Literatura académica sobre el tema "Niveau des eaux – Modèles mathématiques"

Les niveaux piézométriques dans les aquifères de socle en Côte d’Ivoire sont mal connus du fait de la complexité du substratum géologique. Ce travail a pour objectif de modéliser l’altitude du niveau piézométrique des aquifères situés en milieu cristallin et cristallophyllien, notamment dans le bassin versant du Sassandra, au sud-ouest de la Côte d’Ivoire. En exploitant la méthode de la corrélation linéaire entre la dénivellation de la surface du sol et la surface de base des thalwegs d’une part et la dénivellation entre la surface piézométrique et la surface de base des thalwegs d’autre part, nous avons établi des équations qui permettent de déterminer les niveaux piézométriques et de compenser ainsi les lacunes dans leur connaissance. Ces travaux s’appuient sur des données de terrain, des fiches techniques de forage, des cartes (topographique et géologique) et un extrait du Modèle numérique d’Altitude (MNA) du sud-ouest ivoirien. L’interprétation mathématique des résultats a permis, au travers des équations établies, de calculer directement le niveau piézométrique en tout point de la zone d’étude. La carte piézométrique ainsi obtenue montre que le niveau piézométrique est en moyenne 7 m en dessous du sol lorsque l’on prend comme référence la surface de base des thalwegs. La surface piézométrique est corrélée à la surface topographique. La superposition de la carte piézométrique à celle du réseau hydrographique montre qu’à l’échelle de l’analyse réalisée, la circulation de l’eau souterraine est calquée sur celle des eaux de surface ; bassins versants hydrogéologique et topographique se superposent, montrant ainsi le lien entre les eaux de surface et les eaux souterraines. Ce résultat pourra aider à la gestion intégrée des ressources en eau souterraine et de surface surtout face à la vulnérabilité aux pesticides qui sont fréquemment utilisés dans la zone étudiée.

Afin de protéger l'eau souterraine des pesticides épandus à la surface des sols agricoles, on doit être capable de prédire et d'évaluer a priori les risques de contamination. La modélisation mathématique, qui est basée sur la représentation des processus, s'avère être un outil à privilégier pour une telle prédiction. Cependant, la fiabilité des résultats de ces modèles est fonction de la précision et de la représentativité des différents paramètres d'entrée. A l'aide d'une analyse de sensibilité, il est possible d'évaluer l'impact de la variabilité de ces paramètres sur les résultats de la modélisation. Une étude de sensibilité menée avec le modèle Pesticide Rosit Zone Model (PRZM) a permis d'identifier les paramètres physiques d'entrée dont la variation apporte le plus de changements au niveau des principaux résultats, c'est-à-dire les paramètres d'entrée auxquels le modèle est le plus sensible. L'utilisation du coefficient de sensibilité relatif s'avère être à cet égard un outil de comparaison fort efficace dans le cadre d'une telle étude. Les paramètres d'apport en eau (précipitations) et en pesticide (taux d'application) sont ceux dont les variations provoquent le plus d'impact au niveau des résultais de la simulation. Egalement, les résultats des simulations sont aussi sensibles aux variations de la capacité au champ et de la densité du sol. La température, le point de flétrissement, ta profondeur d'évaporation et la dispersion sont des paramètres auxquels la modélisation est peu sensible.

Le tritium, isotope radioactif de l'hydrogène, est considéré comme un élément dateur des eaux souterraines. Il permet à l'hydrogéologue d'estimer le temps de séjour moyen des eaux d'un aquifère. Produit naturellement dans l'atmosphère, les teneurs dans les précipitations ont tout d'abord augmenté, suite aux essais thermonucléaires aériens de 1952 à 1963, pour ensuite diminuer et se stabiliser des industries nucléaires, supérieure à la teneur naturelle de 5 UT. Actuellement, la teneur moyenne se situe entre 10 et 30 UT. Grâce au suivi des teneurs en 3H des précipitations, il est possible de déterminer le temps de séjour moyen des eaux souterraines d'un aquifère à l'aide de modèles mathématiques qui, à partir d'un signal d'entrée (teneurs en 3H dans les précipitations) et d'un signal de sortie (teneurs en 3H dans les eaux souterraines d'un aquifère), calculent le meilleur ajustement possible entre les sorties calculées et les valeurs mesurées. De cet ajustement, on en déduit le temps de séjour moyen. Ces études isotopiques utilisent classiquement trois types de modèles suivant la façon dont les eaux se mélangent en traversant un milieu poreux: le modèle mélange ou exponentiel, le modèle piston et le modèle dispersif. Cet ensemble de modèle peut être généralisé en différenciant temps de séjour moyen et age d'une molécule d'eau. Ces modèles ont été utilisés pour étudier les systèmes des sources minérales de la Versoie et d'Evian (Haute-Savoie, France) en appliquant un modèle mélange à la source de la Versoie et un modèle dispersif à la source d'Evian, ce qui a permis d'estimer leur temps de séjour.

Les auteurs, après une synthèse bibliographique sur la coagulation, présentent deux modèles mathématiques reliant la dose optimale d'un coagulant, le sulfate d'aluminium, à la qualité de l'eau brute. Un premier modèle applicable aux eaux dont la turbidité est inférieure à 20 NTU tient compte de quatre variables caractéristiques de l'eau brute qui sont : la turbidité, la résistivité, la température, la teneur en matières organiques. Le second modèle, utilisable pendant les périodes de crue, intègre un cinquième descripteur : la nature de la suspension minérale. Des essais effectués sur l'usine de Clairfont, qui alimente la rive gauche de Toulouse, montrent que ces modèles sont parfaitement adaptés pour automatiser l'injection du coagulant.

Les modèles mathématiques tiennent de nos jours une place importante dans les recherches en biologie. En productions animales, notamment dans le domaine de la croissance des bovins, de nombreux modèles ont été élaborés. Leur degré de complexité et leur niveau d’intégration des connaissances des mécanismes varient notamment en fonction des objectifs qui leur sont assignés. La prise en compte de processus biologiques à des échelles fines, d’où un niveau d’agrégation faible du modèle, peut constituer une source d’incertitude sur la valeur des paramètres employés, et donc nuire au caractère opérationnel d’un modèle. Cet article classe et décrit dans un premier temps les différents types de modèles de croissance de bovins. Puis un modèle dynamique et mécaniste, que nous avons développé, fait l’objet d’une description détaillée. Ce modèle se veut suffisamment simple pour pouvoir être utilisé pour la prévision de la croissance des animaux en fonction de l’alimentation, tout en intégrant une formalisation mathématique des processus biologiques. Les résultats issus de ce modèle ont été confrontés avec des données expérimentales concernant des génisses Salers. Cette comparaison montre une assez bonne adéquation entre données simulées et expérimentales. Toutefois, pour certaines variables, telles que les lipides et les dépôts adipeux, des améliorations, notamment de la formalisation de nos connaissances, apparaissent nécessaires. L’intégration de tels modèles dans des outils de recommandations alimentaires est également discutée.

Le phosphore est l'élément responsable de l'eutrophisation des lacs et des cours d'eau. Ainsi, il faudrait prendre les précautions nécessaires pour que la concentration maximale de phosphate total dans l'effluent des usines d'épuration soit 1 mg/l. On sait que l'élimination biologique du phosphore peut conduire à une réduction des phosphates totaux d'environ 40 %. Ici les facteurs comme la température de l'eau et de l'air ambiant peuvent influencer les divers processus de modification des phosphates. La présente étude évalue l'importance de ces paramètres sur les modifications telles que l'orthophosphate filtrable et le phosphate total. Les résultats obtenus sont utilisés pour définir les rapports entre les diverses modifications à l'aide de modèles mathématiques simples et utilisables dans la pratique.

Résumé La qualité des eaux de surface est sujette à de nombreuses fluctuations et par conséquence les gestionnaires sont souvent confrontés à des pics de pollution problématiques. À cet effet, nous présentons dans cette étude les résultats d’une exploration des séries d’analyses de la qualité des eaux de surface dans le bassin de la Tafna (Algérie). Nous avons retenu trois descripteurs de la qualité des eaux; la matière en suspension (MES), la conductivité et la demande chimique en oxygène (DCO). On dispose pour cette étude de séries de prélèvements instantanés d’une fréquence au moins mensuelle, couvrant une période de sept ans (avril 1995-mars 2002). Les stations de prélèvements choisies se situent sur les principaux cours d’eau du bassin de la Tafna (Mouillah, Isser et Tafna) de manière à couvrir l’ensemble du bassin versant. Afin d’aboutir à des conclusions exploitables, nous avons commencé, dans une première étape, par une vérification de la cohérence des résultats d’analyse, suivie d’une analyse conjointe de tous les paramètres pour explorer la structure globale des données et appréhender les principaux facteurs qui contrôlent l’évolution de la qualité physico-chimique des eaux. Nous proposons dans cette étude deux modèles mathématiques prévisionnels : le premier est un modèle de simulation du comportement de la qualité des eaux basé sur les relations concentration-débit. Le second est une approche prédictive qui permet de mettre en évidence les saisonnalités et les tendances d’évolution des paramètres étudiés.

Abstract Cet article présente une revue de la cinétique, des modèles de conception et de l’influence des variables du type biotique qui concernent l’abattement des indicateurs de pollution d’origine fécale — en particulier les bactéries coliformes — dans les étangs aérés servant à l’épuration des eaux résiduaires d’origine municipale. L’article synthétise les modèles qui ont été proposés pour la cinétique de disparition des indicateurs fécaux dans les étangs, ainsi que les modèles de prédiction, à l’état permanent, des concentrations d’indicateurs dans l’effluent d’étangs, tant en régime hydraulique des types piston, mélange complet ou mélange intermédiaire. Aussi, les modèles statistiques sont discutés brièvement. L’article identifie les divers rôles que jouent les variables biotiques dans le phénomène d’abattement et dans les propriétés des indicateurs de pollution fécale. Plus spécifiquement, les effets qu’exercent les algues, les prédateurs, les coliphages, les oiseaux, les animaux et autres sur le procédé d’inactivation des entérobactéries, ainsi que le facteur R, sont passés en revue. Globalement, cet article fait l’état des progrès réalisés au niveau de la compréhension du phénomène de disparition naturelle des indicateurs fécaux, et identifie les directions de recherche qui semblent les plus nécessaires en vue d’améliorer les techniques d’analyse et les méthodes de conception des systèmes d’étangs.

Le barrage d’Arzal est un ouvrage clé pour la gestion des niveaux sur le bassin de la Vilaine aval et une réserve d’eau douce alimentant la plus importante unité de production d’eau potable de Bretagne. Cette réserve est multi-usage et peut engendrer des conflits complexes à gérer, notamment en période de sécheresse. Le barrage est équipé d’une écluse, entraînant des intrusions d’eau de mer lors des éclusées, et d’un système de siphons, permettant de capter la majeure partie des eaux salées parasites et de les rediriger vers l’estuaire. Cependant, en étiage, une fraction d’eau salée peut remonter dans le plan d’eau et dégrader la qualité de l’eau à la prise d’eau de l’usine. Dans un contexte de changement climatique, les périodes de sécheresse ainsi que les conflits d’usage pourraient devenir plus intenses. L’amélioration des connaissances des phénomènes complexes de diffusion des eaux salées en amont du barrage permettrait de piloter au mieux l’ouvrage, en validant ou identifiant des pratiques de gestion. L’étude de solutions de limitation transitoires « simples » pourrait également permettre d’optimiser cette gestion. Le projet transversal avec quatre parties prenantes (EPTB Vilaine, imaGeau, Saur et Inria), réalisé de 2016 à 2018, a permis de répondre à ces objectifs. Les résultats de cette étude montrent l’importance des outils de mesure de salinité en continu innovants en temps réel pour l’aide à la décision de restrictions de certains usages si la ressource est menacée, via un retour d’expérience sur trois ans de mesures. Il montre également l’utilisation et la valorisation de la donnée, en mode prédictif, via la construction d’un modèle mathématique 3D de diffusion de la salinité, intégrant l’ensemble des ouvrages. La modélisation a également permis de simuler et d’étudier les performances de solutions de limitation des phénomènes de remontées d’eaux salées afin de choisir la mieux adaptée.

La contamination croissante des eaux souterraines par les fertilisations agricoles nécessite une gestion efficace de ces ressources impliquant l'utilisation combinée d'outils informatiques et de suivis de terrain. Le modèle AgriFlux a été développé afin de combler une lacune existant entre les modèles de recherche très complexes et les modèles de gestion peu flexibles. AgriFlux est un modèle de type mécaniste-stochastique, c'est-à-dire utilisant une représentation conceptuelle des mécanismes combinée à une prise en compte de la variabilité des paramètres et processus. Il permet l'évaluation de la contamination potentielle des eaux souter- raines par les fertilisants agricoles. Les modules HydriFlux (bilan hydrique) et NitriFlux (cycle de l'azote) sont actuellement disponibles. Une application du modèle est présentée dans l'optique de la gestion environnementale d'un système agricole. Le site expérimental étudié est localisé près de la ville de Québec (Canada). Il s'agit d'un limon sableux sous culture de maïs sucré (Zea Mays, L.) et recevant des fertilisations inorganiques selon les doses recommandées. Un échantillonnage de l'eau interstitielle a été réalisé sur un réseau de lysimètres avec tension durant deux saisons végétatives ainsi qu'un échantillonnage du sol durant un été. Le contenu en nitrates est déterminé dans les deux cas. Les concentrations en nitrates dans les eaux interstitielles simulées à l'aide d'AgriFlux représentent relativement bien les concentrations mesurées. Les différences observées peuvent être expliquées en partie par les conditions de grande sécheresse ayant prévalu durant la période d'étude. Les contenus en nitrates mesurés dans le sol sont moins bien représentés par le modèle. En début de saison, les variations rapides des contenus en nitrates observées au champ ne sont pas reproduites par le modèle alors que les valeurs de fin de saison sont mieux obtenues par le modèle. Malgré ces différences, la concordance au niveau des ordres de grandeur des concentrations dans l'eau obtenues du modèle et des mesures de terrain confirme l'intérêt d'un tel outil pour la gestion environnementale des contaminations agricoles des eaux souterraines.

Dans cette thèse, l'objectif est d'évaluer les potentialités et les performances à attendre des procédés d'absorption de l'ammoniac et l'eau pour réaliser un transport de froid et /ou de chaleur sur long distance. Tout d'abord, il convient de présenter les systèmes déjà employés pour le transport d'énergie thermique à longue distance et comprendre leurs limites. Après cet état de l'art, le modèle mathématique d'absorption de l'ammoniac et l'eau est présenté. Les analyses des performances de transport de chaleur et de froid à longue distance avec tels systèmes sont détaillés. Les températures de fonctionnement et les rendements énergétiques attendus sont présentés. L'impact du transport des fluides sur les performances du procédé est étudié. Le coût du transport au niveau est évalué. Nouveaux cycles d'absorption sont envisagés pour la revalorisation de rejets thermiques basse température. Ensuite, un prototype de petite taille est installé pour vérifier expérimentalement la faisabilité thermodynamique. Pour compléter cette étude, l'analyse économique est réalisée
In this thesis, the object is to evaluate the potentials and the performances of the ammonia-water absorption processes in the transportation of low-grade thermal energy over long distance. First of all, it contains the already employed systems for the transportation of low-grade thermal energy over long distance and understands their limitations. After this state-of-the-art introduction, the mathematical model of the ammonia-water absorption system is presented. The analysis of the performance of the transportation of low-grade thermal energy over long distance with this kind of systems is detailed. The output temperatures ranges are presented. The impact of the transportation process on the performance is studied. The investment cost of the transportation pipes was evaluated. Novel ammonia-water absorption cycles are proposed for the revalorization of the low-grade thermal energy. And then, a small-scale prototype is installed to experimentally verifier the thermodynamic feasibility. In order to complete the study, the economical analysis is realized

Des simulations précises du niveau des eaux souterraines (GWL) sont indispensables pour générer les reconstructions et les projections servant à analyser les tendances et la variabilité historiques et futures des eaux souterraines à long terme. Dans cette thèse, nous étudions l'utilisation d'approches d'apprentissage profond (DL) pour les simulations, reconstructions et projections du niveau des eaux souterraines, en mettant l'accent sur les questions liées à la représentation de la variabilité à basse fréquence interannuelle à décennale, et en utilisant divers produits de réanalyses climatiques et sorties de GCM. Une approche de pré-traitement par ondelettes assistant les modèles DL a été développée, en particulier à partir de transformée en ondelettes discrète à chevauchement maximal (MODWT) en une étape de décomposition les signaux d'entrée. Les modèles récurrents à mémoire long- et court- terme (LSTM) et leurs développements plus récents (unité récurrente à porte GRU et LSTM bidirectionnels BiLSTM) ont été plus spécifiquement utilisés et évalués, pour développer des approches d’apprentissage à station unique et à stations multiples. Les résultats de l'approche à station unique ont indiqué que les modèles GRU assistés par MODWT permettaient d'extraire des informations à basse fréquence et surpassaient considérablement les modèles « simples » (i.e. sans pré-traitement) dans la simulation des GWL, en particulier pour les GWL de type inertiel. La méthode SHAP a été utilisée pour appréhender l’interprétabilité des résultats des modèles et le fonctionnement des modèles eux-mêmes, mettant ainsi notamment en évidence les caractéristiques d'entrée les plus importantes. Pour les reconstructions GWL à long terme, les modèles DL ont été construits en utilisant les ensembles de données de réanalyse climatique ERA5 et ERA20C du centre européen de prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF), permettant des reconstructions jusqu'en 1940 et 1900, respectivement. Ces modèles basés ont pu capturer avec succès la variabilité multidécennale dans tous les niveaux de nappe reconstruits, un enjeu important en contexte de changement climatique dans la mesure où la variabilité multidécennale peut fortement interférer avec les effets du changement climatique. Plusieurs approches d’apprentissage multi-stations et de clustering ont été utilisées pour les simulations GWL à grande échelle, intégrant des variables climatiques dynamiques et des caractéristiques statiques des aquifères. Les modèles spécifiquement entraînés sur différents types de GWL, regroupés sur la base de leurs propriétés spectrales, ont obtenu des résultats significativement meilleurs que ceux entraînés sur l'ensemble des données. Enfin, un modèle GRU multi-stations entraîné pour chaque type de GWL avec un prétraitement MODWT avec correction des effets de bord (BC-MODWT) a été utilisé pour générer des projections jusqu'en 2100. Les changements futurs indiquent des tendances à la baisse des niveaux et de la variabilité des eaux souterraines, s'intensifiant de SSP2-4.5 à SSP5-8.5, malgré des niveaux des eaux souterraines projetés plus élevés en moyenne par rapport à la période historique dans tous les scénarios. Nous expliquons ce résultat apparemment contre-intuitif par le fait que les niveaux projetés sont systématiquement bien plus élevés en début de période future (jusqu’à ~2050) par rapport à la période historique. Nos résultats indiquent enfin que la variabilité des aquifères de type annuel a augmenté pour tous les scénarios d’émission
Accurate groundwater level (GWL) simulations facilitate reconstructions and projections for analysing historical and future groundwater trends and variability at the decadal scale. In this thesis, we investigate the use of deep learning (DL) approaches for GWL simulations, reconstructions, and projections, with a focus on capturing low-frequency variability and leveraging climate reanalysis and GCM model outputs. A wavelet-assisted DL framework was developed, using the Maximal Overlap Discrete Wavelet Transform (MODWT) as a pre-processing step to decompose input signals. We specifically evaluated advanced DL models, including Long Short-Term Memory (LSTM), Gated Recurrent Unit (GRU), and Bidirectional LSTM (BiLSTM), for single-station and multi-station approaches. The single station approach results indicated that MODWT-assisted GRU models allowed for extracting low-frequency information and significantly outperformed standalone models in simulating GWLs, particularly for inertial-type GWL. The Shapley Additive Explanations (SHAP) technique was used to interpret model outputs and highlight important input features. For long-term GWL reconstructions, DL models were trained on ERA5 and ERA20C climate reanalysis datasets, enabling reconstructions up to 1900 and 1940, respectively. These DL-based models were able to capture multi-decadal variability in all reconstructed GWLs. Several multi-station training approaches and clustering were used for large-scale GWL simulations, incorporating dynamic climatic variables and static aquifer characteristics. Models specifically trained on different GWL types, clustered by spectral properties, performed significantly better than those trained on the whole dataset. Finally, A multi-station GRU model trained for each GWL type with boundary-corrected MODWT (BC-MODWT) pre-processing was used to generate projections until 2100. Future changes show decreasing trends in groundwater levels and variability, intensifying from SSP2-4.5 to SSP5-8.5, despite projected groundwater levels being higher on average compared to the historical period in all scenarios. We explain this seemingly counter-intuitive result by the fact that projected levels are systematically much higher at the beginning of the future period (up to ~2050) compared to the historical period. Finally, our results indicate that the variability of annual-type aquifers has increased for all emission scenarios

L' augmentation de la population à Tripoli et ses environs a conduit une augmentation de la demande des eaux souterraines et le forage de puits aléatoire . Cette situation a entraîné une hausse de la demande d'eau souterraine et ainsi a mit en danger l' aquifère (Miocène), ce qui peut entraîner des problèmes graves à moins des étapes pour la gestion des ressources en eau sont mises en œuvre . Ces mesures devraient inclure la définition de la caractérisation rigoureuse des propriétés de l'aquifère afin de bien gérer la qualité et la quantité d'eau pompée. Notre objectif dans cette étude est d'analyser les paramètres hydrochimique, hydrophysique, ainsi que le niveau d'eau de la nappe phréatique de Karstique du Nord du Liban. La répartition spatiale des paramètres physico- chimique obéit à une tendance croissante vers l'ouest c'est à dire vers la mer Méditerranée. Au cours des dernières décennies, les eaux souterraines illégalement pompé pour l'usage domestique et agricole a entraîné une dégradation de la qualité des eaux souterraines en raison de l'intrusion saline de l'eau dans les zones occidentales. Afin d'étudier l'origine le logiciel PhreeqC a permis de déterminer les propriétés et l'aspect hydrochimique des eaux souterraines ; de même le logiciel Aquitest a permit d'etudier les niveau d'eau de la region. SIG, Surfer et Visual MODFLOW ont été utilisés pour générer des cartes de localisation de la distribution spatiale des paramètres ainsi que la modélisation de la carte potentiométrique. Le résultat final a été la détermination des sources anthropiques, naturogéniques de contamination de l'eau au Nord du Liban et la formation de la carte piézométrique de la région
The increasing population in Tripoli and its surrounding has placed an increase in the demand of groundwater and the random drilling of wells. This situation has resulted in a higher demand of groundwater and thus endangered the Miocene aquifer that will cause problems unless serious steps for the management of water resources are implemented. These steps should include defining stringent characterization of the properties of the aquifer in order to properly manage the quality & quantity of pumped water.Our aim in this study is to analyze the hydrochemical, hydro physical quality,& water level of groundwater in the Miocene aquifer in the North of Lebanon. The results have shown that the dominant type of groundwater in the area is highly chlorinated with sulfated calcium and magnesium with heavily charged Nitrate & Nitrite. The spatial distribution of the physiochemical parameters obey an increasing pattern westwards towards the Mediterranean Sea. During the last decades, illegal groundwater pumping mainly for domestic and agricultural use has caused groundwater quality degradation due to saline water intrusion from western areas .In order to study the origin and the hydrochemical aspect of groundwater, Phreeq C & Diagram software helped us determine the properties ;as for the water level Aquitest software was used.GIS ,Surfer & Visual Modflow softwares were used to generate maps locating the spatial distribution of all parameters & most importantly the modeling of the potentiometric map of the North. The end result was the determination of anthropogenic & naturogenic sources of water pollution in the North of Lebanon & the formation of the piezometric map of the region

Ce travail de thèse propose un modèle numérique complet pour l'écoulement transitoire des eaux souterraines dans les milieux poreux et fracturés et son application sur l’analyse de la stabilité des pentes sous l’effet d’une diminution du niveau de l’eau dans un réservoir. L’écouement de l’eau dans les milieux fracturés est complexe, en raison de la présence d'un grand nombre de fractures et de fortes variations dans les propriétés géométriques et hydrauliques de ces milieux.La thèse est organisée en six chapitres.Le premier chapitre pésente les problèmes abordés et les objectifs de la thèse. Le 2nd chapitre présente une synthèse des analyses numériques de l'écoulement dans les milieux fracturés et de ses effets sur la stabilité des pentes. Le 3ème chapitre présente le développment d’un modèle numérique d'écoulement transitoire saturé dans des milieux fracturés avec une surface libre en utilisant la méthode des éléments composites (CEM). Le 4ème chapitre présente un modèle numérique d'écoulement transitoire à saturation variable, dans les milieux fracturés à l'aide du CEM.Le 5ème chapitre présente une étude de la stabilité des pentes sous l’effet de variation des paramètres hydrauliques et de résistance des sols, et da géométrie des pentes.Le 6ème chapitre présente une étude paramétrique de l'influence des caractéristiques de fracture sur l'écoulement transitoire et la stabilité d’une pente soumise à des conditions de diminution
This thesis presents a comprehensive numerical method for analyzing transient groundwater flow in porous and fractured media and its application to the analysis of the stability of soil and rock slopes subjected to transient groundwater flow induced by reservoir drawdown conditions. Compared to that of porous media, the analysis of flow in fractured media is relatively complex, due to the presence of a large number of fractures and strong variations in geometric and hydraulic properties.The thesis is organized in six chapters. Chapter 1 presents the issues to be addressed and the thesis objectives. Chapter 2 discusses basic theories related to the numerical analysis of groundwater flow in fractured media and its effects on slope stability.Chapter 3 develops the numerical model of transient, saturated flow in fractured media with a free surface using the composite element method (CEM). Chapter 4 presents the numerical model of transient, variably-saturated flow in fractured media using the CEM.Chapter 5 includes an investigation of the stability of homogeneous soil slopes under drawdown conditions, depending on the drawdown rate, hydraulic and strength parameters of soils, and slope geometry.The last chapter presents a parametric study on the influence of fracture characteristics on transient flow and stability of layered rock slope subjected to drawdown conditions

Le flot de conception des circuits integres numeriques se compose de plusieurs phases, chacune d'entre elles permettant d'affiner la representation d'un circuit. Chaque etape utilise un modele de representation adequat : comportemental, transfert de registres, logique, electrique ou topologique. Chacun de ces modeles sert de support aux diverses optimisations effectuees lors de la conception. Classiquement la testabilite est prise en compte au niveau logique. Cependant le niveau transfert de registres et le niveau comportemental qui sont des niveaux plus abstraits sont egalement des niveaux de modelisation propices a la prise en compte de la testabilite des circuits. En effet ces niveaux permettent de representer la decomposition du circuit en un controleur et un chemin de donnees ainsi que la hierarchie des modules au sein de ces deux parties. Le but des travaux de cette these est de prendre en compte les contraintes de testabilite le plus tot possible dans le flot de synthese afin d'eviter les ecueils rencontres plus tard au niveau portes (accroissement du chemin critique, architecture difficilement testable). Le chemin de donnees etant la partie preponderante dans un grand nombre d'applications, l'objet des travaux presentes dans cette these est l'adaptation des methodes de synthese du chemin de donnees en vue de generer directement des circuits tres testables. Les methodes proposees permettent, soit d'accroitre directement la testabilite du chemin de donnees grace a une chaine de scan, soit d'accroitre indirectement la testabilite du chemin de donnees en modifiant le controleur. Les premieres methodes permettent de diminuer le cout du test par scan partiel au niveau transfert de registres et lors de la synthese comportementale. Les secondes modifient le controleur de sorte que les nouvelles sequences d'instructions permettent un test aise du chemin de donnees sans avoir recours a des techniques de cvt additionnelles.

La presence de plus en plus frequente de pollutions ponctuelles dans les rivieres incite a developper des outils de simulation numerique permettant de determiner tres precisement les champs de concentration en fonction de l'espace et du temps. Le niveau de modelisation depend generalement de la region etudiee. Dans le voisinage du point d'injection, le melange se realise dans toutes les directions de l'espace ; il necessite par consequent une modelisation tridimensionnelle. Le devenir d'un polluant depend en premier lieu des caracteristiques de l'ecoulement qui le transporte. Une representation extremement precise de tous les phenomenes hydrodynamiques presents dans le milieu recepteur s'avere donc necessaire. En particulier, la prise en consideration de la turbulence est essentielle. Un modele hydrodynamique ne comportant pas d'hypothese simplificatrice majeure a donc ete construit. D'une part, la hauteur de la surface libre dans le domaine est consideree comme une inconnue a part entiere afin de reproduire tres finement la deformation de cette derniere au cours du temps. D'autre part, l'hypothese de pression hydrostatique est rejetee afin que le modele puisse etre applique a tous types de geometries. Enfin, des conditions aux limites adaptees a la modelisation d'un ecoulement en milieu naturel ont ete developpees. La progression de la pollution dans l'environnement defini precedemment se modelise ensuite en terme de concentration par l'intermediaire d'un modele de convection-dispersion. Dans la perspective d'une confrontation avec des mesures experimentales, ce sont des geometries rectangulaires aux dimensions d'un canal de laboratoire qui ont tout d'abord ete utilisees. Des situations geometriques plus complexes ont ensuite ete simulees. Le modele global repond de maniere tres satisfaisante a de nombreux tests numeriques. Par ailleurs, les hauteurs d'eau determinees par le modele numerique sont comparables a celles mesurees dans des conditions similaires.

Les rejets de matières dangereuses dans l'environnement induisent souvent des pollutions accidentelles des cours d'eau qui s'étendent sur plusieurs kilomètres en aval de la source du rejet. Dans l'objectif de proposer un modèle qui prévoit l'étendue de la pollution, une maquette de cours d'eau est conçue spécifiquement en ce sens à partir d'une étude de similitude pour évaluer la dispersion de polluant en champ lointain et valider le modèle unidimensionnel adopté (Equation d'Advection-Dispersion). Les conclusions issues des études menées à petite et à grande échelle, nous ont amené à développer un modèle permettant de prédire les profils asymétriques dans la zone initiale du champ lointain. L'évaluation des performances du nouveau modèle, basé sur une Gaussienne Modifiée par une Exponentielle, montre une faible divergence des estimations par rapport aux observations. Lors de la validation à l'échelle réelle, les trois paramètres essentiels lors d'une gestion de crise (concentrations maximales, temps d'arrivée du pic et de la pollution) sont estimés respectivement avec un pourcentage d'erreur moyen de 51, 13 et 11 %, ce qui semble acceptable. Finalement, un modèle complet de dispersion est proposé pour évaluer l'étendue d'une dispersion accidentelle dans le champ lointain. Il est composé de l'EMG pour la zone initiale du champ lointain et de l'ADE pour le champ lointain établi. Le passage d'un modèle à une autre se fait à partir d'une distance comprise entre 12 et 50 fois la longueur de mélange. En conclusion, le modèle proposé est adapté à la gestion d'une situation d'urgence par la simplicité de son utilisation et le faible nombre de variables d'entrée nécessaires aux simulations

L'objectif de ce projet est d'intégrer le concept de gestion des eaux pluviales avec le contrôle en temps réel afin de réduire l'impact de ces eaux sur les cours d'eau urbains. Il s'agit d'effectuer la gestion des eaux pluviales d'un bassin versant typiquement urbain, en fonction des prévisions météorologiques, au niveau d'un bassin d'orage, muni d'une vanne à son exutoire, afin d'augmenter le temps de rétention des eaux et ainsi augmenter la sédimentation. Après modélisation de la qualité et quantité des eaux et l'élaboration de règles de contrôle, le contrôle en temps réel s'est avéré être une solution efficace afin d'augmenter la sédimentation des matières en suspension dans le bassin de rétention. Dans tous les cas étudiés, le bassin contrôlé offrait une efficacité de sédimentation supérieure à celle du bassin traditionnel contrôlé par un ouvrage statique, tel un orifice. Le contrôle en temps réel a démontré qu'il augmentait la sédimentation des particules fines, sur lesquelles la majorité des polluants s'adsorbent. La modélisation des matières en suspension, à l'entrée et à la sortie du bassin de rétention, a permis de démontrer l'efficacité de cette solution en quantifiant les charges à ces endroits. Dans tous les cas, la quantité de MES sédimentées était au moins 2 fois plus importante que la quantité sédimentée dans un bassin non-contrôlé. Dans les meilleurs cas, la quantité sédimentée a été de 10 à 25 fois plus importante avec le bassin contrôlé. Sur une période mensuelle, le bassin contrôlé a rejeté au maximum 14,78 kg des 650 kg de MES qui ont été lessivés dans tous les scénarios étudiés. Dans le cas de simulations estivales, des 3 000 kg de MES lessivés en moyenne par saison, pour tous les scénarios, un maximum de 16,59 kg a été rejeté au milieu récepteur. La solution proposée permet donc de réduire considérablement les charges en polluants rejetés, ce qui permet de croire que son intégration, dans la gestion des eaux pluviales, permettrait d'améliorer significativement la qualité des eaux des cours d'eau urbains.

L’évolution de la microélectronique permet de réaliser des systèmes hétérogènes incluant des fonctions logicielles, numériques et analogiques. Leur complexité nécessite des méthodologies de modélisation à haut niveau pour établir un prototypage virtuel de l’application. Aujourd’hui, cette modélisation est d’une part assurée par une multiplicité d’outils et de langages, et d’autre part, elle ignore un certain nombre d’aspects (compatibilité électromagnétique CEM, intégrité du signal,. . ) qui sont abordés trop tard dans le flot de conception. Ces travaux se placent dans le cadre de la modélisation de systèmes hétérogènes pour répondre à une double problématique : Comment modéliser un système hétérogène à un haut niveau d’abstraction avec un unique environnement de simulation? Comment intégrer à cette modélisation les caractéristiques de CEM ou d’intégrité du signal du système ? Nous proposons une méthodologie en 3 points, qui sera appliquée à des systèmes à base de bus de terrain : Modéliser un contrôleur de bus générique pouvant être décliné pour plusieurs protocoles. Modéliser les lignes de bus (caractéristiques physiques et phénomène de couplage). Modéliser le modèle ICEM du système pour évaluer l’impact de l’activité interne sur l’alimentation et les E/S. Tous ces modèles sont développés en SystemC-AMS (langage unique) et utilisés pour deux plates-formes de validation. La comparaison des résultats de simulation aux mesures expérimentales montre une bonne adéquation des modèles avec la réalisation matérielle pour un écart moyen d’environ 7% (niveaux de signaux sur le bus) et une approximation de l’ordre de 7dB (précision des pics du courant d’alimentation).

Les lymphocytes T expriment à leur surface des récepteurs (TCR) composés de chaînes a~ ou y8, chargés de reconnaitre des peptides antigéniques. Une chaîne d'un TCRa donnée est le résultat de l'assemblage de gènes variable (V), jonction (J) et constant (C) sous le contrôle d'un mécanisme de recombinaison spécifique dénommé «recombinaison V(D)J ». De part le nombre important de gènes V et J dispersés sur plus de 1méga base et des segments V dupliqués chez la souris, il est quasiment impossible d'établir la diversité combinatoire VJ exacte et surtout leurs fréquences par les techniques actuelles de biologie moléculaire. Aussi pour appréhender ces questions, nous avons développé un modèle de simulation des ré arrangements des combinaisons VJ codant pour la chaine TCRa chez la souris. Le modèle implémenté est basé sur des fenêtres d'accessibilités flexibles, des vitesses d'ouverture variables et inclue aussi un temps de maturation entre deux ré arrangements. Il permet de rendre compte de la dynamique et de la variabilité de la chaine a en termes de répertoire (nombre et fréquence des combinaisons). Il propose que 2 à 3 réarrangements sont suffisant pour utiliser l'ensemble des segments J et permet aussi de donner un profil global de l'ensemble des combinaisons VJ. En parallèle, une analyse des réarrangements VJ a été réalisée chez l'homme. Cetteanalyse permet de visualiser les profils des combinaisons VJ expérimentaux et permettra de valider l'adaptation du modèle de simulation des réarrangements des chaines TCRa chez la souris aux chaines TCRa chez l'homme. Le modèle pourra servir d'outils pour analyser les variations entre répertoire sain et répertoire altéré ou modifié dans le cas de pathologies
T lymphocytes express at their surface an antigen receptor composed by a~ or y8 chains. A TCRa chains are encoded by a variable (V), ajoining (J) and a constant (C) segments which are under the of the control of a specific recombination mechanism called "V(D)J recombination". The VJ combinatorial diversity is unknown and the current state of molecular technology does not allow us to perform an analysis of aIl putative VJ combination or to estimate the frequencies of the functional VJ in mice. To overcome this difficulty we defined a mathematical model fitting experimental data. This model gives new insights on the mIes controlling the use of the V and the J genes and provides a dynamic ca1culation of the VJ combinations. The model proposes an accessibility of the TRAlTRD locus by sûccessive windows of different sizes and with different speed of progression. Furthermore, a possibility of successive secondary rearrangements was introduced. Ln parallel, an experimental analysis of the VJ combination has been performed in humans. From this analysis, the VJ combination profiles are ca1culated and used to validate our simulation program. Ln the future, the model may be use to analysis the variations between sound or altered repertoire