Thèses : « Processus hydrologiques de surface »

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Napoly, Adrien Antoine. « Apport de paramétrisations avancées des processus liés à la végétation dans les modèles de surface pour la simulation des flux atmosphériques et hydrologiques ». Phd thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://oatao.univ-toulouse.fr/17682/7/napoly.pdf.

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Résumé :

La version actuelle du modèle de surface continentale ISBA représente la couche de sol superficiel et la végétation comme un composite dont les propriétés physiques résultent de pondérations entre les propriétés du sol et de la végétation (albédo, rugosité par exemple). Une nouvelle version, ISBA-MEB (Multi-Energy-Balance), représente le sol et la végétation au travers de deux bilans séparés. Ce développement permet notamment une approche plus réaliste de la modélisation des flux au-dessus, dans et sous de la canopée avec un traitement propre à chacune des couches et la prise en compte de nouveaux processus (effet d'ombrage de la canopée sur le sol, transfert radiatif à travers la végétation, interception de la neige par la canopée). Le sol superficiel est lui désormais caractérisé, pour les surfaces forestières, par une couche de litière agissant sur le cycle énergétique comme sur le cycle hydrologique. Pour évaluer l'impact de ces nouveaux développements sur les forêts, quatre sites Français instrumentés sont dans un premier temps utilisés. Le large panel de données disponible permet une évaluation précise permettant de mettre en évidence certaines améliorations apportées par les développements, En particulier sur le bilan d'énergie en réduisant l'amplitude du flux de chaleur par conduction dans le sol et en réinjectant tout ou partie de cette énergie dans le flux sensible, mais aussi sur le bilan d'eau en améliorant le partitionnement de l'évapotranspiration en ses différentes composantes. Ensuite, leréseau Fluxnet, standard international, se révèle être outil idéal confirmer ces améliorations. Celui ci contient en effet des données relatives à des sites instrumentés correspondant à un large panel de climats et de types de végétation indispensable à la validation d'un modèle destiné à des simulations à échelle globale. 42 sites forestiers sont retenus pour procéder à l'évaluation des nouveaux développements sur la base d'un critère de fermeture du bilan énergétique. Lesrésultats de cette étude permettent non seulement de confirmer à grande échelle les résultats de la partie précédente mais aussi de caractériser des améliorations plus marquées sur les forêts de conifères ainsi que les sites enneigés. Enfin, l'impact sur le bilan hydrologique d'ISBA-MEB est évalué par l'utilisation de la chaîne opérationnelle hydrométéorologique SIM (SAFRAN-ISBAMODCOU).Cette chaîne permet de modéliser le débit des rivières françaises sur une longue période (jusqu'à un demi siècle) et par extension d'obtenir une estimation de la climatologie spatiallement distribuée de l'évapotranspiration. L'impact des développements, et nottament laprise en compte de la litière dans le modèle, modifient l'amplitude annuelle moyenne de l'évaporation du sol et impacte ainsi la modélisation des débits des rvières simulée. D'autre part, une augmentation significative de la sublimation de la neige est à l'origine dans les bassins de montagne d'une réduction du ruisselement total mais ceux-ci ne représente qu'une faible fraction du domaine d'étude.

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Henine, Hocine. « Couplage des processus hydrologiques reliant parcelles agricoles drainées, collecteurs enterrés et émissaire à surface libre : intégration à l'échelle du bassin versant ». Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066631.

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Jomaa, Fatima. « Précipitations sur le sud de la France : caractérisation, source et impacts sur le cycle hydrologique régional ». Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALU025.

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Résumé :

La région méditerranéenne se distingue comme un « point chaud » potentiel en matière de science du climat, ce qui signifie une région où les impacts du changement climatique devraient être particulièrement importants. Dans la région méditerranéenne, il existe une interaction complexe entre l’atmosphère océanique et la terre ferme, associée à des caractéristiques morphologiques distinctes. Ce couplage fort fait référence aux interactions entre la mer Méditerranée, l’atmosphère et les terres environnantes, influençant des dynamiques climatiques locales spécifiques. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur la partie sud de la France située dans la région nord-ouest de la Méditerranée. En raison de ces caractéristiques géographiques particulières et des interactions complexes entre les processus océaniques et atmosphériques à différentes échelles spatiales et temporelles, le climat et en particulier l'hydroclimat du sud de la France présente des caractéristiques spatiales et temporelles complexes ainsi que leur variabilité. Il existe un manque de compréhension des processus hydrologiques locaux, ce qui nécessite une analyse complète à haute résolution de toutes les composantes du cycle hydrologique dans cette région. Dans nos travaux, nous nous concentrerons sur la branche atmosphérique du cycle hydrologique dans le Golfe du Lion et nous considérerons les précipitations, le transport d'humidité et les processus hydrologiques de surface tels que le ruissellement et l'humidité du sol.L’objectif de cette recherche doctorale peut être résumé en trois questions principales abordant la complexité du cycle hydrologique sur le sud de la France :1. Quelles sont les forces et les faiblesses des différents types de jeux de données pour capturer la variabilité des précipitations et leurs extrêmes sur le sud de la France ?Pour répondre à cette question, nous avons étudié l'exactitude et la fiabilité de toutes les sources de données disponibles pour cette région dans la représentation des conditions climatiques réelles, fournissant ainsi un aperçu de leur applicabilité aux études hydrologiques dans la région méditerranéenne. Les résultats de cette analyse sont présentés au chapitre 2.2. Quelles sont les sources de transport d'humidité qui contribuent aux précipitations et aux événements météorologiques extrêmes dans le sud de la France ?Pour répondre à cette question, nous avons analysé le transport d'humidité dans cette région. De plus, nous avons étudié le transport de l’humidité dans les conditions d’événements de précipitations extrêmes. Pour explorer les mécanismes à l’origine du transport d’humidité, nous avons effectué une analyse groupée des modèles météorologiques correspondants. Les résultats sont présentés au chapitre 3.3. Quel est l'impact de la variabilité et de l'évolution des précipitations sur l'humidité des sols et le ruissellement continental dans le sud de la France ?Pour répondre à cette question, nous avons analysé les interactions entre les régimes de précipitations et les composantes terrestres du cycle hydrologique, telles que l'humidité du sol et le ruissellement. Reasulate est présenté au chapitre 4
The Mediterranean region stands out as a potential ’hotspot’ in climate science which signifies a region where the impacts of climate change are expected to be particularly significant. In Mediterranean region there is intricate interplay between the ocean atmosphere and land, coupled with distinct morphological features. This strong coupling refers to the interactions among the Mediterranean Sea, the atmosphere, and the surrounding land, influencing specific local climate dynamics. In our study, we focused on the Southern part of France located in the northwestern Mediterranean region. Due to these special geographical features and the complex interactions between ocean and atmospheric processes at different spatial and temporal scales, the climate and especially the hydroclimate of the Southern part of France exhibits intricate spatial and temporal characteristics and their variability. There is a lack of understanding of local hydrological processes, which requires a high-resolution comprehensive analysis of all hydrological cycle components in this region. In our work, we will focus on the atmospheric branch of the hydrological cycle in the Gulf of Lion and we will consider precipitation, moisture transport, and surface hydrological processes such as runoff and soil moisture.The aim of this PhD research can be summarized in three main questions addressing the complexities of the hydrological cycle over southern France:1. What are the strengths and weaknesses of various type of datasets in capturing the precipitation variability and its extremes over southern France ?To answer this question, we investigated the accuracy and reliability of all available data sources for this region in representing the actual climatic conditions, providing insights into their applicability for hydrological studies in the Mediterranean region. Results of this analysis are presenting in Chapter 2.2. What are the sources of moisture transport contributing to precipitation and extreme weather events in southern France ?To answer this question, we analyzed the moisture transport in this region. Additionally, we investigated the moisture transport for the conditions of extreme precipitation events. To explores the mechanisms driving of moisture transport we performed clustering analysis of corresponding weather patterns. Results are presenting in Chapter 3.3. How do variability and trends in precipitation impact soil moisture and continental runoff in southern France ?To answer this question, we analyzed the interactions between precipitation patterns and terrestrial components of the hydrological cycle, such as soil moisture and runoff. Reasulate are presenting in Chapter 4.The structure of this thesis is organized as follows: Chapter 1 introduces the data sources utilized in this study, discussing their respective limitations. It also details the methodologies employed to evaluate these datasets and to investigate the sources of moisture affecting this region. Chapter 2 focuses on the examination of precipitation characteristics within the region. It assesses various precipitation datasets to understand their reliability and accuracy in capturing the area’s precipitation dynamics. Chapter 3 is dedicated to analyzing long-term moisture transport patterns. This chapter aims to elucidate the mechanisms behind moisture movement into the region. Chapter 4 delves into the analysis of runoff and soil moisture, exploring their relationship with precipitation. It examines how precipitation influences soil moisture and runoff, contributing to the broader understanding of the regional hydrological cycle

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Picourlat, Fanny. « Mise à l'échelle des processus hydrologiques pour les modèles de surface continentale, de la modélisation 3D intégrée au modèle de réservoir : Application au bassin du Little Washita ». Thesis, université Paris-Saclay, 2022. http://www.theses.fr/2022UPASJ016.

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Résumé :

Le cycle de l'eau étant un élément moteur du climat, modéliser avec exactitude les différents flux hydrologiques continentaux constitue un enjeu majeur de la modélisation climatique. Ces flux sont modélisés au sein des modèles de surface continentale (nommés LSM) dont la résolution horizontale est de l'ordre de la centaine de kilomètres. À cette échelle, la représentation de l'hydrologie continentale est simplifiée : les écoulements latéraux sont conceptualisés au travers de réservoirs, et leur influence sur la distribution spatiale de la teneur en eau des sols est négligée. De telles simplifications introduisent des biais sur le calcul du flux évapotranspiratoire, ainsi que du débit en rivière. Un consensus est par conséquent observé au sein de la communauté scientifique sur le besoin d'améliorer la représentation de l'hydrologie dans les LSM. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de mettre en œuvre une démarche de mise à l'échelle des processus hydrologiques pour les LSM, allant de la modélisation 3D intégrée au modèle de réservoirs. Appliquée au bassin du Little Washita (Oklahoma, USA), cette démarche s'articule en trois étapes de réduction de dimensionnalité. En premier lieu, une simulation 3D de référence est conduite sur vingt années à l'aide d'un code intégré à base physique. Le modèle 3D est ensuite réduit à un modèle 2D de versant équivalent. Une troisième étape consiste en la réduction, au moyen d'hypothèses simplificatrices, du modèle 2D à un modèle conceptuel de réservoirs. Enfin, une simulation de colonne 1D est conduite à l'aide d'un LSM. Une comparaison avec le résultat du modèle conceptuel issu de la démarche de mise à l'échelle permet de dégager différentes pistes de développement de l'hydrologie des LSM
As the water cycle is a driving force of climate, accurate modeling of the various continental hydrological fluxes is a major challenge in climate modeling. These flows are modeled within Land Surface Models (LSM) with a horizontal resolution of about 100 km. At this scale, the representation of continental hydrology is simplified: lateral flows are conceptualized through reservoirs, and their influence on the spatial distribution of soil water content is neglected. Such simplifications introduce biases on the calculation of evapotranspiratory flux and river flow. A consensus is therefore observed within the scientific community on the need to improve the representation of hydrology in LSM. In this context, the objective of this thesis is to develop an upscaling approach of the hydrological processes for LSM, ranging from integrated 3D model to reservoir model. Applied to the Little Washita basin (Oklahoma, USA), this approach is articulated in three steps of dimensionality reduction. First, a 3D simulation is conducted over 20 years using a physically-based integrated code. The 3D model of the basin is then reduced to a 2D equivalent hillslope model. A third step consists in reducing the 2D model to a conceptual reservoir model using simplifying assumptions. Finally, a 1D column simulation is performed using a LSM. A comparison with the conceptual model resulting from the upscaling approach allows us to identify different avenues for the development of LSM hydrology

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Pak, Lai Ting. « Modélisation hydrologique distribuée des écoulements surface-souterrain à l’échelle d’un bassin versant bananier en milieu tropical volcanique (Guadeloupe, France) ». Thesis, Montpellier, SupAgro, 2013. http://www.theses.fr/2013NSAM0014/document.

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Résumé :

Aux Antilles, la disponibilité limitée des ressources en contexte insulaire et l'activité agricole à aux niveaux d'intrants fragilisent les ressources en eau. Dans les zones bananières à forts niveaux d'intrants, des phénomènes de pollution des eaux sont particulièrement marqués, notamment du fait de l'usage d'un pesticide, la chlordécone. La connaissance du fonctionnement des systèmes hydrologiques à l'échelle du bassin versant représente un enjeu primordial pour pouvoir estimer l'exposition de l'écosystème aux pollutions et pour prévoir l'évolution des contaminations dans le temps. L'objectif de la thèse a été de développer une modélisation mécaniste représentant les processus hydrologiques de surface et souterrains à l'échelle d'un bassin versant sur substrat volcanique, sous climat tropical humide, situé en zone bananière en Guadeloupe. En premier a été développé un modèle parcellaire de bilan hydrique adapté au cas des cultures bananières. Il a pour originalité de prendre en compte l'importante redistribution de pluie opérée par le couvert bananier et d'en simuler les effets en matière d'intensité et d'hétérogénéité intra-parcellaire sur les termes du bilan hydrique. Les résultats d'analyse de sensibilité montrent que la redistribution de la pluie augmente le ruissellement de surface ainsi que la percolation, en cohérence avec les observations de terrain, mais impacte peu ou temporairement l'évapotranspiration et l'humidité du sol. Le calage du modèle sur des données expérimentales indiquent une performance améliorée de la simulation du ruissellement par rapport à un modèle ignorant le mécanisme de redistribution. En second, le bassin versant expérimental de Féfé (17.8 ha) a fait l'objet d'une approche de modélisation intégrant processus hydrologiques de surface et souterrains basée sur un chaînage itératif des modèles MHYDAS et MODFLOW. Confrontée à une année hydrologique de mesures de débits à l'exutoire et de piézométries, l'approche de chaînage de modèles de surface et souterrain apparaît pertinente. Une limite majeure est toutefois la non prise en compte de la zone non saturée dans le processus de recharge des aquifères. L'analyse des simulations et de leurs écarts avec les données observées conforte plusieurs hypothèses issues des analyses expérimentales : un ruissellement de surface fortement hortonien, une contribution majeure des écoulement souterrains au débit à l'exutoire. Elle indique toutefois également une indétermination des processus majeurs lors des périodes de fortes pluies. Différentes hypothèses sont proposées qu'il conviendra d'évaluer dans des travaux futurs. Ce travail constitue une première étape pour évaluer les chemins d'écoulement majeurs et les dynamiques des contaminations par les produits phytosanitaires dans un milieu volcanique tropical sous culture bananière
In the French West Indies (FWI), limited resources supply on island and farming with extensive uses of pesticides have damaged water resources. In environments under intensive banana production, water pollution can be of particular concern, with regards to the use of chlordecone, an insecticide to control the banana weevil. Understanding the hydrological behaviour of a catchment is a challenge in assessing the exposure of the ecosystem to pollutions and in predicting the long-term contamination dynamics. This thesis aimed at developing a model to simulate de surface and underground hydrological processes at the catchment scale on volcanic deposits in a humid tropical area covered by banana plantations in Guadeloupe. First, we developed an original water budget model at the plot scale, adapted to the banana canopy. It takes into account the high rainfall redistribution by banana cover and simulates the effects of modified rainfall intensities and within-plot heterogeneities on the water balance components. The sensitivity analysis showed that rainfall redistribution promotes surface runoff and percolation, in accordance with the field observations, but influences little or only temporarily the average field evapotranspiration and soil moisture. The model calibration tested on experimental data indicated improved runoff production performances compared to a model without rainfall redistribution. Secondly, the Féfé experimental catchment (17.8 ha) was studied with a linked iterative modelling approach (of MHYDAS and MODFLOW) that includes surface and underground hydrological processes. Tested against a year of outlet discharge and water table depth measurements, the linked modelling approach seems appropriate. However, the main limit of this approach was that it does not consider the transfer through the unsaturated zone when simulating the aquifers' recharge. The analysis of the results and of the differences between measured and simulated variables supported the hypothesis, from experimental analyses, that: the surface runoff is mainly Hortonian, groundwater flow is the main contributor to runoff at the catchment outlet. However, there was still uncertainty concerning the main processes during wet periods. Various hypotheses were suggested and should be investigated in future studies. This work represents a first step towards the evaluation of the major flow paths and contamination dynamics of pesticides on volcanic deposits in a humid tropical area covered by banana plantations

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Pedinotti, Vanessa. « Préparation à la mission SWOT (Surface Water Ocean Topography) : Apport de l'altimétrie à large fauchée à la modélisation grande échelle des processus hydrologiques et hydrodynamiques en Afrique de l'Ouest ». Thesis, Toulouse, INPT, 2013. http://www.theses.fr/2013INPT0014/document.

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Résumé :

Le bassin versant du fleuve Niger est directement influencé par les fluctuations de la mousson africaine, qui impactent les ressources en eau et entraînent des évènements extrêmes tels que des inondations ou des sécheresses. En retour, les forts taux d'évaporation observés dans le Delta intérieur du Niger, large région annuellement inondée, impactent le climat, au moins à l'échelle régionale. Une meilleure compréhension des processus hydrodynamiques de ce bassin ne peut cependant être obtenue sans un réseau d'observations ayant une couverture spatiale et temporelle suffisante. La mission SWOT fournira des cartes 2D de hauteurs et pente des eaux de surface avec une résolution encore jamais atteinte en altimétrie (50 à 100 mètres). Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la phase de préparation à la mission SWOT et se propose d'offrir des perspectives d'utilisation de ces données satellites pour l'amélioration des modèles d'hydrologie globale. Dans un premier temps, le modèle hydrologique du CNRM, ISBA-TRIP, incluant un schéma d'inondations et un réservoir simple d'aquifères ajouté durant cette thèse est évalué sur le bassin du Niger à l'aide de multiples observations in-situ et satellites. L'étude montre que le modèle simule de façon cohérente l'évolution des eaux de surface, des zones inondées, et les anomalies de stock d'eau sur le bassin. Ensuite, un schéma d'assimilation de données est mis en place afin d'optimiser un des paramètres clés en hydrologie, le coefficient de Manning. Ce coefficient, décrivant la propriété du sol à 'retenir' les flux d'eau, influence fortement la dynamique des eaux de surface, et notamment les hauteurs d'eau et le débit. L'assimilation des données SWOT est appliquée dans le cadre d'une expérience jumelle, qui consiste à considérer une simulation de référence, appelée 'vérité', de laquelle sont issues les observations virtuelles de hauteur d'eau SWOT. L'étude montre que l'assimilation des hauteurs d'eau SWOT permet l'optimisation du coefficient de Manning, distribué spatialement, malgré l'hypothèse d'équifinalité. Les hauteurs d'eau et les débits sont considérablement améliorés, et on obtient une meilleure simulation des anomalies de stocks d'eau sur le bassin ainsi que des zones inondées sur le Delta intérieur du Niger (occurrence, intensité). Enfin, le potentiel des données SWOT pour améliorer les prévisions hydrologiques sur des périodes plus longues que celle de la phase d'assimilation est mis en évidence
The hydrologic and hydrodynamic processes of the Niger basin are largely influenced by the West African monsoon variabilty. In the last 3 decades these variations have resulted in an increase of extreme events such as floods and droughts. Retrospectively, the climate might be impacted by the evaporation fluxes from the inner Delta flooded region, at least regionally. A better understanding of the Niger basin water cycle is a crucial issue for water resources management but requires observation datasets with a large spatial and temporal coverage. The SWOT satellite mission will provide 2D global maps of water level and slope at an unprecedented resolution (50 to 100 meters). Within the framework of the preparation of the SWOT mission, this thesis aims at proposing a SWOT data assimilation strategy for the improvement of global scale hydrological models. First, the ISBA-TRIP hydrological model from CNRM is evaluated over the Niger basin. This model includes an inundation scheme and simple aquifer reservoir. The model diagnostics are compared to an extensive set of in-situ and satellite observations. According to its relative simple physics, the model is able to simulate in a realistic manner, the continental water dynamics : discharge, water levels, floods, total water storage variations. Sensitivity tests are also performed to determine the most sensitve ISBA-TRIP parameters. Among them, the Manning coefficient has a key role in the flow dynamics but its estimation is difficult and usually based on geomorphologic relationships. The second part of this work consists in setting up a SWOT data assimilation strategy for the optimization of the ISBA-TRIP parameters. Since the SWOT observations are not available yet and also to assess the skills of the assimilation method, the study is carried out in the framework of an Observing System Simulation Experiment (OSSE). The corrected parameter is the Manning coefficient, spatially distributed over the river. The assimilation allows a good improvement of the relative bias of discharge and water level over the river. The Manning coefficient is also globally improved and tends to an optimal value. Moreover, the water storage anomalies and flooded fraction are also better simulated. Finally, the study shows that the method is useful for hydrological forecasting over longer time periods than those of the calibration

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Pourrier, Jonathan. « Caractérisation des processus de transferts et d’interactions entre les compartiments hydrologiques, hydrogéologiques et cryosphériques d’un bassin versant andin semi-aride soumis à une forte variabilité climatique (Vallée de l’Elqui – Chili) ». Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20108/document.

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Résumé :

Le nord du Chili est soumis à un contexte climatique aride à semi-aride présentant une variabilité saisonnière et inter-annuelle forte. Dans cette région les zones de haute altitude soutiennent les parties plus basses des bassins versants, mais la ressource en eau reste malgré tout limitée. Afin d'améliorer les méthodes de gestion de l'eau dans ces bassins versants, il est important de préciser le rôle des zones de haute altitude dans le soutien des parties basses, mais aussi de caractériser les modalités de transfert et d'interaction entre les compartiments constitutifs de l'hydrosystème. Ce travail porte sur la caractérisation du fonctionnement hydrologique du bassin versant de l'Elqui depuis la tête de bassin, située au cœur de la cordillère des Andes, jusqu'aux vallées de la zone inférieure situées entre 500 et 2000 mètres d'altitude. En tête de bassin, les processus d'interaction entre les compartiments cryosphériques, hydrologiques et hydrogéologiques, et leurs impacts sur le transfert des masses d'eau vers l'aval de la zone d'étude sont caractérisés. Le comportement hydrologique des sous bassins versant partiellement ou non‑englacés est également étudié. Dans la zone inférieure du bassin, l'étude porte principalement sur les processus d'interactions surface-souterrain en contexte semi‑aride et sur les impacts des forçages climatiques et anthropiques sur ces derniers. Cette étude s'appuie sur plus de 40 ans de données hydro-météorologiques disponibles sur la zone inférieure du bassin, complétés par des mesures hydrologiques sur la zone supérieure (> 2000 mètres d'altitude) et des prélèvements chimiques (majeurs et traces) et isotopiques (²D, 18O) sur la totalité de la zone d'étude, réalisés entre 2011 et 2013.Ces travaux ont montré que le modèle conceptuel de fonctionnement du bassin versant de l'Elqui généralement accepté était incomplet. Dans la zone supérieure, l'étude d'un bassin versant englacé a permis de montrer que le rôle de la cryosphère dépasse la fonction de production d'eau, avec certains compartiments stockant temporairement de l'eau en période humide et la libérant en période sèche. Ce processus permet d'amortir la variabilité temporelle des précipitations et du taux de fonte en altitude. Les analyses physico-chimiques réalisées dans le bassin versant ont également permis d'identifier des compartiments aquifères ignorés jusqu'à maintenant, comme les compartiments volcanique et plutonique. En améliorant les connaissances sur les processus d'interactions entre compartiments cryosphériques, hydrologiques et hydrogéologiques, les résultats de ce travail ont apporté des précisions sur le fonctionnement hydrologique de la zone de haute altitude. Cela a permis l'estimation des impacts potentiels de la variabilité climatique sur ces processus d'interactions et leurs conséquences sur la disponibilité et la qualité de la ressource. Dans la zone inférieure, la caractérisation des interactions surface-souterrain a montré qu'il existe un fort potentiel d'interaction entre le compartiment hydrologique et le compartiment alluvial, mais également entre le compartiment alluvial et le socle plutonique. L'étude des données hydrologiques et physico-chimiques a permis de caractériser le type d'échanges se déroulant entre les compartiments. Dans certains secteurs le processus dominant est la recharge du compartiment alluvial par le compartiment hydrologique, tandis que pour d'autres il existe une alternance entre période de drainage du compartiment alluvial par le compartiment hydrologique et période de recharge du compartiment alluvial. La réponse de ces processus face aux impacts des forçages climatiques et anthropiques contraindra la disponibilité et la qualité de la ressource dans les années à venir. Ainsi, les résultats apportés par ce travail permettront certainement de mieux anticiper les modifications futures du fonctionnement hydrologique des bassins versant montagneux en contexte semi-arides
The north Chile is affected by an arid to semi-arid climate, associated with a strong seasonal to inter-annual variability. In this region, while mountainous areas are supporting low areas, the availability of water resources remains limited. In order to improve the water management in these basins, it is necessary to precise how the high areas support the low areas, and to characterize water transfers and interaction processes between the constitutive compartments of the hydrosystem. This work concern the characterization of the hydrodynamic behavior of the Elqui watershed from the headwaters, in the Andes, to the valleys, ranging between 500 and 2000 m.a.s.l.In the headwaters, the interactions processes between cryospheric and hydrologic compartments and their impact on water transfers to the low areas are characterized. The behavior of unglacierized or partially glacierized watershed is also studied. In the low area of the watershed, the study mainly considers groundwater-surface water interactions under semi-arid context and the impact of the climatic variability on these processes. This study is based on more than 40 years of hydro-meteorological data available in the lower zone of the basin, completed by hydrological measurements in the upper zone (> 2000 m.a.s.l.) and chemical (majors and traces elements) and isotopic samples (²D, 18O) over the whole study area realized between 2011 and 2013.This work demonstrated that the conceptual model of the Elqui basin hydrological behavior, generally accepted, was incomplete. In the high area (> 2000 m.a.s.l.), the study of a glacierized watershed show that the function of the cryosphere overpass the water production with some compartments storing water during humid periods and draining their water content during dry periods. This process buffers the temporal variability of precipitations and melting rates in the high area. Physico-chemical analysis, allows to identify some ignored aquifer compartments, as the volcanic and plutonic compartments. The results of this study improve the knowledge about interactions processes between cryospheric, hydrologic and hydrogeologic compartments, which precise the hydrological functioning of the high area. The interpretation of the hydrological behavior of the high altitude area allows to better understand the way that it support the low area, and the way that climate variability may affects it.In the low area, results show that the groundwater-surface water interaction potential is good between alluvial and hydrological compartments, but also between the plutonic and the alluvial compartments. The study of hydro-meteorological and physico-chemical data allowed to characterize the type of exchanges that take place between groundwater and surface water. In some sectors the main process is the recharge of the alluvial compartment by the hydrological compartment, while in other sectors the processes show a seasonal variability with periods of alluvial compartment recharge and periods of hydrological compartment support. The answer of these processes face to climatic and anthropic forcing will constrain the evolution of the availability and quality of the water resources in the Elqui basin. Finally, the results of this study will certainly allow to better anticipate the future modifications of the semi-arid mountainous watershed hydrological functioning

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Jabot-Robert, Dorothée. « Caractérisation et modélisation de la dynamique de l'évapotranspiration en Afrique Soudanienne en zone de socle : interaction entre les aquifères et la végétation ». Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENU024/document.

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Résumé :

Dans un contexte où des millions de personnes dépendent de la ressource en eau exposée au caprice de la mousson en Afrique de l'Ouest, ce travail de thèse vise à mieux appréhender les processus hydrologiques en zone de socle, et notamment à évaluer le rôle de la redistribution latérale de l'eau dans le sol par les interactions entre les réservoirs souterrains, la végétation et l'atmosphère, par la caractérisation et la modélisation à l'échelle de la parcelle et du versant. Ce travail s'appuie sur le dispositif expérimental déployé dans le petit bassin versant de l'Ara dans le cadre de l'observatoire AMMA-CATCH. La mise en oeuvre du modèle ParFlow-CLM permet de simuler les transferts dans la zone saturée et la zone non saturée par la résolution de l'équation de Richards en 3D, en étant conditionné par un forçage atmosphérique en surface. Après avoir identifié les paramètres influents pour les transferts verticaux, une caractérisation spatiale de ces paramètres a été menée. La configuration du modèle a ensuite été évaluée en 1D. Il est montré que le modèle reproduit de manière pertinente les séries temporelles du bilan d'énergie et la distribution de l'eau dans le sol. L'effet de la variabilité spatiale des paramètres hydrodynamiques est ensuite étudié à l'échelle de la parcelle. Enfin, en incluant les géométries de socle connues et une distribution de végétation, les transferts horizontaux souterrains sont mis en évidence avec la formation de zones sèches ou humides en relation avec des distributions spatiales d'évapotranspiration
In West Africa, millions of people rely on water resources exposed to the monsoon variability. In this context, the aim of this thesis is to better understand hydrological processes in bedrock areas, and more particularly to estimate the role of lateral redistribution of soil water by the interactions between underground reservoirs, vegetation and atmosphere, using hydrogeological prospection and modeling at field and catena scale. This work is supported by the experimental device implemented in the small Ara catchment in the framework of the AMMA-CATCH observatory. The use of the ParFlow-CLM model allows the simulation of transfers in the saturated and the vadose zone by solving the Richards equation in 3D. The model was forced using observed atmospheric forcing at the surface. We first identify influential parameters for vertical water transfers. Then a spatial characterization of these parameters is carried out. The 1D version of the Parflow-CLM model is assessed using observed data. We show that the model provides relevant times series of the surface energy balance and of soil water distribution as compared to the observations. The impact of the spatial variability of the hydraulic parameters at the field scale (<1 ha) is studied. Finally, the bedrock geometry and the spatial distribution of vegetation are taken into account in the modelling. This allows the identification of horizontal subsurface lateral fluxes, which generate wet and dry patterns, which are related to the spatial distribution of evapotranspiration

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Robert, Dorothee. « Caractérisation et modélisation de la dynamique de l'évapotranspiration en Afrique Soudanienne en zone de socle : interaction entre les aquifères et la végétation ». Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00849151.

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Dans un contexte où des millions de personnes dépendent de la ressource en eau exposée au caprice de la mousson en Afrique de l'Ouest, ce travail de thèse vise à mieux appréhender les processus hydrologiques en zone de socle, et notamment à évaluer le rôle de la redistribution latérale de l'eau dans le sol par les interactions entre les réservoirs souterrains, la végétation et l'atmosphère, par la caractérisation et la modélisation à l'échelle de la parcelle et du versant. Ce travail s'appuie sur le dispositif expérimental déployé dans le petit bassin versant de l'Ara dans le cadre de l'observatoire AMMA-CATCH. La mise en oeuvre du modèle ParFlow-CLM permet de simuler les transferts dans la zone saturée et la zone non saturée par la résolution de l'équation de Richards en 3D, en étant conditionné par un forçage atmosphérique en surface. Après avoir identifié les paramètres influents pour les transferts verticaux, une caractérisation spatiale de ces paramètres a été menée. La configuration du modèle a ensuite été évaluée en 1D. Il est montré que le modèle reproduit de manière pertinente les séries temporelles du bilan d'énergie et la distribution de l'eau dans le sol. L'effet de la variabilité spatiale des paramètres hydrodynamiques est ensuite étudié à l'échelle de la parcelle. Enfin, en incluant les géométries de socle connues et une distribution de végétation, les transferts horizontaux souterrains sont mis en évidence avec la formation de zones sèches ou humides en relation avec des distributions spatiales d'évapotranspiration.

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Santos, Da Silva Joecila. « APPLICATION DE L'ALTIMÉTRIE SPATIALE À L'ÉTUDE DES PROCESSUS HYDROLOGIQUES DANS LES ZONES HUMIDES DU BASSIN AMAZONIEN ». Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00488150.

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Résumé :

Cette thèse propose le développement d'une méthodologie d'utilisation des données d'altimétrie satellitaire radar pour l'analyse de la variation spatio-temporelle des processus hydriques dans les zones humides du bassin Amazonien. Etant donné le faible nombre de travaux publiés sur le sujet pour les eaux continentales, ce travail a inclus une validation extensive des données d'altimétrie satellitaire des missions ENVISAT et ERS-2, sur divers objets du bassin Amazonien. Nous avons utilisé une méthode originale permettant une sélection fine en 3D des mesures et l'application de corrections de mesures inclinées. Cette méthode a permis d'améliorer sensiblement la qualité des séries de niveau d'eau. Les séries temporelles altimétriques ont été alors couplées avec des images MODIS pour l'étude des variations de volumes stockés dans les zones humides et utilisées pour analyser la variabilité spatio-temporelle du cycle hydrologique à l'échelle des sous-bassins. Du point de vue de l'altimétrie satellitaire. Les validations conduisent avec des traces entre elles au niveau de points de croisement ou des données in situ résultent en RMS qui varient de 12 à 226 cm pour ENVISAT (Ice-1 et Ice-2) et de 32 à 197 cm pour ERS-2 (Ice-2). Ces séries temporelles mettent en évidence la grande variabilité spatiale du cycle hydrologique, selon la connexion et la position relative entre les lits principaux, les lacs et les marécages. En ce qui concerne l'analyse intégrée d'altimétrie et d'images MODIS, elle a montre qu'il est possible de mettre en évidence la saisonnalité du cycle hydrique dans des zones humides a partir d'informations satellitaire.

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Lang, Gabriel. « Estimation de la régularité et de la longue dépendance de processus gaussiens. Applications aux débits hydrologiques ». Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30076.

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Résumé :

Le but de cette these est l'etude de deux caracteristiques de processus gaussiens stationnaires. La premiere caracteristique est la regularite des trajectoires. La deuxieme concerne la memoire a long terme du processus. Le premier chapitre presente des estimateurs nouveaux de ces caracteristiques. Nous proposons l'estimation de l'exposant de holder local, qui mesure la regularite des trajectoires, par une methode qui utilise une generalisation des variations quadratiques du processus. Puis nous definissons une methode d'estimation de la longue dependance fondee sur l'observation du periodogramme empirique dans une fenetre optimisee. Ce chapitre etablit les proprietes asymptotiques des estimateurs proposes et donnent les resultats d'etude de la distribution des differents estimateurs par methode de monte-carlo afin de comparer nos methodes avec les methodes usuelles. Le deuxieme chapitre presente une etude complementaire par simulation des estimateurs de l'exposant de holder. Les estimateurs definis dans le premier chapitre sont notamment compares a la methode classique de dimension de boites. La meme etude est ensuite conduite dans le cadre de modeles de diffusion qui sortent du cadre stationnaire et du cadre gaussien. Le troisieme chapitre applique les methodes precedentes a des series de debits hydrologiques. Nous estimons l'exposant de holder local pour les series completes, puis sur des series extraites afin de regarder l'evolution de la regularite au cours du temps. Nous proposons une classification des differentes stations. Nous estimons egalement l'exposant de longue dependance de ces series afin de reperer si les rivieres disposant d'un reservoir naturel ont un comportement particulier. Enfin nous montrons que les outils developpes peuvent etre appliques dans d'autres domaines par une courte etude sur la regularite des cours boursiers

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Gomez, Delgado Federico. « Processus hydrologiques, écophysiologiques et de transfert de sédiments dans un bassin agroforestier caféier combinant des approches expérimentales et de modélisation pour les besoins des Services Hydrologiques Environnementaux ». Thesis, Montpellier, SupAgro, 2010. http://www.theses.fr/2010NSAM0032/document.

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Résumé :

La production hydroélectrique est fortement impactée par la sédimentation dans les retenues de barrages, qui sont influencés par l'occupation du sol, l'infiltration et les interactions entre les eaux de surface et les aquifères. Pour le paiement des Services Hydrologiques Environnementaux au Costa Rica, une quantification de l'impact des utilisations des terres cultivées en café sur le fonctionnement des bassins est nécessaire. Cette thèse vise à : 1) étudier les composantes du bilan hydrologique dans un bassin agroforestier récemment installé 2) à quantifier les flux d'eau et de sédiments à différentes échelles : de la parcelle au bassin et de l'événement de crue à l'échelle annuelle, et 3) à simuler le bilan hydrique et la production de sédiments en tenant compte du ruissellement sur les versants et les routes. Les processus hydrologiques, écophysiologiques et de transfert de sédiments ont été suivis sur le bassin (pluie, débit, évapotranspiration, humidité du sol, niveau de l'aquifère, turbidité) et les parcelles (ruissellement de surface et érosion). Un nouveau modèle éco- hydrologique a été développé pour simuler les termes du bilan hydrologique et de sédiments. Des améliorations sont en cours pour tenir compte de l'effet des routes sur la genèse du ruissellement de surface et de l'érosion. Le faible ruissellement de surface, la faible érosion des parcelles et la faible production de sédiments, compte-tenu des conditions biophysiques et des pratiques de gestion (arbres d'ombrage, désherbage), offrent clairement des Services Ecosystémiques en réduisant les transferts superficiels de pesticides et de sédiments et en permettant une bonne régulation du débit de rivière
The profitability of hydropower is affected by soil erosion and sedimentation in dam reservoirs, which are influenced by land use, infiltration and aquifer interactions with surface water. In order to promote the payment of Hydrological Environmental Services (HES) in Costa Rica, a quantitative assessment of the impact of land uses (such as coffee farming) on the functioning of drainage basins is required. This thesis seeks: 1) to study the water balance partitioning in a newly installed coffee agroforestry basin 2) to estimate the water and sediment yield at various spatio-temporal scales: from plot to basin and from event to annual scale; and 3) to simulate the water and sediment yields, at both annual and peakflow scale, by including the surface runoff from hillslopes and roads. The main hydrological, ecophysiological and sediment processes were monitored during one year at the basin (rainfall, streamflow, evapotranspiration, soil humidity, aquifer level, turbidity) and at the plots (surface runoff and erosion). A new eco-hydrological model was developed to close the water balance, and the annual sediment yield was also quantified. Improvements are in progress to take into account the effect of roads in surface runoff generation. The low surface runoff, low plot erosion and low basin sediment yield observed under the current biophysical conditions (andisol) and management practices (no tillage, planted trees, bare soil kept by weeding), offer potential HES by reducing the superficial displacement capacity for fertilizers and pesticides, yielding low sediment loads and regulating streamflow variability through highly efficient mechanisms of aquifer recharge-discharge

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Legout, C. « Etude des mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes à surface libre ». Phd thesis, Université Rennes 1, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00130462.

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Résumé :

Ce travail vise à étudier les mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes à surface libre. La recharge des nappes à surface libre est un maillon essentiel dans le cycle hydrochimique des bassins versants sur socle. Avant d'être transférés de la nappe vers le réseau hydrographique, les solutés transitent dans la zone non saturée constituée de sol et d'altérite. Nous nous intéressons aux solutés anioniques et plus particulièrement aux nitrates compte tenu des enjeux environnementaux que revêt la pollution diffuse azotée.

Les mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes ont été caractérisés et étudiés en conditions naturelles sur le bassin versant de Kerbernez sur l'ensemble du continuum zone non saturé / zone de fluctuation de nappe / zone saturée en permanence, par modélisation numérique sur un versant théorique et par traçage sur une colonne d'arène granitique. L'activité bactérienne dans la zone non saturée profonde a été quantifiée par expérimentations en batch.

Les observations faites dans la nappe à Kerbernez montrent que si les concentrations sont très stables en profondeur, elles présentent de fortes variations en surface à l'échelle de l'année hydrologique, particulièrement dans la zone de fluctuation de nappe. La zone de fluctuation de nappe est une zone active de mélange entre des eaux d'origine et d'âge différents, et où des transferts latéraux rapides peuvent avoir lieu.
L'inaptitude des modèles classiques de transfert (Convection-Dispersion et Mobile-Immobile) à reproduire les traits caractéristiques des variations chimiques dans la zone de fluctuation de nappe a été montrée, confirmant la nécessité de prendre en compte l'hétérogénéité des écoulements.
Ainsi, nous proposons une représentation du milieu sous forme de deux compartiments de porosité mobile, un lent et un rapide, expliquant l'origine des fortes variations chimiques intra-annuelles dans la zone de fluctuation de nappe.
Les courbes d'élution en sortie de colonne au laboratoire montrent que la dispersion des solutés augmente en régime de fluctuation de nappe par rapport aux régimes d'écoulement stationnaire. Ces fortes dispersions seraient le résultat de l'activation alternée de chacun des deux compartiments de porosité mobile, activation contrôlée par le degré de saturation du milieu.
Les variations inter-annuelles des concentrations en conditions naturelles dans la zone non saturée nous ont conduit à définir un troisième compartiment de porosité immobile échangeant par diffusion avec les autres compartiments de porosité. Nous avons par ailleurs montré à partir de l'analyse des concentrations mesurées sur le terrain et dans les incubations au laboratoire que de la dénitrification hétérotrophe se produisait dans la zone non saturée profonde. Le compartiment immobile de la porosité serait le lieu de cette dénitrification.

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Legout, Cédric. « Étude des mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes à surface libre ». Rennes 1, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00130462.

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Résumé :

Les mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes à surface libre ont été étudiés in-situ sur le bassin versant de Kerbernez à l’interface sol-nappe, par modélisation numérique sur un versant théorique et par traçage sur une colonne d'arène granitique. L'activité bactérienne dans la zone non saturée profonde a été quantifiée par incubations en batch. Les concentrations en solutés anioniques dans la nappe sont très stables en profondeur et très variables en surface. La zone de fluctuation de nappe est une zone active de mélange. Les modèles classiques de transfert ne permettent pas de reproduire cette caractéristique. Nous proposons une représentation du milieu à l’aide de deux compartiments de porosité mobile, un lent et un rapide. L'activation alternée de ces deux compartiments en régime de fluctuation de nappe augmente la dispersion. Un troisième compartiment de porosité immobile serait le lieu d’une dénitrification dans la zone non saturée profonde.

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Legout, Cédric. « Étude des mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes à surface libre / ». Rennes : Éd. de Géosciences Rennes, 2006. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb401902153.

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Higy, Christophe. « Modélisation conceptuelle et à base physique des processus hydrologiques : application au bassin versant de la Haute-Mentue / ». [S.l.] : [s.n.], 2000. http://library.epfl.ch/theses/?nr=2148.

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Gnouma, Raouf Chocat Bernard Breil Pascal. « Aide à la calibration d'un modèle hydrologique distribué au moyen d'une analyse des processus hydrologiques application au bassin versant de l'Yzeron / ». Villeurbanne : Doc'INSA, 2006. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=gnouma.

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Bouteffeha, Maroua. « Echanges hydrologiques surface-souterrain induits par une retenue collinaire en milieu méditerranéen : quantification et analyse ». Thesis, Montpellier, SupAgro, 2014. http://www.theses.fr/2014NSAM0042/document.

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Résumé :

Les retenues collinaires sont des aménagements hydrauliques largement rencontrés en Afrique du Nord, et plus généralement dans les zones arides et semi-arides de la planète. Ils visent à la fois la conservation en eau dans les bassins versants amont et la rétention des matériaux issus de l'érosion afin d'éviter l'envasement des grands barrages en aval. L'implantation et la gestion de l'eau mobilisée par les retenues collinaires doit s'appuyer sur une connaissance de leur fonctionnement hydrologique. Or ce fonctionnement est encore peu connu, en particulier les processus et l'intensité des flux des échanges retenue-souterrain, constituent une question très ouverte. L'objectif de ce travail est de quantifier et d'analyser le fonctionnement des échanges retenue-souterrain sur un bassin versant agricole. L'étude a été menée sur la retenue collinaire du bassin versant expérimental de Kamech, appartenant à l'ORE OMERE. Dans la première partie de ce travail, une approche de bilan hydrologique a été développée et a permis de montrer que les échanges retenue-souterrain sont dominés par l'infiltration, qui représente environ 79 % des pertes à la retenue collinaire et dépasse largement les pertes par évaporation qui ne représente que 21 %.En revanche, l'analyse croisée des dynamiques hydrologiques dans la retenue et dans la nappe au voisinage de la retenue a mis en évidence des échanges qui se produisent dans les deux sens : des échanges dominés par un flux d'infiltration avec la nappe au pied du barrage, par contre, les échanges avec la nappe latérale des versants se produisent dans les deux sens mais restent très fugaces. Les résultats préliminaires de l'approche de modélisation développé dans ce travail a permis de souligner la complexité des échanges retenue-souterrain et montre que la relation entre la hauteur d'eau dans la retenue et le flux d'infiltration n'est pas univoque et présente des comportements différents entre la phase de montée et la phase de descente du niveau d'eau dans la retenue
Hill reservoirs are hydraulic infrastructures widely used in North Africa, generally in arid and semi arid zones of the planet. These infrastructures are used for both water conservation in the catchment scale and to reduce siltation of downstream dams. The implementation and the management of water resources mobilized in this infrastructure must be based on knowledge of their hydrological functioning. However, the hydrological functioning of this system is not very known, especially the water flux exchange processes and intensity between the reservoir and the subsurface is still an open question.The main purpose of this study is to quantify and analyse the hydrological functioning of the reservoir-subsurface exchange processes for an agricultural catchment. This study was conducted on the hill reservoir of the experimental observation site of Kamech belonging to the OMERE observatory. In the first part of this study, we develop a water balance approach to estimate reservoir-subsurface exchange flux. The results of this approach shows that reservoir-subsurface exchange flux is dominated by infiltration that represent about 79% of the water outflow, and largely exceeds the water loss by evaporation that represents only 21 % of the total water outflow. However, the cross-analysis of the hydrological dynamics of the hill reservoir and the aquifer in the vicinity of the reservoir revealed that infiltration can occur in both directions: reservoir-subsurface exchange dominated by infiltration with the aquifer located in the foot of the dam, however the water exchange with the lateral aquifer of the hill reservoir can occur in both directions but remain very fleeting. The preliminary results of the modeling approach developed in this work has highlighted the complexity of reservoir-subsurface exchange flux. In fact, the relationship between water level in the hill reservoir and the infiltration flux is not unique and can present different behavior between the rise and decrease phase of the water level in the hill reservoir

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Jerbi, Hamza. « Anthropisation des processus hydrologiques autour de l’oued Merguellil, Tunisie centrale : caractérisation des formes d’évolution et quantification des flux ». Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTG079/document.

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Résumé :

Le bassin du Merguellil, en Tunisie centrale, fournit un exemple illustratif des processus hydrologiques profondément modifiés par l’action humaine. L’oued Merguellil, le principal cours d’eau du bassin, a vécu une évolution socio-hydrologique extrêmement marquée. En effet, son état actuel est l’héritage d’une longue histoire d’interactions entre l’homme et son milieu. Il est actuellement intermittent sur la majeure partie de son cours, or les dires des riverains et les documents anciens révèlent qu’il n’en était pas ainsi au début du siècle dernier. Le recours aux informations anciennes issues des documents d’archives a montré que l’oued Merguellil était autrefois soutenu principalement par le déversement de la nappe captive de Bouhefna. Durant les années 1974-1975 et afin de transférer les eaux souterraines du bassin du Merguellil vers les régions côtières, une stratégie politique a été mise en place pour rabattre le niveau de la nappe de Bouhefna de manière à pouvoir réduire ‘’les pertes’’ par évaporation dans l’oued Merguellil et minimiser l’écoulement souterrain vers la nappe voisine de Haffouz d’intérêt hydrogéologique moins important. Comme prévu, cela a induit une inversion du gradient hydraulique oued-nappe inférant le tarissement des sources de déversement, la vidange de la nappe d’accompagnement et la disparition du débit de base de l’oued Merguellil à partir de 1976-1978. La modélisation hydrodynamique établie dans cette thèse suggère que le flux souterrain qui transitait vers l’oued par drainance verticale avant l’inversion du gradient hydraulique est de l’ordre de 9 hm3. Désormais c’est les crues de l’oued qui alimentent la nappe alluviale et les nappes superficielles. Le flux moyen infiltré lors de la propagation des crues est estimé à 17 hm3 dans la section de l’oued entre la station de Haffouz et barrage El Haouareb pour l’année 2013-2014.Toutefois, le schéma de gestion de la nappe de Bouhefna a été basé exclusivement sur des considérations hydrodynamiques sans tenir compte de l’évolution des usages. En effet, la disparition de l’étiage de l’oued a contraint les riverains à abandonner les canaux d’irrigation traditionnels et à opter pour l’installation de motopompes et la mise en place des forages profonds. Cette rétroaction face au changement de régime d’écoulement de l’oued a contribué à perturber davantage l’équilibre hydrologique. Cela s’est traduit par une exploitation excessive des eaux souterraines avec une baisse actuelle observée de la piézométrie supérieure à 1m/an et une inversion du gradient entre la nappe de Bouhefna et la nappe de Haffouz. La modélisation hydrodynamique suggère que les flux moyens échangés par drainance verticale sont passés de 8 hm3 en 1970 à 2 hm3 en 2015. Dans le sens inverse, les flux transitant depuis la nappe de Haffouz vers la nappe de Bouhefna sont évolués de 1 hm3 en 1970 à 6 hm3 en 2015, imposant ainsi un risque de salinité à long terme.Le transfert des eaux de Bouhefna vers les régions côtières, même s’il est largement contesté par les populations locales, n’a jamais été mis en avant comme facteur explicatif des évolutions hydrologiques vécues localement, les travaux de cette thèse permettent pourtant de montrer à quel point ce transfert d’eau a influencé le régime hydrologique de l’oued. Toutefois, en n’omettant pas leurs propres responsabilités dans ces dynamiques, les agriculteurs font preuve de lucidité. En effet, le modèle hydrodynamique suggère que la part cumulée des volumes en eau souterraine mobilisés par ces derniers après la disparition de l’étiage de l’oued est comparable à celle destinée à l’eau potable. Les résultats de cette thèse rejoignent les recherches en socio-hydrologie qui appellent à intégrer les aspects sociaux dans les schémas de gestion pour garantir un développement durable des ressources en eaux
The Merguellil basin in central Tunisia provides an illustrative example of hydrological processes profoundly modified by human action. The Wadi Merguellil, the main river of the basin, has experienced an extremely marked socio-hydrological evolution. Its current state is the legacy of a long history of interactions between man and his environment. Truly, it is currently intermittent over most of its course, but the statements of farmers and archival records reveal that this was not the case at the beginning of the last century. The use of ancient information from archival documents has shown that the Wadi Merguellil was supported mainly by the overflow of the confined aquifer of Bouhefna. During the years 1974-1975 and in order to transfer groundwater resources from the Merguellil basin to the coastal regions, a management plan was put in place. The aim of this plan was to reduce the level of the Bouhefna aquifer so as to reduce '' losses '' by evaporation in the Wadi Merguellil and minimize the groundwater flow towards the nearby Haffouz aquifer. As expected, this strategy led to a reversal of the hydraulic gradient inferring the drying up of the overflow springs, the emptying of the alluvial aquifer and the disappearance of the Wadi Merguellil baseflow during the period 1976-1978. The hydrodynamic model established in this thesis suggests that the averaged groundwater flow that was feeding the Wadi before the hydraulic gradient reversal is around 9 hm3. Currently, it is rather the floods of the Wadi that feed the alluvial aquifer and the shallow aquifers. The average flow infiltrated during the propagation of flood events is estimated at 17 hm3 in the section of the wadi between the Haffouz station and El Haouareb dam for the year 2013-2014.Though, the exploitation management plan of the Bouhefna aquifer was based exclusively on hydrodynamic considerations without taking into account the evolution of hydro-agricultural practices. Indeed, the disappearance of the baseflow of the Wadi Merguellil has forced farmers to abandon traditional irrigation canals and opt for the installation of motor pumps and the establishment of deep wells. This feedback on the change in the Wadi flow regime has further disrupted the hydrological balance. This resulted in an excessive exploitation of the groundwater with an observed current decrease of the piezometry higher than 1m/year and a reversal of the hydraulic gradient between the Bouhefna aquifer and the Haffouz aquifer. The hydrodynamic model suggests that the average flow exchanged by vertical drainage has decreased from 8 hm3 in 1970 to 2 hm3 in 2015. In the opposite direction, the average flow transiting from the Haffouz aquifer to the Bouhefna aquifer has increased from 1 hm3 in 1970 to 6 hm3 in 2015, imposing a risk of salinity in the long term.The transfer of water from Bouhefna to the coastal regions, even though it is widely disputed by the local populations, has never been put forward as a factor explaining the hydrological evolution experienced locally. The work of this thesis allows to show how much this transfer of water has influenced the hydrological regime of the wadi. However, by not omitting their own responsibilities in these dynamics, farmers are lucid. Indeed, the hydrodynamic model suggests that the cumulative part of groundwater volumes mobilized by the latter after the disappearance of the Wadi baseflow is comparable to that for drinking water. The results of this thesis are in line with research in socio-hydrology that calls for integrating social aspects into management plans to ensure sustainable development of water resources

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Larouche, Tremblay François. « Analyse détaillée du fonctionnement interne du schéma de surface CLASS ». Master's thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25359.

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Résumé :

Le fonctionnement du schéma de surface canadien CLASS a été analysé en détail, basé sur une démarche de rétroconception. L’impact des multiples variables d’états du modèle sur les termes des bilans énergétique et hydrique a été expliqué. La valeur des albédos et des transmissivités de la canopée augmente en fin de saison lorsque la canopée devient moins dense. Donc, le rayonnement au sol augmente alors que celui à la canopée diminue. La résistance de couche limite de la feuille ralentit les transferts de chaleur sensible et latente à la canopée durant le jour, mais n’a aucune influence la nuit. La résistance aérodynamique au transfert de chaleur est plus élevée le jour que la nuit. Elle influe sur les flux de chaleur sensible et latente à la canopée. La résistance de surface au transfert de chaleur est très élevée le jour et peu élevée la nuit. Elle influe sur les flux de chaleur sensible et latente au sol. La résistance stomatale est très grande la nuit. Elle freine le transfert de chaleur latente durant le jour et n’a aucune influence sur les flux de chaleur sensible. Finalement, on a observé de grandes fluctuations de température et de teneur en eau dans les deux premières couches de sol. Tandis que la troisième couche de sol a montré une réaction très lente aux précipitations et aux variations de température à la surface du sol. Les résultats sont supportés d’explications théoriques très détaillées dans la section théorie.
Canadian Land Surface Scheme

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Bougon, Nolwenn. « L'influence des circulations hydrologiques sur la structure des communautés bactériennes à l'interface sol-nappe ». Phd thesis, Université Rennes 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00342702.

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Résumé :

La composition des eaux pour les éléments biologiquement actifs comme les nitrates est contrôlée par les processus microbiens, qui dépendent eux-mêmes des conditions physico-chimiques du milieu. Les conditions chimiques et la structure des communautés bactériennes sont étroitement liées et l'influence des circulations hydrologiques sur la diversité microbienne est relativement mal contrainte. Or ces circulations hydrologiques issues de la structure physique du paysage sont déterminantes dans les processus biogéochimiques. Les relations entre les flux hydrologiques et le fonctionnement de l'écosystème sont abordées par 3 axes: (i) l'influence des flux verticaux sur l'activité et la structure des communautés bactériennes réduisant les nitrates (gène narG) ; (ii) l'influence des flux verticaux sur la structure des communautés bactériennes intégratives (gène de l'ARNr 16S) et fonctionnelles (gène narG); et (iii) l'influence des modifications des paramètres de forçage sur l'expression protéique par une approche Métaprotéomique.
Le premier axe a été analysé en utilisant des bio-réacteurs stimulants différents états redox et disponibilité en nutriment. Le second a consisté à suivre les changements de structure de communautés dans le temps (suivant les périodes de hautes et de basses eaux) et suivant la profondeur. Le troisième axe est abordé sous des conditions expérimentales à partir d'eau échantillonnée en profondeur, en contrôlant les paramètres de forçages (quantité et nature du carbone, quantité d'azote). Pour chaque bio-réacteur, une analyse du Métaprotéome par des empreintes peptidiques a été réalisée pour modéliser le fonctionnement de l'écosystème.
L'importance des circulations hydrologiques sur les communautés bactériennes a été confirmée en agissant directement sur la structure des communautés ou indirectement sur la disponibilité de ressources. Le manque de connaissance actuel dans les bases de données ne nous a pas permis d'aller aussi loin que nous l'aurions souhaité dans les expériences de protéomique. Il nous est impossible à l'heure actuelle de proposer un modèle de fonctionnement de niche écologique. Cependant, le protéome des cellules exposées aux deux sources de carbones a été montré comme significativement différent, laissant suggérer une réponse différentielle du système suivant la nature de la pollution induite.

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Gascoin, Simon. « Etude des paramétrisations hydrologiques d'un modèle de surface continentale : des aquifères jusqu'aux premiers centimètres du sol ». Paris 6, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00399672.

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Résumé :

Les modèles de surface continentale (Land Surface Models, LSM) ont été développés pour calculer les bilans d’eau et d’énergie à la surface des continents dans les modèles de climat, ou modèles de circulation générale. Depuis le simple « bucket » de Manabe (1969), la représentation des processus hydrologiques dans les LSM n’a cessé d’évoluer, si bien que les LSM de dernière génération sont employés comme des modèles hydrologiques à part entière. Le travail effectué au cours de cette thèse vise a`évaluer les paramétrisations hydrologiques d’un LSM de ce type, le Catchment LSM (CLSM), qui utilise l’information topographique pour calculer le ruissellement de surface et le flux souterrain, ainsi que la variabilité sous-maille de l’humidité du sol. Pour cela, nous présentons trois applications de CLSM : une application au bassin de la Somme (France) qui a permis d’améliorer la prise en compte des écoulements souterrains, une application à la moraine du Glacier Zongo (Bolivie) pour analyser la relation entre l’albedo et l’humidité du sol nu, une application dans le cadre du projet ALMIP (Afrique de l’Ouest) pour l’intercomparaison régionale de LSM. La diversité de ces contextes jette un éclairage varié sur les forces et les faiblesses de CLSM, et offre la possibilité de mieux appréhender les interactions complexes qui gouvernent les échanges d’eau et d’énergie à la surface des continents. On montre l’importance de considérer l’intégralité du domaine souterrain, depuis les premiers centimètres du sol jusqu’aux aquifères

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Ngo-Duc, Thanh. « Modélisation des bilans hydrologiques continentaux : variabilité interannuelle et tendances. Comparaison aux observations ». Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011408.

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Résumé :

Le travail effectué au cours de cette thèse a consisté à examiner une large gamme de processus liés à la branche continentale du cycle de l'eau à l'aide du modèle de surface ORCHIDEE (ORganising Carbon and Hydrology In Dynamic EcosystEms), des observations in situ et satellites. En utilisant les données de l'altimétrie spatiale Topex/Poséidon et de la mission gravimétrique GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment), j'ai montré que le modèle ORCHIDEE était capable de reproduire les variations saisonnières et interannuelles des réservoirs d'eau sur les continents. J'ai fourni, pour la première fois, une validation à l'échelle globale du bilan d'eau estimé dans ce modèle. Le rôle important des régions tropicales dans la variabilité du climat a aussi été souligné. Au cours de la thèse, dans le but d'étudier les variations lentes (décennales/multi-décennales), j'ai construit une base de données de forçage atmosphérique de longue période, appelé NCC (National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research Corrected by Climate Research Unit), pour les modèles de surface. NCC s'étend de 1948 à 2000 avec une résolution spatiale de 1°x1° et une résolution temporelle de 6 heures. Cette base de données a été validée par les débits des plus grands fleuves du monde et s'est montrée un élément important pour la compréhension de l'évolution des processus continentaux au cours des 50 dernières années. Une des applications de NCC était l'étude de la contribution de l'eau continentale au changement du niveau de la mer. J'ai montré qu'une augmentation de température de l'océan menait à plus d'eau stockée sur les continents, menant à une rétroaction négative sur le niveau de la mer.

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Le, Xuan Kham. « Variabilité des processus hydrologiques entrant dans le mecanisme de la génèse des crues sur les bassins à cinétique rapide ». Toulouse, INPT, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000682/.

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Résumé :

Le logiciel MARINE développé à l'Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, est un modèle pluie – débit distribué, événementiel, temps réel, à base physique dédié aux crues à cinétique rapide. Il fournit des informations distribuées et des hydrogrammes de crue qui permettent aux prévisionnistes d'estimer en temps réel la dangerosité d'une crue. Chaque paramètre du modèle est issu de cartographies de données. Il est ajusté par un coefficient multiplicatif unique pour l'ensemble du bassin test des Gardons d'Anduze afin d'obtenir une bonne adéquation entre modèle et observations. Pour déterminer les paramètres les plus sensibles nous utilisons le cadre théorique de la méthode GLUE « Generalized Likelihood Uncertainty Estimation » qui permet une analyse de sensibilité systématique. Ceci nous permet de classer par ordre d'importance les paramètres du modèle, de déterminer une plage de valeur des paramètres utilisés et d'avoir une estimation de l'incertitude en phase de prévision
The MARINE model developed at Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, is a space distributed, event dedicated, real time and physically based rainfall - runoff model aimed at predicting flash floods. It provides distributed parameters and hydrographs enabling previsionists to estimate events dangerousness. Distributed data provide a tentative value, fitted using one single multiplying coefficient for each model parameter on observations on the Gardons d’Anduze watershed used as test basin. In order to determine most sensitive parameters, the GLUE «Generalized Likelihood Uncertainty Estimation» theoretical framework allowing a sensitivity analysis is used. Each model parameter is then ranked according to its importance; its variation range is determined and uncertainty bounds are computed for forecasting purpose

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Le, Xuan Kham Dartus Denis. « Variabilité des processus hydrologiques entrant dans le mecanisme de la génèse des crues sur les bassins à cinétique rapide ». Toulouse : INP Toulouse, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000682.

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Joerin, Christophe. « Etude des processus hydrologiques par l'application du traçage environnemental : association à des mesures effectuées à l'échelle locale et analyse d'incertitude / ». [S.l.] : [s.n.], 2000. http://library.epfl.ch/theses/?nr=2165.

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Belle, Pierre. « Contribution des processus hydrologiques et hydrogéologiques aux glissements de terrain de grande ampleur : application au contexte tropical de la Réunion ». Thesis, La Réunion, 2014. http://www.theses.fr/2014LARE0022/document.

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Résumé :

Les eaux souterraines constituent un des principaux facteurs de contrôle influençant l'activité des glissements de terrain. L'étude hydrogéologique constitue donc une étape incontournable dans la compréhension de leur fonctionnement, en vue de prédire leur déplacement ou d'adapter les solutions d'assainissement. Cependant, les aquifères qui se développent au sein des glissements de terrain sont généralement complexes, et la compréhension de l'hydrogéologie des grands glissements reste encore aujourd'hui une problématique majeure. Dans un contexte climatique extrême de type tropical humide, les glissements du cirque de Salazie (île de La Réunion) constituent des cas d'étude particulièrement porteurs pour l'apport de nouvelles connaissances sur l'hydrogéologie et le fonctionnement des mouvements de terrain de grande ampleur. Pour caractériser ces glissements, une étude pluridisciplinaire associant géologie, hydrochimie, modélisation numérique (globale et déterministe), est mise en œuvre. Sur le secteur nord du cirque de Salazie, l'étude géologique réalisée permet de reconstruire la géométrie de la base d'une instabilité de très grande ampleur, dont le volume est estimé à 370 Mm3. Le glissement de Grand Ilet (175 Mm3) en est la partie la plus active. Les formations volcano-détritiques (brèches) constituant le glissement sont des dépôts d'une ancienne avalanche de débris (> 350 Ma), réactivés localement. Cette étude met également en évidence un régime de déformation extensif associée à l'activité du glissement, favorisant le développement de zones décomprimées subverticales. Au sein des brèches constituant la zone instable, un aquifère continu est identifié. Les écoulements souterrains y sont contrôlés par la géométrie de la base du glissement. Par ailleurs, la nature du couvert végétal en surface, le climat, les propriétés des sols et l'épaisseur de la zone non saturée font que seuls les épisodes pluvieux intenses dont le cumul dépasse 80 mm/ évènement génèrent une recharge de l'aquifère des brèches. Lors de cette recharge, les zones décomprimées favorisent des transferts rapides (< 1 jour) à travers la zone non-saturée, malgré des épaisseurs pouvant atteindre localement 160 mètres. Une infiltration plus lente percole à travers la matrice poreuse des brèches. Pour l'étude de la dynamique des grands glissements dans le cirque de Salazie, l'application de l'outil de modélisation inverse met en évidence que les variations de vitesses de déplacement sont directement reliée aux processus de recharge et de tarissement de la nappe des brèches. Ces modèles s'avèrent particulièrement performants pour prédire les déplacements des grands glissements et comprendre leur fonctionnement
The landslide activity is commonly controlled by the variation of hydraulic head inside the instable mass. Thus, the hydrogeological study of landslides is an essential step to predict landslide dynamic, and for the remediation choices. However, the aquifers developed in landslide are generally complexes. Actually, the comprehension of landslide hydrogeological functioning is a major problematic, especially for the deep-seated landslides.Under humid tropical climate, the Salazie landslides (Reunion Island) allow to implement an interesting study to characterized deep-seated landslide hydrogeology and functioning. In this study, we performed a multidisciplinary approach, combining geology, hydrochemistry and numerical modeling (global and deterministic);The geological study allows the construction of the deep seated landslide geological model (Grand Ilet sector). The Grand Ilet landslide, corresponding to 175 Mm3, is the most active part of deep seated instability whose the total volume is estimated at 370 Mm3. The volcano-detritic lithologies (i.e basic breccia) constitute the main geological formation of the unstable mass. This breccia is a present-day reactivation of an old destabilization (> 350 Ma). Furthermore, the extensive deformation generated by the landslide activity allows the formation of decompressed zones.Inside breccias, a continuous aquifer is identified. Here, the groundwater flows are controlled by the geometry of the landslide base. Natural land cover, soils properties, unsaturated zone thickness and warm temperature limit the groundwater recharge. Only the intense rainfall episode (80 mm/event) can generated the recharge of landslide aquifer. During these events, rapid transfers circulating inside the decompressed zones have a significant effect on hydraulic charge variations. A slow component is infiltrated inside the porous medium of breccias.The inverse modeling methods with bimodal Gaussian-Exponential transfer function is applied to study the Salazie landslides dynamic. The results show that landslide speed variations are directly controlled by groundwater level variations during the hydrologic cycle (recharge and recession stage). Consequently, the inverse model is a powerful tool for predicting deep-seated landslide movements and for studying how they function

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Noireaux, Johanna. « Fractionnement isotopiques du bore dans les processus de surface ». Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCC142.

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Résumé :

Cette étude se propose d'étudier deux aspects principaux de la géochimie du bore à la surface de la Terre. Les compositions isotopiques en bore sont en effet utilisées pour tracer plusieurs processus impliqués dans l'évolution du climat sur les temps géologiques, à savoir les variations du pH de l'océan et l'altération chimique des continents. De plus, le bore est sensible aux réactions biologiques, ce qui en fait un potentiel traceur du couplage entre flux d'altération et recyclage biologique. Le pH des océans est supposé être enregistré dans la signature isotopique en bore des carbonates marins. L'étude de l'incorporation du bore dans des carbonates précipités en laboratoire a permis de mettre en évidence le rôle prédominant de la cristallographie sur le fractionnement isotopique du bore dans les carbonates inorganiques, et donc sur la sensibilité du di 1B au pH. De plus, di 113 dans l'aragonite est en accord avec l'hypothèse qui sous-tend l'utilisation du paléo-pHmètre ; à savoir que l'ion borate est la seule espèce incorporée et ce, sans fractionnement isotopique. A l'inverse, la calcite peut incorporer aussi l'espèce acide borique. Ceci a des implications sur notre compréhension de l'effet vital dans les carbonates biogéniques et sur l'utilisation du paléo-pHmètre. La comparaison des flux et fractionnements en bore de deux petits bassins versants a mis en évidence le comportement contrasté du bore. Dans le bassin de Mule Hole, les flux de bore sont dominés par les apports atmosphériques et la végétation, ce qui implique des valeurs de dil B parmi les plus élevées jamais mesurées dans le dissous. Nous confirmons que les processus d'altération chimique fractionnent les isotopes du bore lors de la formation de minéraux secondaires. Dans le bassin de Shale Hills, les flux de bore dissous sont dominés par les apports atmosphériques et les interactions eaux-roches, en particulier par les apports de bore par les eaux souterraines ayant réagi avec la roche sédimentaire. L'ensemble de ces résultats confirment le potentiel des isotopes du bore comme traceur des processus de surface mais appellent à une meilleure compréhension des fractionnements isotopiques induits par les processus biologiques
This study focuses on two main aspects of boron geochemistry at the Earth's surface. Boron isotope compositions are used to trace severals processes involved in climate evolution on geological timescales ; the ocean pH variations and continental weathering. Boron is also sensitive to biological reactions, which makes it a potential traceur of the coupling between weathering and biological cycling. Ocean pH is supposed to be recorede in the boron isotope signature of marine carbonates. The study of boron incorporation in carbonates precipitated under controlled environment evidenced the dominant role of crystallography on the boron isotope composition of inorganic carbonates and thus on the di iB sensitivity to pH variations. Moreover, d 11B in aragonite is consistent with the paleo-pH hypothesis of sole incorporation of borate ion. On the Contrary, calcite can incorporate boric acid. This has implications on our understanding of vital effects in marine biological carbonates and their use as paléo-pHmeters. Comparison between the fluxes and boron isotope fractionation in two small watershed evidenced the constrasted behaviour of boron. In Mule Hole watershed, boron fluxes are controlled by atmospheric inputs and vegetation cylcling, resulting in some of the highest di 1B ever measured in the dissolved load. We also confirm that weathering processes fractionate boron isotopes during secondary minerals formation. In Shale Hills watershed, boron fluxes are controlled by atmospheric inputs and water-rock interactions, in particular by boron inputs by groundwater having reacted with the shale. These results as a whole confirm the usefulness of boron isotopes as a tracer of surface processes but call for a better knowledge of isotope fractionation induced by biological activity

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Auradou, Harold. « Quelques processus physiques au voisinage d'une surface auto-affine ». Rennes 1, 1999. http://www.theses.fr/1999REN10067.

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Résumé :

Depuis de nombreuses annees, des efforts ont ete entrepris pour decrire les surfaces rugueuses issues par exemple d'une fracture. Recemment, il a ete montre que de telles surfaces sont statistiquement auto-affines sur une large gamme d'echelle. Cette particularite souligne le fait que les asperites des surfaces sont presentes a toutes les echelles et non pas de taille caracteristique. Le but de cette these est de mettre en evidence l'influence de l'auto-affinite sur un phenomene physique. Dans une premiere partie, nous avons etudie numeriquement le mouvement d'une bille sur un profil auto-affine. Nous avons montre que la rugosite influence le mouvement de la particule a toutes les etapes du deplacement. Ainsi, a l'echelle d'un saut, la distance parcourue par la bille depend deja de la rugosite. Apres plusieurs impacts sur le profil, la rugosite influence la trajectoire de la bille par le fait qu'elle peut etre geometriquement piegee dans une vallee du profil. Dans la seconde partie, nous avons etudie le deplacement lent d'un liquide mouillant pousse par un liquide non mouillant a l'interieur d'une fracture d'ouverture constante dont l'espace libre est occupe par des billes. Le processus d'invasion resulte de la competition entre deux effets : les effets capillaires lies a l'espace libre entre les billes et les effets gravitationnels dus a la topographie auto-affine de la fracture. Les effets gravitationnels sont correles alors que les effets capillaires sont aleatoires. En fonction du contraste entre les forces, nous avons montre que, lorsque les effets capillaires dominent, la structure est fractale. Si l'invasion est dirigee par les effets gravitationnels, alors la structure est formee de regions compactes reliees par des liens. Les processus que nous avons etudies ne possedent pas d'echelle caracteristique ; ce resultat est du aux proprietes auto-affines de la surface sur laquelle les phenomenes se produisent.

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Nicolas, Matthieu. « Etude expérimentale et numérique du ruissellement de surface : effets des variations d'intensité de la pluie : application à une parcelle de vigne en Cévennes-Vivarais ». Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENU009.

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A travers une approche transversale, une étude de l'effet de la dynamique des pluies et de l'effet de la longueur de versant sur le ruissellement est réalisée à l'échelle de la parcelle. Dans cet objectif, une parcelle de vigne en Ardèche est instrumentée afin de mener à bien des expériences de ruissellement sous pluies simulées et sous pluies naturelles. Des simulations de pluie en laboratoire complètent ces expériences à l'aide d'un milieu poreux artificiel reproductible constitué de briques de céramique. Une modélisation du ruissellement est ensuite effectuée par l'utilisation d'un modèle distribué à base physique (PSEM_2D) et par la création d'un modèle conceptuel constitué d'un assemblage de cuvettes de profil triangulaire. En régime permanent, les résultats des simulations de pluie sur le terrain montrent que l'intensité de ruissellement est identique pour toutes les longueurs collectées. La responsabilité du régime transitoire dans la non-proportionnalité du volume ruisselé avec la longueur de versant est mise en évidence. Une augmentation de l'infiltration en régime permanent avec l'intensité de pluie est observée sur le terrain et en laboratoire. En présence de microtopographie, les résultats de la modélisation montrent qu'une augmentation de la conductivité hydraulique avec l'altitude du point considéré peut expliquer la gamme de variation de l'infiltration observée sur le terrain. Une pluie intermittente génère plus de ruissellement qu'une pluie continue de même intensité moyenne selon les expériences sous pluies simulées. Cet effet est cependant fortement atténué aux fortes intensités de par l'augmentation de l'infiltration avec l'intensité de pluie et de par l'infiltration de la détention superficielle entre deux averses (estimée par le déficit de ruissellement par intermittence entre deux pluies intermittente et continue de même cumul). Cette observation valide l'utilisation d'un coefficient de ruissellement indépendamment du hyétogramme dans les modèles
Through a cross-disciplinary approach, a study of the rain-dynamics and hillslope-length effects on runoff was carried out at plot scale. To achieve this, a vineyard plot in Ardèche was instrumented in order to implement runoff experiments under simulated and natural rainfall. Laboratory rainfall simulations completed this experimental ensemble via a reproducible artificial porous medium made of ceramic bricks. A distributed physically based model (PSEM_2D) was utilized and a conceptual model constituted of triangular section basins was created to reproduce the observed runoff. In steady regime, field rainfall simulations showed that runoff intensity do not depend on collected slope length. The responsibility of transitional regime on the non proportionality of runoff volume with slope length is put forward. Steady regime infiltration increase with rainfall intensity was observed in the field and in the laboratory. With microtopography, modeling results showed that a punctual hydraulic conductivity increase with elevation could explain the observed infiltration variation range in the field. An intermittent rainfall creates more runoff than a continuous rainfall of the same mean intensity as the simulated rainfall experiences showed. However, this effect was softened for heavy intensities due to the infiltration increase with rainfall intensity and to the superficial detention infiltrated between two flushes (estimated by the intermittent runoff deficit between intermittent and continuous rainfalls of same amount). This observation reinforces the use of hyetogram-independent runoff coefficients in hydrological models

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Gascoin, Simon. « Etude des paramétrisations hydrologiques d'un modèle de surface continentale : importance des aquifères et des premiers centimètres du sol ». Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00399672.

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Résumé :

Les modèles de surface continentale (Land Surface Models, LSM) ont été développés pour calculer les bilans d'eau et d'énergie à la surface des continents dans les modèles de climat, ou modèles de circulation générale. Depuis le simple « bucket » de Manabe (1969), la représentation des processus hydrologiques dans les LSM n'a cessé d'évoluer, si bien que les LSM de dernière génération sont employés comme des modèles hydrologiques à part entière. Le travail effectué au cours de cette thèse vise à évaluer les paramétrisations hydrologiques d'un LSM de ce type, le Catchment LSM (CLSM), qui utilise l'information topographique pour calculer le ruissellement de surface et le flux souterrain, ainsi que la variabilité sous-maille de l'humidité du sol. Pour cela, nous présentons trois applications de CLSM :

– une application au bassin de la Somme (France) qui a permis d'améliorer la prise en compte des écoulements souterrains,
– une application à la moraine du Glacier Zongo (Bolivie) pour analyser la relation entre l'albedo et l'humidité du sol nu,
– une application dans le cadre du projet ALMIP (Afrique de l'Ouest) pour l'intercomparaison régionale de LSM.

La diversité de ces contextes jette un éclairage varié sur les forces et les faiblesses de CLSM, et offre la possibilité de mieux appréhender les interactions complexes qui gouvernent les échanges d'eau et d'énergie à la surface des continents. On montre l'importance de considérer l'intégralité du domaine souterrain, depuis les premiers centimètres du sol jusqu'aux aquifères.

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Gnouma, Raouf. « Aide à la calibration d'un modèle hydrologique distribué au moyen d'une analyse des processus hydrologiques : application au bassin versant de l'Yzeron ». Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0084/these.pdf.

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Ce travail de thèse s'inscrit dans le contexte des recherches actuelles en hydroogie consacrées à l'amélioration des performances des modèles hydrologiques à l'aide des connaissances acquises par l'approche expérimentale. Le bassin versant de l'yzeron (A=147,3 km2), situé à l'Ouest de l'agglomération lyonnaise, constitue le terrain d'étude. Après un état de l'art concernant les processus hydrologiques de génèse des écoulements et la modélisation hydrologique distribuée, le modèle WISTOO a été implémenté sur le bassin de l'Yzeron. Ce premier travail de modélisation a soulevé les différents problèmes, déjà évoqués dans la littérature, d'une modélisation hydrologique distribuée. Il a montré qu'une connaissance sur le comportement hydrologique de la région d'étude est nécessaire. Dans la deuxième partie de ce travail et à l'aide d'une analyse spatiale, utilisant les différentes couches thématiques disponibles, trois sous-bassins versants supposés représentatifs de caractéristiques dominantes liées aux écoulements ont été sélectionnés. Ensuite, une approche expérimentale a été menée, sur ces entités spatiales, à deux échelles : celle du sous-bassin versant (analyse pluie-débit et traçage géochimique) et celle du versant (suivi du niveau piézométrique). L'application du traçage géochimique a permis d'émettre des hypothèses sur le comportement hydrologique de ces entités. Pour une approche à plus petite échelle, une série de piézomètres a été installée sur deux versants ce qui a permis un suivi temporel du niveau piézométrique lors de quelques événements averse-crue. L'association des deux techniques (traçage géochimique et suivi à l'échelle du versant) ainsi que les analyses pluie-débit globales nous ont permis d'apporter quelques éléments de compréhension sur les processus hydrologiques dominants associés aux bassins représentatifs du bassin de l'Yzeron. Une première tentative d'intégration de cette connaissance dans le calage du modèle distribué constitue le dernier chapitre de la thèse
The present work is a contribution to the recent research topics in hydrology devoted to the amelioration of hydrological modelling performance on the base of field knowledge. The study catchment is the Yzeron basin (A = 147,3 km²) located at the west of Lyon. Following a state of the art review concerning hydrological processes for runoff generation and distributed hydrological modelling, the WISTOO model was implemented in the Yzeron basin. This first work of modelling raised the different problems of the distributed hydrological modelling, already evoked in the literature, and stresses the importance of knowledge about the hydrological behaviour of the study catchment is necessary. In the second part of this work, a spatial analysis was carried out, using the different available thematic layers, leading to the selection of three representative sub-catchments. A field experimental approach has been conducted at two scales : catchment (runoff-rainfall analysis and geochemical tracing) and hillslope scale (piezometric level measurements). The geochemical tracing application has made it possible to propose some hypotheses on the hydrological behaviour of these entities. For a smaller scale approach, a set of piezometers have been installed on two hillslopes, which allowed monitoring of the piezometric level during some rainfall-runoff events. Association of two techniques (geochemical tracing and experimental investigation at the hillslope scale) and global rainfall-runoff analysis have finally permitted to improve our understanding of dominant hydrological processes associated to the representatives sub-catchments of Yzeron basin. A first tentative of integration of this knowledge in to the calibration process of WISTOO model constitutes the last chapter of this work

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Renault, Daniel. « Modélisation hydrologique en irrigation de surface : analyse de la vitesse de la linéarisation de la vitesse du front d'avencement : alive ». Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20224.

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Une solution analytique du bilan en debit des ecoulements en irrigation de surface met en relation une loi de vitesse d'avancement en double exponentielle pour une loi d'infiltration de horton. L'analyse des donnees de terrain conduit a une remise en cause des hypotheses habituellement prises dans les modeles d'irrigation de surface. Le modele alive permet de mieux integrer la variation de debit, de section et d'infiltration

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Oberlé, Kenny. « Devenir des antibiotiques et des populations d'Escherichia coli et d'Enterococcus spp. Dans les hydrosystèmes de surface ». Rouen, 2012. http://www.theses.fr/2012ROUES014.

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Résumé :

La contamination des environnements aquatiques par les antibiotiques et les bactéries antibio-résistantes est une préoccupation majeure à l'échelle mondiale. Les rejets de stations d'épuration (STEPs) et les ruissellements ou lessivages de sols sont les principales voies d'entrée de ces contaminants dans les eaux de surface. Afin de mieux comprendre le devenir des antibiotiques et des populations bactériennes indicatrices de contamination fécale (Escherichia coli, Enterococcus), ces contaminants ont été étudiés le long de deux continuums : (i) centre de soins - STEP - rivièree et (ii) exploitation bovine - zone urbaine. Le développement d'une méthode analystique multi résidu (LC/MS/MS) a permis de détecter les concentrations de 34 molécules d'antibiotiques dans les eaux de deux continuums pour des valeurs seuils de l'ordre du nanogramme par litre. En parallèle à ces analyses chimiques, la structure des populations de bactéries fécales isolées des eaux ont été caractérisées sur la base de l'antibio-résistance, la distribution des groupes phylogénétiques A, B1, B2 et D, l'occurence d'intégrons, des facteurs de virulence pour E. Coli ; et de la diversité d'espèces, des profils de résistance aux antibiotiques et des gènes codant la résistance pour Enterococcus. L'étude des deux continuums indique que les antibiotiques retrouvés ne sont pas les antibiotiques majoritairement prescrits (pénicillines), mais les molécules les plus stables dans les eaux (quinolones, sulfamides, macrolides). Toutefois les concentrations (1ng. L-1 à 100ng. L-1) sont insuffisantes pour exercer une pression de sélection sur les bactéries antibio-résistantes. L'usage des sols, la proximité des sources et les pratiques d'élevage ont un impact sur (i) les niveaux de contamination en antibiotiques et bactéries fécales, et (ii) la structure des populations d'E. Coli et d'Enterococcus circulantes dans les eaux. Des souches d'E. Coli et d'Enterococcus d'origine hospitalière disparaissent le long du continuum au profit d'autres souches mieux adaptées à l'environnement. Des premiers essais de modélisation à l'aide du modèle conceptuel GR montre également l'importance des flux d'E. Coli antibio-résistantes lors des périodes de ruissellement fréquents (hiver) à l'échelle d'un bassin versant dont l'occupation des sols est soumis à une pression humaine majoritaire
Contamination of aquatic environments by antibiotics and antibiotic-resistant faecal bacteria is a great concern at the worldwide scale. Discharges of WWTP and runoff or leaching of soils are the main pathways for inputs of these contaminants in surface water. In order to better understand the fate of antibiotics and faecal bacteria populations (Escherichia coli, Enterococcus), these contaminants have been studied along two continuums : (i) medical center - WWTP - river and (ii) cattle farm - urban area. A multi-residue chemical methodology (LC/MS/MS) was developed to detect low concentrations (ng. L-1) of 34 antibiotics in water along the two continuums. Together with these chemical analyses, the structures of faecal bacteria were characterized by antibiotic resistance, distribution of phylogroups A, B1, B2, D, occurence of integrons, virulence factors for E. Coli ; and diversity of species, antibiotic resistance and associated resistant genes for Enterococcus. The study of the two continuums has shown that compounds found in rivers were not the most prescribed (penicillins), but the more enduring molecules (quinolones, sulfonamides, macrolides). However, antibiotic concentrations (1ng. L-1 to 100ng. L-1) are insufficient to exert a selective pressure on antibiotic-resistant bacteria. Land use, vicinity of contamination sources and farm practices have an impact on (i) levels of contamination by antibiotics and antibiotic-resistant faecal bacteria, (ii) the structure of E. Coli and Enterococcus populations in water. Strains of E. Coli and Enterococcus from hospital origin have disappeared along the continuum in favor of other well-adapted strains. First assays of modeling using the hydrological model GR have shown the significance of E. Coli fluxes during recurrent runoff periods (winter) on a watershed submitted to a main human pressure

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Kosuth, Pascal. « Techniques de régulation automatique des systèmes complexes : application aux systèmes hydrauliques à surface libre ». Toulouse, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAT0057.

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Cette etude est consacree aux algorithmes et aux architectures de regulation adaptes aux systemes hydrauliques complexes a surface libre. Ces systemes sont caracterises par des sous-systemes monovariables a retards variables en serie (rivieres), ou multivariables partiellement non commandables en interconnexion complexe (canaux d'irrigation). Dans un premier temps nous comparons la robustesse face aux retards variables de quatre methodes de regulation des systemes monovariables retardes et nous developpons une methode de partitionnement du domaine de fonctionnement en sous-domaines en fonction du retard, chacun dote d'un regulateur performant. Nous etudions ensuite les architectures de regulation adaptees a la mise en serie de tels sous-systemes. Nous analysons les conditions de stabilite, precision et robustesse de diverses architectures, issues d'approches variees, et montrons qu'elles peuvent etre unifiees en une architecture de base generique. Dans un second temps nous etudions la commande optimale dans l'espace d'etat de sous-systemes multivariables interconnectes, soumis a perturbations prevues et imprevues et a consignes variables sur les sorties. Nous developpons la representation dans l'espace d'etat et la commande optimale iterative ou asymptotique d'un sous-systeme puis du systeme global. Nous mettons en uvre la technique de decomposition coordination par prevision des interactions, et montrons qu'elle se heurte au probleme de non commandabilite partielle des sous-systemes auxquels les interactions sont imposees en entrees. Nous proposons les bases theoriques d'une generalisation de la technique de coordination par prevision des interactions, contournant ce probleme de non commandabilite partielle

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Cauduro, Dias de Paiva Rodrigo. « Hydrologie du bassin amazonien : compréhension et prévision fondées sur la modélisation hydrologique-hydrodynamique et la télédétection ». Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2009/.

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Résumé :

Le bassin Amazonien est connu comme le plus grand système hydrologique du monde et pour son rôle important sur le système terre, influençant le cycle du carbone et le climat global. Les pressions anthropiques récentes, telles que la déforestation, les changements climatiques, la construction de barrage hydro-électriques, ainsi que l'augmentation des crues et sècheresse extrêmes qui se produisent dans cette région, motivent l'étude de l'hydrologie du bassin Amazonien. Dans le même temps, des méthodes hydrologiques de modélisation et de surveillance par observation satellitaire ont été développées qui peuvent fournir les bases techniques à cette fin. Ce travail a eu pour objectif la compréhension et la prévision du régime hydrologique du bassin Amazonien. Nous avons développé et évaluer des techniques de modélisation hydrologique-hydrodynamique de grande échelle, d'assimilation de données in situ et spatiales et de prévision hydrologique. L'ensemble de ces techniques nous a permis d'explorer le fonctionnement du bassin Amazonien en terme de processus physiques et de prévisibilité hydrologique. Nous avons utilisé le modèle hydrologique-hydrodynamique de grande échelle MGB-IPH pour simuler le bassin, le forçage précipitation étant fourni par l'observation spatiale. Les résultats de la modélisation sont satisfaisants lorsque validés à partir de données in situ de débit et de hauteurs d'eau mais également de données dérivées de l'observation spatiale incluant les niveaux d'eau déduits de l'altimètrie radar, le contenu en eau total issu de la gravimétrie satellitaire, l'extension des zones inondées. Nous avons montré que les eaux superficielles sont responsables en grande partie de la variation du stock total d'eau, l'influence des grands plans d'eau sur la variabilité spatiale des précipitations et l'influence des plaines d'inondation et des effets de remous sur la propagation des ondes de crues. Nos analyses ont montré le rôle prépondérant des conditions initiales, en particulier des eaux superficielles, pour la prévisibilité des grands fleuves Amazoniens, la connaissance des précipitations futures n'ayant qu'une influence secondaire. Ainsi, pour améliorer l'estimation des variables d'état hydrologiques, nous avons développé, pour la première fois, un schéma d'assimilation de données pour un modèle hydrologique-hydrodynamique de grande échelle, pour l'assimilation de donnèes de jaugeages in situ et dérivées de l'altimètrie radar (dèbit et hauteur d'eau), dont les résultats se sont montrés satisfaisants. Nous avons également développé un prototype de système de prévision des débits pour le bassin Amazonien, basé sur le modèle initialisé avec les conditions initiales optimales fournies par le schéma d'assimilation de données, et en utilisant la pluie estimée par satellite disponible en temps réel. Les résultats ont été prometteurs, le modèle étant capable de prévoir les débits dans les principaux fleuves Amazoniens avec une antécédence importante (entre 1 et 3 mois), permettant d'anticiper, par exemple, la sècheresse extrême de 2005. Ces résultats démontrent le potentiel de la modélisation hydrologique appuyé par l'observation spatiale pour la prévision des débits avec une grande antécédence dans les grands bassins versant mondiaux
The Amazon basin is known as the world's main hydrological system and by its important role in the earth system, carbon cycle and global climate. Recent anthropogenic pressure, such as deforestation, climate change and the construction of hydropower dams, together with increasing extreme floods and droughts, encourage the research on the hydrology of the Amazon basin. On the other hand, hydrological methods for modeling and remotely sensed observation are being developed, and can be used for this goal. This work aimed at understanding and forecasting the hydrology of the Amazon River basin. We developed and evaluated techniques for large scale hydrologic-hydrodynamic modeling, data assimilation of both in situ and remote sensing data and hydrological forecasting. By means of these techniques, we explored the functioning of the Amazon River basin, in terms of its physical processes and its hydrological predictability. We used the MGB-IPH large scale hydrologichydrodynamic model forced by satellite-based precipitation. The model had a good performance when extensively validated against in situ discharge and stage measurements and also remotely sensed data, including radar altimetry-based water levels, gravimetric-based terrestrial water storage and flood inundation extent. We showed that surface waters governs most of the terrestrial water storage changes, the influence of large water bodies on precipitation spatial variability and the importance of the floodplains and backwater effects on the routing of the Amazon floodwaves. Analyses showed the dominant role of hydrological initial conditions, mainly surface waters, on hydrological predictability on the main Amazon Rivers, while the knowledge of future precipitation may be secondary. Aiming at the optimal estimation of these hydrological states, we developed, for the first time, a data assimilation scheme for both gauged and satellite altimetry-based discharge and water levels into a large scale hydrologic-hydrodynamic model, and it showed a good performance. We also developed a forecast system prototype, where the model is based on initial conditions gathered by the data assimilation scheme and forced by satellite-based precipitation. Results are promising and the model was able to provide accurate discharge forecasts in the main Amazon rivers even for very large lead times (~1 to 3 months), predicting, for example, the historical 2005 drought. These results point to the potential of large scale hydrological models supported with remote sensing information for providing hydrological forecasts well in advance at world's large rivers and poorly monitored regions

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Ramel, Romain. « Impacts des processus de surface sur le climat en Afrique de l'Ouest ». Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009125.

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Résumé :

Le modèle climatique régional MAR (Modèle Atmosphérique Régional) est mis en œuvre pour la simulation du climat en Afrique de l'Ouest, piloté à ses frontières latérales par les réanalyses ERA-15. Une simulation de 10 ans, portant sur les années 1983 à 1992 est effectuée. Une validation des sorties pluviométriques du MAR est faite sur une large gamme d'échelles temporelles, depuis le pas de temps journalier jusqu'à la variabilité inter-annuelle. Le MAR reproduit favorablement les principales caractéristiques du régime pluviométrique en Afrique de l'Ouest. Deux déficiences sont soulignées : une sous-estimation des précipitations en zone sahélienne et une mauvaise représentation des précipitations à l'échelle journalière. Une comparaison des sorties du MAR avec les données pluviométriques journalières de l'IRD a permis de mettre en évidence le fait que le MAR se comporte de manière assez satisfaisante pour des échelles temporelles supérieures à 3-5 jours. La sensibilité du modèle à la prescription des états de surface est également étudiée à travers la simulation de l'année 1992. Enfin le MAR est utilisé dans une étude de processus afin d'analyser les mécanismes de la progression irrégulière de la mousson ouest-africaine. Une explication, basée sur des considérations thermiques et sur la distribution géographique de l'albédo de surface, est proposée.

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AUVRAY, LAURENT. « Formalisation prescriptive d'un processus de conception de l'aspect de surface d'un produit ». Paris, ENSAM, 1995. http://www.theses.fr/1995ENAM0007.

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Résumé :

L'aspect de surface, resultat d'un processus industriel de valorisation surfacique (transformation de matiere, traitement de surface, marquage, transfert de decor, mise en peinture et vernissage), peut etre apprehende comme une propriete des couches superficielles de l'enveloppe du produit que nous percevons via les organes de nos sens (vue, toucher, olfaction). L'importance croissante qui lui est pretee pour des raisons tant economiques (cout de revient et valeur ajoutee) que strategiques (politique d'image de marque, qualite percue du produit) rend obsoletes les approches sequentielles pour sa conception, qui l'apprehendent traditionnellement en aval du processus de conception de produit et se caracterisent par la reconduction de choix technologiques anterieurs. Il est des lors necessaire de proposer une nouvelle approche de conception de l'aspect de surface, alternative aux methodes actuelles, en considerant son integration dans le processus de conception de produit et l'importance des savoir-faire specifiques a l'aspect de surface. Notre principale hypothese est qu'une reponse a cette problematique repose avantageusement sur une recherche-action et sa formalisation sous forme d'un modele operationnel (reexploitable) reproduisant l'effet d'experience (memorisation) et s'integrant dans un processus de conception de produit. Dans les trois premieres parties, nous presentons: - la complexite structurelle et fonctionnelle de l'aspect de surface dans un contexte industriel de conception - realisation - une observation de l'etat de l'art methodologique - trois projets industriels de conception conjointe aspect de surface - procede de valorisation surfacique. Dans la derniere partie, nous presentons le resultat de notre recherche. Notre modele prescriptif du processus de conception de l'aspect de surface d'un produit est dedie aux concepteurs, chefs de projet et decideurs. Il repose sur la coordination de deux modeles, un substantif et l'autre procedural, en reprenant l'architecture d'une approche systemographique

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Pineau, Nicolas. « Etude théorique du rôle des phonons dans les processus d'interaction atome/surface ». Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13016.

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La formation de molécules diatomiques sur un catalyseur métallique met en jeu des processus de recombinaison/désorption d'atomes préalablement adsorbés à la surface du métal. L'élucidation du mécanisme décrivant le mieux ces processus (Langmuir-Hinshelwood, Eley-Rideal ou Atomes Chauds) nécessite une bonne compréhension des interactions atome/surface avant l'étape de recombinaison, notamment de la vitesse de transfert de l'excès d'énergie de l'adsorbat vers les phonons de surface. Nous avons donc réalisé une étude théorique de plusieurs systèmes atome-surface métallique par la méthode des trajectoires classiques. La surface d'énergie potentielle du système est basée sur la Procédure de Réduction de la Corrugation de Busnengo et al. Permettant d'obtenir à partir de calculs ab initio la surface d'énergie potentielle du système pour une surface métallique rigide. Le rôle des phonons de surface est introduit sous la forme d'une correction dynamique pour un déplacement donné des atomes de surface. La dynamique de la surface métallique en l'absence d'adsorbat est simulée par une somme de potentiels harmoniques entre atomes premiers voisins. Les résultats obtenus pour H/Pd(111), N/W(100)et O/Cu(100) montrent que la dynamique de ces systèmes est caractérisée par une dissipation très rapide de l'énergie de l'adsorbat vers la surface (inférieur à 1ps), associée à un libre parcours moyen très court(inférieur à 0. 5 nm). Ces ordres de grandeur dépendent faiblement de la température de surface et de l'énergie initiale de l'atome incident. Ces résultats semblent défavoriser les mécanismes de recombinaison-désorption de type Atomes Chauds. De plus nous montrons que l'échange d'énergie entre un atome et une surface métallique n'est pas correctement décrit par une modèle de collisions binaires, remettant en cause la vision, couramment défendue, d'un échange d'énergie déterminé par des chocs individuels entre l'absorbat et les atomes de la surface.

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Dehédin, Arnaud. « Changements globaux et assèchement des zones humides fluviales : conséquences sur les processus biogéochimiques et les communautés d'invertébrés ». Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00976026.

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Résumé :

Les zones humides (ZH) alluviales constituent des secteurs à forte valeur écologique etpatrimoniale. Pour comprendre et prédire l'évolution à long terme de ces zones, en particulierface aux changements globaux, il apparaît primordial de traduire les perturbationshydrologiques attendues en termes de perturbations biologiques, afin d'estimer lesconséquences potentielles de ces changements pour la biodiversité et le fonctionnement globalde ces écosystèmes. Cette thèse s'articule donc autour de deux objectifs: proposer un modèleconceptuel de fonctionnement écologique des ZH soumises à des assèchements saisonniers etestimer la vulnérabilité écologique de communautés faunistiques vivant dans ces ZH, enconsidérant conjointement les peuplements benthiques et interstitiels (principalementCrustacés).Nos résultats démontrent que la morphologie des ZH (eau relativement courante, eaustagnante, apports phréatique) et leurs modes d'assèchement (formation de mouilles isoléesou assec complet) sont essentiels dans la structuration des communautés microbiennes etd'invertébrés et dans la réponse saisonnière de la biodiversité et des processus écologiques.L'intensification probable des étiages et des assèchements augmentera l'hétérogénéité spatialeet temporelle des habitats et leur richesse spécifique mais réduira la biodiversité globale desplaines alluviales (disparition des espèces rares). Ces étiages plus sévères modifieront lesprocessus écologiques, diminuant le recyclage de la matière organique et la qualité des eauxsuperficielles. Les recherches futures devraient s'orientées vers des stratégies et des moyensefficaces pour garantir la durabilité écologique des ZH.

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Nagot, Isabelle. « Grandes deviations pour les processus d'apprentissage lent a statistiques discontinues sur une surface ». Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112068.

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Résumé :

Nous etablissons le principe de grandes deviations pour des chaines de markov dont les probabilites de transition sont differentes selon que le processus se trouve d'un cote ou de l'autre d'une surface. Les grandes deviations sont alors observees sur un intervalle de temps fixe pour le processus convenablement normalise. Sur chaque champ de probabilite, on fait les hypotheses de continuite qui permettent habituellement d'obtenir le principe de grandes deviations. Cette continuite est perdue sur la frontiere. De telles dynamiques sont utilisees dans de nombreux algorithmes stochastiques, en particulier dans certains algorithmes d'apprentissage pour les reseaux de neurones. Selon la configuration des supports des mesures au voisinage de la frontiere, deux types de comportement sont possibles pour le processus. Dans l'un, le nombre de traversees de la frontiere n'est pas borne. Une nouvelle fonction de cout apparait, combinaison des transformees de cramer de chaque champ ; elle correspond au melange des deux champs. La fonctionnelle d'action est calculee seulement sur les chemins pour lesquels il existe un nombre fini d'intervalles ou ils restent soit dans un des deux demi-espaces, soit sur la frontiere. Dans l'autre type de comportement, le processus traverse localement au plus une fois la frontiere ; la fonctionnelle de cout s'obtient en integrant successivement chaque transformee de cramer. Dans le dernier chapitre, nous donnons les equations verifiees par une trajectoire de cout minimal entre deux points. Leur resolution peut permettre de faire des simulations accelerees d'evenements rares

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Lemonsu, Aude. « Modélisation des processus de surface et de la couche limite en milieu urbain ». Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30140.

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Sérazin, Guillaume. « Empreinte de la variabilité intrinsèque océanique sur l'océan de surface : caractérisation et processus ». Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30209/document.

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Résumé :

Ces travaux de thèse s'intéressent à la variabilité océanique intrinsèque générée spontanément sous forçage atmosphérique saisonnier dans des simulations océaniques à haute-résolution (1/4 de degré et 1/12 de degré ), en présence de tourbillons de méso-échelle (environ 100 km). L'empreinte de la variabilité intrinsèque sur le niveau de la mer (SLA) et sur la température de surface (SST) est caractérisée dans plusieurs gammes d'échelles spatio-temporelles par des méthodes de filtrage. En particulier, il est montré que la variabilité petite-échelle inter-annuelle à décennale de SLA observée par les satellites altimétriques, a un caractère stochastique et est majoritairement intrinsèque. Aux échelles de temps multi-décennales, la variabilité intrinsèque de SLA dans les régions océaniques turbulentes est d'amplitude comparable à la variabilité interne simulée dans les modèles climatiques couplés (dénués de turbulence océanique), et pourrait constituer une source additionnelle d'incertitudes dans la détection de l'élévation régionale du niveau de la mer d'origine anthropique. Une analyse spectrale montre enfin que l'advection non-linéaire de vorticité relative transfère spontanément de l'énergie cinétique d'ondes frontales hautes-fréquences vers des tourbillons de méso-échelle plus lents, générant in fine de la variabilité intrinsèque basse-fréquence. Les diagnostiques ont été réalisés à l'aide d'outils développés pour traiter de façon optimale les données océaniques haute-résolution. Ces travaux témoignent plus généralement du caractère chaotique de l'océan turbulent, dont l'interaction avec l'atmosphère est encore mal comprise
This work focuses on the intrinsic oceanic variability spontaneously generated under seasonal atmospheric forcing in high-resolution oceanic simulations (1/4 ? and 1/12 ? ) including mesoscale eddies (~ 100 km). The imprint of intrinsic variability on sea-level (SLA) and sea surface temperature (SST) is characterized in various spatio-temporal ranges using filtering methods. In particular, the small-scale interannual-to-decadal SLA variability observed by satellite altimetry, is stochastic and mostly intrinsic. At multi-decadal timescales, SLA intrinsic variability is comparable to the internal climate variability simulated in climate coupled models (devoid of oceanic turbulence), and may yield additional uncertainties in the detection of human-induced regional sea-level change. A spectral analysis eventually shows that non-linear advection of relative vorticity spontaneously transfers kinetic energy from high-frequency frontal waves to slower mesoscale eddies, ultimately generating low-frequency intrinsic variability. The analyses have been performed using tools developed for optimal processing of high-resolution oceanic dataset. This work generally provides evidence of the chaotic behavior of the turbulent ocean, whose interaction with the atmosphere is still poorly-known

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Lambeets, Sten. « Hydrogénation catalytique du CO2 sur le rhodium :étude des processus en surface et sous-surface par techniques d’émission de champ ». Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2018. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/263477.

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Résumé :

Ce travail de thèse propose une investigation des dynamiques régissant la réactiond’hydrogénation du dioxyde de carbone sur une nanoparticule modèle de rhodium àl’échelle moléculaire. Cette recherche s’inscrit dans le contexte de la valorisation du CO2 parla voie catalytique. Une meilleure compréhension de la relation entre la structurecristallographique de la surface et les mécanismes réactionnels permettrait, à terme,d’améliorer l’optimisation des matériaux catalytiques. Dans ce but, la réaction est étudiée àl’échelle moléculaire sur une nanoparticule modèle de rhodium. Sa surface est observée àl’aide de l’ensemble des techniques d’émission de champ :la microscopie d’émission dechamp (FEM), la microscopie ionique à effet de champ (FIM), la sonde atomique unidimensionnelle(1DAP) et la sonde atomique tomographique (APT). Afin d’identifier lesdifférents phénomènes observés, ces derniers sont comparés à d’autres systèmes réactifsimpliquant l’O2, le N2O et le CO, sur du rhodium, du platine et un alliage de platine rhodium(10% en masse de rhodium).Dans ce travail nous avons observé et caractérisé l’adsorption dissociative du CO2 sur lerhodium et sa réaction avec l’hydrogène. À l’aide d’études comparatives avec les autressystèmes, des phénomènes réactifs ont été identifiés. Les traitements des donnéesrecueillies indiquent qu’à 700 K, les gaz CO2 et H2 réagissent via un processus en surface etforment les produits CO(g) et H2O(g). Cette réaction est connue sous le nom de « réaction dugaz à l’eau inverse ». Cette réaction s’accompagne de transformations observables par FEM.La présence d’atomes d’oxygène adsorbés provoque une augmentation du travail de sortiedes électrons de la plupart des facettes cristallographiques de la surface de rhodium, ce quise traduit par un assombrissement global de l’image FEM. Cependant, certaines régionsparticulières correspondant aux facettes {113} présentent une tendance inverse. Grâce audéveloppement d’une nouvelle méthodologie adaptant la sonde atomique tomographique àl’étude de processus dynamiques, il a été possible de relier les observations faites par FEM àla diffusion d’atomes d’oxygène sous la surface. Cette diffusion n’est pas homogène etdépend de la structure cristallographique des facettes. L’oxygène, formé à la suite d’uneadsorption dissociative sur les facettes du type {012}, ne pénètre le coeur de phase qu’autravers de certaines régions telles que les {113}, les {011} et les {111}. La construction desdiagrammes d’adsorption du CO2 et les diagrammes de phase cinétique du systèmeH2+O2/Rh ont permis de mettre en évidence les mouvements des atomes d’oxygène entre lasurface et la sous-surface. Finalement ces observations ont été étendues à d’autresmatériaux :Le platine et l’alliage PtRh. L’accumulation d’atomes d’oxygène sur et sous lasurface peut donc être observée en temps réel et à l’échelle moléculaire.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Weill, Sylvain. « Modélisation des échanges surface/subsurface à l'échelle de la parcelle par une approche darcéenne multidomaine ». Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00003411.

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Résumé :

Cette étude s'inscrit dans le cadre de la modélisation distribuée à base physique des interactions entre processus de surface et de subsurface. Une nouvelle approche de modélisation, dite darcéenne multidomaine , est présentée. Les équations de Richards et de l'onde diffusive sont respectivement utilisées pour décrire le processus d'infiltration et de ruissellement. L'équation de l'onde diffusive est transformée en une équation de diffusion non linéaire similaire à l'équation de Richards. L'écoulement d'eau à la surface du sol est alors assimilé à un écoulement dans un milieu poreux aux propriétés particulières. Une couche de milieu poreux, appelée couche de ruissellement, est introduite dans le domaine de calcul. L'ensemble de la dynamique surface/subsurface est alors décrite dans un continuum darcéen par une seule équation de Darcy non linéaire avec des paramètres domaine-dépendants. Cela permet notamment d'imposer une continuité hydraulique entre l'eau de surface et l'eau de subsurface. Un modèle de transport permettant de s'attaquer à la problématique de la séparation d'hydrogramme est également implémenté. Le modèle développé est évalué à partir de cas tests classique de la littérature. Une analyse de sensibilité ainsi qu'une étude détaillée du ruissellement hortonien sont ensuite présentée. Enfin, l'expérience réalisée par l'IRD sur la parcelle de Thies au Sénégal est reproduite. Les résultats sont encourageants et laisse penser que l'approche de modélisation développée permet de reproduire correctement à petite échelle la dynamique fortement couplée des systèmes hydrologiques de type parcelle ou versants.

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Joannon, Alexandre. « Coordination spatiale des systèmes de culture pour la maîtrise de processus hydrologiques. Cas du ruissellement érosif dans les bassins versants agricoles du Pays de Caux, Haute Normandie ». Phd thesis, INAPG (AgroParisTech), 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001257.

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Résumé :

Certains processus écologiques mettent en jeu des transferts latéraux entre parcelles voisines. La maîtrise, par les pratiques agricoles, des problèmes environnementaux qui en découlent impose de coordonner les systèmes de culture dans l'espace, à l'échelle de l'entité spatiale pertinente pour l'analyse du processus en cause. C'est le cas du ruissellement érosif dans les plaines loessiques du nord de l'Europe, dont l'échelle d'étude est le bassin versant. Ce travail de thèse a permis de bâtir une méthodologie d'aide à la conception de modifications des systèmes de culture, au sein des exploitations, dans le but de réduire de ruissellement. La méthode élaborée permet ainsi d'identifier les marges de manoeuvre des agriculteurs pour modifier les systèmes de culture - organisation spatiale des cultures et itinéraires techniques - à partir d'une reconstitution des règles de localisation des cultures sur le territoire d'exploitation et d'organisation du travail.

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Marchandise, Arthur. « Modélisation hydrologique distribuée sur le Gardon d'Anduze : étude comparative de différents modèles pluie-débit, extrapolation de la normale à l'extrême et tests d'hypothèses sur les processus hydrologiques ». Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20254.

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Résumé :

Les bassins cévenols (Sud de la France) sont soumis en automne à des événements pluviométriques intenses à l’origine de crues « éclair » dévastatrices, comme le montre l'exemple de la crue de septembre 2002. En termes de protection des populations, la prévision à court terme de ces épisodes est un enjeu majeur. Les modèles pluie-débit constituent un des outils pour la prévision, et restent encore largement perfectibles en extrapolation temporelle (vers les extrêmes) et spatiale (transposition à des bassins non jaugés). Ces deux aspects sont étudiés dans ce travail, à travers une analyse des performances des modèles de la normale à l'extrême, et une interprétation de ces performances. Le site d'étude est le bassin du Gardon d'Anduze (545 km2). Dans un premier temps, 3 modèles spatialisés ont été calés et validés sur un échantillon d'une trentaine de crues observées entre 1972 et 2003. Ces modèles s'appuient sur des processus de nature différente : ruissellement hortonien par dépassement de la capacité d’infiltration des sols pour ALTHAIR, ruissellement sur sols saturés pour TopModel, relation empirique entre cumul de pluie et coefficient de ruissellement pour SCS. Les performances de ces modèles sont globalement équivalentes, et montrent que des modèles a priori différents peuvent être contraints numériquement afin de reproduire les crues de façon satisfaisante. Néanmoins, les valeurs des paramètres des modèles susceptibles de recevoir une interprétation physique diffèrent sensiblement des valeurs mesurables sur le terrain. Dans un second temps, on s'intéresse à l'origine de ces différences, et on teste des hypothèses liées à la variabilité spatiale des épaisseurs de sol et des déficits en eau. Ces hypothèses sont étudiées à l'aide d'un modèle bi-couches à base mécaniste : TOPKAPI. Différentes distributions spatiales d’épaisseurs de sol sont générées; elles montrent la sensibilité du modèle à la nature (distribution aléatoire ou distribution corrélée) et aux propriétés (variance en particulier) de la distribution. Les valeurs des paramètres ajustés sur le sous-bassin de Saumane (101 km2), en particulier la conductivité hydraulique Ks, sont modifiées lorsqu’on introduit une variabilité des épaisseurs de sol. Elles se rapprochent de leur estimation sur le terrain. La connaissance de la variabilité temporelle et spatiale des épaisseurs de sols revêt donc une grande importance, et doit motiver par la suite une exploration plus systématique. Ce travail permet de préciser les apports et les conditions d'applications des modèles pluie-débit spatialisés dans un contexte de prévision : apport de la mesure radar de la pluie, protocoles de calage des modèles, importance de l'initialisation des stocks hydriques et des déficits en eau, prise en compte des organisations spatiales de ces stocks ou déficits dans les formations superficielles. Cette analyse demande à être étendue à d'autres types de bassins méditerranéens : bassins sédimentaires de la plaine littorale, bassins karstiques.

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Nlend, Bertil. « Processus hydrologiques dans une zone côtière hyper-humide sous forte influence anthropique (Douala, Cameroun). : Une étude géochimique de la dynamique de l'eau de l'atmosphère au sous-sol ». Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCD055.

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Résumé :

Une approche multidisciplinaire a été menée à Douala, mégapole côtière tropicale humide (Cameroun, Afrique de l’Ouest) qui subit déjà certains changements environnementaux dus à la croissance démographique, à l’urbanisation et à l’industrialisation. Nous avons cherché à identifier les processus hydrologiques impliqués dans ce site particulier, qui enregistre environ 4 m de précipitations / an et qui reçoit des pluies en continue tout au long de l'année. De plus, comme il est bien connu que les modifications d’utilisations des sols peuvent influer profondément sur l'hydrologie, nous devons améliorer notre compréhension des processus hydrologiques clés dans ces zones tropicales humides. Pour répondre à cette problématique, nous nous concentrons sur les flux d’eau à travers la zone critique (continuum surface du sol – atmosphère – sous-sol) au moyen de données isotopiques et chimiques issues de la vapeur d’eau, des précipitations et des eaux souterraines.En ce qui concerne les flux atmosphériques, les résultats mettent en évidence une influence des conditions météorologiques à grande échelle sur la composition en isotopes stables des précipitations locales. Les processus classiques (thermodépendance, effet de masse, recyclage continental) observés ailleurs ne s’appliquent pas à la région de Douala. L'intensité de la convection en amont et la taille des systèmes convectifs contrôlent les variations mensuelles et journalières des teneurs en isotopes dans les précipitations. Nous avons également mis en évidence que le développement des nuages en altitude, dus à une forte convection, provoque un appauvrissement des pluies en isotopes lourds. Par ailleurs, on note que la signature isotopique des pluies à Douala est similaire à celle de la vapeur d’eau, ce qui signifie un manque d’effets de post-condensation.En couplant ce signal isotopique des précipitations à celui des eaux souterraines, nous montrons que l'aquifère Mio-Pliocène de Douala est rechargé localement par les eaux de pluie et que cette recharge a lieu préférentiellement d'avril à août et en novembre. Il n'y a pas de processus de fractionnement lors de l'infiltration d'eau de pluie. Les isotopes stables dans les eaux souterraines soulignent l'existence de différents réseaux d'écoulement au sein de cet aquifère multicouches. Les eaux issues du réseau d’écoulement profond semblent correspondre à une eau souterraine avec un temps de séjour plus long comparé à une celle circulant dans les couches superficielles. Les informations obtenues par les isotopes sont similaires à celles fournies par les données hydrométéorologiques et piézométriques. La recharge de l'aquifère varie entre 892,6 mm et 933,6 mm/an. Les eaux de pluie s'infiltrent à haute altitude, puis coulent sous terre avec une vitesse estimée à 1,96 m/jour, avant d'atteindre l’estuaire. Les données sur la chimie viennent renforcer ces résultats. La minéralisation de l'eau augmente clairement le long d'un chemin d'écoulement conduisant l'eau de la zone de recharge (haute altitude) vers la zone de décharge (estuaire). Les concentrations en ions majeurs sont en partie contrôlées par l'intensité des précipitations au travers de l'effet de dilution, les processus d'interaction eau-roche et les activités humaines.[...]Au regard de tout ce qui précède, cette thèse fournit de nouvelles informations sur l'hydrologie tropicale et des outils pour gestion globale des ressources en eau de Douala
A multidisciplinary approach was carried out in Douala, a humid tropical coastal megacity (Cameroon, West Africa) which already experiences some environmental changes due to population growth, urbanization and industrialization. We aimed at identifying the hydrological processes involved in this peculiar site, which records approximately 4 m of rainfall/year and undergoes almost continuous rainfall during year. Moreover since it is well known that modifications in land uses may profoundly inﬂuence hydrology, we need to improve our understanding on key hydrological processes in such tropical humid. To answer this question, we focus on water fluxes across the critical zone (land–atmosphere-subsurface continuum) through isotopic and chemical data from water vapour, rainfall and groundwater.Concerning atmospheric fluxes, results highlight an influence of large scale meteorological conditions on precipitation stable isotope composition. Classical processes (thermo-dependency, amount effect, continental recycling) observed elsewhere cannot be applied in Douala region. The intensity of upstream convection and the size of convective system mostly impact monthly and daily rainfalls. We also put in evidence that extended clouds in altitude, due to strong convection, provoke depleted precipitation in heavy isotopes. Moreover, the isotopic signature in rainfall is similar to that of water vapour, thus meaning a lack of post-condensational effects.By coupling this isotopic signal of precipitation with that of groundwater, we show that the Mio-Pliocene aquifer in Douala is recharged locally by rainwater and that this recharge occurs preferentially from April to August and November. There is no fractionating process during the infiltration of rainwater. Stable isotopes in groundwater highlight the existence of different flow paths within this multi-layered aquifer. We identified a deep flow path that mays correspond to groundwater with long residence time compared to shallower ones. Information obtained by the isotopes is similar to that provided by hydro-meteorological and potentiometric data. The aquifer recharge varies between 892.6 mm and 933.6 mm/year. Rainwater infiltrates at high altitudes, then flows underground with a velocity estimated to 1.96 m/day, before reaching the estuary. Groundwater chemistry enforces these findings. Water mineralization clearly increases along a flow path conducting water from the recharge zone (high altitudes) to the discharge area (estuary). Concentrations in main ions are partly controlled by rainfall intensity through the dilution effect, water-rocks interactions processes and human activities.The impacts of these human activities on groundwater quantity and quality, but also, on a more general way on climatic changes within the region, have been then deeply investigated. The results show that there is a widespread degradation of groundwater quality due to anthropogenic activities, leading also to seawater intrusion in some coastal megacities of West Africa. Groundwater deterioration tends to be emphasized by climate change (through an increase in CO2, increase in air temperatures and slight increase in precipitation amount).Finally this thesis provides new insights for tropical hydrology and key management tools to Douala water resource managers.Keywords: Douala, Rainwater; Mio-Pliocene groundwater; stable isotopes; major ions; upstream convection; anthropogenic activities, critical zone

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Devau, Nicolas. « Processus rhizosphériques déterminant la disponibilité en phosphore : apport de la modélisation mécaniste géochimique ». Thesis, Montpellier, SupAgro, 2010. http://www.theses.fr/2010NSAM0019.

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Résumé :

Les processus rhizosphériques sont reconnus comme une des stratégies majeures élaborées par les plantes afin d'augmenter la disponibilité en phosphore (P) et ainsi améliorer leur nutrition phosphatée. Pourtant, l'effet exact de ces processus est encore mal caractérisé et quantifié. L'objectif de ces travaux a été d e déterminer le rôle exercé par les modifications chimiques induites par les racines, particulièrement la modification de pH, dans les changements de disponibilité en P dans la rhizosphère. Pour ce faire, nous avons utilisé des modèles mécanistes géochimiques (« triple plane », échange d'ion et Nica-Donnan) en considérant une approche additive pour simuler l'effet de l'activité racinaire sur la disponibilité en P. Dans une première étape, nous avons caractérisé l'effet du pH sur la disponibilité en P dans plusieurs sols, un Cambisol et un Luvisol. Le Luvisol présentait deux concentrations en P inorganique contrastées en raison d'un essai de fertilisation phosphatée longue durée. Dans la rhizosphère du blé dur (Triticum turgidum durum L.) cultivé sur les mêmes sols, nous avons caractérisé qu'en plus de l'alcalinisation, le prélèvement en P et surtout en calcium (Ca) sont les processus rhizosphériques responsables du changement de disponibilit é en P observé. Le prélèvement du Ca favorise l'augmentation de la disponibilité en P dans la rhizosphère, en diminuant l'effet promoteur du processus d'adsorption-désorption du Ca sur celui du P. L'influence relative de ces trois processus rhizosphériques dépend toutefois de la composition chimique de la solution du sol (concentration en Ca et pH en particulier). Nos simulations mettent également en évidence la relation entre les changements de disponibilité en P est la distribution du P adsorbé sur les différentes phases minérales. La minéralogie du sol, spécialement l'abondance relative d'illite vs. les oxydes de fer, contrôle l'influence des processus rhizosphériques en déterminant les minéraux impliqués dans l'adsorption du P. A travers l'identification d'un nouveau processus rhizosphérique découlant du prélèvement en Ca et de ses effets sur la disponibilité en P, nos résultats démontrent la validité des modèles géochimiques pour prédire l'influence des processus rhizosphériques déterminant la disponibilité en P
Root-induced chemical processes are recognized as a major strategy developed by plants to enhance phosphorus (P) availability and thus to promote P acquisition. However, the exact influence of these root-induced chemical processes is still poorly understood and quantified. The present study aimed at investigating the influence of root-induced chemical processes, especially root-induced pH changes, on P availability in the rhizosphere. In this work, we used a set of mechanistic adsorption models (« 1-pK triple plane », ion-exchange and Nica-Donnan) within the framework of the component additive approach in order to simulate the effects of root activity on P availability. First, we described the effects of pH on P availability in several soils unaffected by roots, a Chromic Cambisol and a Luvisol. The Luvisol showed different concentrations in inorganic P because of a long-term fertilisation trial. In the rhizosphere of durum wheat (Triticum tu rgidum durum L.) grown on these two soils, we found that calcium (Ca) uptake, in addition to P uptake and root-induced alkalisation, controlled to various extents the changes of soil P availability. Calcium uptake markedly increased P availability by decreasing the promoting effect of Ca adsorption on P adsorption. The relative influence of these three root processes depended on the solution composition (especially concentration of Ca and pH). Our simulations showed the relationship between changes in P availability and the speciation of adsorbed P onto the different soil minerals. Soil mineralogy, especially the relative abundance of illite vs. Fe oxides, controlled the influence of root processes by regulating the contribution of soil minerals to P adsorption. By identifying a novel root-induced processes, namely the Ca uptake, and describing its influence on P availability, our results demonstrate the ability of surface complexation models to predict the effects of root-i nduced processes on P availability in soils

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Goulam, Houssen Yannick. « Plasmonique appliquée à l'ingéniérie des processus de fluorescence en biophotonique ». Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077152.

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Résumé :

Les plasmons de surface sont des modes d'oscillation collectifs des électrons de conduction à l'interface métal/diélectriques. Leurs propriétés sont particulièrement intéressantes pour des applications de biosensing et à la bio-imagerie photonique. Ils sont associés à des champs EM evanescents intenses et peuvent se coupler et modifier positivement des propriétés d'émission de bio-marqueur type fluorophores ou nanoparticules (NPs) métalliques. Les marqueurs (molécules fluorescentes, quantum dots, NPs) largement imposés en imagerie biologique, en médecine ou pour le diagnostic, présentent des inconvénients certains (photodestruction, faible intensité, clignotement, taille). Ceux ci peuvent être palliés en modifiant l'environnement proche de ces molécules. Dans ce travail de thèse nous avons en particulier étudié 2 aspects. Tout d'abord, un nouveau type d'imagerie de fluorescence alternative au TIRFM (Total Internai Reflection Fluorescence Microscopy) basée sur l'utilisation d'un film mince métallique. Nous avons étudié en détail, via des simulations et des expériences, l'interaction entre un film mince métallique et un fluorophore. Nous avons montré qu'une amplification du signal collecté était attendue ainsi qu'une réduction de la photodestruction. Ces résultats ont été appliqués à l'imagerie des phénomènes membranaires sur des cellules HEK. Dans une seconde partie, nous avons étudié le couplage entre une nanoparticule possédant un plasmon localisé et film mince métallique. Dans ce cas, nous avons obtenu une amplification d'un facteur 13 du signal diffusé par ces nanoparticules
The surface plasmons are collective modes of oscillation of conduction electrons at the interface metal / dielectric. Their properties are particularly interesting for applications in biosensing and bio- photonic imaging. They are associated with intense evanescents EM fields and can be coupled and positively change the emission properties of bio-marker type fluorophores or nanoparticles (NPs) of metal. Markers (fluorescent molecules, quantum dots, NPs) widely imposed in biological imaging, medicine or for the diagnosis, have some disadvantages (photodestruction, low intensity, blinking, size). These can be mitigated by changing the environment of these molecules. In this thesis we have studied particular aspects 2. First, a new type of fluorescence imaging alternative to TIRFM (Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy) based on the use of a thin metal film. We studied in detail through simulations and experiments, the interaction between a thin metal film and a fluorophore. We have shown that amplification of the signal was collected and an expected reduction of photodestruction. These results have been applied to imaging membranes phenomena on HEK cells. In a second part, we studied the coupling between nanoparticle's localized plasmon with a thin film and metal. In this case, we obtained an amplification by a factor of 13 signal scattered by these nanoparticles

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Thèses sur le sujet « Processus hydrologiques de surface »

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