Tesi sul tema "Modélisation de l'habitat"

Le bâtiment multizone est assimilé à un réseau aéraulique. Compte tenu des conditions climatologiques, un modèle de type perte de charge relie la circulation d'air à l'intérieur du bâtiment au champ de pression extérieur. La linéarisation du système est discutée pour plusieurs plages de vitesse avec une incidence de vent fixée. La réduction du modèle est ensuite effectuée par la méthode d'agrégation linéaire. Dans tous les cas de figure testés, le modèle agrégé a été validé. En conclusion, nous avons présenté les projets expérimentaux, concernant la mesure des pressions sur les facades du bâtiment et la fonction de perméabilité des ouvertures, qui feront de notre modèle un outil performant d'aide à la conception du milieu bâti.

Dans le domaine de la conception de produits nouveaux (NPD), le facteur humain est considéré comme une source de créativité. Visant à la conjonction de la nouveauté et de l'utilité, le domaine NPD structure un processus méthodologique en développant des outils et méthodes intégrant des informations relatives à l'utilisateur dans les phases amont de la conception. En vue d'avoir des points de vue nouveaux qui permettront d'améliorer les méthodologies de NPD, notre recherche propose comme domaine d'application la conception architecturale (CA). Dans le domaine de CA, la prise en compte de l'utilisateur futur est considérée comme une tache essentielle tout comme le domaine de NPD. Lors de l'intégration des informations relatives à l'utilisateur futur dans les phases amont du processus de conception architecturale, nous avons constaté certains problèmes sur l'intervention du consultant en ergonomie dans les phases amont et sur les difficultés de communication entre les futurs utilisateurs et l'architecte. La conception architecturale se doit d'intégrer des méthodes et outils qui peuvent favoriser l'activité créative pluridisciplinaire en amont du processus. Nous proposons un modèle théorique du processus amont de CA basé sur l'introduction des méthodologies de NPD qui sont en cours de développement. Il vise à favoriser la création architecturale tout en intégrant les divers avis concernant la qualité architecturale vis-à-vis de l'utilisation. Dans le cadre d'un projet architectural, appliqué à l'habitat d'urgence, nous avons expérimenté ce modèle théorique et ensuite effectué la critique constructive avec des architectes professionnels. Le résultat de cette recherche est un modèle du processus amont de conception architecturale qui permet d'intégrer des informations relatives à l'utilisateur de manière collaborative lors de la génération et le développement des concepts. Au cours de la construction de ce modèle, nous avons pu apporter de nouvelles connaissances en innovation des méthodologies de NPD, tout en offrant une vision nouvelle de la conception architecturale.

Les défauts d’arcs électriques sont souvent la cause du déclenchement d’un incendie dans l’habitat. Les détecter constitue une amélioration de la sécurité électrique domestique. La contribution de cette thèse porte sur la problématique de l’identification et de la détection de défauts d’arcs électriques sur le réseau basse tension domestique (charge simple et combinée). Dans ce travail de thèse, le premier axe de recherche porte sur la mise en œuvre d’un modèle de simulation de réseau. Sur le modèle de réseau l’objectif est d’introduire à volonté et de manière graphique des charges de nature différentes associées à un défaut d’arc électrique série. La modélisation porte sur la source de tension, des charges domestiques, le défaut d’arc et le bloc d’analyse numérique du courant et de la tension pour la commande d’un disjoncteur. Le second axe de recherche porte la mise au point de méthodes de détection robuste d’un défaut d’arc électrique Quatre méthodes originales de détection portant sur la tension et le courant de ligne ont été développées dans le cadre de ce travail de thèse. Elles sont toutes basées sur l’analyse des caractéristiques fréquentielles et temporelles du courant de ligne. Toutes les méthodes produisent une information dont l’amplitude tend à s’accroître en présence d’un arc électrique. Toutefois, le caractère non déterministe et très variable des signaux produits par un arc électrique ainsi que la grande variabilité des charges et des perturbations qu’elles introduisent rendent la détection très difficile. L’ensemble des études s’est donc systématiquement composé d’une comparaison entre la situation avec et sans arcs. Le résultat a abouti à une approche combinée de plusieurs méthodes et d’un modèle simple de décision basé sur un simple seuil. Un prototype implémentant une partie de l’algorithme a montré la faisabilité d’un circuit en temps réel
The electrical arc faults are the cause of electrical home fire. Detecting them is an improvement of domestic electrical safety. The thesis contribution focuses on the problem of the electrical arc fault identification and detection in the domestic low voltage network. In this thesis, the first research objective is the modeling of a domestic electrical network. The aim of the modeling is to recreate graphically the loads and the topology of the real domestic electrical network associated with a series electrical arc fault. The modeling is made on the AC voltage source, domestic loads, arc fault model and a block of current and voltage analysis to control a circuit breaker. The second research objective is the development of a robust method for detecting arcing fault. Four detecting methods were developed as part of this thesis; they are based on the current analysis of frequency and time characteristics. All methods generate information whose amplitude tends to increase in the presence of an electric arc. However, the non-deterministic and random feature of the signals produced by the electrical arc fault as well as the large number and variability of loads and the disturbances which they introduce make the arc detection very difficult. All the studies consistently are composed of a comparison between the normal operation and arc fault signals. The result has resulted in a combined approach of some methodologies and a simple decision model based on a threshold. A prototype which contains a part of the algorithm was shown the feasibility of a circuit in real time

Les défauts d’arcs électriques sont souvent la cause du déclenchement d’un incendie dans l’habitat. Les détecter constitue une amélioration de la sécurité électrique domestique. La contribution de cette thèse porte sur la problématique de l’identification et de la détection de défauts d’arcs électriques sur le réseau basse tension domestique (charge simple et combinée). Dans ce travail de thèse, le premier axe de recherche porte sur la mise en œuvre d’un modèle de simulation de réseau. Sur le modèle de réseau l’objectif est d’introduire à volonté et de manière graphique des charges de nature différentes associées à un défaut d’arc électrique série. La modélisation porte sur la source de tension, des charges domestiques, le défaut d’arc et le bloc d’analyse numérique du courant et de la tension pour la commande d’un disjoncteur. Le second axe de recherche porte la mise au point de méthodes de détection robuste d’un défaut d’arc électrique Quatre méthodes originales de détection portant sur la tension et le courant de ligne ont été développées dans le cadre de ce travail de thèse. Elles sont toutes basées sur l’analyse des caractéristiques fréquentielles et temporelles du courant de ligne. Toutes les méthodes produisent une information dont l’amplitude tend à s’accroître en présence d’un arc électrique. Toutefois, le caractère non déterministe et très variable des signaux produits par un arc électrique ainsi que la grande variabilité des charges et des perturbations qu’elles introduisent rendent la détection très difficile. L’ensemble des études s’est donc systématiquement composé d’une comparaison entre la situation avec et sans arcs. Le résultat a abouti à une approche combinée de plusieurs méthodes et d’un modèle simple de décision basé sur un simple seuil. Un prototype implémentant une partie de l’algorithme a montré la faisabilité d’un circuit en temps réel
The electrical arc faults are the cause of electrical home fire. Detecting them is an improvement of domestic electrical safety. The thesis contribution focuses on the problem of the electrical arc fault identification and detection in the domestic low voltage network. In this thesis, the first research objective is the modeling of a domestic electrical network. The aim of the modeling is to recreate graphically the loads and the topology of the real domestic electrical network associated with a series electrical arc fault. The modeling is made on the AC voltage source, domestic loads, arc fault model and a block of current and voltage analysis to control a circuit breaker. The second research objective is the development of a robust method for detecting arcing fault. Four detecting methods were developed as part of this thesis; they are based on the current analysis of frequency and time characteristics. All methods generate information whose amplitude tends to increase in the presence of an electric arc. However, the non-deterministic and random feature of the signals produced by the electrical arc fault as well as the large number and variability of loads and the disturbances which they introduce make the arc detection very difficult. All the studies consistently are composed of a comparison between the normal operation and arc fault signals. The result has resulted in a combined approach of some methodologies and a simple decision model based on a threshold. A prototype which contains a part of the algorithm was shown the feasibility of a circuit in real time

Stockage utilisant des bases enterrees. Programme informatique definissant les ordres de grandeur des flux que l'on peut obtenir avec ce systeme de stockage. Utilisation de la methode crank-nicolson avec iteration de gauss-seidel. Etude experimentale et comparaison avec les valeurs calculees. Elaboration d'un modele pour etudier le comportement thermique en configuration reelle. Rendement global mediocre (12%) du systeme, mais satisfaisant pour le stockage (69%); l'amelioration des performances devra donc porter sur le capteur solaire a air

Dans le contexte général de l’érosion de la biodiversité, deux espèces d’oiseaux forestiers, le Grand Tétras (Tetrao urogallus) et la Gélinotte des bois (Bonasa bonasia), présentes dans le massif Jurassien sont menacées par la perte et la fragmentation de leur habitat à l’échelle régionale. En particulier, dans le massif Jurassien l’extension progressive des tâches de régénération du hêtre induit la transformation du couvert végétal constitué de myrtilles et d’herbacées favorable en un habitat fermé défavorable. Le destin de ces deux espèces emblématiques dépend pour la première d’actions de gestions et pour la seconde d’une meilleure connaissance de la distribution et de la dynamique des populations. La coupe des zones de régénération fait partie des principales actions envisagées pour restaurer l’habitat forestier. Cependant ces actions de gestion ou de suivi des populations sont couteuses en temps et en argent. Ainsi, l’opportunité d’utiliser deux jeux de données LiDAR (Light Detection and Ranging) couvrant la majorité de l’aire de distribution des deux espèces dans le massif Jurassien a initié le projet de cartographie des habitats de chaque espèce et de la présence des tâches de régénération du hêtre en utilisant des modèles de distribution d’espèces (SDMs). L’objectif est de soutenir les gestionnaires dans leurs décisions et actions grâce à la production de prédictions spatiales adaptées. La réalisation de cet objectif dépend de la fiabilité des modèles produits, mais aussi de la bonne transmission des résultats par le chercheur aux gestionnaires qui ne sont pas familiers avec les méthodes utilisées. Dans un premier temps, le choix d’une méthode de modélisation appropriée (correction du biais d’échantillonnage, échelles, algorithmes) par rapport aux caractéristiques des jeux de données et aux objectifs a été évalué. Dans un second temps, l’utilisation de variables environnementales LiDAR orienté-objet (arbres et trouées) pour faciliter l’appropriation des résultats par les gestionnaires a été testée. Enfin, les résultats obtenus ont permis la création de modèles multi-échelles et de carte de prédictions pour chacune des espèces démontrant la capacité du LIDAR de représenter la structure de la végétation qui influence la présence des espèces d’oiseaux forestières étudiées. Des modèles de distribution de la régénération du hêtre ont pu aussi être créés à une échelle fine
In the general context of biodiversity erosion, two forest bird species occurring in the French Jura massif, the Capercaillie (Tetrao urogallus) and the Hazel Grouse (Bonasa bonasia), are threatened by habitat loss and fragmentation at the regional scale. In particular, intensive beech regeneration patches extension in the Jura massif is leading to the transformation of the understory cover, once suitable with bilberry and herbaceous vegetation, to closed unfavorable habitat. The fate of those two emblematic species is depending for the first on future management actions and for the second on a better knowledge of the species population’s dynamics and occurrences. In particular, the cutting of the beech regeneration patches is one of the efficient management actions undertaken to restore the habitat. However, management actions and surveys are money and time consuming due to the large area that need to be covered. The opportunity to use two Light Detection and Ranging (LiDAR) datasets covering a major part of the distribution of the two species in the Jura massif initiated the phD project, with the objective to support managers in their decisions and actions by the creation of adapted distribution predicted maps using Species Distribution Models (SDMs) (Hazel Grouse, Capercaillie and beech regeneration). The realization of this objective is depending on the reliability of the models produced and on the capacity of the researcher to transfer the results to managers who are not familiar with modeling methods. In a first step, the choice of the appropriate modeling method regarding the datasets characteristics and the objectives was investigated (sampling bias correction, scales, and algorithms). In addition, the use of object-oriented LiDAR predictors (trees and gaps) pertinent from both species and managers point of view to facilitate the results transfer was tested. The results obtained were used to create appropriate multi-scale SDMs and to predict distribution maps for both target species, demonstrating the capacity of LiDAR to represent vegetation structures that influence the targeted forest bird species occurrences. Models at a fine scale were also created to map the beech regeneration distribution in the Jura massif

L'Apron du Rhône est un Percidae endémique en forte régression sur son aire de répartition, le bassin rhôdanien. La dynamique de la population de la rivière Beaume, une population relictuelle, est étudiée sous plusieurs angles dans ce travail. Le développement d'une méthode de marquage individuel par transpondeur a permis le suivi des individus sur trois stations d'échantillonnage à proximité de Rosières, d'Octobre 1997 à Juin 2000. Les études de sélection du micro-habitat montrent des préférences pour les variables de granulométrie, hauteur d'eau et vitesse du courant, ainsi que des variations saisonnières dans la sélection. Une nouvelle méthode d'estimation du domaine vital permet de désigner des unités de méso-habitat types (alternance profond-plat-radier) nécessaires à la réalisation de la croissance et de la reproduction chez l'Apron. Au cours d'un protocole de capture-marquage-recapture, les poissons ont été pêchés de nuit à l'aide de lampes frontales. L'analyse de la démographie montre un taux de survie relativement faible, un recrutement très variable, et des taux de croissances démographiques proches de un. Une forte " transience " est détectée dans le système. A partir des connaissances acquises en matière d'habitat et de dynamique des populations, un modèle matriciel stochastique et spatialisé est élaboré, afin de mieux comprendre le rôle de paramètres démographiques tels que la dispersion dans la persistance de la population. Les résultats prouvent qu'un taux de dispersion supérieur à 10% ainsi qu'un nombre minimum de patchs interconnectés permettent de diminuer fortement les probabilités d'extinctions. Une hypothèse de régression de l'espèce est formulée en première partie de discussion. Nous traitons ensuite de l'utilisation de modèles théoriques en biologie de la conservation, ainsi que de l'éthique scientifique de cette discipline.

L'objectif de cette thèse est d'étudier un système énergétique intégré dans l'enveloppe des bâtiments permettant de préchauffer l'air neuf.L'originalité du travail repose sur le fait que ce mur est équipé de matériau à changement de phase (MCP).Celui-ci a pour rôle de stocker l'énergie solaire captée en façade puis de la déstocker en préchauffant l'air neuf de ventilation. Notre étude est constituée de deux grandes phases, une phase expérimentale et une phase numérique.La phase expérimentale consiste à effectuer des essais en laboratoire, afin de connaître le comportement du système étudié sous sollicitations thermiques. Ces essais ont été réalisés grâce à un prototype du mur, instrumenté et installé entre deux cellules avec des conditions climatiques contrôlées.Le but de la phase numérique est de mettre en place un modèle ID permettant de simuler le comportement thermique du mur et en particulier celui du MCP. Ce modèle a été validé en comparant les résultats numériques avec ceux obtenus expérimentalement.Pour modéliser le changement de phase nous avons utilisé les paramètres thermophysiques du matériau obtenu par caractérisation expérimentale réalisée dans notre laboratoire. Nous avons ensuite utilisé la méthode de la capacité variable pour simuler le comportement de la paroi stockeuse du mur. Dans la dernière partie du travail numérique le modèle a été utilisé afin de montrer l'influence de quelques paramètres permettant d'optimiser les gains énergétiques.La simulation dynamique du système a été effectuée grâce au logiciel TRNsys, qui nous a permis d'effectuer des bilans énergétiques et d'estimer l'efficacité du système pour des climats variés
The objective of this thesis is to study an integrated energy system in the building envelope for fresh air preheating. The originality of the work is that the wall is equipped with phase-change material (MCP) packed into briquettes. The main role ofthe wall is to preheat the fresh air (coming from outside) by destocking the solar energy captured in sunny periods.Our study consists of two phases, an experimental phase and a numerical one. The experimental phase involves a series of tests that allow studying the thermal behaviour of the system under thermal stress. These tests were done in laboratory through a prototype of the wall which is instrumented and installed between two airconditioned cells.The purpose of the numerical phase is to develop a one-dimensional model to simulate the thermal behaviour of the wall and especially that of MCP. This model has been validated by comparing numerical results with those obtained experimentally. To model the phase changing we used the thermophysical parameters of the same material obtained by experimental characterization conducted in our laboratory.We used a variable capacity method whose principle is to vary the heat capacity as a function of temperature in order to simulate the phase changing of the wall. The last part of the numerical work is the exploitation of the model, the aim is to determine the optimal configuration of the wall that provides maximum energy savings. Dynamic simulation of the system was performed using the TRNSYS. This one is equipped with weather files which allow carrying out heat balances and the estimation of the system efficiency for various climates

Le Système du Courant de Humboldt est l'écosystème le plus productif au monde en termes de biomasse de poisson. Ses espèces principales, l'anchois Engraulis ringens et la sardine Sardinops sagax, ont connu d'importantes variations historiques de leurs stocks, une particularité dont l'origine est encore débattue. L'objectif de ce travail est d'implémenter pour la première fois une approche eulérienne se focalisant sur les premiers stades de vie des anchois et sardines du Pérou, et visant à étudier l'influence des paramètres environnementaux et de la variabilité climatique sur la dynamique des populations et les variations de leurs stocks. Le modèle est adapté du modèle eulérien de dynamique spatiale des écosystèmes SEAPODYM, initialement développé pour les grands poissons pélagiques à l'échelle du bassin océanique, et utilise le modèle couplé physico-biogéochimique ROMS-PISCES en entrée. Afin de contraindre les paramètres du modèle, nous avons développé une approche par assimilation de données basée sur un jeu unique de données de densités d'oeufs et de larves, acquis par l'Institut de la Mer du Pérou au cours des 40 dernières années. Le modèle permet de tester différents mécanismes susceptibles de contrôler l'habitat de ponte et le recrutement larvaire : température optimale, abondance des proies, présence/absence de prédateurs, et influence des courants sur la rétention et la dispersion. Nous montrons que la combinaison de quelques concepts simples permet d'expliquer raisonnablement la répartition spatiale des oeufs et larves ainsi que la variabilité interannuelle, mais la description actuelle ne permet pas d'expliquer la saisonnalité observée dans les zones côtières
The Humboldt Current System is the most productive oceanic system in terms of fish biomass. Its main species, the Peruvian anchovy (Engraulis ringens) and sardine (Sardinops sagax), have known important historical variations of their stocks, a particularity which has questioned oceanographers for many years. The goal of the present work is to implement an eulerian approach focusing on the early life stages of peruvian anchovy and sardine, in order to study the influence of environmental parameters and climate variability on population dynamics and stocks variability. The model is adapted from the "Spatial Eulerian Ecosystem and Population Dynamic Model" SEAPODYM, initially developed for large pelagic fishes at ocean basin scale. It uses the outputs of a regional ROMS-PISCES coupled physical-biogeochemical model as environmental forcing. In order to constrain model parameters, we developed a data assimilation framework using a unique dataset of eggs and larvae abundances, collected by the Instituto del Mar del Peru (IMARPE) in the HCS waters over the last 40 years. This framework allows to test different mechanisms proposed to control fish spawning habitat and larval recruitment: optimal temperature, prey abundance, trade-off between preys and predators, and influence of currents on retention and dispersion. We show that the combination of a few simple concepts can reasonably explain the overall spatial distribution of eggs and larvae and the interannual variability, but the current description is still not sufficient to explain the observed abundance seasonality in coastal areas

Ce travail concerne l'organisation fonctionnelle des peuplements de macroinvertébrés benthiques et reposent sur la quantification par codage flou des traits biologiques pour intégrer la plasticité des caractéristiques biologiques des organismes. Tout d'abord, l'étude fonctionnelle des peuplements de macroinvertébrés est envisagée à travers différentes approches : (1) les méthodes en analyse multivariée (ACF floues, méthodes multitableaux) et (2) l'indice de diversité quadratique basée sur les traits biologiques. Dans une troisième prtie, les modèles polytomiques ont permis de modéliser les profils biologiques de 67 relevés de références répartis sur 8 grands cours d'eau européens. Enfin, il a été montré que plusieurs traits répondent aux modifications chimiques et physiques de l'habitat soulignant l'altération fonctionnelle des peuplements liée aux activités humaines. Ces résultats permettent de définir les principes de la construction d'un outil de bio-évaluation basé sur les traits biologiques

A ce jour, les développements de systèmes liés à la sécurisation des biens et à la surveillance des personnes s'appuient le plus souvent sur l'usage de détecteurs commerciaux de type pyroélectriques mono-points, indiquant le passage d'une personne dans le champ. Ces détecteurs font apparaître deux limitations : l'impossibilité de détecter lorsque la personne à surveiller est immobile, et la nécessité dans certains cas, d'avoir des informations plus riches que la simple présence (direction des mouvements, estimation de la distance &). Notre travail de recherche se situe dans une perspective liée à la surveillance passive dans le domaine de l'habitat intelligent. Il vise le développement de capteurs infrarouges de nouvelles générations. Au terme d'une investigation sur les principaux matériaux permettant la détection infrarouge et compte tenu de la problématique et des spécifications que nous avons établies, le choix s'est porté sur une technologie thermoélectrique de type thermopile. Selon les recommandations générales concernant la conception "Top-down" des microsystèmes, nous avons fait un travail assez approfondi de modélisation analytique du système global de détection infrarouge avant d'engager les étapes de conception et de réalisation. A partir de cette démarche conceptuelle, plusieurs structures (au total 180) sous la forme de capteurs unitaires, matriciels et de véhicules tests ont été réalisées. Ce travail de recherche se termine par le développement d'un banc de mesures spécifique et la corrélation des caractérisations expérimentales avec le modèle élaboré. Les résultats obtenus montrent la validité des concepts mis en Suvre et permettent d'engager dès à présent le développement de détecteurs de présence statique.

Le modèle input-output régional environnementalisé développé dans la thèse de M. Cordier suggère qu’il serait possible de restaurer 25% des surfaces naturelles de nourriceries de poissons détruites dans l’estuaire de la Seine entre 1834 et 2004. Le modèle suggère que la mesure de restauration pourrait augmenter de 15% à 23% la biomasse de soles produite dans l’estuaire par rapport à une situation sans mesure. Quant à l’effet des coûts de restauration sur les agrégats macroéconomiques (PIB, emploi, etc.), il génère une diminution qui ne dépasse pas 0,5% par rapport à une situation sans mesure. Le modèle montre cependant que trois secteurs sont particulièrement touchés par la mesure, leur bénéfice étant considérablement réduit. Cela indique le compromis à réaliser entre les objectifs écologiques à long terme et les objectifs économiques sectoriels à court terme. La quantification des compromis par le modèle constitue un atout utile aux processus de décision participatifs multicritère / The regional green input-output model developed in Mateo Cordier's PhD shows that it seems possible to restore 25% of the natural areas of fish nurseries destroyed in the Seine estuary between 1834 and 2004. The model suggests that the restoration measure could increase between 15% and 23% the biomass of sole generated by the estuary compared to a situation without measure. Regarding the impact of restoration costs on macro-economic indicators (GDP, employment, etc.), it generates a decrease that does not exceed 0,5% compared to a situation without measure. However, the model shows that three sectors are particularly impacted by the measure. Their benefits are considerably reduced. This shows the trade-off that occurs between ecological targets on the long run and economic targets on the short run. The quantification of such trade-offs in the model is particularly useful to public participation in decision-making.
Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique
info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse est une contribution à l'étude des systèmes hybrides éoliens-photovoltaïques avec batteries sur plusieurs aspects : évaluation des sources, modélisation, simulation, optimisation du dimensionnement et enfin commande et supervision. Ainsi, dans un premier temps, une étude d'impact sur l'évaluation du potentiel en énergies renouvelables sur un site donné en prenant en compte la consommation dans un habitat résidentiel (période et méthode d'acquisition des données, techniques d'évaluation, ...) est présentée. Puis, les modèles énergétiques des différents composants du système ainsi que les aspects économiques et écologiques sont définis. L'ensemble est représenté à l'aide du logiciel Matlab/Simulink. Ensuite, une méthodologie d'optimisation du dimensionnement du système multi-sources est développée et comparée à plusieurs approches, allant d'une optimisation mono-objective à une multi-objective et évaluant le coût économique et écologique de chacune de ces solutions. Une solution « pratique » est retenue pour les composants PV, éolien et batteries du système final afin d'en évaluer la viabilité énergétique, économique et écologique. Les résultats montrent un impact environnemental faible et un coût raisonnable du point de vue économique ainsi qu'une satisfaction de la charge dans les limites tolérées par l'usager. La méthode développée de dimensionnement est comparée à un outil commercial existant. Enfin, un banc expérimental PV-éolien avec batteries est mis en oeuvre avec une nouvelle technique de supervision basée sur le contrôle des courants et l'estimation de l'état de charge des batteries
This thesis is a contribution to the study of photovoltaic-wind-battery hybrid systems for several aspects: source evaluation, modeling and simulation, design optimization and finally control and supervision. Thus, an impact study on the evaluation of renewable energy potential at a given site taking into account consumption in residential housing (period and method of data acquisition, evaluation techniques...) is presented. In addition, all the components of the system are modeled and economic and ecological aspects are defined in order to make an overall assessment of various system configurations. All models are represented using Matlab/Simulink tool. Then, a methodology for single and multi-objective design optimization of a multi-source system is developed to minimize system Life Cycle Cost (LCC), Embodied Energy (EE) and Loss of Power Supply Probability (LPSP). A "practice solution" is thus retained and evaluated. Results show a low environmental impact and a reasonable economic cost as well as a satisfaction of the load within the limits tolerated by the user. Besides, a very convincing comparison of the developed sizing method to an existing commercial tool is presented. At the end, an experimental PV-wind-battery tested is developed in laboratory to ensure a quasi-realistic emulation of hybrid system behavior for different configurations. Accordingly, a new supervision strategy based on currents control and battery state of charge estimation is successfully validated

Les matériaux hygroscopiques, et tout particulièrement le bois et ses dérivés possèdent des propriétés complexes rendant difficile la modélisation des transferts couplés de chaleur et de masse dans les parois incluant ces matériaux. De ce fait, très peu d'outils numériques sont aujourd'hui capables de prédire correctement la performance hygrothermique de l'habitat bois. L'objectif de ce travail est de caractériser expérimentalement les transferts chaleur-masse dans les parois des constructions bois afin de valider un outil numérique destiné à simuler le comportement hygrothermique des parois comportant des matériaux hygroscopiques. Dans un premier temps, les notions théoriques et les études antérieures sur les transferts couplés chaleur - masse sont présentés. Ensuite, nous donnons un descriptif détaillé du dispositif expérimental conçu pour caractériser les transferts couplés chaleur-masse dans les parois. Les expériences de caractérisation des performances hygrothermiques des parois fournies par les industriels partenaires du projet TRANSBATIBOIS dans lequel s'inscrit cette thèse sont également abordées. Nous détaillons par la suite les expériences réalisées ainsi que la phase de confrontation des résultats expérimentaux avec les résultats prédits par le code numérique BuildingPore et l'outil commercial WUFI. La troisième partie de ce travail est consacrée aux expérimentations à l'échelle de l'enveloppe. Nous y présentons une analyse de la performance hygrothermique et des consommations énergétiques des constructions bois à travers le suivi de modules-test exposés au climat extérieur. La dernière partie du travail est consacrée aux dispositifs de suivi de bâtiments
Coupled heat and moisture transfer through hygroscopic materials, particularly wood and wood-based products are difficult to model. This is partly due to some specific and complex properties of these materials that are often not included in numerical models. Currently, only a few numerical models are able to predict accurately the hygrothermal performance of wooden building envelope. The aim of this work is to assess the heat and moisture transfer in wooden building envelope through experiments and validate the prediction capacity of a numerical model developed to simulate hygrothermal behavior of envelope including wooden materials. After giving a theoretical reminder of the coupled heat and moisture transfer through building envelope and reporting the results of previous studies in this field, we will give details of the experimental investigation on heat and moisture transfer through timber walls. Firstly, the experimental apparatus used for the wall tests is presented. Then, we will analysis the hygrothermal performance of wooden walls provided by the partners of the TRANSBATIBOIS project in which this work was achieved. Experimental works achieved for Buildingpore model validation and results of the comparisons between experimental assessment and numerical predictions with Buildingpore and WUFI are also reported. The third part of this study deals with the experimental assessment of wooden building envelopes exposed to climatic conditions. An analysis of the hygrothermal performance and the energy consumption of wooden test-cells is performed and reported in this part. The latest part concerns experimental works on buildings

Dans le contexte du changement global et de la perte de la biodiversité, la prise en compte de cette dernière dans la gestion forestière reste encore très générale. Les démarches ne sont pas encore opérationnelles alors que les gestionnaires ont besoin d'outils destinés directement à la planification. Ainsi, il est devenu urgent d'améliorer les approches d'évaluation et de suivi de la biodiversité et de développer un cadre conceptuel à partir des indicateurs biologiques qui puisse servir dans la prise des décisions. Ce travail se repose sur une approche associant l'enjeu de conservation d'une espèce sauvage patrimoniale dans un paysage de montagne à la maîtrise d'une gestion forestière qui détermine la qualité de son habitat. Dans le cadre concret de la gestion forestière d'un Parc Naturel Régional où les enjeux sont multiples (écologiques, économiques, touristiques), les acteurs concernés s'interrogent moins sur le " comment gérer " que sur le " où gérer " ; en d'autres termes, définir les périmètres de bonne qualité d'habitat afin d'optimiser la gestion et à l'échelle optimale. Notre travail est moins de procurer des outils aux gestionnaires que de poser les jalons scientifiques d'une approche holistique inspirée de l'écologie du paysage. Nous partons ainsi de l'hypothèse selon laquelle les variables environnementales ainsi que la structure du paysage influencent la présence d'une espèce indicatrice de la diversité biologique d'un milieu. Dans ce travail nous nous appuyons sur cette hypothèse pour développer une démarche spatialement explicite qui permettrait d'atteindre l'objectif de conservation dans le cadre d'un processus de gestion forestière adaptative, en étudiant le cas de la gélinotte des bois dans le Parc Naturel Régional de Grande Chartreuse. Ce modèle prédictif de l'occurrence de la gélinotte des bois en Chartreuse s'appuie sur des indicateurs environnementaux et paysagers aisément mesurables et spatialisables. Ceci permettra d'établir un diagnostic de la qualité de l'habitat, d'approfondir les connaissances sur les relations entre la structure du paysage et l'espèce à différentes échelles et de déterminer les secteurs d'habitat qui sont les plus appropriés à la gélinotte des bois en zone de montagne. La représentation spatiale de l'hétérogénéité à différentes échelles permet d'envisager de nombreuses applications dans les domaines de la conservation et de la gestion forestière multifonctionnelle. Nos résultats, relevant d'une approche spatialement explicite, valident l'hypothèse selon laquelle la qualité de l'habitat de la gélinotte peut être modélisée avec une précision acceptable uniquement à partir d'indices paysagers, s'ils sont calculés sur la bonne étendue. Ils constituent donc une avancée pour une aide à la gestion, puisqu'ils préfigurent d'un outil permettant la localisation de zones prioritaires sur lesquelles la conservation de la gélinotte peut être optimisée.

L'écologie de la reproduction des oiseaux marins tropicaux reste mal connue, alors même que la compréhension des tenants et aboutissants de cette étape critique du cycle de vie est essentielle pour évaluer l'état des écosystèmes marins tropicaux, ou pour évaluer les plans d'aménagement de l'espace marin et la (re)conception des zones marines protégées. Dans le bassin des Caraïbes, Cuba se distingue par le fait qu'elle accueille un grand nombre d'oiseaux marins nicheurs, mais aussi par le manque criant d'informations écologiques à leur sujet. Bien que la collecte d'observations en mer reste encore délicate, l'utilisation combinée de méthodes de terrain et analytiques classiques, modernes et de pointe permet d'extraire davantage des données existantes. Cette thèse aborde les aspects écologiques et de conservation de la famille des Laridés (mouettes et sternes) à Cuba, cette famille d'oiseaux marins étant la mieux représentée dans cet archipel tropical. La sélection et l'adéquation des macro- et micro-habitats de reproduction ont été évaluées à l'aide de méthodes d'apprentissage automatique et profond utilisant des images satellites Landsat multispectrales. Les variables océanographiques à de larges échelles spatiales se sont révélées essentielles pour la sélection des sites de reproduction, de même que la végétation et le substrat pour la sélection des sites de nidification. La plasticité et le chevauchement spatio-temporels des niches trophiques ont été évalués dans les communautés reproductrices de Laridés en utilisant la niche isotopique (δ13C vs. δ15N) comme proxy. La ségrégation trophique interspécifique a été détectée sur la base de l'étendue et du chevauchement des niches isotopiques. Cela a permis de comprendre le succès de la nidification sympatrique des Laridés à Cuba, alors que les adultes s'alimentent dans des zones communes au sein d'eaux marines tropicales peu productives. La phénologie de reproduction de plusieurs espèces de Laridés et les effets de l'asynchronie de ponte sur la morphométrie des œufs ont été caractérisés. Les schémas phénologiques (issus des observations sur le terrain et du suivi par pièges photographiques) étaient remarquablement synchrones, tandis que la plupart des variables morphométriques des œufs (obtenues par traitement numérique des photos) ne reflétaient pas de différences entre les nichées précoces et tardives. Enfin, des modèles d'optimisation - utilisés comme outil d'aide à la décision - ont été mis en œuvre pour évaluer les zones prioritaires pour la conservation des habitats de reproduction des Laridés. Le recouvrement de ces zones prioritaires avec le système actuel de zones marines protégées de Cuba s'est avéré remarquablement faible. D’une manière générale, le potentiel des Laridés en tant que sentinelles des écosystèmes côtiers de Cuba est mis en évidence. Des priorités de recherche sont également identifiées, telles que les schémas de recherche de nourriture dans l'espace et la typologie des proies consommées par ces oiseaux de mer, ainsi que l'évaluation des risques de pollution marine par les métaux et d'autres polluants organiques persistants
The breeding ecology of tropical seabirds remains poorly known even though understanding the ins and out of this critical life stage is essential for assessing the state of tropical marine ecosystems, or for evaluating marine spatial plans and the (re)design of marine protected areas. Within the Caribbean basin, Cuba stands out for hosting a large number of breeding seabirds, but also for lacking critically of ecological information on them. While collecting observations at sea may still be challenging, a combined use of classical, modern and state-of-the-art field and analytical methods allows extracting more out of the existing data. This thesis addressed ecological and conservation aspects of the Laridae family (gulls and terns) in Cuba, this family of seabird species being the best represented in this tropical archipelago. The selection and suitability of breeding macro- and micro-habitats were evaluated using machine and deep learning methods on multispectral Landsat satellite images. Oceanographic variables at broad spatial scales were shown to be critical for breeding site selection, as well as vegetation and substrate for nesting site selection. Spatio-temporal trophic niche plasticity and overlap were assessed in Laridae breeding communities using the isotopic niche (δ13C vs. δ15N) as a proxy. Interspecific trophic segregation was detected based on the breadth and overlap of the isotope niches. This allowed a better understanding of the successful sympatric nesting of Laridae in Cuba, considering that adults forage in common areas within poorly productive tropical marine waters. The breeding phenology of several Laridae species and the effects of laying asynchrony on egg morphometry were characterised. Phenological patterns (from field observations and camera trap monitoring) were remarkably synchronous, while most egg morphometric variables (obtained by digital photo processing) did not reflect differences between early and late clutches. Lastly, optimisation models – used as a supporting decision tool - were implemented to evaluate the priority areas for the conservation of Laridae breeding habitats. The overlap of these priority areas with Cuba's current system of marine protected areas was found to be remarkably low. In general, the potential of Laridae as sentinels of Cuba's coastal ecosystems is highlighted. Research priorities are also identified, such as spatial foraging patterns and prey consumption by these seabirds, as well as the assessment of marine pollution risks from metals and other persistent organic pollutants

Cette recherche traite du phénomène immersif dans les mondes virtuels accessibles « grâce à » internet. Second Life sert de terrain d'analyse car il permet de discuter trois régimes immersifs : le perceptif, le narratif et le lien social. Au traversd'une approche formelle (Simmel) et de la théorie de l'acteur-réseau (ANT, Latour), nous analysons diverses médiations conditionnant ces régimes : les villes modélisées dans Second Life sont étudiées de façon approfondie comme le lieu duvivre ensemble et de l'hétérogénéité des publics et des usages.Notre thèse qui s'appuie sur la sociologie a également recours aux sciences de l'information et de la communication, à la philosophie, à la géographie de l'espace social et aux digital humanities. Il s'agit d'une approche transdisciplinaire sollicitant des matériaux variés : observations participantes, entretiens, questionnaires. Nous développons une techniqueautomatisée de « tracking » pour générer des « Big Data » permettant l'analyse des pratiques spatiales des avatars dans l'univers digital.Nous montrons que l'immersion dépend des choix de l'utilisateur (point de vue visuel, choix des activités, etc.) et des qualités et possibles de Second Life (architecture technique, carte du monde, forme du cadre bâti, etc.). Des phénomènes d'appropriation et d'attachement entre des acteurs et des lieux sont décrits et permettent de constater la formalisation d'un« chez-soi ». Les diverses étapes de ce travail contribuent à une théorie de l'habiter dans les mondes virtuels
This research deals with the phenomenon of immersion in virtual worlds which are accessible "thanks to" the internet. Second Life is used as fieldwork because it allows to discuss three immersion regimes: perceptive, narrative andsocial ones. Through a formal approach (Simmel) and actor-network theory (ANT, Latour), we analyze various mediations which condition these immersion regimes: cities modeled in Second Life are studied in depth as the place to live togetherand as heterogeneous audiences and uses.Our thesis which is based on sociology also uses information and communication sciences, philosophy, geography of social space, and digital humanities. It is a transdisciplinary approach using various methods: participant observations,interviews, questionnaires. We develop an automated tracker to generate "Big Data" for the analysis of spatial practices of avatars in the digital world.We show that the immersion depends on the choice of the user (visual point of view, choice of activities, etc.) and on qualities and potentialities of Second Life (technical architecture, world map, shape of the built environment, etc.).Appropriation and attachment phenomena between actors and locations are described and allow us to observe the formalization of a "home". The various steps of this work contribute to a theory of habitat in virtual worlds

La sauvagine boréale québécoise est souvent considérée comme peu affectée par les perturbations anthropiques sur ses aires de nidification, en raison de sa situation éloignée des centres urbains. En examinant les relations entre la forêt boréale et les espèces de sauvagine qui y nichent, ce projet de recherche visait principalement à tester cette affirmation et à déterminer le rôle des divers facteurs d'altération dans la sélection d' habitat par les huit espèces de sauvagine les plus abondantes dans l'aire d'étude. L'objectif secondaire était de dresser un portrait quantitatif des perturbations anthropiques sur le territoire de la forêt boréale québécoise. Les données de sauvagine utilisées pour l'étude provenaient de l'inventaire héliporté du Plan conjoint sur le Canard noir et du Service canadien de la faune. Les analyses ont porté sur les abondances de couples nicheurs pour 15 années d'inventaire (entre 1990 et 2005), échantillonnées dans 71 quadrats de 25 km2 chacun, répartis systématiquement sur plus de 272 000 km2 de forêt boréale québécoise. À l'aide de modèles mixtes linéaires, ces abondances ont été mises en relation avec sept variables d'altération d'habitat et d'interaction biotique, à l'échelle des quadrats d'inventaire. Selon les cartes d'abondance des altérations, les activités humaines sont généralement présentes à large échelle sur le territoire d'étude. Après avoir contrôlé les effets de l'année d'inventaire et de l'habitat naturel disponible, les modèles démontrent que les couples nicheurs de trois espèces utilisent davantage les étangs créés par le castor comme habitat de nidification, soit le Canard noir (Anas rubripes), le Fuligule à collier (Aythya collaris) et le Garrot à oeil d'or (Bucephala dangula). À l'échelle de l'aire d'étude, ces travaux sont les premiers à identifier l'impact significativement positif des étangs de castor sur l'abondance de couples nicheurs. Les résultats indiquent également que les couples nicheurs de Garrot à oeil d'or et de Bernache du Canada (Branla canadensis) sont moins abondants dans les quadrats où la présence humaine est importante. Dans les mêmes conditions, les couples sont toutefois plus abondants pour deux autres espèces, soit le Canard colvert (Anas platyrhynchos) et le Harle couronné (Lophodytes cucullatus). La présente étude est ainsi la première à confirmer que la forêt boréale québécoise n'est plus un écosystème intact du point de vue de la sauvagine en période de nidification. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : altération de l'habitat, forêt boréale, Québec, sauvagine, sélection de l'habitat

L'importance et les impacts du castor dans le paysage québécois sont indéniables. Malgré un effort important et une avancée considérable depuis plusieurs années dans la compréhension de l'écologie du castor, de son rôle dans les forêts d'Amérique du Nord et dans le développement de plusieurs modèles de classification et de qualité de son habitat, il y a encore un manque de consensus dans la littérature scientifique quant à l'importance des diverses variables d'habitat et même sur leur identification, tant à l'échelle du peuplement qu'à celle du paysage. Les banques de données québécoises sur les habitats touchés par les activités du castor sont incomplètes, et il n'y a aucun modèle d'utilisation d'habitat du castor qui est applicable à une aussi grande échelle que le Québec forestier. Le présent mémoire vise donc à déterminer les facteurs régissant l'utilisation de l'habitat par le castor à l'échelle du paysage en forêt boréale et par conséquent, vise à mieux comprendre la distribution spatiale des barrages de castor au Québec. À partir des onze principales études de modélisation spatiale sur l'habitat du castor en Amérique du Nord, nous avons d'abord passé en revue les facteurs d'habitat en tenant compte des variations méthodologiques ou géographiques entre les différentes études. Certains facteurs se démarquent, notamment le gradient du cours d'eau, la taille du bassin versant et le couvert feuillu à proximité des cours d'eau. L'identification des facteurs clés d'habitat varie essentiellement en fonction de l'élément modélisé (colonie vs barrage), des caractéristiques géomorphologiques de la région et l'échelle de l'aire d'étude. Ensuite, sur une aire d'étude couvrant plus de 300 000 km2 dans le Québec méridional, 1025 quadrats de 25 km2 ont été distribués systématiquement parmi 257 cartes écoforestières dans l'aire d'étude. À partir de facteurs d'habitat et du nombre de barrages extraits des cartes écoforestières, nous avons modélisé l'abondance de barrages de castor à l'échelle du paysage dans (1) l'aire d'étude globale, ainsi que dans (2) les quatre principales écorégions couvrant l'aire d'étude (Appalaches, Laurentides centrales, Laurentides méridionales et Basses-terres de l'Abitibi et de la Baie James). Les facteurs d'habitat étaient classés selon trois catégories correspondant à trois hypothèses: (1) les facteurs influençant la construction de barrages (gradient moyen des cours d'eau, pente riveraine moyenne, couvert de dépôts d'argile et de limon et couvert d'aulnes), (2) les facteurs influençant la disponibilité de nourriture (couverts de feuillus et de terrains non forestier), et (3) un facteur associé à la présence humaine (nombre d'intersections entre les routes et les cours d'eau). Le modèle résultant dans l'aire d'étude globale a montré que le gradient moyen des cours d'eau était le facteur le plus important dans l'établissement des barrages, suivi de ceux associés à la disponibilité de nourriture. Les modèles par écorégion ont révélé que dans les régions plus nordiques dominées par les conifères (Laurentides centrales et Basses-terres de l'Abitibi et de la Baie James), la disponibilité de nourriture devient le principal élément influençant le nombre de barrages de castor à l'échelle du paysage. Nous concluons qu'il est important qu'une telle variation régionale dans l'importance des facteurs d'habitat influençant la distribution et l'abondance des barrages soit prise en considération dans l'élaboration des plans d'aménagement du castor, de même que dans ceux des nombreuses espèces dépendantes des étangs de castor en forêt boréale. ______________________________________________________________________________

Le béluga du Saint-Laurent est une espèce menacée au Canada et protégée par la Loi sur les espèces en péril du Canada. La détermination des fonctions biologiques de ses habitats essentiels est nécessaire afin d’assurer le rétablissement de la population. Parcs Canada a entamé en 2009 un suivi des proies du béluga dans deux de ses aires de fréquentation intensive situées dans le Parc marin du Saguenay–Saint-Laurent : l’embouchure de la rivière Saguenay et la baie Sainte-Marguerite. L’étude de l’abondance et de la distribution des proies est réalisée par sondage hydroacoustique le long de transects à l’aide d’un échosondeur multifréquences. Un protocole d’observations systématiques du béluga est mené simultanément aux sondages hydroacoustiques à partir de sites terrestres. Le premier objectif de cette étude est de développer la méthodologie concernant le traitement, la classification et la cartographie des données hydroacoustiques échantillonnées. L’objectif principal consiste à déterminer si l’abondance et la distribution des proies pélagiques ont une influence sur l’utilisation de ces deux habitats par le béluga. La cartographie de la biomasse relative de poissons a été réalisée pour la couche de surface, la couche en profondeur et pour l’ensemble de la colonne d’eau par krigeage ordinaire pour les deux habitats pour les 29 transects. À la baie Sainte-Marguerite, le nombre de bélugas observés augmente avec la biomasse relative des proies en surface et en profondeur. À l’embouchure de la rivière Saguenay, les résultats n’ont pas été concluants. Les résultats suggèrent que l’alimentation pourrait être l’une des fonctions biologiques de la baie Sainte-Marguerite.
The St. Lawrence beluga is a threatened species in Canada and protected by the Species at Risk Act in Canada. Determining the biological functions of its critical habitat is needed to ensure the recovery of the population. Parks Canada began in 2009 a monitoring of beluga preys in two of its areas of intensive use located in the Saguenay–St. Lawrence Marine Park: the Saguenay River mouth and the Sainte-Marguerite bay. The study of the abundance and distribution of prey is achieved by hydroacoustic survey along transects using a multifrequency echo sounder. A systematic observation protocol of the beluga is conducted simultaneously with hydroacoustic surveys from land-based stations. The first objective of this study is to develop the methodology for the processing, classification and mapping of these hydroacoustic data. The main objective is to determine whether the abundance and distribution of pelagic prey influence the use of these two habitats by beluga. The mapping of the fish relative biomass was conducted for the surface layer, the depth layer and the entire water column by ordinary kriging for the two habitats for the 29 transects. At Sainte-Marguerite bay, the number of whales observed increases with fish relative biomass in the surface and deep layers. At the Saguenay River mouth, the results are not conclusive. The results suggest that feeding may be one of the biological functions of the Sainte-Marguerite bay.

La faune et la flore de la forêt boréale du Québec sont adaptées aux perturbations naturelles, plus particulièrement aux feux. L'approche écosystémique s'inspirant des dynamiques naturelles propose un avenir prometteur dans le développement des pratiques sylvicoles durables. Des études qui ont comparé les forêts résiduelles laissées par la récolte à celles laissées par les feux démontrent une différence significative entre la fréquence des îlots résiduels et leur configuration. Des différences qui ont probablement des impacts importants sur la faune et la flore de la région et sur l'approvisionnement en bois. Six scénarios spatiaux avec 100 répétitions ont été simulés avec le logiciel SELES. Parmi ceux-ci, dix répétitions qui ont atteint nos cibles ont été sélectionnés selon différentes tailles (3000 ha, 15000 ha, et 60000 ha), fréquences et configurations pour évaluer leurs impacts sur l'effort d'approvisionnement. De plus, les effets environnementaux basés sur l'indice de qualité d'habitat pour l'Orignal (Alces alces), le lièvre d'Amérique (Lepus americanus) et la martre d'Amérique (Martes americana) ont également été évalués. Les résultats de ce projet permettent de faire des recommandations quant aux effets de la taille et de la proportion de la forêt résiduelle, selon différentes taille de chantiers de récolte, sur les efforts d'approvisionnement en forêt dominée par l'épinette noire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Épinette noire, aménagement écosystémique, taille des îlots résiduels, effort d'approvisionnement, qualité d'habitat.