de deux expérimentations conduites sur deux sites pédologiques tests. Il concerne l'application de la tomographie électrique à l'étude de la variabilité de la teneur en eau des sols, à l'échelle décimétrique d'une part et au suivi de l'infiltration dans deux fosses pilotes, d’autre part. Les deux premiers chapitres sont d'ordre introductif et méthodologique. Dans le premier chapitre l'application de toutes les méthodes géophysiques classiques à l'étude des sols est examinée. À la suite de cet exposé les grandes lignes des sciences du sol sont également décrites et discutés. Le second chapitre est dédié dans sa presque totalité à la technique dite « tomographie électrique 3D ». L'exposé débute par les notions fondamentales propres aux méthodes électriques à courant continu et en particulier à la résistivité ou à la conductivité des sols et des formations géologiques. La différence entre la zone saturée des sols non argileux, dans laquelle la loi d'Archie s'applique et la zone non saturée est bien mise en évidence. Il est proposé que des travaux spécifiques soient menés en laboratoire pour déterminer au mieux une loi nécessairement voisine de celle d'Archi décrivant les variations de la résistivité d'un sol avec la porosité, la teneur en eau, la température et la teneur en argile. L'exposé se poursuit par la présentation des équations fondamentales de la prospection électrique. Le sondage électrique, outil d'investigation des structures 1 D est brièvement décrit en insistant sur ses avantages et ses limites. C’est pour dépasser ses limites que la tomographie électrique 2 D et 3D ont été développées. La tomographie 3D est présentée en détail dans le corps de ce chapitre, depuis la mise en œuvre sur le terrain jusqu'au traitement et à l'inversion des données qui conduit à un modèle 3 D de la répartition des résistivités vraies au sein du cube étudié. La comparaison entre les différents dispositifs classiques - bipôle, tripôle et quadripôle - est détaillée en matière de sensibilité, de profondeur d'investigation et d'amplitude du signal mesuré. Des tableaux comparatifs quantitatifs sont présentés qui confirment les conclusions généralement acceptées par les géophysiciens d'expérience. Le troisième chapitre est consacré à l'expérience conduite à Ouarville avec un dispositif de 96 électrodes pour une superficie totale couverte d'environ 4 m x 5,50 m. Trois conclusions s'imposent : (1) la topographie du substratum calcaire est cartographié par latomographie électrique avec une bonne concordance avec l'information directe obtenue par les sondages ; (2) la résistivité électrique des sols décroît avec la teneur en eau avec une loi de proportionnalité ou quelque peu plus rapide que la proportionnalité ; (3) les variations spatiales de la teneur en eau au sein de chaque horizon sont d'amplitude trop faibles pour pouvoir être corrélées avec les cartes de résistivités vraies aux profondeurs correspondantes. En d'autres termes, les variations spatiales des résistivités à l'intérieur de chaque horizon dépendent d'un autre paramètre que la teneur en eau. Ce pourrait être la masse volumique (Besson et al. 2004). Mais le contrôle n’a pas été effectué. Le dernier chapitre concerne le suivi de l'infiltration d'eau douce et d'eau salée dans une fosse où le milieu est de type sableux ; la seconde fosse est emplie d’une argile autochtone. Les hétérogénéités des remplissages de chacune de ces fosses sont clairement cartographiées par la tomographie électrique 3D avant que les opérations d'infiltration ne commencent. Ces hétérogénéités expliquent la variabilité spatiale des vitesses d'infiltration et d'évaporation dans chacune de ces fosses. Huit pseudo-logs de résistivités sont suivis avec des pas de temps d'environ un quart d'heure pour une durée totale de l'expérimentation supérieure à deux heures. Les résultats obtenus sur chacune des fosses permettent d'établir qualitativement et quelquefois quantitativement une relation entre l'évolution temporelle de la résistivité et les phénomènes d’infiltration et de diffusion.

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Aboujaoudé, Adel. "Modélisation hydrologique de l'infiltration dans les sols encroûtés à différentes échelles spatiales." Grenoble 1, 1991. http://www.theses.fr/1991GRE10050.

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Abstract:

L'objectif de cette etude est la modelisation mecaniste du processus d'infiltration dans les sols encroutes et ce a differentes echelles spatiales: l'echelle de la colonne de sol de laboratoire, l'echelle metrique correspondant a une section transversale de sillon et l'echelle regionale du versant. Dans le premier cas, deux modeles simulant le comportement hydrodynamique de la croute sont developpes et confrontes: modele d'impedance et de bi-couches. L'etude montre que du cote theorique ces deux modeles se valent mais, du cote pratique, le premier s'avere plus interessant. Dans le second cas, l'influence de la geometrie de la surface du sol et de la variabilite spatiale de l'apaisseur de la croute sont examinees. Les resultats d'un modele plan vertical sont compares a deux d'un modele unidimensionnel afin d'evaluer la perte de precision induite par cette derniere approche. Dans le dernier cas, l'infiltration est situee dans un contexte hydrologique. Elle est couplee au ruissellement et a l'ecoulement dans la nappe phreatique. L'accent est mis sur le role joue par la variabilite spatiale des parametres hydrodynamiques du sol et sur la pertinence du concept de milieu homogene equivalent

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Darwich, Ghina. "Modélisation du comportement géo-mécanique d’une conduite de transfert et évaluation de sa performance en contexte incertain." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0096.

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Abstract:

L’objectif principal de cette thèse est de mieux appréhender les mécanismes qui contrôlent le comportement géo-mécanique d’une conduite de transfert en vue d’évaluer sa performance en contexte incertain. Elle s’articule autour de quatre points principaux :Le premier point est relatif à l'interaction sol-conduite : Dans le cas des conduites enterrées, le sol a une influence déterminante sur la répartition des efforts, des déplacements et par conséquent des contraintes et des déformations de la conduite. Le modèle simplifié de Winkler a été choisi pour représenter l'interaction sol-conduite dans notre étude. Ce modèle, approprié pour les ouvrages géotechniques, a l'avantage de ne nécessiter qu'un seul paramètre (le coefficient de réaction du sol) pour caractériser les réponses du sol et de la structure sous chargement.Le deuxième point concerne la modélisation numérique : Une modélisation 1D dans le sens longitudinal, qui considère la conduite comme une poutre sur appuis élastiques, n’est pas suffisante pour traduire le comportement « réel » de cette conduite. La modélisation en plan 2D, qui ne considère la conduite que par sa section transversale, est également insuffisante pour représenter « la réalité ». La modélisation 3D, quant à elle, demeure très coûteuse vis-à-vis du temps de calcul dans un contexte d’analyse probabiliste. Dans le cadre de notre étude, des conduites enterrées en béton armé à âme en tôle d’acier, transportant de l’eau potable sous pression élevée, sont considérées. Pour tenir compte des effets de la pression interne et du chargement complexe en surface, ainsi que de ceux du sol (dans les deux sens : longitudinal et transversal), nous faisons appel à une «modélisation 2,5D». Elle consiste à combiner la réponse géo-mécanique dans la section transversale, obtenue à partir d’un modèle 2D, et celle d’un modèle simple 1D, de façon à obtenir le profil des tassements et celui des contraintes dans la section tout au long de la conduite.Le troisième point concerne la prise en compte des diverses incertitudes et de la variabilité spatiale du sol : Le comportement géo-mécanique des conduites enterrées est entaché d’incertitudes aléatoires -liées à la variabilité intrinsèque des propriétés des matériaux et leur hétérogénéité- et épistémiques -résultant d’une méconnaissance partielle voire totale du mécanisme étudié-. La variabilité longitudinale du sol est considérée au travers de la théorie des champs aléatoires de VanMarcke.Enfin, le quatrième point est consacré à l’application de l’approche développée dans un contexte de gestion patrimoniale d’un réseau d’eau par la définition et la quantification d’indicateurs de criticité permettant, par les méthodes d'analyse en fiabilité, d’évaluer la performance de la conduite vis-à-vis d’états limites préalablement définis en lien avec l’inspection, la maintenance ou le renouvellement
The main objective of this thesis is to better understand the mechanisms that control the geo-mechanical behavior of a feeder in order to evaluate its performance in uncertain context. It is focused on four main points:The first point is related to the soil-pipe interaction: In the case of buried pipelines, the soil has a decisive influence on the distribution of forces, displacements and consequently stresses and deformations of the pipe. The simplified Winkler model was chosen to represent the soil-pipe interaction in our study. This model, which is appropriate for geotechnical structures, has the advantage of requiring only one parameter (the coefficient of subgrade reaction) to characterize the response of the soil and the structure under loading.The second point concerns numerical modeling: A 1D modeling in the longitudinal direction, which considers the pipe as a beam on elastic springs, is not enough to translate the "real" behavior of this pipe. 2D plane modeling, which considers the pipe only by its cross section, is also insufficient to represent "reality". 3D modeling remains very expensive vis-à-vis the calculation time in a probabilistic context. In our study, buried reinforced concrete pipes (with steel core) carrying drinking water under high pressure, are considered. To account for the effects of internal pressure and complex surface loading, and those of the soil (in both longitudinal and transverse directions), we use a "2.5D modeling". It consists in combining the geo-mechanical response in the cross section, obtained from a 2D model, and that of a simple 1D model, so as to obtain the profile of the settlements and that of the stresses in the section all along the pipe.The third point concerns the various uncertainties and the spatial variability of the soil: The geo-mechanical behavior of the buried pipelines is tainted with random uncertainties - related to the intrinsic variability of the materials properties and their heterogeneity - and epistemic uncertainties - resulting from a partial or total ignorance of the studied mechanism. Longitudinal soil variability is considered through VanMarcke's Random Field Theory.Finally, the fourth point is devoted to the application of the developed approach in the context of asset management of a water network by defining and quantifying criticality indicators allowing, through reliability analysis methods, evaluating the performance of the pipe vis-à-vis previously defined limit states related to inspection, maintenance or renewal

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Akroume, Emila. "Élaboration d'un dispositif expérimental de manipulations de matière organique sur le long terme en forêt tempérée et évaluation des impacts à très court terme des exportations sur le sol." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2015. http://www.theses.fr/2015AGPT0069.

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Abstract:

Les rémanents de coupe constituent une ressource non exploitée potentiellement utilisable à des fins énergétiques, mais aussi un compartiment essentiel pour la fertilité et la biodiversité des sols forestiers. Des études en zones tropicales ou boréales prouvent les impacts négatifs de telles pratiques sur les écosystèmes forestiers. Le réseau Matières Organiques des Sols (MOS) a été élaboré afin d’évaluer les effets à court et long terme des manipulations de matière organique sur les peuplements forestiers tempérés.Cette thèse a deux objectifs : i) élaborer la méthodologie nécessaire pour caractériser la variabilité des écosystèmes puis mettre en oeuvre le dispositif expérimental national de manipulations de matière organique en tenant compte de cette variabilité et ii) décrire les impacts à très court terme des prélèvements de biomasse sur le fonctionnement des sols forestiers. Ce second objectif s'articule en deux volets: une première partie vise à évaluer l’impact de ces pratiques sylvicoles sur l'équilibre des cycles biogéochimiques et la diversité des communautés fongiques du sol in situ. Une seconde échelle d’étude, en conditions contrôlées, concerne le décryptage des interactions trophiques entre l'arbre, les champignons ectomycorhiziens associés, et les champignons lignivores au cours de la dégradation du bois.Ce premier suivi des sites du réseau MOS nous renseigne sur la réactivité à très court terme des sols forestiers en zone tempérée. L’absence de tendance claire confirme une préservation de l’équilibre des cycles sur un faible laps de temps mais permet de dégager des indicateurs fonctionnels qui semblent répondre rapidement aux perturbations. Un suivi annuel consolidera ces observations sur l’ensemble du dispositif MOS, incluant les indicateurs biologiques qui pourront être mis en évidence sur les communautés fongiques
Logging residues represent a non-exploited supply which could be used for energetic purpose, but they are also a relevant compartment for forest soil fertility and biodiversity. Some studies in tropical and boreal context have highlighted the negative impacts of these practices on the forest ecosystems. The MOS network has been set up to evaluate the effects of organic matters manipulations on temperate forest stands at short and long term.This thesis has two objectives: i) to set up the methodology necessary to characterized the ecosystems’ variability and then, to implement the national experimental design of organic matter manipulation by taking into account this variability and ii) to describe the very short terms impacts of organic matter removal on the forest soil cycling. This second aim is organized into two axes: a first part evaluates the impacts of these sylvicultural practices on the biogeochemical cycles and the diversity of fungal communities. A second study scale, in controlled conditions, deals with the understanding of the trophic interactions between trees, ectomycorrhizal fungi and saprotrophic fungi during the wooddecaying process.The absence of clear trend confirms the persistence in the soil functioning at very short term. This first monitoring permitted to identify some functional indicators. A regular monitoring will strengthen these observations by introducing some biological indicators on fungal communities

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Mokeddem, Abdelhammid. "Modélisation géomécanique et probabiliste des rideaux de palplanches : prise en compte de l’interaction sol-structure et de la variabilité spatiale du sol." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0057/document.

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Abstract:

Le comportement géomécanique des ouvrages géotechniques à l’exemple des rideaux de palplanches est entaché d’incertitudes épistémiques liées aux hypothèses régissant le modèle géomécanique de calcul, mais aussi d’incertitudes aléatoires liées à la variabilité spatiale du sol. L’objectif principal de cette thèse est de mieux appréhender l’effet de ces incertitudes sur le comportement d’un rideau de palplanches. Pour cela le présent mémoire s’articule autour de quatre points principaux : Le premier point est relatif d’une part à l’analyse des hypothèses utilisées pour la modélisation géomécanique d’un rideau de palplanches et d’autre part à l’extension de la méthode des coefficients de réaction d’un système unidimensionnel basé sur une poutre et des appuis élastoplastiques à un système bidimensionnel de plaque orthotrope sur le même type d’appuis (MISS-CR-PLQ). Le deuxième point concerne la modélisation de la variabilité spatiale du sol. Après une comparaison entre deux méthodes de génération de champs aléatoires nous avons retenu la méthode Circulant Embedding pour son efficience. Plusieurs études paramétriques ont été menées pour analyser les effets des hypothèses prises lors de la génération des champs aléatoires. Le troisième point concerne la mise en place d’une démarche mécano-fiabiliste permettant d’intégrer la variabilité spatiale du sol pour le cas des rideaux de palplanches. Le quatrième point est consacré à l’application de la démarche développée pour un cas d’étude à travers des analyses probabilistes et fiabilistes. L’influence des paramètres statistiques (e.g. les longueurs de corrélations, la corrélation croisée, …), mécanique et géométrique a été étudiée
The geomechanical behaviour of geotechnical structures such as sheet pile walls is subjected to epistemic uncertainties due to geomechanical models’ assumptions and also the aleatory uncertainties which could be related to the soil spatial variability. The main objective of this thesis is to gain more insight into the effect of these uncertainties on the sheet pile behaviour. To this end, this thesis focuses on four main issues: The first one is related on the one hand to the analysis of the used geomechanical hypotheses for modelling of retaining walls. On the other hand, to extend the one-dimensional subgrade reaction method which is based on a beam relying on elastoplastic supports to a two-dimensional system that call to an orthotropic plate relying on the same supports (MISS-CR-PLQ). The second issue concerns the soil spatial variability modelling. After a key comparison between two random field generation methods, we selected the Circulating Embedding method for its efficiency. Several parametric studies have been conducted to analyse the effects of different assumptions of random field generation. The third issue is related to the implementation of the proposed mechanical-reliability approach taking into account the soil spatial variability. The last issue is devoted to the application of the developed approach to a case study through probabilistic and reliability analyses. The influence of statistical parameters (e.g. correlation lengths, cross-correlation,...), mechanical and geometrical has been examined

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Bernoux, Martial. "Stocks de carbone des sols de l’Amazonie occidentale et leur dynamique lors de la conversion de la foret en pâturage." Orléans, 1998. http://www.theses.fr/1998ORLE2004.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est l'évaluation des stocks de carbone (C) des sols de l’Amazonie occidentale et de leur dynamique lors de la conversion de la foret en pâturage. Le calcul des stocks de c, sur une épaisseur donnée de sol, nécessite la connaissance des teneurs en c et des densités apparentes (DA) pour l'ensemble des horizons considérés. Or, les DA sont très souvent absentes dans les études antérieures, ainsi que les teneurs en C pour certain nombre d'horizons. Il a donc fallu construire des outils permettant leur estimation. La DA a été estimée à l'aide de régressions multiples à partir d'autres caractéristiques édaphiques, pour des données disponibles concernant 323 horizons de sol. Les teneurs en argile et en C sont les meilleurs paramètres pour estimer la DA. Le problème des données manquantes de C est résolu par l'utilisation d'équations de type puissance ou exponentiel pour modéliser la distribution du C avec la profondeur. Les résultats montrent que les deux modèles sont bien adaptes à ces sols. Toutefois, l'intérêt du modèle exponentiel est double : il permet des estimations plus précises ainsi que de valoriser beaucoup plus de données existantes. Les stocks de C ont été calculés pour une région de 334. 000 km2. Les valeurs obtenues s'avèrent être similaires, entre 2100 e 2400 tg C. L'approche géostatistique fournit une valeur de 2220 tg C avec une erreur de 13%, contre 40% pour les approches cartographiques. La dynamique du C est étudiée pour la conversion de la foret en pâturage à l'aide du traçage naturel en 13C et la modélisation selon des modèles à 1 ou 2 compartiments. Le modèle à un compartiment a été retenu car beaucoup plus précis. Il conduit à estimer un temps moyen de résidence (TMR) du C provenant de la foret initiale de 18 ans pour la couche 0-5 cm, et de 56 ans pour celle 20-30 cm. Quant au C introduit par le pâturage, celui-ci possède un TMR de 5 à 6 ans, quelle que soit la couche analysée.

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Netto, André Maciel. "Transfert d'eau et de solutés dans un sol agricole hétérogène : analyse de différents types de mesures, de la variabilité spatiale et modélisation monodimensionnelle." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00801928.

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Abstract:

L'objectif de cette étude était de caractériser les transferts d 'eau et de solutés dans un sol hétérogène pour prédire le devenir de polluants dans le sol et vers l'aquifère sous-jacente. Une série d'essais a été conduite sur le site observatoire de La Côte Saint-André. Les variabilités spatio-temporelles des variables hydriques et des concentrations de différentes molécules ( isotope de l'eau, anions, pesticide, nitrate) ont été mesurées selon différentes méthodes: suivi stationnel (sonde à neutrons, tensiomètres, cellules de prélèvements), percolation à travers un Iysimètre, prélèvements destructifs sur un plan vertical ou dans un volume cylindrique. Une analyse géostatistique et statistique montre que les vari ables ne sont pas corrélées à courte distance et qu'environ 80 % des distributions suivent une loi normale. L' hétérogénéité des variables (estimée par le coefficient de variation) permet de les classer par ordre croissant: masse volumique sèche, teneurs en eau (massique et volumique) et concentrations. Les cartographies des concentrations en solutés obtenues après analyse des échantillons (destructifs) dans des plans verticaux indiquent des écoulements préférentiels d'eau que l'on modélise à une taille supérieure (m) par la partition de l'eau en fractions mobile et immobile. Cette approche est confirmée par les transferts globaux de so lutés à travers Ie Iysimètre pour des flux d'eau élevées. La comparaison entre les cartographies des teneurs en eau (prélèvements) et les mesures non-destructives par sonde à neutrons montre que cet appareil a un bon pouvoir intégrateur sur un volume de l'ordre de quelques dm3. On peut également utiliser ces cartographies pour optimiser la taille du guide d 'onde des sondes TDR. La confrontation entre concentrations en soluté mesurées par prélèvements du sol ou par extractions à l'aide de bougies poreuses fournit des résultats contrastés: pour les fortes valeurs de concentrations (nitrate par exemple), les mesures sont comparables, mais pour de faibles concentrations (traceur et pesticide) les mesures divergent. Enfin, la modélisation d'un milieu équivalent vertical ne semble pas trop mauvaise avec différents comportements: l' un à l'échelle annuelle où les temps de séjour convectifs de l'eau sont suflïsants pour que les cinétiques physiques et chimiques d 'échange soient négligeables (équilibre local) et l' autre à l'échelle de temps de l'épisode pluvieux (intense) où l'on doit tenir compte des cinétiques (comme la partition d'eau mobile - immobile). La base de données expérimentale peut encore être largement exploitée, notamment pour servir de support à une modélisation stochastique.

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Montoya, Noguera Silvana. "Evaluation et réduction des risques sismiques liés à la liquéfaction : modélisation numérique de leurs effets dans l’ISS." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC023/document.

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Abstract:

La liquéfaction des sols qui est déclenchée par des mouvements sismiques forts peut modifier la réponse d’un site. Ceci occasionne des dégâts importants dans les structures comme a été mis en évidence lors des tremblements de terre récents tels que celui de Christchurch, Nouvelle-Zélande et du Tohoku, Japon. L’évaluation du risque sismique des structures nécessite une modélisation robuste du comportement non linéaire de sols et de la prise en compte de l’interaction sol-structure (ISS). En général, le risque sismique est décrit comme la convolution entre l’aléa et la vulnérabilité du système. Cette thèse se pose comme une contribution à l’étude, via une modélisation numérique, de l’apparition de la liquéfaction et à l’utilisation des méthodes pour réduire les dommages induits.A cet effet, la méthode des éléments finis(FEM) dans le domaine temporel est utilisée comme outil numérique. Le modèle principal est composé d’un bâtiment fondé sur un sable liquéfiable. Comme la première étape de l’analyse du risque sismique, la première partie de cette thèse est consacrée à la caractérisation du comportement du sol et à sa modélisation.Une attention particulière est donnée à la sensibilité du modèle à des paramètres numériques. En suite, le modèle est validé pour le cas d’une propagation des ondes 1D avec les mesures issus du benchmark international PRENOLIN sur un site japonais. D’après la comparaison, le modèle arrive à prédire les enregistrements dans un test en aveugle.La deuxième partie, concerne la prise en compte dans la modélisation numérique du couplage de la surpression interstitielle (Δpw)et de la déformation du sol. Les effets favorables ou défavorables de ce type de modélisation ont été évalués sur le mouvement en surface du sol lors de la propagation des ondes et aussi sur le tassement et la performance sismique de deux structures.Cette partie contient des éléments d’un article publié dans Acta Geotechnica (Montoya-Noguera and Lopez-Caballero, 2016). Il a été trouvé que l’applicabilité du modèle dépend à la fois du niveau de liquéfaction et des effets d’ISS.Dans la dernière partie, une méthode est proposée pour modéliser la variabilité spatiale ajoutée au dépôt de sol dû à l’utilisation des techniques pour diminuer le degré de liquéfaction. Cette variabilité ajoutée peut différer considérablement de la variabilité inhérente ou naturelle. Dans cette thèse, elle sera modélisée par un champ aléatoire binaire.Pour évaluer l’efficience du mélange, la performance du système a été étudiée pour différents niveaux d’efficacité, c’est-à-dire,différentes fractions spatiales en allant de non traitées jusqu’à entièrement traitées. Tout d’abord le modèle binaire a été testé sur un cas simple, tel que la capacité portante d’une fondation superficielle sur un sol cohérent.Après, il a été utilisé dans le modèle de la structure sur le sol liquéfiable. Ce dernier cas,en partie, a été publié dans la revue GeoRisk (Montoya-Noguera and Lopez-Caballero,2015). En raison de l’interaction entre les deux types de sols du mélange, une importante variabilité est mise en évidence dans la réponse de la structure. En outre, des théories classiques et avancées d’homogénéisation ont été utilisées pour prédire la relation entre l’efficience moyenne et l’efficacité. En raison du comportement non linéaire du sol, les théories traditionnelles ne parviennent pas à prédire la réponse alors que certaines théories avancées qui comprennent la théorie de la percolation peuvent fournir une bonne estimation. En ce qui concerne l’effet de la variabilité spatiale ajoutée sur la diminution du tassement de la structure, différents séismes ont été testés et la réponse globale semble dépendre de leur rapport de PHV et PHA
Strong ground motions can trigger soil liquefaction that will alter the propagating signal and induce ground failure. Important damage in structures and lifelines has been evidenced after recent earthquakes such as Christchurch, New Zealand and Tohoku, Japanin 2011. Accurate prediction of the structures’ seismic risk requires a careful modeling of the nonlinear behavior of soil-structure interaction (SSI) systems. In general, seismic risk analysisis described as the convolution between the natural hazard and the vulnerability of the system. This thesis arises as a contribution to the numerical modeling of liquefaction evaluation and mitigation.For this purpose, the finite element method (FEM) in time domain is used as numerical tool. The main numerical model consists of are inforced concrete building with a shallow rigid foundation standing on saturated cohesionless soil. As the initial step on the seismic risk analysis, the first part of the thesis is consecrated to the characterization of the soil behavior and its constitutive modeling. Later on, some results of the model’s validation witha real site for the 1D wave propagation in dry conditions are presented. These are issued from the participation in the international benchmark PRENOLIN and concern the PARI site Sendaiin Japan. Even though very few laboratory and in-situ data were available, the model responses well with the recordings for the blind prediction. The second part, concerns the numerical modeling of coupling excess pore pressure (Δpw) and soil deformation. The effects were evaluated on the ground motion and on the structure’s settlement and performance. This part contains material from an article published in Acta Geotechnica (Montoya-Noguera andLopez-Caballero, 2015). The applicability of the models was found to depend on both the liquefaction level and the SSI effects.In the last part, an innovative method is proposed to model spatial variability added to the deposit due to soil improvement techniques used to strengthen soft soils and mitigate liquefaction. Innovative treatment processes such as bentonite permeations and biogrouting,among others have recently emerged.However, there remains some uncertainties concerning the degree of spatial variability introduced in the design and its effect of the system’s performance.This added variability can differ significantly from the inherent or natural variability thus, in this thesis, it is modeled by coupling FEM with a binary random field. The efficiency in improving the soil behavior related to the effectiveness of the method measured by the amount of soil changed was analyzed. Two cases were studied: the bearing capacity of a shallow foundation under cohesive soil and the liquefaction-induced settlement of a structure under cohesionless loose soil. The latter, in part, contains material published in GeoRisk journal (Montoya-Noguera and Lopez-Caballero, 2015). Due to the interaction between the two soils, an important variability is evidenced in the response. Additionally, traditional and advanced homogenization theories were used to predict the relation between the average efficiency and effectiveness. Because of the nonlinear soil behavior, the traditional theories fail to predict the response while some advanced theories which include the percolation theory may provide a good estimate. Concerning the effect of added spatial variability on soil liquefaction, different input motions were tested and the response of the whole was found to depend on the ratio of PHV and PHA of the input motion

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Ruelle, Pierre. "Variabilité spatiale à l'échelle de parcelles de cultures : étude expérimentale et modélisation des bilans hyriques et des rendements." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10035.

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Abstract:

La parcelle de culture, unite caracteristique du paysage et echelle operationnelle pour l'agriculteur, constitue la surface elementaire de gestion de l'eau et de l'environnement. Aussi ce memoire s'attache a caracteriser a cette echelle variabilite des rendements des cultures et des bilans hydriques en confrontant approche experimentale et modelisation. Une meme methodologie a ete appliquee sur deux sites mediterraneens: en tunisie pour trois cultures pluviales et en france pour deux essais de sorghos irrigues par aspersion. La variabilite spatiale des rendements, de l'humidite du premier metre de sol et de l'irrigation est etudiee par la geostatistique. Puis les bilans hydriques locaux in situ sont etablis sur des stations tensioneutroniques representatives. La modelisation stationnelle est realisee en utilisant un modele deterministe simplifie du bilan hydrique de type capacitif, pilote et, dans le cas de montpellier, une fonction de rendement. En complement, une etude de sensibilite du modele a montre l'importance de l'estimation de la reserve mobilisable et de la variable reserve initiale. La variabilite simultanee, a l'echelle parcellaire, du sol (reserve mobilisable rm et reserve initiale ri) et de l'irrigation i a ete prise en compte grace a une version stochastique du modele, en utilisant la methode des bandes tournantes. Il a ainsi ete mis en evidence que: la variabilite du sol a une influence preponderante sur l'etr et le rendement ; la variance maximale de l'etr est observee en debut de stress ; les variogrammes des sorties du modele ont des structures emboitees fortement dependantes de la correlation entre ri et rm. L'approche developpee ici est la seule qui apprehende l'effet de la variabilite simultanee du sol et de l'irrigation sur le bilan hydrique et le rendement

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Lecerf, Rémi. "Suivi des changements d'occupation et d'utilisation des sols d'origine anthropique et climatique à l'échelle régionale par télédétection moyenne résolution (application à la Bretagne)." Phd thesis, Université Rennes 2, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00337099.

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Abstract:

Les données de télédétection disponibles jusqu'à présent ne permettaient pas d'envisager un suivi spatio-temporel détaillé de l'occupation et de l'utilisation des sols à l'échelle régionale dans des régions au paysage très fragmenté, en raison de leur résolution temporelle trop faible ou de leur couverture spatiale trop limitée. Les objectifs de cette thèse étaient d'une part d'évaluer des séries temporelles d'images de télédétection à moyenne résolution spatiale pour effectuer ce type de suivi et d'autre part d'identifier et de caractériser les changements d'usage des terres en région agricole intensive à travers l'évolution de deux indicateurs, le taux de couverture hivernale des sols et le ratio céréales-prairies. Pour cela, des séries temporelles MODIS ont été constituées sur la région Bretagne entre 2000 et 2008. Une chaîne de prétraitements et de traitements complète a été mise en œuvre. Elle comprend des méthodes déjà utilisées sur des images de télédétection, mais qui ont dû être adaptées aux séries temporelles MODIS, et des méthodes originales, notamment pour la phase de reconstruction des séries temporelles. Les résultats montrent des tendances d'évolution comme la diminution des prairies au détriment des céréales ou l'augmentation de l'implantation d'intercultures. Ils mettent aussi en évidence des changements ponctuels comme l'augmentation des céréales en 2006 et 2008 et du maïs en 2001. Les principaux facteurs de changements d'occupation et d'utilisation agricole du sol, qui sont des conditions climatiques particulières ou des changements de pratiques agricoles en fonction du contexte politique ou socio-économique, ont été identifiés

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Robin, Paul. "Bilan hydrique des sols : quantification de la variabilite spatiale et de l'incertitude. application a la modelisation hydrologique de la guadeloupe, ile de basse-terre." Paris, ENMP, 1990. http://www.theses.fr/1990ENMP0242.

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Abstract:

En vue de representer un systeme naturel a l'aide d'un modele mathematique, on a besoin de donnees observees representatives de la variabilite spatio-temporelle du systeme. Dans ces donnees, les entrees et sorties pour le modele doivent etre coherentes. Nous presentons ici une methodologie qui permet de juger l'adequation entre les donnees et un objectif de modelisation. Nous appliquons cette methodologie a la modelisation hydrologique de la guadeloupe, une ile tropicale de 850 km#2, sur une periode de quatre ans au pas de temps journalier. Le modele est de type conceptuel, deterministe, distribue. Tout d'abord nous definissons l'imprecision et nous l'estimons pour les valeurs de pluie, debit et evapotranspiration. Nous classifions ces valeurs en fonction des imprecisions, nous calculons la frequence de chaque classe et les quantites d'information selon la theorie de shannon. Cela nous permet de choisir certains bassins versants ou les donnees sont suffisamment coherentes. Ensuite nous presentons les resultats de la modelisation. Pour les bassins versants choisis precedemment, il est effectivement possible d'ameliorer notre connaissance de l'evapotranspiration ou des flux souterrains. Pour les autres bassins versants, il est seulement possible de calibrer ou de valider les parametres du modele au cours de certaines periodes

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Boivin, Pascal. "Caracterisation physique des sols sulfates acides da la vallee de katoure (basse casamance-senegal). Etude de la variabilite spatiale et relations avec les caracteristiques pedologiques." Paris 6, 1990. http://www.theses.fr/1990PA066045.

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Abstract:

Ce memoire est consacre a l'etude critique de la caracterisation physique et hydrodynamique d'un sol par differentes methodes. Une premiere partie permet de definir la couverture pedologique et sa variabilite au niveau du site retenu. Elle est composee de sols sulfates acides evolues. La confrontation des caracteristiques morphologiques et analytiques, et l'etude de leur variabilite spatiale, permettent de montrer que les sols s'organisent selon deux determinismes principaux, a savoir mise en place des materiaux et dynamique de la nappe superficielle. Une deuxieme partie est consacree a l'evaluation des caracteristiques physiques et hydrodynamiques des sols au champ et au laboratoire. L'infiltrabilite est determinee au champ par la methode du double anneau. La variabilite spatiale de la mesure et l'influence de la dimension du dispositif sont precisees. L'evaluation des courbes caracteristiques de succion au laboratoire sur petits monolithes est completee par l'introduction d'une methode originale de caracterisation physique, basee sur l'etude et la modelisation du retrait des echantillons au cours de leur dessechement. Ceci permet de montrer la relation entre courbe de retrait et courbe de succion des les faibles teneurs en argile, et remet partiellement en cause la formulation des modeles classiques des courbes de succion. La signification physique des parametres de calage du modele de retrait est validee dans ce cas. Enfin, on montre que ces grandeurs sont liees aux principaux facteurs de differenciation des sols, ce qui n'est pas verifie pour les caracteristiques hydrodynamiques

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Do, Thi Phuong Thao. "Apport de la télédétection spatiale pour l'étude multiscalaire des interactions climat-surface en Afrique de l'Ouest : étude du bassin versant de l'Ouémé supérieur (Bénin)." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU025/document.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du programme international AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine) dont un des objectifs est de mieux connaître les dynamiques régionales des interactions climat-environnement-société. Elle est une contribution à l'étude de la variabilité spatio-temporelle de la végétation, en fonction des différents types d'occupation du sol et sous contrainte des variations saisonnières et interannuelles de la pluviométrie sur la partie supérieure du bassin versant du fleuve Ouémé, au Bénin. Cette espace possède un important réseau de surveillance hydroclimatique au sol, l'observatoire AMMA-Catch, qui fournit de nombreuses données in situ. L'analyse s'appuie aussi sur différentes données issues de la télédétection satellitaire optique (LANDSAT, SPOT-VGT, MODIS, MSG-SEVIRI ou ECOCLIMAP) pour l'étude de l'occupation du sol, de la variabilité photosynthétique de la végétation ou des estimations pluviométriques (RFE – Rainfall Estimate). L'étude porte principalement sur trois questions : 1) les modifications des états de surface récemment observées dans cette zone expérimentale de l'Ouémé supérieur ; 2) la valorisation des différentes données issues de la télédétection satellitaire pour diagnostiquer la variabilité bioclimatique régionale de la végétation ; 3) la compréhension des interactions à l'interface climat/végétation, pour interpréter certaines variations bioclimatiques intra- et interannuelles en fonction des principaux états de surface. Les principaux résultats suggèrent qu'il est possible de discriminer des relations fonctionnelles selon les principaux états de surface forestiers ou très anthropisés. Les analyses diachroniques par classification d'images Landsat (ETM+) montrent que les espaces cultivés enregistrent régionalement une augmentation de 25 % sur la période 2003-2012. Les superficies de jachère diminuent, alors que les savanes arbustives augmentent. Tous les espaces forestiers perdent en superficie sur la décennie observée, en particulier les forêts denses (a priori protégées dans cette région) avec une baisse supérieure à 16 %. La variabilité spatio-temporelle d'un indice de végétation (NDVI) est significativement dépendante des trois principaux modes d'occupation du sol, même si l'artefact dû à la nébulosité complique les analyses et interprétations. Les contrastes entre le domaine de forêt naturelle encore préservée (la forêt classée) et les espaces en mutation agricole (cultures et jachères) sont particulièrement visibles. Sur la décennie 2002-2012, il n'y a pas de tendance des pluies, mais plutôt une succession de phases sèches et humides, qui induisent finalement une stabilité interannuelle du NDVI. Le déphasage moyen entre pluies et activité végétale est en moyenne de quatre décades, mais il semble que la fin de la saison végétative recule ait reculé d'au moins 10 jours sur la période étudiée, traduisant une modification des précipitations de fin d'année
This thesis is part of the international AMMA program (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine - Multidisciplinary Analysis of African Monsoon) whose objective is to better understand the regional dynamics of climate-environment-society interactions. It is a contribution to the study of the spatio-temporal variability of vegetation, according to different land use types and under the constraints of seasonal and interannual variations in rainfall in the upper basin of Ouémé river, Benin. This area has an extensive network of hydro-climatic ground monitoring, observatory AMMA-Catch, which provides many in-situ data. The analysis also relies on data from different optical remote sensing satellites (LANDSAT, SPOT-VGT, MODIS, MSG-SEVIRI or ECOCLIMAP) for the study of land occupation, variability of photosynthetic vegetation or rainfall estimate (RFE). The study focuses mainly on three questions: 1) the changes in surface conditions recently observed in the experimental area of upper Ouémé; 2) the analysis of various data from satellite remote sensing to diagnose regional bioclimatic variability of vegetation; 3) the understanding of climate/vegetation interface interactions, in order to interpret certain intra-and interannual bioclimatic variations depending on the main surface conditions. The main results suggest that it is possible to discriminate the functional relationships from the main conditions of forest or anthropized surface. The diachronic analysis through the classification of Landsat (ETM +) images show that the cultivated areas recorded regionally an increase of 25% over the period of 2003-2012. The areas of set-aside decrease, while shrublands increase. All forests lost in area over the decade observed, particularly dense forest (presumably protected in this region) with a drop of over 16%. The spatio-temporal variability of a vegetation index (NDVI) significantly depends on three main types of land use, even though the noise due to the cloud cover complicates the analysis and interpretation. The contrasts between the preserved natural forest area (the forest reserve) and the agricultural areas (crops and fallow) are particularly visible. Over the decade 2002-2012, there is no trend of rainfall, but rather a succession of wet and dry phases, which ultimately induce an interannual stability of NDVI. The average phase difference between rainfall and vegetation activity is four decades, but it seems that the end of the vegetation growing season has retreated back to at least 10 days during the study period, reflecting a change in rainfall at the end of the year

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Reutenauer, Daniel. "Variabilite spatiale des proprietes physiques et hydriques des sols et des formations superficielles du bassin versant de la fecht, en amont de turckheim ( haut-rhin, france)." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1987. http://www.theses.fr/1987STR10021.

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Abstract:

Les proprietes hydriques des sols et des formations superficielles (retention hydrique et conductivite hydraulique) commandent les mecanismes de redistribution des precipitations et les transferts hydriques dans les sols. L'etude des proprietes hydriques trouve de ce fait des applications pratiques dans l'ensemble des disciplines scientifiques relatives a la gestion des ressources en eau, dont l'enjeu economique et ecologique est considerable. Les caracteristiques geometriques et hydriques des sols resultent de leur evolution geomorphologique et pedologique. Le moyen le plus economique, mais aussi le plus realiste, d'aborder l'etude de la variabilite spatiale des proprietes hydriques a moyenne echelle consiste donc en : - une discretisation prealable de la zone d'etude en unites morphologiques homogenes, a l'aide de criteres naturalistes; - un echantillonnage allege au sein de chaque unite; - une verification statistique globale (analyses factorielles) de la pertinence du decoupage de l'espace effectue. Les proprietes physiques (densite apparente, texture, matiere organique) et hydriques ont ete mesurees au laboratoire sur 444 echantillons de sol, apres mise au point de l'appareillage necessaire. L'etude analytique des differentes variables montre que : - la texture est essentiellement liee a la nature de la roche-mere, - les proprietes hydriques sont determinees par l'etage phytoclimatique. .
Hydrodynamical properties of soils and detritic superficial formations (water retention and hydraulic conductivity) control the mechanisms of redistribution of precipitations and the hydric transferts in soils. Therefore the study of these properties leads to practical applications in all the scientific disciplines related to water ressources managment. Geometric and hydrodynamical characteristics of soils proceed from their geomorphological and pedological evolution. The most economic, but also the most realistic way for studying spatial variability of hydrodynamical properties in an area of some hundred km2 consists in : - a preliminary discretisation of the area in morphopedological units by using naturalistic criteria; - a stratified sampling and a statistical analysis of the residual variability inside each unit; - a statistical verification of the pertinency of the spatial cutting up. The physical ( texture, bulk density, organic matter) and hydrodynamical properties have been measured on 444 undisturbed soil cores. The statistical analysis of these data shows that : - texture is mostly dependent from the rock type. .

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Lefebvre, Antoine. "Contribution de la texture pour l’analyse d’images à très haute résolution spatiale : application à la détection de changement en milieu périurbain." Rennes 2, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00596339/fr/.

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Abstract:

Les données de télédétection acquises à Très Haute Résolution Spatiale (THRS) constituent une source d’information importante pour le suivi détaillé des changements d’occupation du sol sur de petites surfaces. Ces données sont particulièrement intéressantes pour les applications dans les milieux urbains et périurbains car elles permettent d’appréhender des changements brusques et irréguliers autant que des modifications subtiles et régulières. Toutefois, l’exploitation d’images à THRS nécessite des développements méthodologiques, les méthodes de détection de changement généralement utilisées pour traiter les images à basse et moyenne résolution n’étant pas adaptées : d’une part l’étendue et la résolution spectrale des capteurs à THRS sont souvent inférieures à celles des autres capteurs, la résolution spectrale des capteurs diminuant avec l’augmentation de leur résolution spatiale. D’autre part, la variabilité spectrale des pixels définissant les classes d’occupation du sol augmente en fonction de la résolution spatiale. Cette thèse présente ainsi une série d’outils méthodologiques qui permettent d’identifier et de caractériser automatiquement des changements affectant de petites surfaces à partir de données à THRS acquises à différentes dates et provenant de différentes sources. Contrairement à la majorité des méthodes utilisées en télédétection, l’originalité des outils présentés ne repose pas exclusivement ou essentiellement sur l’utilisation de l’information spectrale de l’image ; ils reposent surtout sur les propriétés de texture des objets géographiques observés. La texture est caractérisée à partir d’une analyse des coefficients issus d’une décomposition en ondelettes des images. Les outils développés comprennent : une méthode de correction de l’effet de vignettage des photographies aériennes anciennes ; une technique de segmentation d’images ; une méthode d’estimation de l’orientation dominante de motifs texturés ; une méthode de classification ; une méthode de détection de changements. L’ensemble de ces outils a été validé à partir d’exemples synthétiques, puis appliqué sur un secteur périurbain de l’agglomération rennaise afin de détecter les changements d’occupation et d’utilisation des sols à partir de photographies aériennes acquises en 1978 et 2001. Les taux de changement correctement détectés, qui varient de 78 % à 85 %, montrent l’intérêt d’exploiter la texture pour classer des images à THRS. Il est possible de détecter automatiquement différents types de changements et ainsi de distinguer des changements de pratiques culturales et des changements liés à l’artificialisation des sols. Les outils développés dans cette thèse sont génériques et s’appliquent à l’analyse de tout objet texturé. Ainsi nous avons exploité certains outils proposés pour détecter et caractériser des parcelles viticoles ou estimer des mouvements fluides en aéronautique
Remotely sensed images at very high spatial resolution (VHSR) constitute an important source of information for land cover change detection over small areas. They are particularly interesting for applications in urban and peri-urban areas because they can cope with sudden and irregular changes as well as regular and subtle changes. However the use of VHSR images needs methodological improvements, since usual change detection approaches, based on a pixel analysis, have been developed to process low and medium resolution images and can unfortunately not be applied for VHSR data. On one hand, spectral resolutions of VHSR sensors are often lower than those of other sensors, the spectral resolution decreasing with increasing spatial resolution. On the other hand, the spectral variability of pixels defining classes of land cover increases with the spatial resolution, resulting in a decrease in the separability between different classes of land cover and limitations of conventional classification methods based on pixel values. This thesis presents a series of methodological tools which allow to automatically identify and characterize changes over small areas from VHRS images acquired at different dates and from different sources. The originality of the tools presented here relies on the comparison of the textural properties of the objects of interest, while not using exclusively or primarily spectral information of the image but rather focusing on spatial information. The texture characterization is based on the analysis of the coefficients from a wavelet decomposition. The developed tools include : a preprocessing method dedicated to the vignetting effect correction for old aerial photographs ; an image segmentation approach ; a method for texture orientation estimation ; a classification method ; a change detection method. All these tools have been validated using synthetic examples and then applied in the suburban environment of the city of Rennes using aerial photographs acquired in 1978 and 2001. The classification rates, which ranged from 78 % to 85 %„ show the importance of texture for classification of VHSR images. They highlight the possibility of detecting different types of changes and thus to distinguish changes related to agricultural practices and urbanization. The tools developed in this thesis are generic and can be applied for the analysis of any textured pattern. To illustrate this, we have applied some of the proposed tools for detecting and characterizing vineyards and estimating fluid motions from images

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Celso, Dantas Antonino Antônio. "Modélisation des transferts de masse et de chaleur dans le système sol-plante-atmosphère : influence de la variabilité spatiale des caractéristiques hydrodynamiques du sol." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10096.

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Abstract:

Le mémoire est relatif à la modélisation des transferts couples de masse et de chaleur dans le système sol-plante-atmosphère: le modèle mécaniste est l'objet de mesures intensives dans le sol, sur la plante et dans les basses couches atmosphériques. Une version stochastique du modèle est développée afin d'étudier de façon théorique l'influence de la variabilité des caractéristiques hydrodynamiques du sol sur les transferts dans les systèmes sol nu atmosphère et sol-plante-atmosphère. Alors que l'approche déterministe apparaît adéquate pour un sol cultive, la végétation ayant tendance à lisser l'influence de la variabilité sur les transferts, elle n'est pas pertinente pour la modélisation des flux de surface dans le cas d'un sol nu

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Reutenauer, Daniel. "Variabilité spatiale des propriétés physiques et hydriques des sols et des formations superficielles du bassin versant de la Fecht, en amont de Turckheim (Haut Rhin, France)." Lille 3 : ANRT, 1989. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376092979.

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Revol, Philippe. "Caractérisation hydrodynamique des sols par infiltration bidimensionnelle axisymétrique et modélisation simplifiée de la micro-irrigation." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10184.

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Abstract:

Les caracteristiques hydrodynamiques du sol jouent un role essentiel sur la repartition de l'eau en micro-irrigation, en particulier dans le cas d'une source ponctuelle. Il est donc important de pouvoir connaitre celles-ci facilement lorsqu'on s'interesse au dimensionnement et a la conduite des reseaux a la parcelle. La premiere partie de ce memoire presente une etude des principales methodes de caracterisation par infiltration axisymetrique qui sont actuellement en phase de developpement. Cette etude est effectuee a partir d'experimentations au champ et de la modelisation numerique et analytique des essais. Nous etudions les performances de ces methodes, et notamment l'influence de l'utilisation d'un regime permanent approximatif. Nous montrons, a partir d'une solution analytique transitoire, comment s'affranchir de l'hypothese d'un regime permanent pour ameliorer la precision des resultats de l'analyse multidisque. Nous etudions aussi la possibilite d'utiliser les instants initiaux des regimes transitoires, et l'effet de la variabilite spatiale a courte echelle. Dans la seconde partie de ce memoire nous presentons une solution quasi-analytique pseudo-transitoire pour l'infiltration sous une source ponctuelle (il n'existe pas de theorie analytique transitoire complete). Les parametres s'obtiennent par les methodes etudiees dans la premiere partie de ce memoire, sauf un parametre concernant la diffusivite capillaire. Cette solution approchee donne des resultats coherents avec les autres types de modelisation et les experimentations au laboratoire et au champ. Elle presente la particularite essentielle de representer les effets de la gravite sur la deformation du front d'humectation. Une version simplifiee, avec extractin racinaire, fournit un modele analytique pour les transferts d'eau sous un goutteur en micro-irrigation. Ce modele permet, dans certaines limites, d'etudier le dimensionnement et la conduite d'un reseau

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Moeys, Julien. "Variabilité spatiale et déterminismes agro-pédologiques du devenir d'un herbicide dans l'horizon de surface - Application au cas de l'isoproturon dans un secteur agricole de Beauce chartraine." Phd thesis, AgroParisTech, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004448.

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Abstract:

La pollution diffuse des nappes phréatiques par les pesticides pose un problème environnemental critique. Les approches visant à moduler spatialement la dose de pesticide apportée en fonction des risques de transfert des molécules phytosanitaires à travers le sol sont a priori une solution séduisante. Dans un cadre de recherche, ces approches requièrent une connaissance spatialisée des caractéristiques hydropédologiques du sol, de l'adsorption et de la dégradation des molécules phytosanitaires, afin de pouvoir modéliser le comportement des molécules. Le travail de thèse présenté ici porte sur la première étape d'une telle démarche, la caractérisation des propriétés du sol et d'une molécule herbicide - l'isoproturon - à l'échelle d'un secteur agricole de 2600 ha de Beauce chartraine. Les objectifs de la thèse se décomposent en 3 parties : [i] Caractériser la variabilité spatiale des propriétés pédologiques, physico-chimiques et hydriques du sol (rétention en eau, conductivité hydraulique KSAT, fraction d'eau immobile fIMM), ainsi que les propriétés d'adsorption (KD) et de dégradation (DT50) de l'isoproturon dans l'horizon de surface du secteur agricole étudié ; [ii] Identifier les déterminismes agronomiques et/ou pédologiques des propriétés importantes pour le comportement des pesticides dans les sols ; [iii] Établir et tester des classes et des fonctions de pédotransfert permettant de prédire ces propriétés déterminantes à partir de propriétés agronomiques ou pédologiques plus simples. Les sols de ce secteur sont des sols moyennement épais développés dans un limon éolien reposant sur un calcaire gélifracté et cryoturbé. L'horizon de surface de 34 sites a été caractérisé, avec une détermination systématique des propriétés du lit de semence, et une détermination partielle du reste de l'horizon travaillé. Sur les 50 couches / échantillons de sol caractérisés, un tiers se trouvent dans des parcelles en travail simplifié (sans labour). À l'exception de la masse volumique apparente, les propriétés physico-chimiques du sol sont peu variables (teneur en argile et en CaCO3 notamment). Si les propriétés de rétention en eau et le KD de l'isoproturon sont, elles aussi, modérément contrastées, la fIMM, la KSAT, et la DT50 de l'isoproturon sont très variables. Un

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Xi, Nian-Xun. "Effects of patchy nitrogen inputs and soil nitrogen heterogeneity on grassland structure and function." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2015. http://www.theses.fr/2015CLF22542/document.

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Abstract:

A l’échelle mondiale, les prairies fournissent une grande variété de services écosystémiques et sont le support économique de nombreux systèmes d’élevage. Dans un contexte global éminemment changeant, une meilleure compréhension de la structure et du fonctionnement des prairies est incontournable pour proposer à la fois des gestions plus durables des ressources et promouvoir la fourniture de services écosystémiques diversifiés par ces écosystèmes. Les prairies étant des écosystèmes dynamiques et hétérogènes, notre capacité à prédire leur fonctionnement et leurs trajectoires de réponse à un facteur environnemental (climat, gestion) reste un défi scientifique important. Ainsi, dans des prairies pâturées, l’activité de grands herbivores va être facteur d’hétérogénéité des nutriments du sol via l'excrétion. Cependant les effets de ces apports nutritifs en « patchs » et de l'hétérogénéité spatiale du sol sur la structure et les propriétés de la prairie restent peu connus. L’objectif de cette thèse est d’examiner les effets de l'hétérogénéité spatiale de l'azote (N) dans le sol sur l’écosystème prairial, en portant une attention particulière sur les réponses des communautés végétales. Notre démarche a combiné des approches expérimentales et de modélisation pour analyser les impacts d'un certain nombre d'attributs de « patch » (différentes formes d’N, taille et contraste du patch), et leurs interactions possibles avec le régime de pluviométrie ou encore la date des apports en N. Nous montrons que des apports hétérogènes en N augmentent la production des plantes et la variabilité de la biomasse intra-parcelle quel que soit la forme d’N, mais qu’ils ne modifient pas, à court terme, la production à l’échelle de la parcelle prise dans son entier. Néanmoins, des apports hétérogènes d’N-organique favorisent l’asynchronie spatiale et temporelle entre les compartiments plante - sol, avec des implications pour le fonctionnement de la prairie à plus long terme. Contrairement à la production, la structure de la communauté végétale répond significativement à l’hétérogénéité en N, avec une dominance accrue de certaines espèces et un changement dans le rang des espèces subalternes. Contre toute attente, dans cette étude, la quantité de pluie ne modifie pas les effets de l'hétérogénéité sur la production et la structure de la communauté végétale. Des simulations réalisées avec un modèle spatialisé montrent que les effets de l'hétérogénéité sur la production à l’échelle de la parcelle varient selon la taille et le niveau de contraste du patch. Pour un même apport total en N, la production répond positivement à la taille de patch, mais elle diminue dans des conditions de fort contraste en comparaison à des conditions de faible contraste. Nous n’avons pas relevé d’interactions entre la taille de patch, le niveau de contraste de patch ou la date des apports en N sur la production de prairie. D’une manière générale, nos résultats soulignent l'importance de l’hétérogénéité en N pour les processus plante-sol à différentes échelles spatiales et montrent que les effets de l'hétérogénéité varient en fonction des attributs des patchs. Les interactions biotiques (ici la compétition) semblent jouer un rôle relativement plus important que les facteurs abiotiques (ici changements chroniques de pluviométrie) pour les effets d'hétérogénéité. Nous concluons que les impacts de l'hétérogénéité en N sur les processus plante-sol peuvent avoir des conséquences sur les rétroactions plante-sol impliquées dans la régulation des cycles biogéochimiques, et sont à même de fournir des informations utiles pour le développement de pratiques de gestion efficientes dans l’utilisation de l’N
Grasslands provide a variety of important ecological and economic services worldwide. Improved understanding of grassland structure and function is necessary for the development of sustainable management and maintaining the provision of multiple ecosystem services in a changing environment. However, predicting grassland structure and function is a challenge because grasslands are dynamic, heterogeneous systems. In grazed grasslands, large herbivore activities promote heterogeneity in soil nutrients via excretion, but the effects of patchy nutrient inputs and soil spatial heterogeneity on grassland structure and function remain unclear. This thesis addresses effects of spatial heterogeneity in soil nitrogen (N) for grassland ecosystem structure and function, with particular emphasis on community responses. A combination of experimental and modelling approaches are used to study impacts of a number of different patch attributes (N form, patch size, patch contrast), as well as possible interactions with rainfall regime and timing of N inputs. We find that patchy N inputs enhance within plot-plant production and biomass variability irrespective of N form, but do not modify whole-plot plant production in the short term. Nevertheless, patchy organic N promotes spatial and temporal asynchrony in plant-soil responses, with implications for longer-term grassland function. Unlike plant production, community structure responds significantly to patchy N inputs, with increased community dominance and a shift in the rank of subordinate species. Contrary to expectations, rainfall quantity does not modify heterogeneity effects on either plant production or community structure. Modelling work shows that heterogeneity effects on field-scale production vary depending on patch size and patch contrast. For a fixed total N input, field-scale grassland production responds positively to patch size, but decreases in high- versus low-patch contrast conditions. Patch size does not interact with patch contrast or timing of N inputs on grassland production. Overall, our results highlight the importance of N heterogeneity for plant and soil processes at different spatial scales, and demonstrate that heterogeneity effects vary depending on patch attributes. Biotic interactions (competition) appear to play a relatively greater role than abiotic factors (chronic rainfall changes) for heterogeneity effects. Impacts of N heterogeneity on plant and soil processes may have significant implications on plant-soil feedbacks involved with the regulation of biogeochemical cycling, and provide useful information for the development of efficient N management strategies

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Hussain, Sabir. "Characterization of the isoproturon degrading community : from the field to the genes." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00674042.

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Abstract:

Frequent use of phenylurea herbicide isoproturon (IPU) in agricultural fields has resulted not only in the contamination of the natural resources including soil and water but also in the adaptation of the soil microflora to its rapid degradation. However, up to now, the mechanisms underlying this microbial adaptation are not well elucidated. The aim of this study was to explore the processes and factors implicated in IPU degradation from the agricultural field to the genes coding for catabolic genes. The study carried out at the experimental field of Epoisses cropped with a winter wheat / barley / rape seed crop rotation indicated that as a result of its periodically repeated use, the soil microflora adapted to IPU mineralization activity. Further analysis using exploratory and geostatistical tools demonstrated the existence of spatial variability in IPU mineralization activity at the field scale which was correlated not only with several soil physico-chemical parameters like organic matter content, CEC and C/N ratio but also with the pesticide application plan over a three year crop rotation. In order to get further insight into underlying mechanisms, an IPU mineralizing bacterial culture and strain Sphingomonas sp. SH were isolated through enrichment cultures performed from two different adapted soils. Both had the catabolic activities highly specific for the mineralization of IPU and its metabolites but none of other structurally related phenylurea herbicides. IPU metabolic activity of both the mixed culture and the strain SH was found to be affected by pH with optimal activity taking place at pH 7.5. Based on the accumulation of different known metabolites during mineralization kinetics, IPU metabolic pathway was proposed to be initiated by two successive demethylations, followed by cleavage of the urea side chain resulting in the accumulation of 4-isopropylaniline, and ultimately the mineralization of the phenyl ring. In order to identify the genes involved in IPU degradation, BAC clone library was established from the genomic DNA of the bacterial culture. Although, the functional screening did not yield in identifying any BAC clone able to degrade IPU or its known metabolites, the PCR based screening led us to identify a cat gene cluster involved in ortho-cleavage of the phenyl ring of catechol through beta-ketoadipate pathway. Based on this finding, it was hypothesized that phenyl ring of 4-isopropylaniline formed during IPU transformation might be mineralized through ortho-cleavage of catechol. This finding allowed us to propose the lower IPU metabolic pathway which was not yet described.

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Decharme, Bertrand. "Développement et validation d'une modélisation hydrologique globale incluant les effets sous maille et la représentation des zones inondées." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00518491.

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Abstract:

La modélisation hydrologique globale du CNRM repose sur le modèle de surface ISBA qui calcule un bilan hydrique sur des mailles allant typiquement de 20 à 500 km de côté et sur le modèle de routage TRIP qui permet de convertir le ruissellement quotidien en débit. A ces résolutions, la répartition sous maille des caractéristiques de la surface et des flux atmosphériques a un fort impact sur les bilans d'eau simulés. Plusieurs paramétrisations des effets sous maille originales ou préexistantes ont alors été testées avec succès en mode forcé à l'échelle régionale et globale. Néanmoins, la validation globale reste parfois problématique en raison des incertitudes liées aux précipitations, aux paramètres de surface et à la modélisation de certains processus tel la représentation des zones inondées dans TRIP. Ceci souligne donc l'intérêt des futures missions satellitaires pour mieux contraindre nos modélisations hydrologiques.

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Ugarte, Nano Claudia Carolina. "Etude de la variabilité des propriétés physiques et hydrodynamiques d'un sol argileux sous l'effet de conduites en protection intégrée contre les adventices." Thesis, Dijon, 2015. http://www.theses.fr/2015DIJOS003/document.

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Abstract:

Les systèmes de culture en Protection Intégrée de Cultures contre les adventices (systèmes PIC-adventices) sont d’un grand intérêt pour réduire significativement l’utilisation des herbicides en les substituant par une combinaison complexe de différentes techniques culturales. L’objectif principal de notre travail a été de contribuer au volet environnemental de l’évaluation multicritère des systèmes PIC-adventices mis en place depuis 2000 sur le domaine expérimental de l’INRA à Bretenière (21). La variabilité des propriétés physiques et hydrodynamiques qui interviennent dans le transfert de l’eau dans le sol a été étudiée dans les 5 systèmes de culture présents sur le site (1 système de référence et 4 systèmes PIC-adventices). Le premier volet du travail a consisté à étudier la rétention de l’eau dans la couche du sol travaillée dans les 5 systèmes de culture. La rétention de l’eau a été comparée dans des échantillons de sol dont la structure a été soit « conservée », soit « remaniée » afin d’identifier la part de la variabilité liée aux caractéristiques physiques intrinsèques du sol de celle induite par les pratiques culturales. Les résultats ont montré que le sol du système de culture avec suppression totale des herbicides, associant une teneur élevée en argile, une teneur moyenne en C organique et un travail superficiel intensif, présentait les valeurs les plus élevées de rétention de l’eau dans la couche de sol travaillée. Le second volet a porté sur l’étude de la variabilité de la conductivité hydraulique proche de la saturation, K(h), aux échelles de l’année culturale et du profil du sol. Pour cette étude, 3 systèmes PIC-adventices (système de culture en semis direct et systèmes de culture avec travail du sol modéré à intensif) ont été caractérisés pendant 2 ou 3 années culturales consécutives, en considérant 3 profondeurs de sol incluant la couche du sol travaillée et l’horizon sous-jacent. Les résultats n’ont montré aucune variabilité de K(h) à l’échelle verticale. Par contre, ils ont mis en évidence les effets à long terme des systèmes PIC-adventices sur les valeurs de K(h). Enfin, le dernier volet a étudié la dynamique de l’eau dans le sol de 2 systèmes PIC-adventices contrastés (système avec conduite du sol en semis direct et système sans herbicide avec travail du sol intensif) en suivant une approche d’hydraulique agricole et par le biais de la caractérisation in situ du potentiel matriciel de l’eau dans le sol et de la mesure des quantités d’eau collectée au moyen de lysimètres à mèche. L’approche utilisée a permis la description de la dynamique de l’eau du sol pendant la période de drainage, la validation du fonctionnement des lysimètres à mèche et le calcul de la surface de sol équivalente qui contribuait au transfert de l’eau dans ces dispositifs. Ces premiers résultats prometteurs nécessiteront néanmoins d’être validés au cours de prochaines campagnes de mesure. L’ensemble des résultats recueillis constituent une première évaluation du fonctionnement physique et hydrodynamique du sol des systèmes PIC-adventices présents sur le dispositif expérimental. La base de données constituée permettra ultérieurement la poursuite du travail engagé en modélisant le transfert de l’eau, de solutés, de pesticides ou d’autres polluants dans le sol de ces systèmes PIC-adventices
Integrated weed management (IWM)-based cropping systems are of great interest due to their significant reduction of herbicide inputs by using a complex combination of agricultural techniques. The main objective of our work was to contribute to the environmental dimension of the multi-criteria evaluation of IWM-based cropping systems which were set up since 2000 on the experimental domain of the National Institute for Agronomical Research (INRA) to Bretenière (France). The variability of physical and hydrodynamic soil properties involved in the transfer of water through the vadose zone was studied for the 5 cropping systems present on the experimental site (1 reference cropping system and 4 IWM-based cropping systems). The first section of our study consisted in studying the water retention of the tilled soil layers for the 5 cropping systems. Water retention values were compared between undisturbed and repacked soil samples in order to distinguish the part of the variability due to the intrinsic soil properties from the one induced by the agricultural practices. Our results show that the soil from cropping system without any herbicides, associating high clay content, average organic C content and intensive superficial tillage, may increase soil water retention in the tilled soil layer. The second section carried on the study of the annual and vertical variability of the near-saturated hydraulic conductivity, K(h). For this study, 3 IWM-based cropping systems (no-tilled cropping system and moderate to intensive tilled cropping systems) were characterized during 2 or 3 consecutive years and considering 3 depths including the soil tilled layer and the underlying no-tilled layer. The results showed no vertical variability of K(h). However, they highlighted the long-term effect of IWM-based cropping systems on K(h). Finally, the third section studied the soil water dynamics of 2 contrasted IWM-based cropping systems (no-tilled and zero herbicide cropping systems with intensive tillage) by using ,a hydraulic agricultural approach and by the means of the in situ characterization of soil matric potential and the measure of the amounts of water collected with wick lysimeters. This approach allowed the description of the water dynamics during the drainage season, the validation of the wick lysimeters functioning and the calculation of the surface contributing to water flows collected by the wick lysimeters. These promising results will need to be validated during forthcoming campaigns of measurement. All data collected provided constitute a first evaluation of the soil physical and hydraulic functioning of IWM-based cropping systems present on the experimental site. The established database will allow later the pursuit of work by modeling the water transfer and the transport of solutes, pesticides or other pollutants through the vadose zone of these IWM-based cropping systems

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Kim, Hyunki. "Spatial variability in soils stiffness and strength /." Diss., Available online, Georgia Institute of Technology, 2005, 2005. http://etd.gatech.edu/theses/available/etd-07132005-194445/.

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Abstract:

Thesis (Ph. D.)--Civil and Environmental Engineering, Georgia Institute of Technology, 2006.
Mayne, Paul, Committee Member ; Frost, David, Committee Member ; Santamarina, Carlos, Committee Chair ; Rix, Glenn, Committee Member ; Ruppel, Carolyn, Committee Member.

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Alhajj, Chehade Hicham. "Geosynthetic-Reinforced Retaining Walls-Deterministic And Probabilistic Approaches." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2021. http://www.theses.fr/2021GRALI010.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de développer, dans le cadre de la mécanique des sols, des méthodes d’analyse de la stabilité interne des murs de soutènement renforcés par géosynthétiques sous chargement sismique. Le travail porte d'abord sur des analyses déterministes, puis est étendu à des analyses probabilistes. Dans la première partie de cette thèse, un modèle déterministe, basé sur le théorème cinématique de l'analyse limite, est proposé pour évaluer le facteur de sécurité d’un mur en sol renforcé ou la résistance nécessaire du renforcement pour stabiliser la structure. Une technique de discrétisation spatiale est utilisée pour générer une surface de rupture rotationnelle, afin de pouvoir considérer des remblais hétérogènes et/ou de représenter le chargement sismique par une approche de type pseudo-dynamique. Les cas de sols secs, non saturés et saturés sont étudiés. La présence de fissures dans le sol est également prise en compte. Ce modèle déterministe permet d’obtenir des résultats rigoureux et est validé par confrontation avec des résultats existants dans la littérature. Dans la deuxième partie du mémoire de thèse, ce modèle déterministe est utilisé dans un cadre probabiliste. Tout d'abord, l’approche en variables aléatoires est utilisée. Les incertitudes considérées concernent les paramètres de résistance au cisaillement du sol, la charge sismique et la résistance des renforcements. L'expansion du chaos polynomial qui consiste à remplacer le modèle déterministe coûteux par un modèle analytique, combinée avec la technique de simulation de Monte Carlo est la méthode fiabiliste considérée pour effectuer l'analyse probabiliste. L'approche en variables aléatoires néglige la variabilité spatiale du sol puisque les propriétés du sol et les autres paramètres modélisés par des variables aléatoires, sont considérés comme constants dans chaque simulation déterministe. Pour cette raison, dans la dernière partie du manuscrit, la variabilité spatiale du sol est considérée en utilisant la théorie des champs aléatoires. La méthode SIR/A-bSPCE, une combinaison entre la technique de réduction dimensionnelle SIR (Sliced Inverse Regression) et une expansion de chaos polynomial adaptative (A-bSPCE), est la méthode fiabiliste considérée pour effectuer l'analyse probabiliste. Le temps de calcul total de l'analyse probabiliste, effectuée à l'aide de la méthode SIR-SPCE, est considérablement réduit par rapport à l'exécution directe des méthode probabilistes classiques. Seuls les paramètres de résistance du sol sont modélisés à l'aide de champs aléatoires, afin de se concentrer sur l'effet de la variabilité spatiale sur les résultats fiabilistes
The aim of this thesis is to assess the seismic internal stability of geosynthetic reinforced soil retaining walls. The work first deals with deterministic analyses and then focus on probabilistic ones. In the first part of this thesis, a deterministic model, based on the upper bound theorem of limit analysis, is proposed for assessing the reinforced soil wall safety factor or the required reinforcement strength to stabilize the structure. A spatial discretization technique is used to generate the rotational failure surface and give the possibility of considering heterogeneous backfills and/or to represent the seismic loading by the pseudo-dynamic approach. The cases of dry, unsaturated and saturated soils are investigated. Additionally, the crack presence in the backfill soils is considered. This deterministic model gives rigorous results and is validated by confrontation with existing results from the literature. Then, in the second part of the thesis, this deterministic model is used in a probabilistic framework. First, the uncertain input parameters are modeled using random variables. The considered uncertainties involve the soil shear strength parameters, seismic loading and reinforcement strength parameters. The Sparse Polynomial Chaos Expansion that consists of replacing the time expensive deterministic model by a meta-model, combined with Monte Carlo Simulations is considered as the reliability method to carry out the probabilistic analysis. Random variables approach neglects the soil spatial variability since the soil properties and the other uncertain input parameters, are considered constant in each deterministic simulation. Therefore, in the last part of the manuscript, the soil spatial variability is considered using the random field theory. The SIR/A-bSPCE method, a combination between the dimension reduction technique, Sliced Inverse Regression (SIR) and an active learning sparse polynomial chaos expansion (A-bSPCE), is implemented to carry out the probabilistic analysis. The total computational time of the probabilistic analysis, performed using SIR-SPCE, is significantly reduced compared to directly running classical probabilistic methods. Only the soil strength parameters are modeled using random fields, in order to focus on the effect of the spatial variability on the reliability results

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Dissertations / Theses on the topic 'Variabilité spatiale des sols'

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