Dissertations / Theses: 'Erosion des sols'

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Pham, Tuan Long. "Erosion et dispersion des sols argileux par un fluide." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00353451.

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Abstract:

Les ouvrages en terre des infrastructures linéaires de transport peuvent être sollicités par des évènements climatiques exceptionnels générant une élévation du niveau des eaux. Le passage d'une crue s'accompagne normalement d'érosions latérales dues au courant affectant en premier lieu les talus des remblais. Nous nous intéresserons ici plus particulièrement aux conséquences de la mise en charge des remblais voire de la surverse lorsque le niveaux des eaux dépasse les remblais, entraînant une rupture progressive causée par un phénomène d'érosion externe ou interne. Le présent travail étudie la caractérisation des processus du phénomène d'érosion et de dispersion des sols argileux. Premièrement, l'érosion du sol a été étudiée par le dispositif d'Erodimètre à Jets Mobiles (EJM) du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC). Ce type d'essai permet de caractériser de manière simple la sensibilité à l'érosion de différentes textures de sol aussi bien au laboratoire que sur le terrain. Deuxièmement, cette étude a été poursuivie par des essais d'érosion de trou à l'aide d'un dispositif de « Hole Erosion Test » (HET), conçu et développé au LCPC. Pour différentes textures de sol, l'évolution du taux d'érosion en fonction de la contrainte de cisaillement à l'interface solfluide est évaluée et l'érosion interne est caractérisée à l'aide d'une loi d'érosion semiempirique. Cette étude expérimentale a été complétée par des observations de la surface du sol avant et après érosion avec un Microscope Electronique à Balayage Environnemental (MEBE). Troisièmement, la dispersion du sol a été étudiée par le nouvel l'essai d'émiettage (« Crumb Test » amélioré). L'amélioration de l'essai normalisé par l'ASTM aux résultats principalement qualitatifs nous a permis d'accéder à des mesures quantitatives. Les mesures du potentiel zêta avec la zétamètre sont des apports complémentaires dans la description de la dispersion. Finalement, la comparaison des différents essais d'érosion et de dispersion a été abordée, les tendances similaires observées nous permettent d'évaluer le phénomène d'érosion de manière globale.

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Karoui, Tarek. "Etude expérimentale de l'érosion de sols homogènes et hétérogènes." Thesis, Le Havre, 2015. http://www.theses.fr/2014LEHA0018/document.

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Abstract:

AL’érosion interne est l’une des principales causes d'instabilité des ouvrages de retenue hydrauliques tels que les digues, les levées et les barrages. Cette pathologie peut mener à la ruine de l’ouvrage avec des pertes humaines et d’importants dégâts matériels. Ce travail de thèse est consacré à la caractérisation de la suffusion dans les sols homogènes et hétérogènes, et participe aux études menées dans le cadre du projet national ERINOH (ERosion INterne des Ouvrages Hydrauliques). Les essais menés sur l’EFA ont été effectués sur des échantillons homogènes constitués de sables et de fines (Kaolinite, Illite ou Silt) reconstitués au laboratoire. Les résultats ont montré l’importance du type et du pourcentage des fines sur la résistance à l’érosion. Par la suite, les résultats de ces essais ont été comparés aux résultats obtenus avec les mêmes matériaux réalisés à l’IFFSTAR (Paris) avec le dispositif d’érosion de trou HET. Les résultats des classifications selon les deux dispositifs placent chaque matériau testé dans des catégories similaires. Les deux approches expérimentales (EFA et HET) peuvent donc être complémentaires pour la classification des sols vis-à-vis de l’érosion interne. L’utilisation de l’EFA se révèle être plus appropriée pour des sols à faible proportion de fines qui ne peuvent pas être testés au HET. Les essais réalisés en colonne ont été effectués sur deux types de matériaux : des sols homogènes et des sols hétérogènes. Les essais sur sols homogènes ont été menés sur des matériaux constitués de sables et de fines (Argiles et Limon) à différentes proportions. Les essais ont montré également l’influence du type et du pourcentage de fines sur l’initiation et la cinétique de l’érosion. Quant aux essais sur sols hétérogènes, ils sont répartis en trois catégories : les essais sur sol bi-couches, les essais sur sol ségrégé et les essais sur sol naturel. Les essais sur sol bi-couhes ont servi à montrer l’influence sur la suffusion d’une hétérogénéité géométrique créée par une discontinuité granulométrique sur l’érosion. Ces essais ont montré aussi qu’un sol ségrégé pouvait dans certaines conditions être légèrement plus résistant à l’érosion. Dans ces essais, l’étude de l’évolution de la perméabilité en cours d’essai et l'analyse granulométrique après essai montrent une redistribution granulaire au sein de l’échantillon, qui peut mener à une meilleure résistance à la suffusion. Les essais sur le sol naturel (graves du Rhin) ont montré que ce dernier présente une résistance à la suffusion sous les sollicitations hydrauliques, en raison de la propriété d’auto-filtration. Les mesures de pressions le long de l’échantillon ont permis de mettre en évidence la variation des gradients hydrauliques locaux, paramètres indirects de redistribution de fines dans l’échantillon avec un colmatage potentiel AInternal erosion is one of main causes of instabilities of hydraulic retaining structures such as dykes, levees and dams. This problem can lead to the collapse of the structure with considerable material damage and sometimes human losses. This study is devoted to characterisation of suffusion in homogeneous and heterogeneous soil. It also participates to other studies performed in the framework of the the national project ERINOH (INternal ERosion in Hydraulic Structures). Tests using the device EFA (Erosion Function Apparatus) were performed on homogeneous samples made of sand and fines (Kaolinite, Illite ou Silt) prepared in the laboratory. The results showed the importance of the type and the percentage of fines on the erosion resistance. Thereafter, these results were compared to other results obtained from similar samples and performed at IFFSTAR (Paris) using HET (Hole Erosion Test) device. This comparison showed important differences on estimating the hydraulic shear stress. Nevertheless, classification results for both devices place tested samples in similar categories. These two devices (EFA and HET) can be complementary in soil classification against internal erosion. The EFA showed that it can perform tests on samples containing lower percentage of fines which cannot be tested on the HET device. Tests on erosion columns were performed on two different kinds of soils : homogeneous et heterogeneous soils. Homogeneous soils were made of sand and fines (clays and Silt) at different fines contents in the whole composition. The results showed the importance of the type and the percentage of fines on the initiation and evolusion of the suffusion. Tests performed on heterogeneous soils were splitted into three different categories : Two-layers sample tests, segregated sample tests and tests carried out with natural soils. Test using two-layers sample showed the influence of a geometrical heterogeneity created by granulometric discontinuity on suffusion. Segregation tests showed that under fixed conditions segregated sample can be slightly more resistant against internal erosion. The observation of permeability and post-test grain size analysis showed redistribution of soil particles that can lead to better resistance against suffusion. Test performed on natural soil (Rhine gravels) showed substancial resistance against suffusion under hydraulic load due to auto-filtration properties. Pressure measurments along the sample showed the variation of local hydraulic gradients, indirect parameters of fines redistribution in the sample with partial clogging

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Nguyen, Van Nghia. "Caractérisation de l'érosion des sols par le Jet Erosion Test." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2014. http://www.theses.fr/2014ECAP0043/document.

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Abstract:

Le contrôle de la sûreté des ouvrages hydrauliques est l’une des grandes priorité dans le domaine du génie civil et de l’ingénierie hydraulique. Durant sa vie, un ouvrage est soumis à des sollicitations variables hydromécaniques, physicochimiques et climatiques qui contribuent à son éventuelle détérioration. Parmi les phénomènes qui en résultent, l’érosion des sols sous toutes ses formes représente un enjeu majeur à comprendre, maîtriser et empêcher. L’objectif de ce travail est d’étudier l’érosion des sols par le Jet Erosion Test. La première partie est consacrée à la description des dispositifs expérimentaux, surtout le Jet Erosion Test (JET) développé à l’Ecole Centrale Paris permettant de mesurer directement quelques paramètres d’érosion. A partir des résultats du JET, à l’aide d’une loi d’érosion empirique, nous déduisons la contrainte de cisaillement critique, le coefficient d’érosion, la profondeur d’érosion d’équilibre. La deuxième partie du travail est consacrée à l’étude de l’influence des paramètres de compactage sur l’infiltration de l’eau et la résistance du sol, en utilisant le pénétromètre. Dans les troisième et quatrième parties, nous étudions l’influence des propriétés géotechniques du sol et celle des paramètres d’essai sur les paramètres d’érosion du sol. Les résultats obtenus montrent que les paramètres d’érosion sont influencés non seulement par les propriétés géotechniques du sol mais aussi par les paramètres d’essai. La dernière partie présente la synthèse entre les résultats des essais de pénétromètre et ceux des essai de JET, et tente de relier les paramètres d’érosion avec les propriétés géotechniques du sol Control of the safety of hydraulic structures is a major priority in the field of civil and hydraulic engineering. During its life, the hydraulic structure is submitted to variable hydromechanical, physicochemical and climatic loads that may contribute to its possible failure. Among the resulting phenomena, soil erosion under all its forms is a major challenge which it is important to understand, control and prevent. The objective of this work is to study soil erosion by the Jet Erosion Test. The first part is devoted to the description of the experimental devices, especially the Jet Erosion Test (JET) developed at the Ecole Centrale Paris to directly measure some erosion parameters. From the results of JET, using an empirical erosion law, we deduce the critical shear stress, the erosion coefficient, the equilibrium scour depth. The second part of this work is devoted to the study of the influence of compaction parameters on water infiltration and soil strength, using the penetrometer. In the third and fourth parts, we study the influence of the geotechnical properties of soil and of the test parameters on the erosion parameters of soil. The obtained results show that the erosion parameters are influenced not only by the geotechnical properties of soil but also by the test parameters. The final section presents a synthesis of the results of penetrometer tests and JET tests, and attempts to link the erosion parameters with the geotechnical properties of soil

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Zhong, Chuheng. "Study of soil behavior subjected to an internal erosion process." Thesis, Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019NANT4055.

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Abstract:

La suffusion érode de manière sélective les fines particules de la matrice du sol. En cours de suffusion, les particules érodées sont déplacées par l'écoulement et peuvent être filtrées par la fraction grossière. Ce phénomène couplé se traduira par des modifications de la vitesse d'infiltration, du gradient hydraulique et du coefficient de perméabilité, etc. Un dispositif de grandes dimensions est utilisé pour étudier le processus de filtration en érosion interne et le mécanisme de suffusion. Grâce aux prises de pression situées le long de la paroi rigide du dispositif, il est possible d’étudier localement le processus de suffusion. Les résultats d'un autre petit appareil sont utilisés pour comparer les résultats du grand appareil afin de rechercher l'effet d'échelle spatial. A partir de trois lois d'érosion, trois modèles sont proposés sur la base des équations d'équilibre et en distinguant quatre types de constituants : le squelette solide supposé stable, les particules fines érodables, les particules fluidisées et le fluide pur. La méthode des différences finies est utilisée pour résoudre les équations différentielles de contrôle Suffusion selective erodes the fine particles from the soil matrix. In the process of suffusion, eroded particles are moved by the seepage and filtered by the coarse fraction. This coupled phenomenon will result in the changes in seepage velocity, hydraulic gradient and permeability coefficient and so on. A large device is selected to study the filtration process in internal erosion and the mechanism of suffusion. Thanks to the pressure measuring ports along the rigid wall of the large device, local process of suffusion can be studied. The results from another small device are used to compare with the results of the large device to research the scale effect of the specimen. The basic filtration equation indicates the final state of the filtration process. In the suffusion process, the filtration process ends when the fine content is closed to the value computed by the basic filtration equation. A small number of fine particles can still affect the hydraulic response. Suffusion is a heterogeneous process and the position of the maximum value of the local hydraulic gradient is transferred from upstream to downstream. The grain size of eroded particles becomes huger with the development of the suffusion. And the erosion process can be divided into three stages: « grain adjustment » stage, « seepage stability » stage, and « seepage change » stage. The specimen size has some influence on the erosion process. The criteria based on particle size will lead to a high risk, but energy method is compatible. Combining three erosion laws, three erosion models were formulated based on the mass balance of four assumed constituents: stable fabric of the solid skeleton, erodible fines, fluidized particles, and pure fluid. The finite difference method is used to solve the governing differential equations

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Coynel, Alexandra. "Erosion mécanique des sols et transferts géochimiques dans le bassin Adour-Garonne." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13014.

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Abstract:

L'érosion hydrique des sols résulte de processus naturels modifiés par la pression anthropique et contribue aux transferts de matières en suspension (MES) entre le continent et l'océan ainsi que du carbone organique (CO) et des éléments traces métalliques (ETM) associés. Sur la base de données à haute résolution temporelle de MES et débits sur des rivières contrastées du bassin Adour-Garonne, nous définissons par simulation numérique des fréquences d'échantillonnage adaptées à la typologie des bassins et les incertitudes associées. Des approches alternatives utilisant des relations MES-débit permettent de modéliser les flux annuels en MES. L'étude à haute résolution des transferts d'une petite rivière montagneuses pyrénéennes a permis de quantifier le flux spécifique annuel de COP provenant pour 55% du sol, 40% de la litière et 5% de la production autochtone et de montrer la forte contribution de ces systèmes aux apports dans le Golfe de Gascogne. Le Congo, système diamétralement opposé, montre de fortes variabilités saisonnières des concentrations en CO en fonction de l'hydrologie. L'essentiel des transferts se font sous forme dissoute en raison des faibles taux d'érosion contrairement à ceux des rivières montagneuses. Les rapports élémentaires métalliques établis lors d'une crue cinquantennale du Lot permettent de différencier et quantifier les zones sources de MES. Le suivi d'un bassin expérimental fortement anthropisé (Decazeville) a démontré des différences spatiales des taux d'érosion. Des signatures géochimiques sont utilisées pour comprendre le fonctionnement hydrologique du bassin versant permettant d'interpréter les variations temporelles en ETM dissous et particulaires. Une source additionnelle souterraine est localisée contribuant à 60% et 38% du bilan annuel de Cd dissous et particulaire du Riou Mort. L'établissement du bruit de fond géochimique du bassin de Decazeville suggère que 93% et 99% des apports annuels en Zn et Cd sont d'origine anthropique.

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Regazzoni, Pierre-Louis. "Confrontation et analyse d'érodimètres et caractérisation de la sensibilité à l'érosion d'interface." Nantes, 2009. http://www.theses.fr/2009NANT2131.

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Abstract:

Le Jet Erosion Test et le Hole Erosion test sont deux appareils qui permettent de caractériser les deux principaux mécanismes d'érosion d'interface : la surverse et le renard. Une étude bibliographique est effectuée afin de présenter et d'analyser les méthodes d'interprétation proposées dans la littérature. Une campagne d'essais est réalisée à l'aide des deux érodimètres sur un ensemble de sols naturels qui représentent une large place de sensibilité à l'érosion et qui sont compactés suivant le protocole Proctor. La première interprétation des essais est effectuée avec les méthodes présentes dans la littérature. Les valeurs ainsi obtenues du coefficient d'érosion et de la contrainte seuil ainsi que la classification de la sensibilité des sols à l'érosion sont dépendantes de l'appareil utilisé. Une analyse des échanges énergétiques entre le fluide et le sol est menée et permet de proposer une méthode d'interprétation pour les deux érodimètres. Un nouvel indice de sensibilité à l'érosion est proposé et ses valeurs obtenues avec les deux érodimètres sont confrontées. Deux gammes d'énergie dissipée par le fluide sont identifiées et la classification des sols ainsi obtenue est identique pour les deux appareils. Une analyse statistique est réalisée pour les sols compactés au voisinage de l'optimum Proctor et permet d'aboutir à l'expression de l'indice de sensibilité à l'érosion en fonction de quelques paramètres physiques des sols. Une étude de la variabilité de la sensibilité à l'érosion est effectuée de part et d'autre de l'optimum Proctor. L'influence du degré de saturation est mise en évidence et une corrélation entre la sensibilité à l'érosion et la perméabilité est proposée The Jet Erosion Test and the Hole Erosion Test are two devices allow characterizing the two main interface erosion mechanisms : overtopping and piping phenomena. A bibliographical review is carried out to analyze and study the different methods of interpretation for the tests. A comparative study is carriedout with the two erodimeters on natural soil samples, compacted with the Proctor protocol and representing a panel of sensitivity to erosion. The first interpretation is based on the methods coming from the litterature. The obtained values for the erosion coefficient and for the critical shear stress and the stoil classification are dependent on the used device. An energetical approach between the fluid and the soil is done in order to propose a method of interpretation for the two devices. A new erosion sensitivity index is proposed and the obtained values are compared between the two apparatus. Two dissipated hydraulic energy scales appear and an identical soil classification is built with the two devices. A statistical analysis is carried out for the compacted soils which gives an expression of the index of sensitivity to erosion in some physical parameters. A study concerning the variation observed on the soil « erodibility » from the dry side to the wet side is done. The influence of the saturation degree is pointed out. In addition, a relation is proposed between the permeability and the index of sensitivity to erosion

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Mehenni, Abdelwadoud. "Comportement hydromécanique et érosion des sols fins traités." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0299/document.

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Abstract:

L’évolution actuelle du contexte socio-économique oblige les différents acteurs du secteur des travaux publics à s’adapter aux problématiques du développement durable. Dans le domaine des ouvrages en terre, les entreprises doivent proposer des solutions techniques de valorisation des matériaux situés dans l’emprise des projets afin de limiter les emprunts extérieurs et la mise en dépôt des sols non utilisés. Les techniques de traitement des sols constituent une possibilité de valoriser ces matériaux. Cette étude se focalise sur quatre produits de traitement (kaolinite, bentonite, chaux et ciment) ainsi que sur leurs effets sur le comportement hydromécanique et la résistance à l’érosion interne d’un limon fin. Un dispositif d’érosion interne HET optimisé a été spécialement conçu dans le cadre de ce travail pour déterminer les caractéristiques d’érosion des sols traités notamment à la chaux et au ciment. Au-delà de la caractérisation des effets du traitement sur le comportement hydromécanique à court terme des sols, le travail de cette étude s’étend sur la durabilité des traitements et l’évolution du comportent hydromécanique à long terme des sols traités soumis à des sollicitations hydriques de séchage-humidification. Cette étude de la durabilité est effectuée à travers une approche multi-échelle fondée sur des données d’études en laboratoire sur des éprouvettes de sol traité et des investigations in situ sur des ouvrages hydrauliques en sol traité. L’étude montre que les sollicitations hydriques peuvent dégrader les performances du sol traité. Cette dégradation se traduit par une augmentation de la conductivité hydraulique, une diminution de la résistance mécanique et aussi une diminution de la contrainte critique qui exprime une diminution de la résistance à l’érosion interne. La cinétique de perte de performances est conditionnée par la nature du produit de traitement et son dosage utilisé, et aussi par le niveau d’exposition, le nombre et l’intensité des cycles hydriques. Cependant, l’étude in situ montre qu’il est possible de diminuer la cinétique de dégradation des performances de sols à travers des dispositions constructives adaptées The current evolution of the social and economic context requires from the different actors of the public works sector to adapt their practices to the challenges of sustainable development. In the field of earthworks, companies must offer technical solutions to reuse the materials located in the vicinity of the projects in order to limit the borrowing materials and unused soils deposits. Soil treatment may allow the reuse of these materials. This study was focused on four treatment products (kaolinite, bentonite, lime and cement) as well as their effects on the hydro-mechanical behavior and internal erosion resistance of a fine silt. An enhanced HET device was designed in the framework of this study to determine the internal erosion characteristics of treated soils especially with lime and cement. Beyond the characterization of treatment effects on short-term hydro-mechanical behavior of soils, the work of this study extends to the durability of treatment and the evolution of long-term hydro-mechanical behavior of treated soils subjected to drying-wetting cycles. This study of sustainability was carried out through a multi-scale approach based on laboratory study data on soil samples and field investigations on hydraulic structures made of treated soil. The study showed that hydraulic conditions variations can decrease the performance of treated soils. These degradations result on an increase in hydraulic conductivity, a decrease of the mechanical strength and also a reduction in the critical shear stress which expresses a decrease of the internal erosion resistance. The kinetic of performance loss depends to the nature of the treatment product and percentage used as well as the exposure level, the number and amplitude of the hydraulic variations. However, the field study showed that it is possible to reduce the kinetic degradation of the soil performance through an appropriate construction design

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Nouhou, Bako Amina. "Modélisation numérique de l’érosion diffuse des sols : interaction gouttes-ruissellement." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2027/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de proposer un modèle d’érosion diffuse qui intègre les principaux processus de ce phénomène (détachement, transport, sédimentation) et qui prend en compte l’interaction des gouttes de pluie avec ces processus. Dans un premier temps, nous avons établi une loi de détachement par la pluie qui inclut l’effet des gouttes et celui de l’épaisseur de la lame d’eau qui couvre la surface du sol. Pour obtenir cette loi, une étude numérique avec le logiciel Gerris a permis de modéliser les cisaillements créés par l’impact des gouttes sur des épaisseurs de lame d’eau variables. Ces cisaillements estiment la quantité de sol détaché par chaque goutte. Nous avons montré, à travers une étude probabiliste, que les gouttes sont quasiment indépendantes lors du détachement. Les détachements de l’ensemble des gouttes sont donc sommés pour établir la loi de détachement pour la pluie. Par ailleurs, l’étude probabiliste a montré la possibilité d’une forte interaction entre les gouttes de pluie et les particules en sédimentation. Par conséquent, pour le processus de transport-sédimentation, nous avons privilégié une approche expérimentale. Cette étude a révélé que l’effet des gouttes de pluie est d’augmenter la vitesse de sédimentation des particules. Enfin, nous avons proposé un nouveau modèle d’érosion qui généralise plusieurs modèles d’érosion de la littérature et décrit l’évolution des concentrations en sédiments avec des effets linéaires et non-linéaires. Selon le choix des paramètres du modèle, celui-ci peut représenter l’érosion diffuse et concentrée à l’échelle du bassin versant, le transport par charriage dans les rivières ou encore le transport chimique. L’intégration du modèle dans le logiciel de ruissellement FullSWOF est aussi réalisée The aim of this work is to formulate an interrill erosion model. This model should take into account the main erosion processes (detachment, transport and sedimentation) and the interaction of raindrops during these processes. First we develop a law for rainfall detachment that includes the effects of the raindrops and the water layer thickness at the soil surface. We use the Gerris software to simulate the shear stresses created by the impacts of raindrops at the soil surface. These shear stresses allow to evaluate the quantity of soil detached by each raindrop. We have shown with a probabilistic approach that raindrops are almost independent during soil detachment. Then by summing all the raindrops detachments we obtain the rainfall detachment law. Futhermore the probabilistic study has revealed the possibility of a strong interaction between raindrops and settling particles. So, we used specific laboratory experiments to investigate the particles transport and sedimentation processes. These experiments show that the effect of raindrops is to increase the particles settling velocity. Finally, we propose a new erosion model which encompasses previous literature erosion models and that can describe the behavior of sediments concentrations with linear and non-linear behaviors. The model is able to simulate interrill and rill erosions at the watershed scale, bedload transport in rivers and chemical transfer. The integration of the model in the FullSWOF runoff software is also carried out

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Diallo, Drissa. "Erosion des sols en zone soudanienne du Mali : transfert des matériaux érodés dans le bassin versant de Djitiko (Haut-Niger)." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10142.

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Abstract:

Dans un bassin versant de 103 km 2 du haut niger, en zone soudanienne du mali, ruissellement et erosion sont caracterises en milieu reel en 1998 et 1999. Des echantillons de sol sont etudies au laboratoire, en vue d'identifier des indicateurs d'erodibilite. Les donnees de terrain et de laboratoire ont permis d'analyser le transfert des materiaux erodes des versants vers l'exutoire du bassin versant. Le ruissellement et l'erosion varient en fonction des types de sol, de leur occupation, des techniques culturales et de la taille de la parcelle experimentale. Pour les deux campagnes, sous jachere et sur parcelle de 100 m 2, les valeurs moyennes du coefficient de ruissellement annuel moyen (kram) sont : 10% (sol caillouteux), 22% (sol brun vertique et sol ferrugineux rouge), 42% (sol gravillonnaire). La mise en culture, avec la pratique du labour, favorise l'augmentation du ruissellement : le kram, peut atteindre 45%. Par contre, la pratique du travail minimum du sol favorise une diminution du ruissellement : kram = 26% et 18%, respectivement sur sol brun vertique et sol ferrugineux rouge. L'erosion varie de 0,3 a 5,6 t ha - 1 an - 1 sur parcelle de 100 m 2, sous jachere en fonction du type de sol. La pratique du labour favorise une nette augmentation de l'erosion (10 a 20 t ha - 1 an - 1) alors que la pratique du travail minimum du sol le maintient a un niveau comparable a ce qui est observe sous jachere. Les tests de stabilite des agregats et des mottes mettent en evidence la sensibilite des sols a l'erosion et peuvent fournir des informations utiles pour la cartographie des risques d'erosion a l'echelle du bassin versant. Seulement 7% des sediments produits dans le bassin versant sont transferes a l'exutoire, le reste des materiaux erodes restant pieges dans le paysage. Deja, d'une parcelle de 100 m 2 a une parcelle de 1000 m 2, l'erosion mesuree diminue (rapport de 2 a 5). L'amenagement en agriculture soudanienne doit beaucoup insister sur la gestion de la biomasse a l'echelle parcellaire. La pratique du labour doit etre limitee.

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Fellag, Rachid. "Phénomènes d'érosion interne dans les graves et les sols grossiers : Application aux digues et aux barrages." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1111/document.

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Abstract:

L’érosion interne est la cause principale de ruptures des ouvrages hydrauliques en terre, tels que les digues et les barrages. Les conséquences de telles ruptures sont conséquentes et couteuses. L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre une catégorie particulière de processus d’érosion, la suffusion, en en caractérisant l’initiation et l’évolution. Cette recherche, à dominante expérimentale, s'appuie sur une modélisation physique unidimensionnelle. Les essais sont réalisés dans une conduite en plexiglas de 18 cm de diamètre intérieur, équipée de capteurs de pression, d’un débitmètre et d’un turbidimètre. Un dispositif de collecte des particules érodées est installé à l’aval de la conduite pour quantifier les particules érodées à des intervalles de temps choisis. Dans cette étude, on a réalisé une série d’essais sur des matériaux pulvérulents. Dans ce type de matériaux, l’érosion se manifeste par suffusion. Elle correspond à l’arrachement et au transport des particules fines à travers l’espace poral des particules grossières. Dans un premier temps, un protocole de reconstitution de matériaux pulvérulents est élaboré. Le principe consiste à réaliser des mélanges humides avec une teneur en eau relative à la masse des particules fines. Pour surmonter les problèmes rencontrés dans la réalisation des essais, la conduite est disposée verticalement, et les matériaux testés sont reconstitués à partir de mélanges de particules sableuses. Une étude paramétrique est menée sur l’influence de certains paramètres, tels que la granulométrie, la pression d’écoulement, la nature et la teneur en particules argileuses ainsi que la densité de mise en place. Les résultats obtenus montrent que l’érodabilité des matériaux dépend de la forme des courbes granulométrique. En effet, l’érosion est plus accentuée pour les matériaux contenant moins de particules fines. Elle est également plus forte quand la courbe granulométrique est discontinue. L’ajout de particules argileuses augmente la résistance à la suffusion des matériaux testés. Trois catégories de matériaux argileux ou fins sont testées : une illite (argile verte de Velay), une kaolinite (Speswhite), et du sable broyé (C10). Les résultats montrent que les matériaux contenant de l’illite sont plus résistants à la suffusion que les matériaux contenant de la kaolinite, tandis que les matériaux contenant du sable broyé sont les moins résistants. Cette résistance à la suffusion augmente avec la teneur en particules argileuses. L’érosion des matériaux dépend aussi de la densité initiale des matériaux testés. En effet, pour la même pression d’entrée, la quantité des particules érodées diminue en augmentant la densité de mise en place Internal erosion is the main cause of failure of hydraulic structures such dykes and dams. The consequences of such failures are substantial and costly. The objective of this thesis is to better understand one of the erosion phenomena, the suffusion, and to characterize the initiation and the evolution of this phenomenon. A physical modeling approach is used for this study. Tests are carried out in a Plexiglas pipe of 18 cm inner diameter, equipped with pressure sensors, flowmeter and turbidimeter. A device for collecting the eroded particles, at selected time intervals, is installed in the downstream part of the device. In this study we performed a series of tests on coarse cohesionless soil. In this type of material, erosion is manifested by suffusion. It corresponds to the detachment and transport of fine particles through the pore space of the coarse particles. First, a cohesionless soil reconstitution protocol is developed. The idea is to make wet mixtures with water content depending on the fine particle content. To overcome some problems encountered in carrying out the tests, the device is arranged vertically, and the materials tested are reconstituted from mixtures of sand particles. A parametric study on the influence of several parameters such as particle size distribution, flow pressure, nature and content of clay particles and initial density are conducted. The results show that the erodibility of the material depends on the shape of the particle size distribution. Indeed erosion is more pronounced for materials containing less fine particles. This erodability is more pronounced when the curve is gap-graded. Erodibility of the tested soils increases with the hydraulic load. The addition of clay particles increases the resistance to suffusion of the soils. Three categories of clayed or fine soils are tested: illite (Argile Verte de Velay), kaolinite (Speswhite), and crushed sand (C10). The results show that materials containing illite are more resistant to suffusion than materials containing kaolinite, whereas materials containing crushed sand are less resistant. This resistance to suffusion increases with clay particle content. The erosion of materials also depends on the initial density of the soil tested. Indeed, for the same applied pressure, the quantity of eroded particles decreases with increasing the initial density

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Mathieu, Renaud. "Erosion hydrique des sols granitiques de la Cordillère cotière du Chili central : cartographie et utilisation de l'imagerie spatiale." Marne-la-Vallée, 1998. http://www.theses.fr/1998MARN0026.

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La cordillere cotiere du chili central est sensible aux processus d'erosion hydrique. Un defrichement historique incontrole a conduit au developpement generalise de processus d'erosion en nappe et par ravinement qui ont parfois abouti a la formation de badlands. La presente recherche vise a proposer une methode, fondee sur l'imagerie spatiale, permettant d'etablir un bilan de l'etendue, de la distribution et de l'intensite de ce phenomene. Apres une breve presentation du milieu, on recherche les indicateurs de l'erosion en s'appuyant sur une etude pedologique classique de plusieurs toposequences, sur la description des etats de surface et de la couleur du sol. La variation de la couleur du sol est liee aux variations de la teneur en matiere organique, de la teneur en oxydes de fer (hematite, goethite) et de la proportion de mineraux clairs herites de l'arene granitique (feldspaths, quartz) par la suite, on cherche a substituer des indicateurs spectraux, adaptes a l'utilisation de l'imagerie satellitaire de haute resolution spatiale, aux indicateurs de terrain. Une etude spectrophotometrique de laboratoire est entreprise pour preciser les relations entre la couleur et la reflectance d'echantillons pedologiques. L'adequation des indices radiometriques pour modeliser les indicateurs de terrain est verifiee sur des donnees acquises sur les etats de surfaces de toposequences naturellement erodees. Enfin dans le dernier chapitre, deux indicateurs spectraux, l'indice de rougeur et l'indice de brillance, sont appliques a deux images spot, couvrant deux secteurs distincts de la cordillere cotiere, pour aboutir a une cartographie presentant divers degres d'erosion. Celle-ci est validee par un jeu de sites de references decrits sur le terrain. Cette information est egalement susceptible d'acquerir une dimension temporelle afin de contribuer au developpement d'un systeme de surveillance sur la degradation des terres. Une discussion est proposee afin de faire ressortir les differentes difficultes rencontrees au cours de ce travail

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Armand, Romain. "Étude des états de surface du sol et de leur dynamique pour différentes pratiques de travail du sol : mise au point d’un indicateur de ruissellement." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/ARMAND_Romain_2009.pdf.

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Abstract:

Ce travail s’intéresse à l’érosion hydrique observée dans les secteurs de collines limoneuses d’Alsace. Il aborde le cas de la monoculture de maïs grain, dont l’état de surface (EDS) influe fortement sur la formation du ruissellement au cours du printemps. Notre objectif est d’étudier les différences d’états de surface entre différents itinéraires techniques : technique conventionnelle (basée sur le labour), techniques sans labour et semis-direct. L’organisation spatiale des EDS créée par le travail du sol a été particulièrement explorée. Ces observations de surface ont été complétées par des mesures sous pluies naturelles et artificielles. Les principaux résultats indiquent une diminution du ruissellement et de l’érosion en non-labour et en semis-direct. Les observations de surface montrent que, entre pratiques culturales, les différences d’EDS portent essentiellement sur les interrangs. Ces résultats ont été synthétisés dans un indicateur estimant l’apparition d’EDS ruisselants This study concerns water erosion occuring on loamy hills of Alsace (France). It focuses on continuous grain corn, whose surface state characteritics (SSC) strongly influences runoff formation during spring. Our goal is to study the differences of surface state characteristics (EDS) amongst different tillage treatments: conventional technique (based on plough use), no-tillage techniques and direct-drilling. The SSC’s spatial variability created by tillage has been particularly investigated. Measurements of runoff and erosion have been carried out under natural and artificial rainfalls to complete surface observations. Main results indicate a decrease in runoff and erosion in no-till and direct-drilling treatments. Most of SSC differences between tillage treatments were observed on interrows. Based on SSC and runoff measurements, an indicator estimating the rainfall amounts required to observed runoff was built

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Nguyen, Duc Manh. "Méthode Hydro-Géomécanique de caractérisation de la susceptibilité des sols à l'érosion interne." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENI052.

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Abstract:

L'érosion interne est le résultat de l'arrachement des particules d'un sol sous l'action d'un écoulement hydraulique. Ce phénomène est à l'origine des ruptures hydrauliques des barrages et des digues. Sur le plan mondial, 46% des désordres observés, sur les ouvrages en terre, ont pour origine l'érosion interne. En France, 70 cas critiques ont déjà été détectés. Malheureusement, à cause du phénomène d'érosion lui-même, la prévision du risque reste délicate et les autorités ont du mal à mettre en place des plans d'urgence. Compte tenu du risque potentiel, la compréhension des phénomènes à l'origine de l'érosion interne apparaît comme un enjeu scientifique majeur. L'objectif du travail de thèse est de mettre au point une méthode de diagnostic de l'érosion interne dans les digues et autres ouvrages en terre. Nous cherchons à établir un protocole qui nous guidera sur les essais à faire et qui nous aidera à interpréter les résultats. Cette méthode permettra d'expertiser les risques d'érosion interne. (i) Dans un premier temps, les principaux résultats des reconnaissances géomécaniques permettent d'identifier des couches géotechniques de sol de caractéristiques homogènes dans lesquelles sont réalisés les essais pressiométriques. L'analyse cluster des résultats des essais pressiométriques permet de déterminer le type, la nature de sol, ainsi que les caractéristiques géotechniques moyennes. (ii) Les résultats obtenus servent ensuite à déterminer si le sol est instable et quel est son seuil de sensibilité à l'aide du logiciel expert. Ce logiciel permet de calculer les critères d'érosion interne et de qualifier la sensibilité du sol à l'érosion en déterminant son seuil érosif. (iii) Un nouveau dispositif expérimental appelé l'Essai d'Erosion Transverse (Cross Erosion Test - CET) permet de caractériser expérimentalement le sol par rapport au risque d'érosion interne. Cet essai consiste à injecter de l'eau dans un forage, puis à pomper cette eau dans un forage parallèle au premier. L'eau extraite est chargée en particules produites par l'érosion interne du sol. L'érosion est estimée en se basant sur la mesure de l'évolution de la masse des particules recueillies au cours du temps. Les résultats montrent que cette expérience permet de caractériser l'érosion interne dans un sol spécifique. L'avantage de cette technique c'est qu'elle est transposable in situ et qu'elle peut être utilisée pour prédire le risque de suffusion dans les barrages et les digues. (iv) La validation de l'expérience est faite par un modèle numérique 3D réalisé avec le logiciel Comsol Multiphysics 4.3b. Ce modèle permet de montrer que sous les conditions de perméabilité observées, le gradient hydraulique se concentre autour des points d'injection et de pompage. Une modélisation de base en 2D est développée. Cette première approche permet de décrire le phénomène d'érosion et le transport des particules fines dans le milieu poreux du sol Internal erosion is the displacement of the fine particles of a soil under the action of an internal flow. This mechanism could be the origin of the damage on embankments and earth dams. In the word, 46% of failure observed on earthwork, are caused by internal erosion. In France, 70 critical cases have been detected. Unfortunately, due to internal erosion, the prediction of risk remains difficult. The understanding of this phenomenon of internal erosion appears as a major scientific challenge. The aim of this thesis is to develop a diagnostic method of internal erosion in dams and other earthworks. We seek to establish a protocol that will guide us to the test and help us to interpret the results. This method allows concluding about the risk of internal erosion appearance. (i) Initially, the main results of geotechnical survey allow identifying the layers of homogeneous characteristics of soil which are measured by the pressuremeter test. The results of cluster analysis of pressuremeter tests allow determining the localisation, the nature and the mean geotechnical characteristics of the soil. (ii) The results are used to determine the threshold of sensibility to internal erosion with the help of expert software. This software allows to calculate the criteria of internal erosion and to describe the sensitivity of the soil to internal erosion. (iii) A new experimental device is developed in our laboratory. This experiment called “Cross Erosion Test" (CET) allows determining the experimental resistance of the soil to the risk of internal erosion. The test consists of the injection, in a first drilling, of clear water and of the recovery, in another drilling, of water charged with eroded particles. For different initial state of the soils, it is possible to measure and to characterize the internal erosion by visualisation of the water flow and the measurement of the weight of the extracted eroded particles. The results show that this experience allows characterizing the internal erosion in a specific soil. The advantage of this technique is that it can be used in situ to predict the risk of suffusion in dams and dikes. (iv) A validation of experiences, with a 3D finite element method is carried out with the help of the Comsol Multiphysics 4.3b software. This model shows that under experiment hydraulic conditions, the hydraulic gradient is concentrated around the injection and the pumping. A finite element 2D model is developed to simulate erosion process. This approach describes the phenomenon of internal erosion and transport of fines particles in the porous medium of soils tested

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Deybe, Daniel. "Politiques agricoles et érosion des sols en Argentine : une méthodologie pour leur analyse /." Montpellier : CIHEAM, Institut agronomique méditerranéen, 1989. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35047189f.

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Le, Gall Marion. "Traçage des sources de sédiments à l'amont des hydrosystèmes agricoles : apport de la géochimie élémentaire, du rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr et des radionucléides." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS355/document.

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Abstract:

L’érosion des sols constitue une menace majeure pour la durabilité de la production agricole. Cette étude vise à développer une méthode originale de traçage des sédiments au sein de deux bassins versants agricoles aux caractéristiques contrastées. Différents marqueurs ont été utilisés pour tracer l’origine lithologique des particules (concentrations élémentaires, rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr), déterminer de quel compartiment des sols (surface ou profondeur) elles proviennent (¹³⁷Cs) et étudier leur dynamique temporelle (⁷Be, ²¹⁰Pb_xs). Sur le bassin du Louroux (24 km², France), caractéristique des plaines agricoles du Nord-Ouest de l’Europe, les résultats ont montré un transfert accru de particules très fines (<2µm) via le réseau de drainage. Lors de l’étude de trois crues successives, les sédiments accumulés dans le chenal ont d’abord été transportés, avant l’exportation de particules directement érodées de la surface des sols. L’utilisation de modèles de mélange a montré que les particules érodées à la surface des sols contribuent majoritairement aux sédiments de l’étang situé à l’exutoire. D’autre part, les deux zones lithologiques discriminées par le rapport ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr contribuent équitablement aux particules qui se déposent dans l’étang. Les fortes variations observées depuis les années 1950 peuvent être interprétées comme le résultat de l’aménagement du bassin. Ces résultats ont montré le potentiel de l’isotopie du strontium (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) pour le traçage lithologique des sources de particules. La méthode a dès lors été transposée au site de Guaporé (2000 km², Brésil), un bassin agricole au climat plus érosif, à la topographie plus accentuée et aux lithologies plus contrastées. En combinant les rapports ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr et les éléments les plus discriminants des cinq types de sols dans les modèles de mélange, les résultats montrent une contribution très majoritaire des types de sol localisés en aval du bassin. Celle-ci reflète une sensibilité croissante des sols à l’érosion selon un transect amont-aval, avec un système d’agriculture intensive appliquant des techniques de conservation des sols à l’amont et de plus petites exploitations familiales qui pratiquent un labour traditionnel en aval. Le couplage de ces traceurs améliore la compréhension de la dynamique des particules à l’échelle du bassin versant et fournit des données spatio-temporelles essentielles pour mettre en place des mesures de lutte contre l’érosion des sols. À terme, ces données pourraient être utilisées pour valider des modèles d’érosion et de transfert particulaire Soil erosion is recognized as one of the main processes of land degradation in agricultural environments. This study develops an original fingerprinting method to examine sediment source contributions in two contrasted agricultural catchments. Several properties were used to trace sediment lithological sources (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios, elemental concentrations), soil surface and subsurface sources (¹³⁷Cs) and to quantify their temporal dynamics (⁷Be, ²¹⁰Pb_xs).In the Louroux catchment (24 km², France), representative of drained areas of Northwestern Europe, results showed the dominant contribution of very fine particles (<2 µm) transiting through the tile drainage system to suspended sediment. Sediment accumulated in the river channel was mainly exported during the two first floods investigated in 2013 whereas the next event was characterized by the transport of sediment eroded from the cultivated soil surface. Mixing models were used, and results indicated that surface sources contributed the majority of sediment deposited in the pond, at the outlet of the catchment. The two lithological sources, discriminated using ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios, contributed in similar proportions to downstream pond sediment. In contrast, significant variations were observed since the 1950s. These changes may be related to the progressive implementation of land consolidation schemes within the catchment. Results obtained in the Louroux catchment revealed the potential of ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios to trace sediment lithological sources. The methodology was then applied to the larger and steeper Guaporé catchment (2000 km², Brazil), exposed to a more erosive climate and characterized by contrasted laterite soils. ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios and elements that discriminated the five soil types found in the catchment were incorporated in mixing models. Results showed that the major part of sediment was supplied by soils located in lower catchment parts. This result suggests the higher sensitivity of land cultivated with conventional farming practices (downstream contribution), compared to areas cultivated under conservation agriculture (upstream contribution). Coupling several tracers (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios, elemental concentrations and radionuclides) was shown to improve the understanding of sediment sources and dynamics at the catchment scale and to provide crucial information to guide the implementation of management measures to limit soil erosion. This fingerprinting approach produced an original dataset that may be used to calibrate and validate models simulating erosion and sediment transfers

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Abdoulaye, Hama Nadjibou. "Comportement mécanique des sols granulaires et critères de stabilité : application à l’érosion interne." Thesis, Le Havre, 2016. http://www.theses.fr/2016LEHA0006/document.

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Abstract:

$aL’objectif de cette thèse est de comprendre le phénomène de suffusion (érosion interne) dans ses processus et ses conséquences sur le comportement mécanique des sols à faible cohésion par l’établissement d’une relation directe ou indirecte entre la stabilité interne de ces matériaux et leur critère de rupture. L’érosion interne vue essentiellement sous l’angle de la suffusion a été analysée par des modélisations numériques et des essais expérimentaux. Les principaux essais utilisés sont : - Ecoulements d’eau à travers un matériau granulaire dans une colonne. - Essais de cisaillement triaxial non drainés. Pour la modélisation numérique, PFC3D a été utilisé pour les simulations d’essais triaxiaux et la prise en charge du couplage fluide solide a été possible grâce à une option de type CFD (Coupling Fluid Dynamique). Ce code DEM a permis le développement d’une nouvelle méthode de génération d’échantillon granulaire à partir de sa courbe granulométrique et de sa porosité cibles. L’évolution des porosités, celle des courbes granulométriques et de l’état de stabilité interne avant et après écoulement ont été identifiées comme indicateur du niveau de suffusion. Les critères de stabilité de Kenney & Lau et de Kezdi ont permis d’apprécier la stabilité interne des échantillons. Les conséquences de la suffusion se sont manifestées par : Une diminution de l’angle de frottement interne dans le cas d’une suffusion interne; une augmentation de l’angle de frottement dans le cas d’une suffusion externe. Les comparaisons des résultats expérimentaux et numériques tant pour les écoulements que pour les essais triaxiaux ont présenté de bonnes concordances. Enfin, une proposition d’un nouveau critère de stabilité interne est établie, elle est déduite de l’analyse des relations entre le comportement mécanique et la stabilité interne, notamment la contractance du matériau The objective of this thesis is to understand the phenomenon of suffusion (internal erosion) in its process and its effects on the mechanical behavior of loose soil by establishing a direct or indirect relationship between the internal stability of these materials and failure criterion. Numerical modeling and experimental tests analyzed the internal erosion in terms of the suffusion. The main tests used are : - Water flows through a granular material in a column. - Undrained shear triaxial tests. For numerical modeling, PFC3D was used for simulations of triaxial tests and the treatment of solid fluid coupling was possible through a CFD type of option (Coupling Fluid Dynamics). This DEM code has allowed the development of a new method of generating granular sample from its grading curve and its target porosity. The evolutions of porosity, grading curves and the state of internal stability before and after discharge were identified as indicator of suffusion. Kenney & Lau and Kezdi stability criteria were used to assess the internal stability of samples. The consequences of suffusion were expressed by: A reduction of the internal friction angle in the case of an internal suffusion; an increase of the friction angle in the case of an external suffusion. Comparisons of experimental and numerical results for both flows and triaxial tests have shown good agreements. Finally, a proposal of a new criterion of internal stability is established, it is deducted from the analysis of the relationship between the mechanical behavior and internal stability, including the material contractance

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Trevisan, Dominique. "Comportement hydrique et susceptibilité à l'érosion de sols limoneux cultivés : Etude expérimentale au champ sous pluies simulées." Orléans, 1986. http://www.theses.fr/1986ORLE0409.

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Abstract:

On mesure au champ, sur des parcelles de 1 m2 le ruissellement provoqué par des averses artificielles d'intensités contrôlées, de 32 parcelles représentatives de 9 "situations culturales" distinctes. Ce protocole expérimental permet d'apprécier la variabilité spatiale du comportement hydrodynamique au sein de chaque situation, d'évaluer l'influence du traitement agricole et ceci a deux périodes de l'itinéraire cultural (hiver et été). L'exportation des matériaux est influencée par l'intensité du splash, l'énergie de charriage du ruissellement et la présence d'obstacles à la surface du sol, susceptibles de contrecarrer le charriage. On montre alors qu'une surface battue, même couverte et peu sensible au splash, est le siège d'épisodes érosifs fréquents, par suite de la précocité et de l'intensité du ruissellement

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Phan, Ha Hai An. "Transfert d’eau et de matière sur un petit bassin versant agricole du Nord Vietnam : suivis à l’échelle pluriannuelle et à l’échelle de la crue." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066718.

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Abstract:

L’érosion est connue comme étant la principale cause de la dégradation des sols. En Asie, l’érosion des terres sur fortes pentes est un problème environnemental majeur. Le transfert de sédiments par les fleuves atteint 16,6 t. Ha-1. An-1 et se situe au deuxième rang mondial. Les objectifs de ce travail de thèse sont : (1) de quantifier le transfert d’eau et de matières en relation avec l’érosion des sols sur un petit bassin versant agricole, situé en zone montagneuse tropicale (bassin versant expérimental de Dong Cao au Nord Vietnam) et (2) d’identifier les sources de sédiments exportés à l’exutoire de ce bassin versant. Dans ce travail, différentes échelles temporelles (de l’échelle de la crue à l’échelle annuelle et pluriannuelle) et spatiales (de l’échelle de la parcelle expérimentale à l’échelle du bassin versant) ont été suivies. L’étude hydrologique du bassin versant à l’échelle pluriannuelle met en évidence l’impact du changement d’usage des terres et du régime des précipitations sur l’exportation de sédiments. Les expérimentations menées sur des parcelles d’érosion de 1-5 m2 montrent que la mise en culture de fourrage comme Panicum maximum a un effet protecteur sur les sols et devrait contribuer à réduire l’ampleur de l’érosion et du ruissellement. Sur le bassin versant, le remplacement des cultures en manioc par la jachère, la plantation d’acacias ou la mise en culture de fourrage fait chuter l’érosion annuelle des sols de 30 t. Ha-1 (2001) à environ 1,5 t. Ha-1 (2005). L’exportation de sédiments à l’exutoire du bassin versant est caractérisée par un effet de seuil (R = 50 mm et IR30min = 90 mm. H-1) au-delà duquel l’érosion augmente très fortement. 70 % des pertes annuelles sont concernées par le dépassement de ce seuil. La décomposition géochimique des hydrogrammes de crue par la conductivité électrique de l’eau met en évidence la participation majoritaire d’eau préexistence (eaux de sols et de nappes) lors des crues. La contribution d’eau nouvelle (eau de pluie et écoulement hypodermique) ne devient prépondérante que pour les événements exceptionnels de très forte intensité. L’exportation de matières à l’exutoire du bassin versant est mieux corrélée avec la fraction d’eau nouvelle qu’avec le coefficient d’écoulement déterminé à partir de la partition ruissellement - infiltration des précipitations. Le transport de matières en suspension en régime de crue est caractérisé par un effet d’hystérésis avec, le plus fréquemment, un décalage entre le maximum de transport de matières en suspension et le débit de pointe qui reflètent la disponibilité spatiale des sédiments sur le bassin versant. L’érosion des sols les plus proches s’effectue en montée de crue avec un mélange d’eau nouvelle et d’eau préexistante. Au pic de crue, le maximum d’eau nouvelle est caractérisé par une charge solide moins élevée. En décrue, la charge solide reflète l’apport de sédiments provenant des zones les plus éloignées de l’exutoire du bassin versant. Le contraste de composition isotopique qui existe entre les matières organiques des sols cultivés dans la partie avale du bassin versant (enrichies en 13C) et celles de la partie amont (appauvries en 13C) permet de suivre qualitativement l’érosion des sols et de caractériser l’origine des sédiments exportés au cours de la crue

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Erktan, Amandine. "Interactions entre composition fonctionnelle de communautés végétales et formation des sols sans des lits de ravines en cours de restauration écologique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00949148.

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Abstract:

L'activité érosive des badlands marneux des Alpes du Sud présente des conséquences négatives pour l'homme qui a ainsi cherché à restaurer ces terrains dès le XIXème siècle. Depuis une dizaine d'années, une stratégie d'ingénierie écologique y est développée et se concentre sur les lits de ravines, pierres angulaires de leur restauration. La question appliquée à la base de ce travail de thèse est d'identifier comment l'implantation d'ouvrages de génie écologique dans lelit de ravines marneuses érodées favorise leur restauration écologique sur le long terme.L'objectif de recherche associé à cette question est de mieux comprendre comment des communautés végétales interagissent avec la restauration des sols de lits de ravines érodées sur le long terme. Nous avons fait l'hypothèse que les traits végétaux des plantes à l'échelle de communautés constituent un point d'entrée pertinent pour étudier ces interactions. Dans la première partie, nous avons utilisé les traits comme un outil de compréhension de l'effet mécanique des plantes sur les dynamiques géomorphologiques des lits de ravines en cours de restauration. Nous avons notamment montré que les traits permettent d'expliquer la capacité de communautés végétales implantées à favoriser la formation d'amas sédimentaires dans le lit des ravines durant la première décennie post-travaux. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l'évolution potentielle sur le long terme (centaine d'années) des propriétés de ces amas, constituant des sols en devenir. Nous avons montré que la diversité ainsi que les valeurs dominantes des traits végétaux influencent les propriétés de ces sols, notamment la stabilité des agrégats et la fertilité des sols. En plus d'être un outil de compréhension, nous montrons que cette utilisation des traits constitue un outil pour guider les actions de restauration de badlands via l'implantation d'ouvrages de génie écologique, en apportant des éléments sur le devenir géomorphologique et écologique post-travaux des systèmes sol-plante de lits de ravines.

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Tavares, Jacques de Pina. "Erosion des sols du Cap Vert : processus et quantification à l'échelle de trois Bassins Versants de l'île de Santiago." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00659445.

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Abstract:

L'archipel du Cap Vert constitue de 10 iles volcaniques appartient a la zone sahelienne qui s'etend de l'atlantique jusqu'a la mer rouge. Depuis, plusieurs decennies le Cap Vert est affecte par la desertification causee en grande partie par la recession climatique et l'erosion des sols. Ces facteurs, associes a la forte pression anthropique sur les ressources, a l'orographie accidentee et a des pluies tropicales parfois diluviennes, provoquent de serieuses pertes du patrimoine foncier. Cependant, depuis son Independance en 1975, le Gouvernement a mene un vaste programme d'arborisation, de restauration des terres et d'amenagement des cours d'eau. Pourtant, tres peu de recherches ont ete menees pour evaluer les actions de protection et de conservation des sols et des eaux. Par consequent, il n'existe quasiment pas de donnees sur la problematique de la degradation des terres ni de bilans. Dans le cadre de ce travail, nous avons etudie les differents facteurs qui controlent l'erosion hydrique des sols. Nous avons plus particulierement cherche a differencier les effets des activites humaines, notamment agricoles, de ceux des facteurs climatiques comme les precipitations et la generation des ecoulements. Nous avons egalement etabli les premiers bilans d'exportations de matieres en suspension et en solution dans le contexte de l'archipel du Cap Vert. L'etude a ete menee a l'echelle de trois bassins versants de l'ile de Santiago Cap-Vert. Ces trois bassins versant (Longueira, Grande et Godim) sont localises dans la partie centrale de l'ile de Santiago et representatifs des divers modes d'occupation du sol et des differents climats de l'ile. Il existe un gradient climatique entre les trois bassins versants. En effet, Longueira qui presente une superficie de 4,18 km2, une pente moyenne de 47 %, se localise dans une zone humide couverte a 69 % par une foret et une surface agricole de 17 %. Grande avec une superficie de 1,87 km2, se localise en zone sub humide pour une pente moyenne de 50 %, il est essentiellement agricole. Godim, avec une superficie de 2,0 km2, se localise en zone semi aride, il est particulierement agricole et sa pente moyenne est de 32 %. Pour ces trois bassins versants, les ecoulements de crue a l'exutoire ont ete mesures et echantillonnes de 2004 a 2009. Le bassin versant de Longueira a fait l'objet d'un suivi plus pousse, notamment en termes de frequence d'echantillonnage et de suivi des ecoulements hors crue. Sur chaque echantillon nous avons procede a la determination de la concentration des matieres en suspension ainsi qu'a l'analyse des elements majeurs. Les resultats obtenus montrent que l'erosion mecanique dans les 3 bassins versants est caracterisee par une forte variabilite spatiale et temporelle. Sur la periode 2005-2009, le bilan moyen annuel pour les bassins versants de Longueira, Grande et Godim est de : 4266, 157 et 10,1 t.km2.an-1 respectivement. La saison humide 2006 a ete la plus erosive pour l'ensemble des trois bassins versants et particulierement dans Longueira avec 2 crues exceptionnelles qui ont genere une concentration moyenne de matieres en suspension superieure a 100 g/l. En revanche, les saisons 2005 et 2008 ont ete dans l'ensemble peu erosives car les concentrations moyennes ne depasserent pas 20 g/l. Par ailleurs, il n'y a pas eu de lames d'eau ecoulees pour les saisons 2005 et 2007 pour le bassin de Godim. Sur le bassin de Longueira, l'etude des phenomenes d'hysteresis permet de caracteriser chaque crue et de montrer que l'evolution temporelle des exportations de matieres en suspension au cours de la saison est fortement influencee par les activites agricoles. En effet, la premiere crue provoque l'exportation massive des sediments disponibles et localises dans le lit du cours d'eau. En consequence, la seconde est moins exportatrice de sediments. Un mois apres les premieres pluies, les activites de sarclage diminuent la densite du couvert vegetal et destructurent la partie superficielle des sols, ce qui provoque a nouveau une tres forte exportation de sediments lors de la troisieme crue. Les resultats de l'erosion chimique sur le bassin de Longueira indiquent que le taux d'erosion chimique moyen s'eleve a 45 t.km2.an-1 avec une forte variabilite temporelle. En effet, les saisons les plus humides de 2006 et 2007 sont les plus exportatrices de matieres en solution, alors que 2005 a eu une faible exportation. L'utilisation du modele de melanges EMMA (End-Members Mixing Analysis) montre que les ecoulements hypodermique et profond, qui alimentent le cours d'eau en elements dissous, sont les principaux facteurs de l'erosion chimique. On montre ainsi que les ecoulements hors crue sont a l'origine de plus de 90% des flux d'erosion chimique. L'ecoulement superficiel, qui contribue a environ 70 % du debit du cours d'eau en crue, constitue un facteur de premier plan de l'erosion mecanique des sols.

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Doyen, Elise. "15 000 ans d'évolution des écosystèmes sous contrôle climatique et anthropique entre Jura et Bas Dauphiné : végétation, feu et erosion des sols." Thesis, Besançon, 2012. http://www.theses.fr/2012BESA2039/document.

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Cette thèse vise à reconstituer les dynamiques de végétation et des sols, ainsi que l’activité des feux depuis la dernière période glaciaire dans le Centre-Est de la France. L’objectif est plus particulièrement de déterminer la période à partir de laquelle les forçages anthropiques prennent le pas sur les forçages climatiques dans la dynamique des écosystèmes et à caractériser la nature et l’intensité des pratiques agro-pastorales qui accompagnent ce changement. Pour cela des analyses paléo-écologiques (palynologiques,micro-anthracologiques et géochimiques) ont été réalisées à partir de trois séquences sédimentaires lacustres du Sud-Jura et du Bas Dauphiné.Du Tardiglaciaire au début de l’Holocène, soit de 14700 à 9000 cal. BP, les évolutions des indicateurs paléo-écologiques apparaissent fortement corrélées aux oscillations climatiques régionales et globales. Jusqu’au milieu de l’Holocène, de 9000 à 5000 cal. BP environ, les données polliniques montrent un impact anthropique de faible ampleur sur la couverture forestière, qui n’engendre aucun changement significatif dans l’activité des feux et les dynamiques d’érosion. De plus, durant cette période,aucun changement climatique ne semble avoir été suffisamment intense ou durable pour engendrer des modifications remarquables des écosystèmes. A partir de 5000-4500 cal. BP, les dépôts sédimentaires enregistrent une augmentation de l’activité des feux liée à son utilisation comme outil de conquête par l’homme sur la forêt (essartage par exemple). Cette période correspond au passage d’un régime de feu sous « contrôle naturel » à un régime sous « contrôle anthropique ». Ce n’est que plus tardivement, vers 2300 cal BP (second âge du Fer), que les activités agropastorales deviennent assez intenses pour modifier durablement la couverture végétale et générer une érosion sans précédent des sols. Le régime du feu change à nouveau, suite à une modification de son usage ; il devient alors un outil de gestion des espaces agropastoraux et les analyses attestent de son rôle capital dans les dynamiques de transformation et d’évolution des paysages. La pression anthropique devient permanente et un seuil important semble avoir été franchi dans l’histoire locale des agro-systèmes.Au sein de cette période très anthropisée, trois grandes périodes se détachent : l’âge du Fer jusqu’à la période romaine, le Moyen Age et l’époque moderne se distinguent par leurs types de pratiques agro-pastorales et leurs effets sur l’érosion des sols This thesis aims to reconstruct vegetation and soil dynamics, as well as ire activity variabilityin the East-central part of France since the Last-glacial period (ca. 15000 yr). The objective is mostparticularly to disentangle the role of climate and anthropogenic forcing factors in ecosystems dynamics.Actually, the problematic concerns the switch from a climatic- to anthropogenic-driven ecosystemsand the study of agro-pastoral practices impact which leads to an ecological trajectory change. Thus,palaeoecological analysis (pollen, geochemical and micro-anthracological) were performed from threelake sediment records of Southern Jura Mountains and Bas Dauphiné areas.During the Late-glacial and the early Holocene period (14700 to 9000 cal. BP), palaeoecologicalchanges appear strongly correlated to regional and global climate oscillations. Until the mid-Holocene(9000 to 5000 cal BP), pollen analysis record a small-scale human impact on forest cover and nosigniicant changes in ire activity and soil erosion. Moreover, none climate change has been suficientlyintense or sustainable to generate remarkable modiications of the ecosystem. From 5000-4500 cal. BP,the sedimentary deposits recorded an increase in ire activity related to its use as a clearing tool. Thisperiod corresponds to the switch from a natural to an anthropogenic control on ires activity.It was only from ca. 2300 cal BP (Late Iron Age) that agro-pastoral activities become enoughintense to induce sustainable change in the vegetation cover and generate unprecedented erosion of soils.In parallel, the ire use changed and it became a tool for the management of agro-pastoral areas. Therefore,the human impact can be considered as permanent and a tipping point has been reached in the history oflandscape shaping. However, three main periods: Iron Age to roman period, medieval and modern timescan be distinguished through the development of agro-pastoral practices and their impact on ecosystems,most particularly on soil erosion

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Roy, Hari Gobinda. "Évolution de l’évolution de l’occupation du sol (1950-2025) et impacts sur l’érosion du sol dans un bassin versant méditerranéen." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016AZUR2024/document.

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Abstract:

La question du changement de la couverture terrestre est devenue importante dans le monde entier au cours des dernières années, non seulement pour les chercheurs, mais aussi pour les planificateurs urbains et les écologistes qui préconisent l'utilisation durable des terres dans l'avenir. En Europe méditerranéenne, les caractéristiques de couverture du sol ont considérablement changé depuis la Seconde Guerre mondiale en raison des activités humaines intensives, de la croissance de la population, et de l'étalement urbain et touristique. La plupart des études antérieures sur les changements de l’occupation du sol dans la région méditerranéenne se sont centrées sur un problème particulier et / ou ont décrit un type spécifique de changement de la couverture terrestre. Peu de recherches ont pris en compte les transformations de plusieurs catégories d’occupation du sol en même temps. De même, rares sont les travaux qui considèrent plusieurs variables dans le changement de l’occupation du sol au cours du temps, au-delà des traditionnels effets de l’altitude et de la pente. Nous souhaitons ici intégrer la variété des catégories et des composantes d’évolution. En outre, si certaines études à propos de la modélisation des mutations de la couverture terrestre se concentrent sur les variables d’influence, peu se penchent sur l’influence de la période historique et des échelles de temps différentes sur la prédiction. Ainsi, dans cette thèse, les changements de l’occupation du sol ont été prédits en utilisant différentes échelles de temps pour évaluer les impacts de la période historique dans la prédiction de la carte de la couverture terrestre d'ici 2025. Enfin, si l’étendue spatiale varie dans les différentes recherches, il semble utile de s’interroger sur les effets de la taille du terrain d’étude et de la résolution des cellules prises en compte, dans la prédiction. Les transformations de l’occupation du sol ont un impact significatif sur la dégradation des terres, y compris l'érosion des sols The European Mediterranean coastal area has experienced widespread land cover change since 1950 because of rapid urban growth and expansion of tourism. Urban sprawl and other land cover changes occurred due to post-war economic conditions, population migration, and increased tourism. Land cover change has occurred through the interaction of environmental and socio-economic factors, including population growth, urban sprawl, industrial development, and environmental policies. In addition, rapid expansion of tourism during the last six decades has caused significant socioeconomic changes driving land cover change in Euro-Mediterranean areas. Mediterranean countries from Spain to Greece experienced strong urban growth from the 1970’s onwards, and a moderate growth rate is projected to continue into the future. Land cover change can result in environmental changes such as water pollution and soil degradation. Several previous studies have shown that Mediterranean vineyards are particularly vulnerable to soil erosion because of high rainfall intensity and the fact that vineyards are commonly located on steeper slopes and the soil is kept bare during most of the cultivation period (November to April) when precipitation is at its highest. The main objective of this thesis is to predict long-term soil erosion evolution in a Mediterranean context of rapid urban growth and land use change at the catchment scale. In order to achieve this, the following specific aims have been formulated: (i) to analyze the spatial dynamics of land cover change from 1950 to 2008; (ii) to compare the impact of historical time periods on land cover prediction using different time scales; (iii) to test the impacts of spatial extent and cell size on LUCC modeling; and (iv) to predict the impact of land cover change on soil erosion for 2025

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Deal, Eric. "A Probabilistic Approach to Understanding the Influence of Rainfall on Landscape Evolution." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAU012/document.

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Abstract:

Dans cette thèse je travaille sur la relation entre la pluviosité et l’érosion fluviatile en utilisant une approche probabiliste. Je développe une méthodologie indépendante de la moyenne pour caractériser la variabilité de la pluviosité journalière.L’indépendance vis-à-vis de la moyenne permet une comparaison simpleetobjectivedelavariabilitédelapluviosité sous différents régimes climatiques. Elle semontre également utile pour intégrer le concept de variabilité de la pluviosité dans lathéorie que je développe ensuite. J’applique cette approche à la chaine de montagnesHimalayenne en utilisant des données de pluviosité de hautes résolutions spatiale ettemporelle et trouve qu’il existe des variations significatives de la variabilité de la pluviositédans l’Himalaya. En prenant en compte la variabilité de la pluviosité en plusde la pluviosité moyenne, je trouve un lien entre pluviosité et érosion qui, d’un pointde vue géomorphologique, diffère, de façon significative, de celui déduit de la seulepluviosité moyenne.Ensuite, je développe une théorie d’érosion fluviatile du type ’puissance de flux‘ quicomprend une paramétrisation réaliste de la pluviosité et de l’hydrologie. Ceci estréalisé en intégrant un modèle hydrologique stochastique-mécaniste bien établi dansune formulation stochastique de la puissance de flux comprenant un seuil. La théoriehydrologique conduit à des expressions mathématiques pour la distribution et la variabilitédu débit journalier en fonction des conditions climatiques qui sont valablespour la majorité des régimes de débit observés à la surface de la Terre. Les nouveauxparamètres qui en découlent ont une signification bien ancrée dans des théories climatiqueet hydrologique établies et se mesurent facilement. Cette approche nous permetde prédire comment le taux d’érosion fluviatile répond à des changements du forçageclimatique. Je trouve ainsi que les processus hydrologiques peuvent avoir une influencesignificative sur l’efficacité érosive d’un forçage climatique donné. Cette approchepeut également être utilisée comme fondement de nouveaux modèles d’évolution desreliefs qui prennent en compte des conditions aux limites climatique et hydrologique.Une des principales conséquences d’intégrer l’hydrologie dans le modèle de puissancede flux est de révéler le double effet de la moyenne et de la variabilité du forçage climatiquesur la réponse écohydrologique. Une corrélation négative existe entre la moyenneet la variabilité qui restreint grandement les réponses possibles d’un bassin versant àdes changements climatiques. L’approche théorique que j’ai développée décrit égalementles relations qui relient la variabilité journalière à plusieurs paramètres écohydroclimatiques.Je trouve ainsi que l’index d’aridité, le temps de réponse du bassin versant,et l’épaisseur effective de sol sont les contrôles les plus importants sur la variabilité dudébit. Ceci a d’importantes conséquences pour le rôle que jouent l’hydrologie et lavégétation sur l’évolution des reliefs.Finalement, je démontre que l’influence de la variabilité journalière du forçage climatiquesur le taux d’érosion des rivières est principalement déterminée par l’existence et la valeur de seuils d’érosion. Je démontre que, quelques soient les détails du processus d’érosion considéré, c’est le rapport entre la valeur du seuil et la valeur moyenne du forçage climatique qui détermine si la variabilité compte ou pas, et dans quel sens.Parmi de nombreuses autres applications, ces découvertes contribuent à l’élaborationd’un nouveau cadre permettant de comprendre et prédire la réponse de la surface dela Terre à des changements de la moyenne et de la variabilité de la pluviosité et du débit des rivières. La généralité de ces découvertes a d’importantes implications pour le reste des travaux présentés dans la thèse, ainsi que pour les travaux antécédents sur le rôle de la variabilité de la pluviosité et du débit sur l’efficacité érosive des rivières In this thesis, we address the problem of how climate drives landscape evolution. Specifically, we work on the relationship between rainfall and fluvial erosion using a probabilistic approach. First we develop a mean-independent methodology to characterize the variability of daily rainfall. The mean-independent nature allows for simple, objective comparison of rainfall variability in climatically different regions. It also proves useful for integrating the concept of rainfall variability into theory. We apply this method over the Himalayan orogen using high spatial and temporal resolution rainfall data sets and find significant variations in rainfall variability over the Himalayan orogen. By taking into account variability of rainfall in addition to mean rainfall rate, we find a pattern of rainfall that, from a geomorphological perspective, is significantly different from mean rainfall rate alone. Next we develop of theory of stream power fluvial erosion that allows for realistically parameterized rainfall and hydrology. This is accomplished by integrating an established stochastic-mechanistic model of hydrology into a threshold-stochastic formulation of stream power. The hydrological theory provides equations for the daily streamflow distribution and variability as a function of climatic boundary conditions that are applicable across most of the observed range of streamflow regimes on Earth. The new parameters introduced are rooted firmly in established climatic and hydrological theory and are easily measured. This framework allows us to predict how fluvial erosion rates respond to changes in realistic rainfall forcing. We find that hydrological processes can have a significant influence on how erosive a particular climatic forcing will be. This framework can be used as a foundation for landscape evolution models that have realistic climatic and hydrological boundary conditions. One of the main strengths of integrating hydrology into the stream power model is to reveal the dependence of both streamflow mean and variability on the climatic forcing and ecohydrological response. This negative correlation of the mean and variability vastly restricts the likely responses of a river basin to changing climate. Our theoretical framework also describes the scaling daily variability with several other ecohydroclimatic parameters. We find that the aridity index, the basin response time, and the effective soil depth are the most important controls on discharge variability. This has important implications for the role of hydrology and vegetation in landscape evolution. Finally, we demonstrate that the way the Earth's surface responds to short-term climatic forcing variability is primarily determined by the existence and magnitude of erosional thresholds. We show that, irrespective of the nature of the erosional process, it is the ratio between the threshold magnitude and the mean magnitude of climatic forcing that determines whether variability matters or not and in which way. Among many other implications, our findings help provide a general framework to understand and predict the response of the Earth's surface to changes in mean and variability of rainfall and river discharge. The generality of this finding has important implications for the other work in this thesis, as well as previous work on role of rainfall and discharge variability on fluvial erosion

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Sanchez, Angulo Martin. "Modélisation dans un estuaire à marée. Rôle du bouchon vaseux dans la tenue des sols sous marins." Phd thesis, Université de Nantes, 1992. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00364316.

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Abstract:

L'objectif premier de cette recherche, réalisée dans le cadre du génie civil, est de modéliser les processus sédimentaires verticaux (dépôt, tassement, et érosion), faisant partie de la dynamique sédimentaire des vases dans les estuaires. Afin de parvenir à ce but, trois démarches différentes sont suivies : - Analyse des modèles couramment utilisés en sédimentologie. - Adaptation aux problèmes sédimentaires des modèles utilisés dans d'autres disciplines. - Proposition de nouveaux modèles. Les modèles proposés tiennent compte des actions mécaniques et des propriétés caractéristiques des vases. Les différentes propriétés de la vase sont reliées à la concentration et à la température par des lois simples utilisant un maximum de trois paramètres, ce qui facilite une modélisation hydrosédimentaire à paramètres multiples. D'une manière générale, les modèles sont ajustés pour la vase de l'estuaire de la Loire. Cependant, ils sont applicables à d'autres sites, aux valeurs des paramètres près. Un modèle général de tassement satisfaisant les principes issus de la mécanique de sols est développé; le tassement par sédimentation des suspensions est simulé comme un cas particulier en absence de contraintes effectives. Un modèle iso-concentration multicouches pour la dynamique verticale des dépôts de vase est formulé. Ce modèle permet de détecter la concentration au-dessus de laquelle la vase s'accumule dans le fond pour former la crème de vase. Enfin, des essais rhéométriques réalisés sur une vase de l'estuaire de la Loire mettent en évidence l'influence de la température sur sa rigidité initiale, laquelle conditionne l'érosion. Cette synthèse des différentes modélisations hydrosédimentaires nous a permis la construction d'un modèle numérique unidimensionnel de l'ensemble de l'estuaire de la Loire.

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BENKHADRA, HASSANE. "Battance, ruissellement et erosion diffuse sur les sols limoneux cultives determinisme et transfert d'echelle de la parcelle au petit bassin versant." Orléans, 1997. http://www.theses.fr/1997ORLE2070.

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Abstract:

L'objectif de ce travail etait d'approfondir les connaissances sur la mobilisation et le transport de particules solides par erosion hydrique dans les zones d'agriculture intensive sur sols limoneux. Il s'agissait en particulier, d'etudier le determinisme et la variabilite spatiale et temporelle du ruissellement et de l'erosion diffuse a l'echelle du bassin versant elementaire. Nous avons combine plusieurs echelles d'etude pour identifier et hierarchiser les facteurs de risque de ruissellement et d'erosion. Nous avons ensuite cherche a etablir un modele empirique simple en combinant les facteurs identifies. Sur le bassin versant etudie, les ecoulements sont principalement de type diffus et presentent une forte variabilite spatiale et temporelle. La complexite des processus et le nombre limite de mesures ne permettent pas de mettre en evidence l'importance relative des differents parametres qui influencent le ruissellement et l'erosion a cette echelle. L'analyse statistique indique que le declenchement du ruissellement est surtout fonction des caracteristiques de la pluie et de l'etat hydrique initial du sol. Le determinisme de l'erosion diffuse est encore plus complexe et ne peut pas etre evalue sans tenir compte de la dynamique spatio-temporelle des processus au sein du bassin versant et au cours de l'evenement pluvieux. Les mesures sur des placettes experimentales ont permis de quantifier l'influence des parametres principaux : etat hydrique, hauteur et intensite de la pluie, etats de surface et couvert vegetal et leurs interactions. L'erosion diffuse n'est pas systematiquement liee au ruissellement. Elle resulte de l'action combinee de la lame ruisselante et de l'impact des gouttes sur l'ensemble de la surface du sol et sur l'eau en mouvement. Les valeurs de ruissellement et de depart de terre sur des petites surfaces ne peuvent pas etre extrapolees systematiquement a des parcelles agricoles de plus grandes tailles. Des criteres d'estimation des coefficients de transfert d'echelle pour le ruissellement et l'erosion ont pu etre etablis. Ce travail a permis de preciser la connaissance des processus de base de l'erosion diffuse dans les milieux limoneux cultives et de guider la mise en place d'une modelisation hydrologique distribuee originale.

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Tiecher, Tales. "Fingerprinting sediment sources in agricultural catchments in southern Brazil." Thesis, Poitiers, 2015. http://www.theses.fr/2015POIT2255/document.

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Abstract:

La connaissance des principales sources diffuses de sédiments permettrait d'améliorer l'utilisation des ressources publiques investies dans les stratégies de gestion des sols. Les méthodes de traçage (fingerprinting) conventionnelles basées sur la composition géochimique sont laborieuses et nécessitent une préparation importante des échantillons. Cette étude visait à rechercher les sources de sédiments dans des bassins versants agricoles du Rio Grande do Sul (sud du Brésil) et d'évaluer l'utilisation des outils spectroscopiques comme technique alternative. La superficie des bassins versants étudiés est comprise entre 0,80 et 2027 km². Les sources de sédiments correspondent aux terres cultivées, aux prairies, aux chemins agricoles et aux berges des cours d'eau. L'échantillonnage des sédiments est basé sur des préleveurs automatiques pour un suivi temporel, des prélèvements de sédiments fins du lit de la rivière, et lors d'événements de pluvieux. La concentration totale des traceurs géochimiques a été mesurée dans les échantillons de sédiments et de sols. Les mesures spectrales ont été faites dans la gamme ultraviolet-visible, proche infrarouge et infrarouge moyen pour le bassin versant d'Arvorezinha. Les deux méthodes, classiques et spectroscopiques, permettent de discriminer et de fournir la contribution des sources de sédiments. L'information spectrale peut être aussi précise que les traceurs géochimiques. En outre, la combinaison de paramètres de couleur dérivés du spectre dans le visible avec traceurs géochimiques était une façon rapide et peu coûteuse pour améliorer la discrimination entre les sources et la précision des prédictions. La contribution des sources de sédiments démontrent que d'autres facteurs que proportion de l'utilisation des terres, comme la distribution de terres agricoles, les forêts et les chemins agricoles dans le paysage, jouent un rôle important dans la production de sédiments. Forêt riparienne semble être un facteur clé de l'érosion des berges des cours d'eau. L'érosion due aux chemins agricoles semble être fortement liée échelle d'observation et dépend du nombre de points ou les routes traversent le réseau hydrographique. Les terres cultivées, même lorsque cultivées sans labour (semis direct), sont encore la principale source de sédiments dans les bassins versants agricoles dans le sud du Brésil. La quantité de sédiment produite par les terres cultivées et par unité de surface qui atteint efficacement le réseau de drainage variait de 0,06 à 3,95 tonnes ha-1 an-1. Ces variations sont partiellement liées au relief et à la pente, mais elles sont essentiellement influencées par l'utilisation des terres et la gestion des sols. La quantité de sédiments provenant des terres cultivées est encore trop élevée pour des zones de faible érosivité et cultivées sans labour du sol, comme le bassin versant de Conceição (1, tonnes ha-1 an-1). Ceci, indique que des efforts supplémentaires sont encore nécessaires pour réduire l'érosion du sol. Par conséquent, il est urgent de mieux planifier l'utilisation et l'occupation des terres dans ces bassins versants, dans la mesure où les systèmes de gestion des sols utilisés par les agriculteurs sont encore inefficaces pour réduire le ruissellement et l'érosion dans les zones cultivées dans le sud du Brésil The knowledge of the main diffuse sources of sediment production can enhance efficiency in the use of public resources invested in management strategies that seek to mitigate sediment transfer. Conventional fingerprinting methods based on geochemical composition are timeconsuming and require critical preliminary sample preparation. In this sense, spectroscopic methods can be less labor-intensive, cheap, and viable alternative for this purpose. The present study aimed to evaluate the sediment sources in agricultural catchments from Rio Grande do Sul State, Brazil, and to evaluate the potential use of spectroscopy measurements as a low cost and easy alternative to fingerprinting sediment sources. The total area of the study includes five catchments as Arvorezinha, Júlio de Castilhos 1, Júlio de Castilhos 2, Conceição, and Guaporé with areas of 1.19, 0.80, 1.43, 804.3, and 2,027.2 km², respectively. Sediment sources evaluated were crop fields, grasslands, unpaved roads, and stream channels. Sediment sampling strategy included time-integrated samplers, fine-bed sediments, and storm-event sediments. The total concentrations of several geochemical tracers were estimated in sediment and source samples. Spectral measurements were made for ultraviolet-visible, near-infrared, and mid-infrared ranges only for the Arvorezinha catchment. Source ascriptions obtained by alternative methods based on spectroscopy analysis were in agreement with ascriptions from classical fingerprinting method based on geochemical composition. Spectral information can be as precise as the geochemical tracers. Besides, combining visible-based-colour to geochemical tracers was a rapid and inexpensive way to enhance discrimination between source types and to improve precision of sediment sources apportionment. Findings of sediment source apportionment demonstrate that other factors than proportion of land use, such as distribution of croplands, forests, and unpaved roads in the landscape; play an important role in sediment production. Riparian forests seems to be a key factor for stream channel erosion. Unpaved roads seems to be strongly scale-related and dependent upon the number of points were roads across directly the stream network. The crop fields, even when cultivated with no-tillage, are still the main source of sediment in agricultural catchments in southern Brazil. The amount of sediment yielded from crop fields per unit of area that actually reaches the stream outlet ranged from 0.06 to 3.95 ton ha-1 yr-1. These variations are attributed partly to the relief and slope, but land use and soil management mostly influences them. The amount of sediment originated from crop fields are still too high for low susceptible areas with no-till, as Conceição catchment (1.30 ton ha-1 yr-1), indicating that further efforts are still necessary to further reduce soil erosion. Therefore, there is an urgent need to better plan land use and occupation in these catchments, inasmuch as the soil management systems used by farmers are still inefficient to reduce runoff and erosion in areas with crops in southern Brazil O conhecimento das principais fontes difusas de sedimentos pode aumentar a eficiência de utilização dos recursos investidos em estratégias de gestão que visem mitigar a transferência de sedimentos aos cursos d'água. Métodos convencionais baseados na composição geoquímica ainda tem alto custo, são onerosos e demandam preparação preliminar crítica das amostras. Dessa forma, métodos espectroscópicos podem ser uma alternativa menos trabalhosa, mais rápida e viável para esse propósito. Objetivou-se com o presente trabalho avaliar a contribuição das fontes de sedimentos em bacias hidrográficas agrícolas do estado do Rio Grande do Sul, e avaliar o potencial uso da espectroscopia como uma alternativa para traçar a origem dos sedimentos. As áreas de estudo são representativas dos principais impactos da agricultura nos recursos hídricos no estado. A área total das bacias hidrográficas de Arvorezinha, Júlio de Castilhos 1, Júlio de Castilhos 2, Conceição e Guaporé é de 1,19, 0,80, 1,43, 804,3 e 2.031 km², respectivamente. As fontes de sedimento avaliadas foram lavouras, pastagens, estradas e canais da rede de drenagem. A estratégia de amostragem de sedimentos incluiu coleta com amostradores do tipo integrador no tempo, sedimento de fundo e sedimento coletado durante eventos pluviométricos. A concentração de vários traçadores geoquímicos foram estimados nas amostras de sedimento e das fontes. Análises espectroscópicas foram realizadas na região do ultravioleta-visível, infravermelho próximo e infravermelho médio na bacia hidrográfica de Arvorezinha. A contribuição das fontes estimadas pelos métodos espectroscópicos foram similares às obtidas com traçadores geoquímicos. Além disso, a combinação de parâmetros de cor derivados da faixa espectral do visível pode ser uma alternativa rápida e de baixo custo para melhorar a discriminação das fontes e aumentar a precisão das predições. Os resultados demonstram que outros fatores além da proporção do uso do solo são importantes na produção do sedimento, como a distribuição das lavouras, florestas e estradas na paisagem. As florestas ripárias exercem um fator chave na erosão dos canais de drenagem. As estradas parecem ser fortemente dependentes da escala e do número de pontos em que cruzam os canais de drenagem. As lavouras, mesmo cultivadas sob plantio direto, ainda são as principais fontes de sedimentos nas bacias hidrográficas rurais do sul do Brasil. A quantidade de sedimento produzida nas lavouras que atinge a rede fluvial variou de 0.06 a 3.95 ton ha-1 ano-1. Essa variação é devida em parte às condições naturais intrínsecas de relevo e fortemente influenciada pelo uso e manejo do solo. A quantidade de sedimento erodida das lavouras ainda são muito elevadas para áreas de baixa susceptibilidade à erosão manejadas sob plantio direto, como na bacia hidrográfica do Conceição (1.30 ton ha-1 ano-1), indicando que maiores esforços ainda são necessários para reduzir a erosão do solo. Existe uma necessidade urgente de planejar a utilização e ocupação da terra nessas bacias, uma vez que os sistemas de manejo do solo utilizados pelos agricultores ainda são ineficientes para reduzir a erosão nas lavouras no sul do Brasil

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Mercier, Fabienne. "Modélisation numérique de l'érosion d'un sol cohésif par un écoulement turbulent." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4718/document.

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Les mécanismes d'érosion sont la principale cause de rupture des ouvrages hydrauliques en remblai, c'est pourquoi il est capital de pouvoir quantifier la résistance des sols à l'érosion. Divers appareillages permettent d'en obtenir une estimation, notamment le Jet Erosion Test (JET) dont le modèle d'interprétation est empirique. L'objectif de ce travail est de statuer sur la pertinence ce modèle d'interprétation. Pour cela, nous avons développé un modèle numérique 2D de type Navier-Stokes turbulent avec déplacement d'interface et remaillage, permettant de modéliser l'érosion d'un sol cohésif par un écoulement turbulent. En injectant dans notre modèle les paramètres d'érosion trouvés à la suite d'essais de JET, on retrouve numériquement l'évolution de la profondeur d'affouillement obtenue expérimentalement. Nous avons appliqué cette méthode à trois différents essais de JET, les résultats obtenus sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. En plus d'une importante étude paramétrique, ces résultats ont permis d'apporter d'importants éléments de validation au modèle d'interprétation du JET. Pour étendre le champ d'applicabilité du modèle, nous avons également appliqué cette méthode de modélisation à la configuration de l'érosion de conduit. Trois essais de Hole Erosion Test (HET) ont été modélisés et nous avons également obtenus des résultats en bon accord avec les résultats expérimentaux. Une analyse de la loi d'érosion et des paramètres d'érosion obtenus à la suite d'essais de JET et de HET a ensuite été initiée. Les bases d'une étude portant sur l'influence de l'angle d'incidence de l'écoulement, sur l'efficacité de l'érosion, ont été posées Erosion mechanisms are the main cause of hydraulic failure in embankments. Therefore, the resistance of soils to erosion must be quantified. To this hand, several devices are used such as the Jet Erosion Test (JET), whose model of interpretation is strongly empirical. The aim of this study is to determine the relevance of the interpretation model of the JET. For this purpose, a 2D Navier-Stokes numerical model of erosion of cohesive soils by a turbulent flow has been proposed. We first developed and implemented an interface movement model, whose input parameters are the erosion parameters found experimentally by JET test. Then, the scour depth evolutions obtained numerically for three JET test cases are compared to experimental data. Good agreement is obtained. A parametric study has also been conducted to validate the accuracy of the numerical results. These results contribute to the validation of the JET interpretation model. To extend its domain of application, we applied the numerical model to concentrated leak erosion during Hole Erosion Tests (HET). Three HET were modeled and, here again, our numerical results are in satisfactory agreement with the experimental results from the tests. An analysis of the erosion law and erosion parameters obtained with JET and HET was finally initiated. The potential influence of the flow incidence angle on the erosion efficiency was underlined

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Wells, John. "Expériences sur les impacts liquide-solide et le soulèvement de particules par un tourbillon annulaire : applications à l'érosion des sols et au transport des sédiments." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10037.

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Cette these, experimentale, vise a ameliorer la comprehension de l'erosion de sols par l'impact des gouttes de pluie, et le soulevement de particules d'un lit noncohesif par un ecoulement d'eau turbulent. L'experience decrite en premiere partie est l'impact d'un corps solide (cylindrique ou spherique) sur la surface d'un bain d'eau a une vitesse de 10 m/s, ce qui doit simuler les premiers instants de contact entre une goutte d'eau et une surface solide. Les pressions ont ete mesurees a la surface du projectile a des angles inferieures a 0. 3 radian de l'axe. Ces resultats ont ete compares avec les predictions de la theorie incompressible. La deuxieme partie decrit le soulevement de particules par l'impact d'un tourbillon torique. Nous considerons qu'un tel impact modelise le passage de tourbillons coherents dans une couche limite turbulente, pour ce qui concerne la mise en mouvement de particules. Les trajectoires des billes ont ete digitalisees a partir de photographies stroboscopiques, et le champ de vitesse a ete etudie avec une camera 16 mm. Les observations experimentales nous servent de base pour proposer une mise a jour des hypotheses d'entrainement de sutherland (1966)

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Beguin, Rémi. "Etude multi-échelle de l'érosion de contact au sein des ouvrages hydrauliques en terre." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENU044/document.

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Abstract:

L'érosion de contact est un type d'érosion interne qui se développe à l'interface entre deux couches de matériaux de granulométries différentes. Les particules d'un sol fin (sable, limon, argile…) sont détachées par l'écoulement et entraînées à travers les pores du sol grossier au contact (gravier…). Bien que l'on suspecte sa présence dans de nombreux ouvrages, ce processus d'érosion a été peu étudié jusqu'à présent. Aussi ce travail de thèse s'est attaché à mieux le comprendre pour parvenir à le modéliser. A l'échelle du pore, l'écoulement à l'interface entre deux milieux poreux a été caractérisé, grâce à un dispositif expérimental développé au Cemagref d'Aix-en-Provence qui combine fluorescence induite par laser, méthode PIV et milieu iso-indice. L'importance de la variabilité des sollicitations hydrauliques a ainsi été soulignée. A l'échelle de l'échantillon, des essais sur sols réels et sols reconstitués ont été menés au LTHE, afin d'identifier les phénomènes en jeu. Ont également été obtenues sur ce dispositif des mesures du taux d'érosion en fonction de l'intensité de l'écoulement, pour différents types de sols fins et de sols grossiers. Une modélisation stochastique de ces essais a ensuite été proposée. Enfin, des essais à grande échelle ont été conduits au laboratoire de la Compagnie Nationale du Rhône pour étudier l'éventuelle influence d'effets d'échelle ainsi que les conséquences de cette érosion de contact sur le comportement global et l'intégrité d'un ouvrage. Il a ainsi été mis en évidence la possibilité qu'une érosion de conduit soit initiée par érosion de contact. Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet ERINOH (ERosion INterne dans les Ouvrages Hydrauliques), en convention CIFRE avec le Centre d'Ingénierie Hydraulique d'EDF Contact erosion is a type of internal erosion which occurs at the interface between two soil layers of different particle sizes. Particles from the fine soil (sand, silt, clay…) are pulled and driven by the flow through the pores of the surrounding coarse soil (gravel ...). Although its presence is suspected in many earthfill embankments, this process has been little studied so far. The aim of this thesis was to better understand and, possibly, to model contact erosion. At pore scale, the flow at the interface between two porous media was characterized thanks to an experimental device, developed in Cemagref, combining Planar Laser Induced Fluorescence, PIV method and Refractive Index Matching. The spatial variability of flow shear stress has been emphasized. At sample scale, several tests on real and reconstituted soils were carried out in LTHE, in order to identify the phenomena involved in contact erosion. Erosion rates as a function of flow magnitude have also been measured for different types of fine and coarse soils. Then, a stochastic model was proposed to account for these experiments. Finally, large scale tests were conducted in the laboratory of Compagnie National du Rhône, to study the influence of scale effects as well as the consequences of contact erosion on global behavior and integrity of the embankment structure. The possibility of piping initiation by contact erosion was underlined. This thesis is part of the project ERINOH project and was funded by EDF-CIH

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Randriamazaoro, Rado Nirina. "Modélisation numérique et analogique de l'érosion thermique." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112139.

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Abstract:

Des investigations effectuées le long de la rivière de la Léna en Sibérie ont permis de constater l’ampleur des dégâts causés par l’érosion thermique sur les berges gelées des rivières périglaciaires. En certains endroits de la Léna, on observe des reculs pouvant atteindre plus de 25m par an. Ce processus se produit au printemps, en quelques semaines, pendant la période de débâcle. Afin de mieux comprendre ce processus, deux modèles mathématiques validés par des expérimentations ont été développés. Le premier est un modèle à taux constant dans lequel on suppose que l’érosion thermique se réalise à une vitesse constante. Ce modèle a permis de déterminer le rôle de chaque paramètre sur l’érosion thermique. Il a été validé par des mesures expérimentales en chambre froide. Les expériences ont donné des résultats cohérents avec le modèle à taux constant. La vitesse d’ablation croît avec la température de l’eau, la température de la glace et le débit. Elle diminue avec la teneur en glace dans le pergélisol. Les effets de la température de l’eau et du débit sont les plus importants dans le processus. Le second est un modèle à taux variable basé sur la méthode intégrale de Goodman. Il a permis de mettre en évidence l’existence d’une phase d’accélération dans le processus de l’érosion thermique et de montrer que le modèle à taux constant est un cas limite du problème. Une faible vitesse d’ablation est associée à une faible et longue accélération du processus. Inversement, une importante vitesse d’ablation correspond à une forte et courte accélération. Une fois validée par le modèle expérimental, nous appliquons les deux modèles théoriques aux cas typiques des rivières périglaciaires In periglacial regions, frozen river banks are affected by thermal and mechanical erosion. In Siberia, bank retreat of up to 25 m per year are observed. This thermal erosion occurs during a few weeks, at springtime, for high enough water temperatures and river discharges. Until now, models of thermal erosion are based on the assumption of a constant melting rate. We have developed a more general model at variable rate, whose solution is calculated with the integral method. Results of this model are compared with experiments, carried out in a cold room. A hydraulic channel allows measurements of the thermal erosion rate of a ground ice sample subjected to a turbulent water flow. Once validated, the model is applied to the periglacial river study case. The model has contributed to better understand the roles of each parameter during the thermal erosion process. High water temperature, discharge and ice temperature produce a tremendous thermal erosion process, whereas the ice content in the soil tends to slow down the thermal erosion process. The effects of water temperature are predominant. Results also show that an acceleration phase occurs at the beginning of the thermal erosion process. The duration of such acceleration phase is systematically studied. A relatively long acceleration phase is related to a low ablation rate. During the flood season, when the water temperature is increased up to 18°C, this acceleration phase lasts only a few minutes. However, for typical data of periglacial river when the water temperature is close to the melting point, the acceleration phase can last a few days

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Regazzoni, P. L. "Confrontation et analyse d'érodimètres et caractérisation de la sensibilité à l'érosion d'interface." Phd thesis, Université de Nantes, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00738460.

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Abstract:

Une revue bibliographique présente le problème de l'érosion et les études antérieures. Une campagne d'essais est menée à l'aide de deux érodimètres (JET/HET) sur un ensemble de sols naturels, compactés suivant le protocole Proctor. L'interprétation des essais est effectuée avec les méthodes de la littérature. Les paramètres obtenus dépendent de l'appareil utilisé avec un mécanisme identique. Une méthode d'interprétation basée sur l'énergie hydraulique dissipée est développée pour les deux érodimètres. Pour une masse érodée donnée, les énergies sont similaires. L'indice de résistance à l'érosion proposé permet de regrouper sur un meme plan les essais. Une analyse statistique aboutit à l'expression de l'indice de résistance à l'érosion en quelques paramètres au voisinage de l'optimum Proctor. Une étude de la variabilité de la sensibilité à l'érosion met en évidence l'influence du degré de saturation et la corrélation de la perméabilité avec l'indice de résistance à l'érosion.

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Elandaloussi, Radja. "Etude du renforcement / confortement des ouvrages de protection contre les inondations et l'érosion interne." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1192.

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Abstract:

La construction d’un ouvrage hydraulique commence par le choix des matériaux devant le constituer. Les sols employés pour la construction d’ouvrages hydrauliques en terre peuvent être constitués de matériaux perméables tels que les sables ou les graves ou de matériaux peu perméables tels que les argiles ou les limons. En fonction de la disponibilité des matériaux à proximité du chantier, il est alors possible d’opter pour différents types d’ouvrages (ouvrages homogènes, à noyau ou zonés). Dans tous les cas, le coût d’un ouvrage tel qu’une digue est d’autant moins élevé que les sols utilisés pour sa construction sont issus de zones proches du chantier. Lorsque des sols sont disponibles en quantité suffisante à proximité du chantier mais que leur utilisation soit risquée pour la stabilité de l’ouvrage, il peut être opportun de chercher à modifier leurs caractéristiques pour qu’ils puissent être utilisés dans les mêmes conditions de sécurité que les matériaux traditionnels. C’est autour de cette problématique que ce travail de thèse a vu le jour. En particulier, ce travail vise à étudier les améliorations apportées par un traitement à la chaux appliqué sur un sol grossier soumis à un écoulement interne afin de le stabiliser contre le phénomène de l’érosion interne. La compréhension des améliorations apportées a nécessité la mise en place d’une analyse multicritère au travers d’essais dédiées. Dans la première partie de la thèse, nous nous sommes employés à développer un dispositif d’essais permettant de réaliser des essais d’érosion interne sur ce type de sol. Ce dispositif nous a permis de réaliser une étude phénoménologique sur le comportement du sol considéré, soumis à des écoulements, en fonction du sens de l’écoulement et de l’application ou pas du traitement. Par la suite une étude paramétrique a été réalisée afin de mettre en évidence l’influence des paramètres principaux : dosage de traitement, temps de cure, hauteur de l’éprouvette et surcharge. Dans une seconde partie, nous nous sommes intéressés à l’influence de l’immersion des échantillons dans l’eau sur leur stabilité. A cet effet, l’essai de dispersion, adapté à ce type de sol, a pu être utilisé et exploité. Des essais complémentaires de résistance à la compression simple ont été réalisés afin d’estimer la perte de résistance après immersion. Ce qui nous a poussés à examiner l’existence de corrélations entre les propriétés à l’érosion et les propriétés mécaniques du sol traité The construction of a hydraulic structure starts with the selection of the materials that will constitute it. The soils used in the construction of hydraulic earthen structures may be made of permeable materials such as sands or low permeability materials such as clay or silt. Depending on the availability of materials near the site, it is possible to choose different types of structures (homogeneous structures, core or zoned). In all cases, the cost of such a structure as a dike is even lower than the soils used for its construction come from areas near the site. When soils are sufficiently available near the construction site, but their use is risky for the stability of the structure, it may be appropriate to seek to modify their characteristics so they can be used in the same security conditions than traditional materials. It is around this issue that this thesis was born. More particularly, this research aims to study the improvements made by a lime treatment on a coarse soil subjected to internal flow to stabilize against the phenomenon of internal erosion. Understanding improvements requires the establishment of a multi-criteria analysis through dedicated tests. In the first part, we are interested in developing a testing device for performing internal erosion tests on this type of soil. This device has enabled us to realize a phenomenological study of the phenomena observed with the direction of flow and the presence or not of the treatment. Subsequently a parametric study was conducted to highlight the influence of the main parameters: treatment dosage, treatment time, height of the specimen and overload. In the second part, we studied the influence of immersion samples in water for this purpose the crumb test test was adapted for this type of soil. Additional unconfined compression tests were conducted to estimate the loss of strength after immersion. This allowed us to try couplings between the properties to erosion and soil treated mechanical properties

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Sogon, Stéphane. "Erosion des sols cultivés et transport des matières en suspension dans un bassin versant de Brie : application des traceurs radioactifs naturels et magnétiques." Paris 1, 1999. http://www.theses.fr/1999PA010639.

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Abstract:

La dégradation de la qualité des eaux des rivières par les particules (et polluants associés), transférées par l'érosion des sols agricoles, est une question abordée par le programme Piren-Seine sur le plateau briard (bassin versant du grand Morin). Le 137cs (t1/2 : 30 a), essentiellement produit lors des essais nucléaires en atmosphère (1952-63), est rapidement et fortement fixé aux particules du sol dont il marque les déplacements. Ces retombées sont considérées uniformes à l'échelle du bassin versant mais celles issues de l'accident de Tchernobyl perturbent ce marquage. L'image issue de l'application de la méthode (activité de référence : 3170 bq/m2 (au 1/1/1996) dont 792 bq/m2 de Tchernobyl) sur une parcelle culturale de 11,2 ha (champ hardy : 160 carottes) montre une redistribution de 137cs assez mal structurée. La mosaïque d'aires d'érosion et d'accumulation tend à prouver que les relais constituent un élément majeur de la dynamique érosive. Aucun élément du paysage ne se distingue clairement pour expliquer la redistribution des particules sur notre parcelle mais la partie amont présente un fonctionnement complexe par rapport a la partie aval en pentes plus fortes (> 5 %). La quantification des déplacements de particules sur le versant sud (3,5 ha) de la parcelle permet de calculer un bilan sédimentaire (taux d'érosion net : 0,4 kg/m2/an ; rapport de fourniture sédimentaire : 40 %). L'étude des M. E. S. Exportées par un réseau de drainage agricole enterre (spécificité de l'agriculture en Brie) montre de fortes activités en 137cs, 7be (t1/2 : 53 d) et 210pb (exc) (t1/2 :22 a) traduisant des transferts directs et rapides des argiles fines (0,5-0,1 @m) en provenance quasi-exclusive de la couche labourée. Dans le cours amont du Vannetin, l'activité des M. E. S. Demeure identique à celle des réseaux de drainage montrant leur influence. En revanche, dans le cours moyen, les sources de M. E. S. Se diversifient et diluent les concentrations des marqueurs radioactifs.

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Lepage, Hugo. "Traçage de la dispersion des sédiments contaminés dans les bassins versants côtiers de Fukushima." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112183/document.

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Abstract:

Suite aux séismes et au tsunami qui ont frappé les côtes japonaises le 11 mars 2011, d’importantes quantités de radionucléides ont été émises par la centrale de Fukushima Dai-Ichi. Une part non négligeable (20%) du radiocésium rejeté s’est ensuite déposée sur les sols de la Préfecture de Fukushima. Cette étude vise à développer des méthodes de traçage sédimentaire originales afin de comprendre la dispersion des particules contaminées. L’étude se concentre sur 3 bassins versants côtiers situés au nord de la centrale (bassins de la Mano – 175 km², Niida – 270 km² et Ota – 75 km²) et drainant la partie la plus contaminée du panache de pollution radioactive. Cette région connaît un climat particulièrement érosif, avec des crues printanières et le passage de typhons entre juin et octobre. Pour étudier la dispersion de la contamination radioactive initiale, des sols et des laisses de crues ont été collectés au cours de 6 campagnes de terrain (organisées tous les 6 mois entre novembre 2011 et mai 2014 après les crues printanières et les typhons estivaux). L’activité des principaux radionucléides a été mesurée par spectrométrie gamma et une sélection d’échantillons a également été analysée par activation neutronique afin de déterminer leur teneur en une vingtaine d’éléments. L’analyse de l’activité en 137Cs dans 10 carottes de sols collectées dans des rizières a confirmé la faible migration du césium en profondeur dans les sols de la région. Plus de 90 % de la contamination étaient concentrés dans les 2 cm superficiels des sols en novembre 2013. Cette contamination située à la surface du sol reste donc potentiellement mobilisable par l’érosion. Par ailleurs, la détection d’argent-110 métastable (110mAg) et le fait que ce radioisotope ait un comportement similaire à celui du césium, ont permis de l’utiliser pour tracer la dispersion de la contamination dans le bassin versant de la Niida. En effet, le rapport d’activités 110mAg/137Cs dans les sols de ce bassin est significativement différent à l’amont et à l’aval de celui-ci. L’utilisation de ce rapport et d’un modèle de mélange binaire a permis d’identifier l’occurrence de cycles d’érosion et de dispersion saisonniers de la contamination. Cependant, 110mAg ayant une demi-vie de 250 jours, il a rapidement décru et l’activité est devenue inférieure aux limites de détection à compter de mai 2013. Pour pallier sa disparition, la contribution des sols des plateaux montagneux aux sédiments transitant dans la plaine côtière a été quantifiée à partir de leur signature en 137Cs. En utilisant un modèle de mélange binaire basé sur les distributions du 137Cs à l’amont (> 20 kBq/m²) et à l’aval (< 20 kBq/m²) des bassins versants, les résultats montrent que la contribution de la zone amont diffère en fonction du bassin versant. Elle fournit une part non négligeable (≈46%) des sédiments à la rivière Niida, qui est dépourvue de barrage, à la différence de la rivière Mano (≈20 %) qui en est équipée. Ces résultats montrent donc l’impact de ce type d’ouvrage qui génère une dysconnectivité sédimentaire. Afin de préciser l’origine spatiale des sédiments contaminés transportés par ces rivières, la carte des sols des bassins versants a été utilisée. Les principaux types de sols (Andosols, Cambisols et Fluvisols) ont été caractérisés par leurs teneurs en éléments chimiques, et Sc et Yb se sont révélés être le couple d’éléments le plus discriminant. Les distributions de ces deux éléments dans les trois sources ont ensuite été utilisées dans un modèle de mélange. Les résultats montrent une contribution majoritaire (> 70 %) des Fluvisols dans les sédiments. La forte contribution de ce type de sol, que l’on trouve principalement dans les rizières, confirme donc l’érodabilité accrue de ces zones agricoles. Pour poursuivre ces travaux, l’ensemble des données acquises pourrait être utilisé pour améliorer les modèles d’érosion des sols opérant à l’échelle des bassins versants Large quantities of radionuclides were released into the atmosphere by the Fukushima Dai-Ichi Nuclear Power Plant (FDNPP) after the earthquake-triggered tsunami devastated the eastern coast of Japan on March 11, 2011. Many of these radionuclides (20%) were deposited on soils of the Fukushima Prefecture. This PhD thesis develops original fingerprinting methods to track the dispersion of contaminated particles following this accident. The study focuses on 3 coastal catchments north of the FDNPP (Mano — 175km², Niida — 270km² and Ota — 75km²) draining heavily contaminated areas of the radioactive plume. The Fukushima Prefecture is characterized by an erosive climate, with the occurrence of spring floods and summer typhoons. To study the dispersion of the radioactive contamination, soil samples and sediment drape deposits were collected during 6 sampling campaigns (every six months between November 2011 and May 2014; i.e., after the major flood events). Each sample was analyzed by gamma spectrometry to determine radionuclide activities, and several soil and sediment samples were also analyzed by neutron activation analysis to determine their geochemistry. First, the analysis of 137Cs activity in 10 soil cores collected in paddy fields confirmed the limited migration of radiocesium with depth in the soils of the coastal catchments. More than 90% of the contamination was still concentrated in the uppermost 2cm of the soils by November 2013. Particles contaminated were therefore available for mobilization and transport downstream by processes that govern soil erosion. Second, metastable silver-110 (110mAg) was detected in most of the samples collected between November 2011 and November 2012, and our investigation showed that this radionuclide has a similar behavior as 137Cs in soil and sediment. Consequently, we used 110mAg to track the dispersion of the contamination as the 110mAg/137Cs activity ratio in soils of the Niida catchment showed significant differences between upstream and downstream locations. The use of a binary mixing model allowed the identification of a seasonal cycle of erosion and dispersion of particles. However, as 110mAg has a short half-life (250 days), it rapidly decayed and could not be detected anymore by May 2013. To overcome its disappearance, the contribution of soils located on the mountainous plateaus to the sediment transiting the river in the coastal plains was quantified based on their 137Cs signature. Binary mixing models were used, based on the distributions of 137Cs in mountainous areas (> 20 kBq/m²) and in coastal plains (< 20 kBq/m²). The results demonstrated that the contribution of the mountainous area varied in the different catchments. In the Niida catchment where no dam has been built, the mountainous area supplies more sediment to the river (≈46%) than in the Mano catchment that has a dam (≈20%). These results show the impact of dams generating a sediment disconnectivity. Finally, the soil map of the region was used in order to identify the soil types that may supply sediment to the rivers. The main soil types (Andosols, Cambisols and Fluvisols) were characterized by their geochemical composition, and Sc and Yb were identified as the most discriminant elements. The distributions of these elements in the three sources were used in a mixing model. Results show that Fluvisols are the main source supplying >70% of sediment to the rivers in both catchments. This soil type is mainly found in paddy fields, which confirms the enhanced erodibility of these cultivated areas. In the future, the dataset compiled could be used to improve soil erosion model operating at the catchment scale. Moreover, the impact of the ongoing decontamination works on the dispersion of contaminated sediments should be investigated

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Roy, Hari Gobinda. "Évolution de l’évolution de l’occupation du sol (1950-2025) et impacts sur l’érosion du sol dans un bassin versant méditerranéen." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016AZUR2024.

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Abstract:

La question du changement de la couverture terrestre est devenue importante dans le monde entier au cours des dernières années, non seulement pour les chercheurs, mais aussi pour les planificateurs urbains et les écologistes qui préconisent l'utilisation durable des terres dans l'avenir. En Europe méditerranéenne, les caractéristiques de couverture du sol ont considérablement changé depuis la Seconde Guerre mondiale en raison des activités humaines intensives, de la croissance de la population, et de l'étalement urbain et touristique. La plupart des études antérieures sur les changements de l’occupation du sol dans la région méditerranéenne se sont centrées sur un problème particulier et / ou ont décrit un type spécifique de changement de la couverture terrestre. Peu de recherches ont pris en compte les transformations de plusieurs catégories d’occupation du sol en même temps. De même, rares sont les travaux qui considèrent plusieurs variables dans le changement de l’occupation du sol au cours du temps, au-delà des traditionnels effets de l’altitude et de la pente. Nous souhaitons ici intégrer la variété des catégories et des composantes d’évolution. En outre, si certaines études à propos de la modélisation des mutations de la couverture terrestre se concentrent sur les variables d’influence, peu se penchent sur l’influence de la période historique et des échelles de temps différentes sur la prédiction. Ainsi, dans cette thèse, les changements de l’occupation du sol ont été prédits en utilisant différentes échelles de temps pour évaluer les impacts de la période historique dans la prédiction de la carte de la couverture terrestre d'ici 2025. Enfin, si l’étendue spatiale varie dans les différentes recherches, il semble utile de s’interroger sur les effets de la taille du terrain d’étude et de la résolution des cellules prises en compte, dans la prédiction. Les transformations de l’occupation du sol ont un impact significatif sur la dégradation des terres, y compris l'érosion des sols The European Mediterranean coastal area has experienced widespread land cover change since 1950 because of rapid urban growth and expansion of tourism. Urban sprawl and other land cover changes occurred due to post-war economic conditions, population migration, and increased tourism. Land cover change has occurred through the interaction of environmental and socio-economic factors, including population growth, urban sprawl, industrial development, and environmental policies. In addition, rapid expansion of tourism during the last six decades has caused significant socioeconomic changes driving land cover change in Euro-Mediterranean areas. Mediterranean countries from Spain to Greece experienced strong urban growth from the 1970’s onwards, and a moderate growth rate is projected to continue into the future. Land cover change can result in environmental changes such as water pollution and soil degradation. Several previous studies have shown that Mediterranean vineyards are particularly vulnerable to soil erosion because of high rainfall intensity and the fact that vineyards are commonly located on steeper slopes and the soil is kept bare during most of the cultivation period (November to April) when precipitation is at its highest. The main objective of this thesis is to predict long-term soil erosion evolution in a Mediterranean context of rapid urban growth and land use change at the catchment scale. In order to achieve this, the following specific aims have been formulated: (i) to analyze the spatial dynamics of land cover change from 1950 to 2008; (ii) to compare the impact of historical time periods on land cover prediction using different time scales; (iii) to test the impacts of spatial extent and cell size on LUCC modeling; and (iv) to predict the impact of land cover change on soil erosion for 2025

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Warlouzel, Karine. "Caractérisation et comportement des géotextiles pour la lutte contre l'érosion pluviale des sols : étude des mécanismes de protection et compatibilité avec la végétation." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10222.

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Abstract:

Les geotextiles utilises dans la lutte contre l'erosion ont pour but d'aider a l'installation d'une couverture vegetale tout en protegeant les sols. Or aucune caracteristique specifique et aucun critere de dimensionnement n'est actuellement propose pour savoir si les geotextiles utilises sont efficaces pour limiter l'erosion et assurer une bonne vegetalisation. C'est ce que nous avons tente de determiner. D'une part des essais specifiques ont ete developpes pour caracteriser les geotextiles utilises en protection contre l'erosion, en particulier la mesure de l'amortissement de l'impact des gouttes et de la porosite de surface. D'autre part des essais de comportement du systeme sol - geotextile soumis a la pluie et au ruissellement ont ete realises au laboratoire sur un plan incline avec un simulateur de pluie. L'influence des parametres structuraux des geotextiles 2d et 3d, des sollicitations hydrauliques (intensite de la pluie et du ruissellement) et des conditions geometrique (pente) a ete etudiee. La methode des plans d'experience a ete appliquee pour mettre en evidence les parametres pertinents. Des modeles de mecanisme de protection contre l'erosion sont proposes. Des planches experimentales sur site ont permis de valider, en conditions reelles de pluviometrie, les comportements observes. La compatibilite de la structure avec la croissance de la vegetation a aussi ete examinee par des essais en pots et in situ. Ils ont montre le role de la dimension des ouvertures sur le developpement de la partie aerienne au dessus du geotextile.

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Nguyen, Van Thiet. "Aménagements hydroélectriques et conséquences environnementales dans le nord du Vietnam." Thesis, Toulouse 2, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU20031/document.

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Abstract:

La thèse pose l’hypothèse que la construction des barrages hydroélectriques pourrait être un moteur de développement harmonieux entre montagnes et plaines. L’objectif serait de relier politiques de développement des barrages hydroélectriques et politiques agricoles en fonction des stratégies individuelles et des contraintes physiques et socio-économiques. Depuis les années 2000, dans toute l’Asie du Sud-Est, de nombreux projets de grands barrages hydroélectriques sont construits ou en construction pour répondre à la forte croissance de la demande en énergie, entraînant de grandes menaces sur la gestion de l’eau et l’environnement d’une part, et imposant d’importants déplacements de population d’autre part. Dans ces régions de montagne, les processus d’érosion représentent un risque majeur à la fois pour le comblement des lacs de barrage et pour la productivité agricole. Aussi grands investisseurs, pour la durée de vie des barrages hydroélectriques, et petits exploitants, pour leurs moyens de subsistance, se retrouvent également impactés. Le défi est de reformuler la relation entre la planification et la gestion des barrages hydroélectriques, et la planification et la gestion des terres agricoles des zones amont des barrages. Même si l’accompagnement socio-économique a été très largement amélioré de la part de l’Etat vietnamien, les agriculteurs déplacés et non-déplacés sont encore largement à subir les mutations sociospatiales régionales en cours. En effet, malgré des bonnes intentions gouvernementales et internationales, le manque de concertation au niveau local et le manque de connaissance en hydro-écologie restent les contraintes majeures pour le succès de la protection environnementale et l’équité entre les populations concernées, deux conditions obligatoires à la durabilité des projets de barrages hydroélectriques. Pour conclure, il semble que le succès d’implantation d’un grand barrage hydroélectrique soit lié à la capacité des décideurs à comprendre les interactions complexes entre systèmes écologiques et systèmes socio-économiques The thesis project assumes that the construction of hydropower dams could be a driven force for a harmonious economic development between mountains and plains. The aim would be to link policies for hydropower dam development, and policies for agriculture in mountains, within individual strategies, in relationship with physical and socio-economic constraints. Since 2000’s, throughout Southeast Asia, many projects of large hydropower dams are built or being built to meet the strong growth in demand for energy, causing great threats to water management and the environment on the one hand, and imposing important population displacement on the other hand. In these mountainous regions, the erosion process is a major risk for both the filling of reservoirs and agricultural soil productivity. Then major investors, for the lifespan of hydropower dams, and small farmers, for their livelihoods, are equally impacted. The challenge is to reformulate the relationship between planning and management of hydropower dams, and planning and management of agricultural uplands in upstream areas of dams. Although the socio-economic support has been very much improved from the Vietnamese State, displaced and non-displaced farmers are still largely undergoing regional socio-spatial changes on-going. In spite of good government and international intentions, the lack of consultation at local level and the lack of knowledge in hydro-ecology remain major constraints to the success of environmental protection and equity between the concerned populations, two mandatory conditions for sustainability of hydroelectric dam projects. In conclusion, it appears that the successful implantation of a large hydroelectric dam is related to the ability of policymakers to understand the complex interactions between ecological and socio-economic systems

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Bouzou, Moussa Ibrahim. "L'Erosion dans la vallée de Keita (Adar Niger) : contribution géomorphologique." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1988. http://www.theses.fr/1988GRE19028.

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Abstract:

L'adar est une region sahelienne a climat semi-aride. Les precipitations sont faibles (300 a 400 mm) et capricieuses ; les temperatures elevees se conjuguent aux effets du vent pour provoquer une evaporation intense. Situee dans le bassin des iulliminden, cette region est aussi un plateau recouvert d'une cuirasse ferrugineuse et entaille par des vallees dans lesquelles se regroupe la quasi totalite de la population a vocation agro-pastorale. La pression demographique y est tres importante. De ce fait, c'est une region qui, outre les contraintes naturelles, est surchargee, ce qui entraine un desequilibre ecologique. Cette these est une contribution a la connaissance de ce milieu en alliant des observations geomorphologiques a l'experimentation sur parcelles. L'objectif vise ici est la recherche de l'amelioration des methodes traditionnelles de culture afin de mieux integrer les paysans a la lutte contre la degradation et l'erosion du sol Adar is a sahelian region with a semi-arid climate. Situated in the iulliminden basin, this region is also a plateau covered by a ferruginous cuirass. The population is concentraded in the valleys. The result of demographic pression and natural constraints is ecological instability. This dissertation studies erosion in the keita valley and aims to ameliorate traditional antierosive fight methods ; in order to engage the peasants in the fight against the degradation of the environment

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Nguyen, Cong Doan. "Etude expérimentale de l'impact de l'érosion par suffusion sur les propriétés physiques et mécaniques des sols." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0676/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse s’est attaché à investiguer, d’une part, le mécanisme d’érosion interne par suffusion dans les ouvrages hydrauliques en terre, et d’autre part, les conséquences qu’il pourrait avoir sur le comportement mécanique du sol, l’objectif principal étant d’améliorer notre compréhension de ce processus et du comportement des sols érodés. La démarche adoptée est principalement expérimentale, réalisée à différentes échelles : du macroscopique, à l’échelle du matériau, au microscopique, à l’échelle des grains constitutifs. A l’échelle macroscopique, des essais de suffusion ont été réalisés sur des échantillons de sol à l’aide d’un nouveau dispositif d’essai d’érosion, appelé perméamètre de suffusion, développé dans le cadre de cette thèse. Après érosion dans le perméamètre, les échantillons érodés sont transférés par une procédure de congélation / décongélation dans un dispositif d’essai triaxial afin d’étudier leur comportement sous chargement mécanique. Les résultats obtenus à cette échelle ont permis de donner un aperçu général du mécanisme de suffusion et de mettre en évidence son impact sur les propriétés de résistance au cisaillement du sol. A l’échelle microscopique, une analyse fine a pu être menée en réalisant un essai de suffusion des mesures in-operando de tomographie à rayons X et de la visualisation locale par techniques optiques sur un sol artificiel. La caractérisation du sol à cette échelle microstructurale a permis de mieux comprendre le processus de suffusion, notamment en mettant en évidence l’apparition et le développement de fortes hétérogénéités qui semblent avoir une influence importante sur la réponse mécanique des sols érodés This thesis work has investigated, on the one hand, the mechanism of internal erosion by suffusion in earthen hydraulic structures, and, on the other hand, the consequences suffusion can cause on the mechanical behavior of soils, the main objective being to improve our understanding of both the suffusion process and the behavior of eroded soils. The approach adopted was mainly experimental, by a multi-scale scope: from macroscopic, at the material scale, to microscopic, at the grain scale. At the macroscopic scale, suffusion experiments were performed on gap-graded cohesionless soil samples using a newly developed testing device, called the suffusion permeameter. Then, the eroded samples are transferred by a freeze/thaw procedure to a triaxial device to study their behavior under mechanical loading. The achieved results provide a general overview of the suffusion mechanism at the sample scale and highlight its impact on soil shear resistance properties. At the microscopic scale, the suffusion mechanism has been studied by performing a suffusion test with in-operando x-ray tomography and using local visualization based on optical techniques in an artificial soil. Subsequent grain-scale analysis has provided a deeper understanding of suffusion process through the characterization of the eroded soil microstructure, particularly highlighting the occurrence and development of strong heterogeneities, which appear to play a key role in the macroscopic mechanical behavior of eroded soils

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Khlifi, Slaheddine. "Analyse du fonctionnement de quelques aménagements de conservation des eaux et du sol: cas des banquettes en Tunisie centrale et des lacs collinaires dans la Haute vallée de Medjerda." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2007. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210690.

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Abstract:

L’objectif du présent travail est l’analyse du fonctionnement des aménagements antiérosifs les plus répandus en Tunisie, les banquettes et les lacs collinaires. L’évaluation des banquettes a été basée sur leur caractérisation, le diagnostic de leur état, leur incidence sur le développement et la croissance de la culture de l’orge et leur impact sur certains paramètres physico-chimiques du sol. La reconstitution des apports hydriques, l’estimation des prélèvements pour l’irrigation et la détermination des apports solides moyens et exceptionnels ont été utilisés comme indicateurs pour l’évaluation des lacs collinaires. L’analyse diachronique a mis en évidence l’importance des cultures annuelles du périmètre aménagé en banquettes et la régression des espaces réservés aux terrains de parcours au cours du temps. Les résultats montrent que certaines banquettes ont été surdimensionnées tel que pour les écartements, les superficies des inter-ouvrages et leur longueur. Le diagnostic de l’état des ouvrages montre qu’une forte proportion des banquettes a été affectée par diverses formes de dégradation qui semblent être en rapport avec l’événement pluvieux exceptionnel de l’hiver 2003. L’évaluation des effets de l’aménagement en banquettes sur la production des céréales montre que la croissance, le développement végétatif et la production de matière sèche de la culture d’orge ont été significativement améliorés pour la zone située à proximité de l’ouvrage en comparaison avec la zone non aménagée. Après plus de trois décennies de la réalisation de l’aménagement, l’accroissement du rendement attribué à la mise en œuvre des banquettes a été évalué à 33% à proximité du bourrelet et à près de 10% en intégrant la superficie de l’ensemble de l’inter-banquette. Par ailleurs, l’aménagement en banquettes permet d’accroître la profondeur du sol, la teneur en matière organique, la capacité de rétention de l’eau, la fraction fine du sol et de réduire le taux de cailloux dans la zone limitrophe des ouvrages. Le taux de carbonates, le pH et la conductivité électrique semblent être non affectés par la mise en œuvre des banquettes. L’évaluation des prélèvements annuels, pour les besoins en eau d’irrigation, en moyenne durant la période de suivi, au niveau des lacs collinaires sur l’oued Fathiza I, l’oued Ras Rmal et l’oued Sned sont plus faibles que les apports effectifs indiquant une sous-utilisation de l’eau. Les apports moyens effectifs représentent entre 36% et 195% des apports estimés selon les ouvrages. Les apports solides moyens initialement estimés pour chacun des trois ouvrages ont été sous évalués se traduisant ainsi par une sédimentation prématurée. Les taux élevés de sédimentation risquent de compromettre la durée de vie des réservoirs. Les pertes de capacité, à la suite des précipitations exceptionnelles de l’hiver 2003, varient de 3,5% à 7,3% de la capacité initiale. Ces taux de sédimentation montrent l’impact des évènements paroxysmiques sur l’érosion au niveau des bassins versants de ces lacs collinaires. La spatialisation de la sédimentation à travers les cuvettes montre que l'essentiel du dépôt solide a lieu à l'amont des cuvettes. Doctorat en environnement info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Haghighi, Iman. "Caractérisation des phénomènes d’érosion et de dispersion : développement d’essais et applications pratiques." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST1133/document.

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Abstract:

Les processus érosifs constituent la cause majeure des ruptures des ouvrages hydrauliques comme les digues ou les barrages en terre. Ils touchent également de nombreux ouvrages comme les remblais d'infrastructure de transport ou les fondations de piles de ponts. Les phénomènes d'érosion sont des processus complexes qui dépendent de multiples paramètres. Il est donc indispensable de les caractériser au travers d'essais dédiés. Deux mécanismes principaux d'érosion sont généralement distingués sur les ouvrages linéaires en terre : l'érosion interne et la surverse. La dispersivité du sol est également un facteur important dans ces processus. Le présent travail étudie ces phénomènes à l'aide de trois dispositifs expérimentaux : l'essai d'érosion de trou (HET « Hole Erosion Test ») qui étudie l'agrandissement d'un canal circulaire par analogie à l'érosion interne (érosion de conduit), l'érodimètre à jets mobiles (MoJET « Mobile Jets Erosion Test ») qui érode la surface du sol par des jets perpendiculaires avec des analogies à l'érosion de surface et l'essai d'émiettage amélioré (ECT « Enhanced Crumb Test ») qui évalue le potentiel de désagrégation d'une texture de sol en absence de sollicitation mécanique. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés à développer et améliorer ces trois dispositifs expérimentaux, leur protocole d'essai ainsi que leur interprétation pour une application plus pertinente sur les ouvrages. Ainsi, pour le HET, une nouvelle méthode d'interprétation indépendante de l'hydraulique de l'écoulement est proposée. Le dispositif a également été adapté pour réaliser des essais sur des éprouvettes peu perturbées et les plages de sollicitations ont été étendues pour rendre l'essai à la fois applicable sur des sols très résistants et sur des sédiments très sensibles à l'érosion. Le dispositif de MoJET a été utilisé pour effectuer des campagnes d'essais sur ouvrages pilotes avec un mode opératoire révisé. Enfin, le dispositif d'essai d'émiettage a été amélioré pour effectuer un suivi temporel quantitatif de la désagrégation du sol dans l'eau et un protocole a été défini pour la réalisation d'essais sur les sols reconstitués ou prélevés. Dans une seconde partie, les différentes méthodes d'expérimentation ont été appliquées sur deux études pratiques. La première étude porte sur l'utilisation de chaux pour traiter les sols utilisés dans les ouvrages hydrauliques. Nous montrons au travers de campagnes d'essais en laboratoire et sur ouvrages pilotes que l'utilisation d'un tel traitement diminue considérablement la sensibilité à l'érosion des sols traités. La seconde étude porte sur l'influence de la salinité de l'eau (environnante ou constitutive du sol) sur les phénomènes d'érosion et de dispersion. L'utilisation des différents essais a permis de discuter l'influence de plusieurs paramètres et de caractériser le comportement des sols face aux différents aspects des processus érosifs Erosion Erosion processes are the major cause of failures in hydraulic earthworks such as levees and earth dams. They affect as well many structures including transport infrastructure embankments or foundations of bridge piers. Erosion phenomena are complex processes depending on multiple parameters. It is therefore essential to characterize them through direct measurements. Two principal mechanisms of erosion are generally distinguished on earthworks: internal erosion and overtopping. Dispersivity of the soil is also an important factor in these processes. The present work studies these phenomena using three experimental devices: the Hole Erosion Test (HET), which examines the enlargement of a circular channel simulating internal erosion (piping), the Mobile Jets Erosion Test (MoJET) that erodes the by jets perpendicularly to soil surface by analogy to surface erosion and the Enhanced Crumb Test (ECT) which quantifies the disintegration potential of a soil texture in the absence of mechanical loads. In the first part, we were interested in developing and improving these three experimental devices, their testing protocol and interpretation methods for a more relevant application on earthworks. Thus, for the HET, a new interpretation method independent of the hydraulic flow is proposed. The device has also been adapted to perform tests on undisturbed soil samples and the ranges of stresses have been extended to make the test applicable from highly sensitive sediments to highly resistant soils. The MoJET device was used to perform series of tests on problematic earthworks with a revised procedure. At last, the Crumb Test has been enhanced to perform quantitative monitoring of disaggregation of soil specimens in water and a protocol has been defined for conducting tests on reconstituted or undisturbed soil specimens. In the second part, the different test methods were applied to two practical studies. The first study focuses on the application of lime treatment to hydraulic earthworks. It has been found through series of tests in the laboratory and on experimental earthworks that the application of such treatment technique reduces significantly the sensitivity to erosion of soils. The second study examined the influence of water salinity (pore water or eroding/permeant water) on erosion and dispersion. The use of different tests led to discuss the influence of several parameters and characterize the behavior of soils in various aspects of erosion processes

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Le, Minh Hoang. "Modélisation multi-échelle et simulation numérique de l’érosion des sols de la parcelle au bassin versant." Thesis, Orléans, 2012. http://www.theses.fr/2012ORLE2059/document.

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Abstract:

L’objectif global de ce travail est d’étudier une modélisation multi échelle et de développer une méthode adaptée pour la simulation numérique du processus d’érosion à l’échelle du bassin versant. Après avoir passé en revue les différents modèles existants, nous dérivons une solution analytique non triviale pour le système couplé modélisant le transport de sédiments par charriage. Ensuite, nous étudions l’hyperbolicité de ce système avec diverses lois de sédimentation proposées dans la littérature. Concernant le schéma numérique, nous présentons le domaine de validité de la méthode de splitting, pour les équations modélisant l’écoulement et celle décrivant l’évolution du fond. Pour la modélisation du transport en suspension à l’échelle de la parcelle, nous présentons un système d’équations couplant les mécanismes d’infiltration, de ruissellement et le transport de plusieurs classes de sédiments. L’implémentation et des tests de validation d’un schéma d’ordre élevé et de volumes finis bien équilibré sont également présentés. Ensuite, nous discutons sur l’application et la calibration du modèle avec des données expérimentales sur dix parcelles au Niger. Dans le but d’aboutir la simulation à l’échelle du bassin versant, nous développons une modélisation multi échelle dans laquelle nous intégrons le taux d’inondation dans les équations d’évolution afin de prendre en compte l’effet à petite échelle de la microtopographie. Au niveau numérique, nous étudions deux schémas bien équilibrés : le schéma de Roe basé sur un chemin conservatif, et le schéma avec reconstruction hydrostatique généralisée. Enfin, nous présentons une première application du modèle avec les données expérimentales du bassin versant de Ganspoel qui nécessite la parallélisation du code The overall objective of this thesis is to study a multiscale modelling and to develop a suitable method for the numerical simulation of soil erosion on catchment scale. After reviewing the various existing models, we derive an analytical solution for the non-trivial coupled system modelling the bedload transport. Next, we study the hyperbolicity of the system with different sedimentation laws found in the literature. Relating to the numerical method, we present the validity domain of the time splitting method, consisting in solving separately the Shallow-Water system (modelling the flow routing) during a first time step for a fixed bed and updating afterward the topography on a second step using the Exner equation. On the modelling of transport in suspension at the plot scale, we present a system coupling the mechanisms of infiltration, runoff and transport of several classes of sediment. Numerical implementation and validation tests of a high order wellbalanced finite volume scheme are also presented. Then, we discuss on the model application and calibration using experimental data on ten 1 m2 plots of crusted soil in Niger. In order to achieve the simulation at the catchment scale, we develop a multiscale modelling in which we integrate the inundation ratio in the evolution equations to take into account the small-scale effect of the microtopography. On the numerical method, we study two well-balanced schemes : the first one is the Roe scheme based on a path conservative, and the second one is the scheme using a generalized hydrostatic reconstruction. Finally, we present a first model application with experimental data of the Ganspoel catchment where the parallel computing is also motived

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Patault, Edouard. "Analyse multi-échelle des processus d’érosion hydrique et de transferts sédimentaires en territoire agricole : exemple du bassin versant de la Canche (France)." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2018. http://www.theses.fr/2018MTLD0003/document.

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Abstract:

L’érosion hydrique est un processus majeur de dégradation des sols dans le monde avec des conséquences multiples : perte de terres agricoles, envasement des cours d’eau, coulées boueuses. En France, la région Hauts-de-France est la zone la plus touchée par ces pertes en terres qui peuvent dépasser les 10 t ha-1 an-1. Si les processus à l’origine de ces transferts sédimentaires ont été largement étudiés par la communauté scientifique ces dernières années, il reste néanmoins des verrous liés aux variabilités spatio-temporelles. De plus, l’efficacité des politiques récentes de lutte contre l’érosion n’est pas quantifiée. Cette étude propose une analyse de la variabilité spatio-temporelle des transferts sédimentaires selon plusieurs échelles (1-1000 km²), et une première évaluation de l’efficacité des politiques d’aménagement au sein d’un bassin du Nord de la France (la Canche ; 1274 km²). Une station de mesure haute-fréquence, a été implémentée à l’exutoire d’un sous-bassin versant de la Canche (la Pommeroye ; 0,54 km²) pour quantifier les transferts hydro-sédimentaires sur deux années hydrologiques contrastées. Selon nos résultats, les transferts varient de 29,4 à 70 t km-2 an-1. 40% du flux est exporté au cours de 3 épisodes érosifs majeurs (sur 48 enregistrés) et les paramètres forçants sont liés à la durée d’un épisode pluvieux et la quantité de précipitations. Sur ce même bassin, la prédiction spatiale à l’échelle centimétrique des transferts hydro-sédimentaires a pu être effectuée via le nouveau modèle d’érosion des sols WATERSED (BRGM) et l’efficacité d’un plan d’aménagement de lutte contre l’érosion a été quantifiée. Nos résultats permettent de valider l’opérabilité du modèle sur ce territoire. Les transferts sédimentaires à l’échelle du parcellaire agricole peuvent atteindre les 76 t km-2 pour un évènement donné et sont influencés par l’état de surface du parcellaire agricole. Une réduction significative (jusqu’à 84%) des transferts par les aménagements d’hydraulique douce est également observée. A l’échelle du bassin de la Canche, l’utilisation de traceurs chimiques et spectrocolorimétriques dans un modèle de mélange (Sed_Sat ; USGS) a permis d’évaluer d’une part les contributions des affluents de la Canche et d’autre part les contributions des sols et des berges (respectivement 30-70%). Des variations spatio-temporelles significatives ont pu être observées et les résultats tendent à montrer un potentiel impact positif des politiques récentes d’aménagement du territoire. Cette étude montre également que de nouveaux traceurs liés à la signature spécifique des particules magnétiques sont particulièrement prometteurs dans ce contexte pour tracer un signal d’érosion des sols. A terme, ces données pourraient être incluses dans des approches sediment fingerprinting. L’analyse selon plusieurs modalités spatio-temporelles et le couplage expérimentation/modélisation améliore donc notre compréhension de la dynamique des transferts sédimentaires sur le bassin versant de la Canche. Cela fournit des résultats essentiels pour orienter les futures politiques de lutte contre l’érosion des sols Water erosion is a serious concern in global land degradation leading to multiple consequences: loss of arable lands, siltation of streams, mudflows. In France, the Hauts-de-France region is the most affected area, and soil loss can exceed 10 t ha-1 yr-1. Although hydro-sedimentary processes have been widely studied by the scientific community, there is still a lack of knowledge in the understanding of the spatio-temporal variabilities. Additionally, the effectiveness of recent erosion control policies so far cannot be quantified. This study proposes an analysis of the spatio-temporal variability of sedimentary transfer at different scaling (1-1000 km²), and an initial assessment of the effectiveness of management policies within a northern France catchment (the Canche river, 1274 km²). A high-frequency monitoring station was implemented at the outlet of a Canche sub-catchment (the Pommeroye, 0.54 km²) to quantify the hydro-sedimentary transfer over two contrasted hydrologic years. According to our results, sediment yield varies from 29.4 to 70 t km-2 yr-1. 40% of the flux is exported during 3 major erosive events (out of 48 recorded) and the forcing parameters are related to the duration and the amount of rainfall. In this sub-catchment, the centimeter-scale spatial prediction of the hydro-sedimentary transfer was carried out using the new soil erosion model WATERSED (BRGM) and the effectiveness of an anti-erosion management plan was quantified. Our results validate the operability of the model in this context. For a given event, sediment transfer can reach 76 t km-2 yr-1 in agricultural plots and are strongly depending on the soil surface state. A significant reduction (up to 84%) of sedimentary transfer by the anti-erosion plan was also observed. At the scale of the Canche catchment, the use of chemical and spectrocolorimetric tracers in a mixing model (Sed_Sat tool; USGS) evaluated the contributions of the Canche tributaries and sediment sources contributions (i.e. channel banks and soils; 30-70% respectively). Significant spatio-temporal variations have been observed and the results show a potential positive impact of the recent management policies. This study also shows that new tracers related to the specific signature of magnetic particles are promising in the context to trace soil erosion. For further analyses, this data could be included in sediment fingerprinting approaches. Thus, this study based on several spatio-temporal modalities and the coupling of experimentation and modelling improves our understanding of the Canche hydro-sedimentary dynamics. It provides essential results to guide the future erosion control policies

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Mercier, F. "MODELISATION NUMERIQUE DE L'EROSION D'UN SOL COHESIF PAR UN ECOULEMENT TURBULENT." Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00978589.

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Abstract:

Les mécanismes d'érosion sont la principale cause de rupture des ouvrages hydrauliques en remblai, c'est pourquoi il est capital de pouvoir quantifier la résistance des sols à l'érosion. Divers appareillages permettent d'en obtenir une estimation, notamment le Jet Erosion Test (JET) dont le modèle d'interprétation est empirique. L'objectif de ce travail est de statuer sur la pertinence du modèle d'interprétation du JET. Pour cela, nous avons développé un modèle numérique 2D de type Navier-Stokes turbulent avec déplacement d'interface et remaillage, permettant de modéliser l'érosion d'un sol cohésif par un écoulement turbulent. En injectant dans notre modèle les paramètres d'érosion trouvés à la suite d'essais de JET, on retrouve numériquement l'évolution de la profondeur d'affouillement obtenue expérimentalement. Nous avons appliqué cette méthode à trois différents essais de JET, les résultats obtenus sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. En plus d'une importante étude paramétrique, ces résultats ont permis d'apporter d'importants éléments de validation au modèle d'interprétation du JET. Pour étendre le champ d'applicabilité du modèle, nous avons également appliqué cette méthode de modélisation à la configuration de l'érosion de conduit. Trois essais de Hole Erosion Test (HET) ont été modélisés et nous avons également obtenus des résultats en bon accord avec les résultats expérimentaux. Une analyse de la loi d'érosion et des paramètres d'érosion obtenus à la suite d'essais de JET et de HET a ensuite été initiée. Les bases d'une étude portant sur l'influence de l'angle d'incidence de l'écoulement, sur l'efficacité de l'érosion, ont été posées.

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Gomes, Mayara Germana dos Santos. "Perdas de solo, nutrientes e água por erosão e o subfator CiII em Argissolo e Latossolo com resíduos vegetais de cana-de-açúcar /." Jaboticabal, 2019. http://hdl.handle.net/11449/182210.

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Orientador: Marcílio Vieira Martins Filho Banca: José Marques Junior Banca: Vera Lucia da Silva Farias Resumo: A perda do solo quando ocasionada pela água da chuva resulta em impactos negativos como a degradação do solo. O fator cobertura e manejo do solo (Fator C) é aquele que mais facilmente técnicos e agricultores podem modificar, com o intuito de reduzir a erosão em entressulcos com a adição de resíduos vegetais na superfície do solo. O presente trabalho teve os seguintes objetivos: 1) avaliar a eficácia do uso de resíduos de palha de cana-de-açúcar em diferentes proporções no controle das perdas de solo, água, matéria orgânica (MO) e nutrientes; 2) propor modelos para estimar o subfator CiII relativo ao manejo com resíduos mantidos em superfície; 3) estimar o custo da erosão associados com as perdas de nutrientes do solo. O experimento foi realizado em duas áreas experimentais. A área 1 está localizada no município de Guariba - SP num Latossolo (LV) enquanto a área 2 está localizada no município de Tabapuã - SP em um Argissolo (PV). Para estimar as perdas de solo, água e nutrientes por erosão, aplicou-se chuva artificial, em parcelas experimentais, com 0 (CS0), 50% (CS50) e 100% (CS100) de cobertura sobre a superfície do solo. Cada parcela tinha a dimensão de 0,50 m de largura e 1,00 m de comprimento (0,5 m2). A intensidade média da chuva foi 60 mm h-1, durante 60 minutos. Os tratamentos CS100 propiciaram redução significativa nas perdas de solo (90%), água (88%), MO (97%) e nutrientes como P (97%), K (96%), Ca e Mg (98%), para ambos solos. O aumento da cobertura do solo nos trat... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) Abstract: Soil loss when caused by rainwater results in negative impacts such as soil degradation. The soil cover and management factor (Factor C) is the one that technicians and farmers can most easily modify in order to reduce interrill erosion with the addition of vegetal residues on the soil surface. The present work had the following objectives: 1) to evaluate the effectiveness of the use of sugarcane straw residues in different proportions in the control of soil losses, water, organic matter (OM) and nutrients; 2) to propose models for estimating the sub-factor CiII concerning the management with residues kept on the surface; 3) estimate the cost of erosion associated with soil nutrient losses. The experiment was carried out in two experimental areas. Area 1 is located in the municipality of Guariba - SP in a Latosol (LV) while area 2 is located in the municipality of Tabapuã - SP in an Argisol (PV). To estimate soil, water and nutrient losses by erosion, artificial rainfall was applied in experimental plots with 0 (CS0), 50% (CS50) and 100% (CS100) covering on the soil surface. Each plot was 0.50 m wide and 1.00 m long (0.5 m2). The average rainfall intensity was 60 mm h-1 for 60 minutes. CS100 treatments provided significant reduction in soil losses (90%), water (88%), MO (97%) and nutrients such as P (97%), K (96%), Ca and Mg both alone. The increase in soil cover in the treatments reduces the costs of erosion losses when expressed in terms of P2O5 (R$ 2.09 ha-1), KCl (R$ 4.30... (Complete abstract click electronic access below) Mestre

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Song, Layheang. "Usage des terres, ruissellement de surface, érosion des sols : analyse multi-échelles de l'impact des plantations de teck dans un agro-écosystème montagneux tropical humide." Electronic Thesis or Diss., Toulouse 3, 2021. http://www.theses.fr/2021TOU30188.

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Abstract:

L'érosion des sols est pourtant connue comme l'un des problèmes environnementaux les plus préoccupants au monde. L'érosion des sols est particulièrement et de plus en plus entraînée par les activités anthropiques dans le cadre du changement climatique. En RDP lao, un pays tropical, l'érosion des sols est due de manière significative à une gestion inappropriée des terres sur les terrains en pente. Le Houay Pano, un bassin versant cultivé du nord de la RDP lao, est exposé à l'érosion des sols, en particulier après la conversion de la culture itinérante en plantation de teck. La mauvaise gestion des terres en défrichant le sous couvert végétal sous la plantation de teck est considérée comme une cause sous-jacente du coefficient de ruissellement (Rc) plus élevé et de l'érosion des sols. Certaines mesures d'atténuation telles que le sous couvert végétal et la végétation rivulaire sont suggérées pour atténuer l'érosion des sols. Cependant, la mesure d'atténuation de l'érosion des sols et l'effet de la gestion de l'utilisation des terres sur le ruissellement de surface (SR) et la perte en sols/rendement de sédiments (Sl) à plusieurs échelles dans la plantation de teck ne sont pas entièrement évalués. Dans ce contexte, nous émettons l'hypothèse que le sous couvert végétal et l'herbe rivulaire atténuent l'érosion du sol dans la plantation d'arbres à teck et que les plantations d'arbres à teck ont ??des impacts sur SR et Sl entraînés par des processus dominants (l'érosion en nappe, l'érosion linéaire et le dépôt de sédiment) sur diverses échelles spatiales. Par conséquent, les objectifs fixés pour ce travail sont : (1) d'évaluer l'effet de la gestion du sous couvert végétal sur le ruissellement de surface et la perte en sols dans la plantation de teck à l'échelle de la micro-parcelle ; (2) d'évaluer la capacité des zones tampons d'herbes rivulaires à atténuer SR et Sl, et d'évaluer leur efficacité de piégeage de l'eau et des sédiments dans les plantations de teck sans sous couvert végétal à l'échelle du versant ; et (3) d'évaluer l'effet de la plantation de teck sur SR et Sl à diverses échelles spatiales (échelles de micro-parcelle, de versant incluant micro-bassin versant, et de bassin versant) dans un bassin versant tropical montagneux à utilisations mixtes de terre. Dans cette étude, le village de Ban Kokngew et le bassin versant d'Houay Pano ont été sélectionnés comme zones d'étude expérimentale pendant la saison des pluies. Des micro-parcelles, des pièges Gerlach et des déversoirs ont été utilisés pour estimer SR et Sl à chaque échelle. Nous avons suivi le modèle TEST développé pour l'érosion en nappe, qui nécessite quelques paramètres, pour évaluer Sl sur la micro-parcelle et le mettre en hautes échelles spatiales pour prédire Sl à l'échelle du versant et du bassin versant. Dans une étude réalisée en 2017 dans les plantations de teck de Ban Kokngew à l'échelle micro-parcelle, nous avons montré que Rc et Sl (23%, 381 Mg·km-2, respectivement) sous teck avec sous couvert végétal étaient inférieurs à ceux sous teck sans sous couvert végétal (60 % et 5455 Mg·km-2, respectivement). Par conséquent, l'atténuation de l'érosion des sols par le maintien du sous couvert végétal sous la plantation de teck réduit Sl de 14 fois. [...] Soil erosion is yet known as one of the most concerning problems of the environment in the world. Soil erosion is particularly and increasingly driven by anthropogenic activities under the changing climate. In Lao PDR, a tropical country, soil erosion is significantly due to inappropriate land management on the sloping land. The Houay Pano, a cultivated catchment of the northern Lao PDR, is prone to soil erosion, particularly after the conversion from shifting cultivation to teak tree plantation. Land mismanagement by clearing the understory under the teak tree plantation is considered as an underlying cause of higher runoff coefficient (Rc) and soil erosion. Some mitigations such as understory and riparian vegetation are suggested for alleviating soil erosion. However, the mitigation measure of soil erosion and the effect of land use management on surface runoff (SR) and soil loss/sediment yield (Sl) on multiple scales in the teak tree plantation are not fully assessed. In this context, we hypothesize that understory and riparian grass mitigate the soil erosion in the teak tree plantation and that teak tree plantation impacts on SR and Sl driven by dominant processes (inter rill erosion, linear erosion, and deposition) on various spatial scales. Therefore, the objectives set out for this work are: (1) to assess the effect of understory management on SR and Sl in the teak tree plantation on the microplot scale; (2) to assess the ability of riparian grass buffers to mitigate SR and Sl, and to assess their water and sediment trapping efficiencies in the teak tree plantations with no understory on the hillslope scale; and (3) to assess the effect of teak tree plantation on SR and Sl on various spatial scales (microplot, hillslope including micro-catchment, and catchment scales) in a mixed land uses mountainous tropical catchment. In this study, Ban Kokngew village and Houay Pano catchment were selected as experimental study areas during the rainy season. Microplots, Gerlach traps, and weirs were used to estimate SR and Sl on each scale. We followed the TEST model developed for inter rill erosion, which requires a few parameters, to assess Sl on the microplot and upscale it to predict Sl on the hillslope and catchment scale. In a study performed in 2017 in the teak tree plantations of Ban Kokngew on the microplot scale, we showed that Rc and Sl (23%, 381 Mg·km-2, respectively) under teak tree with understory were less than those under teak tree with no understory (60% and 5455 Mg·km-2, respectively). Hence, soil erosion mitigation by keeping the understory under teak tree plantation reduces Sl by 14 times. In a study performed in 2014 in the teak tree plantations of Houay Pano on both the microplot and the hillslope scales, we showed that leaving the riparian grass buffer of at least 6 m could limit SR and Sl discharging downstream during small storms (24-hour rainfall < 54.8 mm) with the trapping efficiency up to 88%. Lastly, in a study performed in 2014 in the teak tree plantations of Houay Pano on various scales, we showed that SR and Sl were significantly higher (p-value < 0.05) in the teak-dominated micro-catchment than in the mixed-land-use micro-catchment. SR and Sl decreased from the microplot (122 - 196 mm, 275 - 1065 Mg·km-2, respectively) to the micro-catchment (24 - 188 mm, 95 - 3635 Mg·km-2, respectively) and catchment scale (33 mm, 236 Mg·km-2, respectively), except that Sl in teak tree plantation increased from the microplot (1065 Mg·km-2) to the micro-catchment scale (3635 Mg·km-2). [...]

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Le, Minh Hoang. "Modélisation multi-échelle et simulation numérique de l'érosion des sols de la parcelle au bassin versant." Phd thesis, Université d'Orléans, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00838947.

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Abstract:

L'objectif global de ce travail est d'étudier une modélisation multi échelle et de développer une méthode adaptée pour la simulation numérique du processus d'érosion à l'échelle du bassin versant. Après avoir passé en revue les différents modèles existants, nous dérivons une solution analytique non triviale pour le système couplé modélisant le transport de sédiments par charriage. Ensuite, nous étudions l'hyperbolicité de ce système avec diverses lois de sédimentation proposées dans la littérature. Concernant le schéma numérique, nous présentons le domaine de validité de la méthode de splitting, pour les équations modélisant l'écoulement et celle décrivant l'évolution du fond. Pour la modélisation du transport en suspension à l'échelle de la parcelle, nous présentons un système d'équations couplant les mécanismes d'infiltration, de ruissellement et le transport de plusieurs classes de sédiments. L'implémentation et des tests de validation d'un schéma d'ordre élevé et de volumes finis bien équilibré sont également présentés. Ensuite, nous discutons sur l'application et la calibration du modèle avec des données expérimentales sur dix parcelles au Niger. Dans le but d'aboutir la simulation à l'échelle du bassin versant, nous développons une modélisation multi échelle dans laquelle nous intégrons le taux d'inondation dans les équations d'évolution afin de prendre en compte l'effet à petite échelle de la microtopographie. Au niveau numérique, nous étudions deux schémas bien équilibrés : le schéma de Roe basé sur un chemin conservatif, et le schéma avec reconstruction hydrostatique généralisée. Enfin, nous présentons une première application du modèle avec les données expérimentales du bassin versant de Ganspoel qui nécessite la parallélisation du code.

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Seblany, Feda. "Filter criterion for granular soils based on the constriction size distribution." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEC042/document.

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Abstract:

Les discontinuités granulaires dans les ouvrages hydrauliques ou dans leur fondation constituent une source majeure d’instabilités à l’origine des phénomènes d’érosion. L’érosion interne est ainsi définie comme une migration de particules engendrée par un écoulement interne parasite, dans un sol ou dans un ouvrage en terre. A long terme, les conséquences de cette migration peut affecter la stabilité des ouvrages et peut même conduire à leur rupture. La sécurité des ouvrages en terre dépend principalement de la performance de leurs filtres, c’est-à-dire de la capacité du filtre, mis en interne en phase de conception ou en externe en phase de réparation, à retenir les particules fines. L’espace poral d’un filtre granulaire est divisé en volumes élémentaires, appelés pores, reliés entre eux par des étranglements plus étroits appelés constrictions. Des recherches récentes ont montré que la distribution des tailles de constriction (CSD) joue un rôle fondamental dans la compréhension des propriétés de filtration des sols granulaires. Ce travail vise à étudier la CSD et son impact sur les mécanismes de filtration dans les matériaux granulaires. Pour atteindre cet objectif, deux approches ont été suivies dans ce travail: l’une numérique et l’autre analytique. Dans le cas des matériaux de forme sphérique, la méthode des éléments discrets (DEM) permet de calculer la CSD en s’appuyant sur une partition de Delaunay en tétraèdres. Cependant, une CSD plus réaliste peut être obtenue par association des tétraèdres voisins selon un critère basé sur le chevauchement de leurs sphères de vide inscrites. A partir de cette considération et en se basant sur les modèles analytiques existants, un modèle révisé est proposé pour obtenir rapidement la CSD. Les échantillons DEM générés sont ensuite utilisés pour examiner le potentiel de transport des particules fines à travers un filtre d’épaisseur donnée. Les résultats des essais de filtration numériques menés ont montré une corrélation entre la CSD et la possibilité de migration des particules fines. En conséquence, une formule analytique a été proposée pour calculer le diamètre d’ouverture de contrôle des filtres granulaires. Cette taille caractéristique qui prend en compte la granulométrie et la densité du matériau granulaire, a été introduite dans un critère de filtre construit sur la base de la CSD, en vue de le représenter de manière plus physique. Le critère proposé reproduit correctement des résultats expérimentaux rapportés dans la littérature The granular discontinuities in hydraulic structures or in their foundation constitute a major source of instabilities causing erosion phenomena, process by which finer soil particles are transported through the voids between coarser particles, under seepage flow. In the long term, the microstructure of the soil will change and the excessive migration become prejudicial to the stability of the structures and may also induce their failure. The safety of earth structures is mainly dependent on the reliability of their filter performance, i.e. the ability of the filter placed inside the structure during construction or outside during repair, to retain fine particles. Indeed, the void space of a granular filter is divided into larger volumes, called pores, connected together by throats or constrictions. Recent researches showed that the distribution of throats (Constriction Size Distribution or CSD) between pores plays a key role to understand the filtration properties of a granular soil. This research is devoted to investigate the constriction sizes and their impact on the mechanisms of filtration in granular spherical materials. To achieve this objective, two approaches were followed in this work: numerical and analytical approaches. In the case of spherical materials, the Discrete Element Method (DEM) can help to compute the CSD using the Delaunay tessellation method. However, a more realistic CSD can be obtained by merging adjacent Delaunay cells based on the concept of the overlap of their maximal inscribed void spheres. Following this consideration and by extending the previously developed analytical models of CSD, a revised model is proposed to quickly obtain the CSD. The DEM data generated are then used to explore the potential of transport of fine particles through a filter of a given thickness by means of numerical filtration tests. A correlation has been found between the CSD and the possibility of migration of fine grains. Accordingly, an analytical formula has been proposed to calculate the controlling constriction size of a filter material. This characteristic size, which takes into account the particle size distribution (PSD) and the density of the material, has been used to reformulate a constriction-based criterion in a more physical manner. The proposed filter design criterion is verified based on experimental data from past studies and a good agreement has been found

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Freitas, Ludmila de [UNESP]. "Qualidade e erodibilidade de latossolos sob mata e cultivo de cana-de-açúcar." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2014. http://hdl.handle.net/11449/122000.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-06-18Bitstream added on 2015-04-09T12:47:51Z : No. of bitstreams: 1 000812410.pdf: 1436948 bytes, checksum: 4623098ffebe2f51e2f9f98e9519244f (MD5) A avaliação da qualidade do solo é uma ferramenta importante para monitorar a sua degradação bem como planejar a implantação de práticas sustentáveis de manejo. O objetivo deste trabalho foi definir atributos físicos e químicos do solo para determinar a qualidade do solo e validar um modelo de índice de qualidade do solo, em Latossolos com produção de cana-de-açúcar e mata nativa. O estudo foi realizado nos municípios de Araras, Santa Ernestina e Guariba no estado de São Paulo. Foram coletadas 24 amostras de solo deformadas e indeformadas na profundidade de 0,0-0,10 m, em três áreas cultivadas com cana-de-açúcar e adjacentes de matas nativas. Foram avaliados os seguintes atributos do solo: a) químicos - pH em CaCl2, matéria orgânica (MO), fósforo (P), potássio (K+), cálcio (Ca2+), magnésio (Mg2+), acidez potencial (H+Al), alumínio (Al3+) e enxofre (S); b) físicos: macro, microporosidade, densidade do solo (Ds), estabilidade de agregados, diâmetro médio ponderado (DMP), erodibilidade global (K), em sulcos (Kr), em entressulcos(Ki),tensão cisalhante(c) e a susceptibilidade magnética (SM). Os dados foram submetidos a análises estatísticas multivariadas a fim de verificar as similaridades e/ou diferenças das áreas estudadas e para identificar os atributos indicadores de qualidade do solo bem como a determinação dos seus valores nas funções para determinar o índice de qualidade do solo (IQS). O estudo mostrou que a análise multivariada pelo método do scree-plot foi eficiente para determinar os atributos físicos e químicos que foram mais sensíveis em discriminar as áreas avaliadas sendo eles, a areia total, suscetibilidade magnética, argila, microporosidade, magnésio, cálcio, pH e matéria orgânica e que a área com maior teor de argila apresentou melhor qualidade do solo quando comparado com valores de referência de mata nativa enquanto que não houve diferenças entre as áreas quanto ... The evaluation of soil quality is an important tool to monitor the degradation as well as planning the deployment of sustainable practices of management. The aim of this work was to define physical and chemical attributes of soil to determine soil quality and validate a model of index of soil quality, in Oxisols with sugar cane production and native forest. The study was carried out in the municipalities of Araras, Santa Ernestina and Guariba in the state of Sao Paulo. Twenty-four samples were collected from soil disturbed and undisturbed in the 0.0-0.10 m, in three areas cultivated with sugar cane and adjacent native forest. We evaluated the following attributes of the soil: (a) chemical - pH (in CaCl2), organic matter (OM), phosphorus (P), potassium (K+ ), calcium (Ca2+ ), magnesium (Mg2+ ), potential acidity (H+Al), aluminum (Al3+) and sulfur (S); (b) physical: macro, microporosity, soil bulk density (Ds), aggregate stability, diameter weighted average (DMP), global erodibility (K), in rill erodibility (Kr), interrill erodibility (Ki) , critical shear stress (c) and magnetic susceptibility (MS). The data were submitted to statistical analysis multivariate in order to check the similarities and/or differences in the areas studied with different textural gradient and to identify the attributes indicators of soil quality as well as the determination of their values in functions to determine the index of soil quality (ISQ).The study showed that the multivariate analysis by the method of the scree-plot was efficient to determine the physical and chemicals attributes that were more sensitive to discriminate between the evaluated areas being them, total sand, magnetic susceptibility, clay, microporosity, magnesium, calcium, pH and organic matter and that the area with the highest clay content had the best quality of soil when compared with reference values of native forest while there were no differences between the areas as compared ...

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Freitas, Ludmila de. "Qualidade e erodibilidade de latossolos sob mata e cultivo de cana-de-açúcar /." Jaboticabal, 2014. http://hdl.handle.net/11449/122000.

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Abstract:

Orientador: Marcílio Vieira Martins Filho Coorientador: José Carlos Casagrande Banca: Zigomar Menezes de Souza Banca: Marcio Roberto Soares Banca: José Marques Júnior Banca: Carolina Fernandes Resumo: A avaliação da qualidade do solo é uma ferramenta importante para monitorar a sua degradação bem como planejar a implantação de práticas sustentáveis de manejo. O objetivo deste trabalho foi definir atributos físicos e químicos do solo para determinar a qualidade do solo e validar um modelo de índice de qualidade do solo, em Latossolos com produção de cana-de-açúcar e mata nativa. O estudo foi realizado nos municípios de Araras, Santa Ernestina e Guariba no estado de São Paulo. Foram coletadas 24 amostras de solo deformadas e indeformadas na profundidade de 0,0-0,10 m, em três áreas cultivadas com cana-de-açúcar e adjacentes de matas nativas. Foram avaliados os seguintes atributos do solo: a) químicos - pH em CaCl2, matéria orgânica (MO), fósforo (P), potássio (K+), cálcio (Ca2+), magnésio (Mg2+), acidez potencial (H+Al), alumínio (Al3+) e enxofre (S); b) físicos: macro, microporosidade, densidade do solo (Ds), estabilidade de agregados, diâmetro médio ponderado (DMP), erodibilidade global (K), em sulcos (Kr), em entressulcos(Ki),tensão cisalhante(c) e a susceptibilidade magnética (SM). Os dados foram submetidos a análises estatísticas multivariadas a fim de verificar as similaridades e/ou diferenças das áreas estudadas e para identificar os atributos indicadores de qualidade do solo bem como a determinação dos seus valores nas funções para determinar o índice de qualidade do solo (IQS). O estudo mostrou que a análise multivariada pelo método do scree-plot foi eficiente para determinar os atributos físicos e químicos que foram mais sensíveis em discriminar as áreas avaliadas sendo eles, a areia total, suscetibilidade magnética, argila, microporosidade, magnésio, cálcio, pH e matéria orgânica e que a área com maior teor de argila apresentou melhor qualidade do solo quando comparado com valores de referência de mata nativa enquanto que não houve diferenças entre as áreas quanto ... Abstract: The evaluation of soil quality is an important tool to monitor the degradation as well as planning the deployment of sustainable practices of management. The aim of this work was to define physical and chemical attributes of soil to determine soil quality and validate a model of index of soil quality, in Oxisols with sugar cane production and native forest. The study was carried out in the municipalities of Araras, Santa Ernestina and Guariba in the state of Sao Paulo. Twenty-four samples were collected from soil disturbed and undisturbed in the 0.0-0.10 m, in three areas cultivated with sugar cane and adjacent native forest. We evaluated the following attributes of the soil: (a) chemical - pH (in CaCl2), organic matter (OM), phosphorus (P), potassium (K+ ), calcium (Ca2+ ), magnesium (Mg2+ ), potential acidity (H+Al), aluminum (Al3+) and sulfur (S); (b) physical: macro, microporosity, soil bulk density (Ds), aggregate stability, diameter weighted average (DMP), global erodibility (K), in rill erodibility (Kr), interrill erodibility (Ki) , critical shear stress (c) and magnetic susceptibility (MS). The data were submitted to statistical analysis multivariate in order to check the similarities and/or differences in the areas studied with different textural gradient and to identify the attributes indicators of soil quality as well as the determination of their values in functions to determine the index of soil quality (ISQ).The study showed that the multivariate analysis by the method of the scree-plot was efficient to determine the physical and chemicals attributes that were more sensitive to discriminate between the evaluated areas being them, total sand, magnetic susceptibility, clay, microporosity, magnesium, calcium, pH and organic matter and that the area with the highest clay content had the best quality of soil when compared with reference values of native forest while there were no differences between the areas as compared ... Doutor

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