Dissertations / Theses on the topic 'Hydraulique urbaine'

Les tranchées de rétention / infiltration sont utilisées pour limiter les débits de ruissellement des eaux pluviales urbaines. Bien que techniquement et économiquement performants ces ouvrages sont sous-utilisés. Cette thèse vise à lever certains des obstacles à leur utilisation. L’étude du fonctionnement des tranchées expérimentales de rétention – allure des lignes d’eau et des hydrogrammes produits - a permis d’améliorer les connaissances sur le comportement hydraulique d’une tranchée munie de drains. Elle a en particulier montré que les tranchées remplies avec du matériau granulaire de forte porosité, galet 20-80, se comportaient sur le plan hydraulique plus comme des conduites de forte rugosité que comme des sols. Un autre résultat important est que les échanges d’eau entre les drains et le corps de la tranchée ne semblent pas limités par les fentes de diffusion. Ces connaissances nouvelles ont servi de base à la construction d’un modèle de simulation hydraulique des tranchées de rétention. Une procédure originale a ensuite été mise en place pour accélérer le vieillissement d’une tranchée d’infiltration. Cette procédure a permis d’observer la diminution des capacités d’infiltration de l’ouvrage pour une durée de fonctionnement équivalente à 6 ans. L’objectif de cette partie de la recherche était d’améliorer les connaissances sur le vieillissement et le colmatage des tranchées. Cette étude a permis de montrer que le modèle de Bouwer représente bien le fonctionnement de la tranchée à différents stades de colmatage. Ces résultats ont permis de coupler le modèle de Bouwer avec le modèle de stock
The detention/infiltration trenches are used to limit the flows of urban stormwater. Although they are technically and economically efficient these hydraulic works remain underused. This PhD thesis aims at overcoming some of the obstacles to their use. The study of the way experimental detention trenches work (based on the aspect of water profiles and outflow hydrographs) has allowed to improve knowledge on the hydraulic behaviour of a trench supplied by french drains. It specifically showed that the trenches filled with granular material of strong porosity (gravel 20-80) behave the hydraulic level rather as a pipe with strong roughness than as a soil. Another important result is that water exchanges between the drains and the trench body do not seem to be limited by the diffusion slits. This new knowledge has been used as a basis to build a hydraulic model to simulate the detention trenches behaviour. An original method was then defined to accelerate the ageing of an infiltration trench. This method has made it possible to observe the reduction of the structure’s infiltration capacities for an equivalent operating time of 6 years. The objective of this part of the research was to improve knowledge on trenches ageing and clogging. These results made it possible to couple Bouwer’s model with the storage model

La gestion de l’eau est un aspect central de la pérennité séculaire des oasis sahariennes et de leurs dynamiques économiques. En cette matière, il est important de faire la part entre les systèmes traditionnels et les systèmes « modernes » qui ont très largement bouleversé l’écosystème oasien. L’oasis du Tāfīlālt (Maroc), siège de l’émirat de Sid̲j̲ilmāsa et « port » du commerce caravanier entre le VIIIe et le XVe siècle, constitue un excellent observatoire de l’adaptation humaine en milieu aride. Afin de disposer de toutes les données nécessaires à notre réflexion sur l’hydraulique de Sid̲j̲ilmāsa, nous avons constitué un large corpus documentaire, issu du dépouillement de la littérature scientifique autour de la thématique générale de l’eau, focalisé principalement sur les études archéologiques et les techniques de mobilisation. Après une contextualisation du site archéologique de Sid̲j̲ilmāsa dans son environnement oasien et sa documentation écrite depuis le Moyen Âge, nous dressons un état des vestiges hydrauliques découverts depuis 2012 par la mission franco-marocaine. Observables sur l’ensemble des zones de fouilles, ces structures peuvent être associées au captage, à l’adduction ou au stockage de l’eau, ainsi qu’à l’évacuation des eaux usées. L’analyse et la description technique de celles-ci puis leur insertion dans un contexte stratigraphique général, permet, en mobilisant les données du corpus, de proposer des hypothèses fonctionnelles et une évolution des pratiques hydrauliques dans la Sid̲j̲ilmāsa médiévale. Dans la partie finale de la thèse, nous traitons notamment de la représentation symbolique de l’eau à Sid̲j̲ilmāsa, véhiculée depuis le Moyen Âge, et des changements dans les modes d’approvisionnement des populations locales au cours du temps, en nous basant sur les considérations archéologiques présentées durant tout ce travail de recherche et sur nos observations actuelles, afin de proposer un essai d’hydrohistoire du Tāfīlālt
Water management is a central aspect of the secular sustainability of Saharan oases and their economic dynamics. In this matter, it is important to distinguish between traditional systems and "modern" systems that have widely changed the oasian ecosystem. The oasis of Tāfīlālt (Morocco), seat of the emirate of Sid̲j̲ilmāsa and "port" of the caravan trade between the eighth and fifteenth century, is an excellent observatory of human adaptation in an arid environment. In order to have all the necessary data for our reflection on the hydraulics of Sid̲j̲ilmāsa, we have constituted a large corpus of documents, resulting from the analysis of the scientific literature around the general theme of water, focused mainly on archaeological studies and mobilization techniques. Following a contextualization of the archaeological site of Sid̲j̲ilmāsa in its oasis environment and its written documentation since the Middle Age, we establish a report of the hydraulic remains discovered since 2012 by the french-moroccan mission. Observable over all the excavation areas, these structures can be associated with the capture, supply or storage of water, as well as the disposal of wastewater. The analysis and the technical description of these remains then their insertion in a general stratigraphic context, allow us, by also mobilizing the data of the corpus, to propose functional hypotheses and an evolution of hydraulic practices in medieval Sid̲j̲ilmāsa. In the final part of the thesis, we deal in particular with the symbolic representation of water in Sid̲j̲ilmāsa conveyed since the Middle Age and changes in the way of supply of local populations over time, based on the archaeological considerations presented during all this research work and on our current observations, in order to provide an essay of hydrohistory in Tāfīlālt

Au Niger, la maîtrise des ressources en eau demeure toujours un défi majeur après plus de 50 ans de politique hydraulique. Les investissements réalisés durant la Décennie Internationale de l’Eau Potable et de l’Assainissement (1981-1990) et les Objectifs du Millénaire pour le Développement (2000-2015) n’ont pas pu couvrir les besoins énormes en eau. Le déficit en infrastructures se pose au niveau de toutes les composantes du secteur de l’hydraulique. Les besoins en eau de plus en plus croissants et l’insuffisance des investissements publics pour y faire face expliquent ce sous-équipement en infrastructures hydrauliques. Au niveau de la commune urbaine de Téra, au-delà de la forte croissance démographique et de l’insuffisance des investissements dans le secteur de l’eau, il faut ajouter les contraintes climatiques et hydrogéologiques dans l’analyse de la situation hydraulique. Dans la ville de Téra, la précarité hydrique est due à un déficit considérable de production d’eau et à un réseau de distribution d’eau inadapté au site de la ville. Ainsi, de décembre à août, les trois quarts de la ville, principalement les quartiers Carré, Résidence, Douane, TP et Guenobon restent sans être desservis en eau. En milieu rural, l’insuffisance des points d’eau, leur localisation par rapport aux villages et le temps de rétention assez court (3 à 4 mois) des plans d’eau entraînent une situation d’extrême précarité hydrique qui bouleverse la vie socio-économique. En ville comme en campagne, en dépit des différences territoriales et des modalités d’accès à l’eau, les populations vivent le même niveau de précarité hydrique et y apportent les mêmes types de solutions. Elles recourent ainsi aux points d’eau traditionnels et développent une solidarité hydraulique à travers la mutualisation des points d’eau entre quartiers, entre villages et entre ville-villages. Mais, avec cette situation hydraulique particulièrement précaire réduisant systématiquement la pratique des activités économiques et la satisfaction des besoins humains fondamentaux, les défis de développement local deviennent de plus en plus lourds pour la commune urbaine de Téra
In Niger, water resource management remains a major challenge after more than 50 years of water policy. Thus, the investments carried out during the International Decade of Driking Water and Sanitation (1981-1990) and the Millennium Development Goals (2000-2015) could not meet the enormous needs of water. The infrastructure deficit is being faced by all components of the hydraulic sector. The growing demand for water and insufficient public investment to meet it explain this under-equipment in water infrastructure. At the level of the urban district of Tera, in addition to the strong demographic growth and insufficient investments in the water sector, climatic and hydrogeological constraints must be added to the analysis of the hydraulic situation. In the city of Tera, the hydrous precariousness is due to a considerable lack of water production and an inadequate water distribution network at the city site. Thus, from december to august, three-quarters of the city, mainly the Carré, Résidence, Douane, TP and Guenobon neighbourhoods remain underserved. In rural areas, the insufficiency of water supply points, their location in relation to villages to the villages and the rather short time of retention (3 à 4 months) of lakes defines a situation of extreme hydrous precariousness which affects the socio-economic life. In town as in the countryside, despite the territorial differences and water access methods, the populations face the same level of hydrous precariousness and adopt the same types of solutions. Thus, they resort to the traditional water supply points and develop a hydraulic solidarity through the mutualisation of water supply points between districts, villages, villages and city. However, with this particularly precarious hydraulic situation systematically reducing the practice of economic activities and the satisfaction of the fundamental human needs, the challenges of local development become increasingly heavy for the urban district of Tera

Durant la période ottomane (XVIe-XIXe siècle), la ville d'Alger était réputée pour le nombre important des bains qu'elle possédait et pour la performance de son système hydraulique. Les sources textuelles arabes et occidentales, les documents iconographiques produits en grand nombre à cette époque ajoutés aux pièces authentiques émanant des archives de l'administration ottomaneet de celles des autorités feançaises établies durant les premières décennies de l'occupation permettent de dresser un tableau général sur l'histoire urbaine et socio-économique des bains d'Alger. Plusieurs aspects sur ces édifices sont abordés: leur nombre, leur histoire, leur situation dans la topographie de la ville, leur répartition géographique par rapport aux autres fonctions, leur mécanisme d'implantation dans la structure urbaine, leur alimentation en eau et relation aux éléments du réseau d'adduction urbain et enfin leur gestion et mode d'exploitation. Ce dernier aspect touche au problème des fondations waqf dont les bains font souvent l'objet en vertu de leur rentabilité économique
During the Ottoman period (16th-19th century), the city of Algiers was famous for the important number of public baths as well as the performance of its hydrolic system. Arab and Western textual sources, iconographic documents produced in quantity at this time added to authentic pieces stored in the archives of the Ottoman administration and in those of the French authorities established during the first decades of occupation, give an overview of the urban and socio-economic history of the public baths in Algiers. The dissertation deals with several aspects of these buildings: their number, their hystory, their location in the city topography, their geographic distribution as compared to other functions, the mechanism of their laout within the urban structure, their water supply and its connection to the water pipe network, and at last their management and mode of operation. The latter raises the question of legacy - waqf- of which the public baths are often the object due to their economic profitability

L’évaluation du débit en réseaux hydrauliques à surface libre est une problématique actuelle sur le plan scientifique, à forts enjeux technologiques, économiques et écologiques. Dans cette thèse, de nouvelles méthodologies d’instrumentation, basées sur une synergie entre mesures non intrusives de hauteur d’eau et modélisation numérique ont été développées. Celles-ci s’appliquent d’une part à des collecteurs dont le fonctionnement hydraulique est complexe et, d’autre part, à des ouvrages non-standard (Venturi, déversoirs d’orage). Ce travail de thèse multidisciplinaire vise une meilleure compréhension de l’écoulement pour en déduire des relations Q=f(hi) plus robustes, spécifiques à chaque site et associées à leurs incertitudes; mais également l’identification de possibles modifications du site de mesure afin d’améliorer l’estimation du débit. Au final, l’applicabilité des méthodologies développées a été éprouvée au travers de plusieurs études sur sites réels
The evaluation of the flow rate in free surface water systems is a current scientific problem, related to high technological, economical and ecological issues. In this study, new methods of instrumentation based on a synergy between non-intrusive water level measurements and numerical modeling have been developed. These methods are applied first to sewer pipes with complex hydraulic conditions then to non-standard hydraulic structures (Venturi flumes, Combined Sewer Overflows). This multidisciplinary work aims at a better understanding of the flow to identify more robust site-specific Q=f(hi) relationships related to their uncertainties. It also aims at the identification of possible modification of the measurement site in order to improve the flow rate evaluation. Finally, the applicability of the developed methodologies has been tested through several real site studies

En 1996, une nouvelle norme (NF EN 752-2) concernant la conception des réseaux d'assainissement est parue. Elle abandonne la notion de période de retour d'évènements pluvieux pour s'appuyer sur celle de période de retour de dysfonctionnement (mise en charge ou débordement). Si ce choix est fondamentalement judicieux, il n'en reste pas moins qu'il n'existe pas actuellement de méthode permettant de dimensionner directement canalisations et bassins de rétention selon cette notion. La question se pose donc de savoir comment les "anciennes" méthodes basées sur le concept de pluie de projet répondent à cette nouvelle exigence réglementaire. L'étude décrite ci-après a pour objectif d'apporter des éléments de réponse. Basée sur une analyse statistique des pluies, d'une part, et des débits et volumes qu'elles génèrent sur un réseau test synthétique, d'autre part, elle montre que, pour les canalisations, l'utilisation de pluies de projet répond à la norme NF EN 752-2 mais qu'elles n'optimisent pas le dimensionnement et que, pour les bassins de rétention, cette même méthode n'apporte pas de certitude quant au respect de la norme NF EN 752-2.

Les structures réservoirs se développent de plus en plus pour réduire les débits de ruissellement urbain et par voie de conséquence les risques d'inondations. Elles améliorent aussi la qualité des eaux rejetées dans les milieux naturels par temps de pluie. L'analyse fine du fonctionnement hydraulique de ces structures met en évidence de nombreux mécanismes faisant l'objet d'une étude bibliographique. Des systèmes diffusants sont souvent utilisés pour injecter les eaux de surfaces imperméabilisées voisines sans débordement et assurer leur bonne répartition spatiale, or leur fonctionnement est mal connu. Une approche de ce problème est d'abord réalisée en régime permanent, expérimentalement et numériquement en ne prenant en compte que le dispositif de diffusion sans le matériau poreux environnant. Puis une simulation des écoulements dans ce matériau est présentée, en particulier lorsque plusieurs réservoirs en cascade sont construits. Enfin un modèle simplifié des dispositifs de diffusion est proposé et permet leur couplage avec le milieu environnant à l'aide d'un code de calcul par éléments finis d'hydrodynamique souterraine.

La présente thèse porte sur les politiques de l'eau dans les petites et moyennes villes des territoires périurbains de Mumbai. Le point de départ de ce travail de recherche est le constat que le monopole public est défaillant sur les villes périurbaines de Mumbai. Une diversité des modes d'approvisionnement coexistent pour l'approvisionnement des ménages. Nous cherchons à montrer que les petites et moyennes villes indiennes sont propices au développement d'un ensemble de modalités d'accès à l'eau, publiques et privées, gratuites et payantes. Notre volonté est d'expliquer les raisons de cette diversité d'accès à l'eau, ainsi que la manière dont les ménages satisfont leurs besoins. Ces travaux de recherche s'appuient sur une étude de terrain (questionnaires ménages et entretiens semi-directifs) dans six villes des territoires périurbains de Mumbai. Nous avons mobilisé les apports de la nouvelle économie institutionnelle afin d'examiner les modes d'approvisionnement complémentaires au réseau municipal. Dans ce sens, les institutions (règles) formelles (service public, vente de l'eau) et informelles (accès coutumier) constituent des mécanismes institutionnels régulateurs en situation d'incertitude. Le secteur public échoue à fournir de l'eau à l'ensemble de la population étudiée. Face à la fragmentation et à la différenciation du service sur les territoires de l'étude, les arrangements institutionnels formels et informels du secteur de l'eau révèlent l'existence d'une multiplicité des modalités d'approvisionnement sur ces territoires. La multiplication et la diversification des sources d'approvisionnement est la norme d'approvisionnement sur les territoires périurbains. Nous cherchons à identifier sous quelles conditions les arrangements complémentaires d'approvisionnement en eau potable constituent une réponse à la demande domestique et comment ils participent à une meilleure organisation et gestion du service. Ce travail de thèse présente deux résultats majeurs. Le premier concerne la satisfaction de la demande en eau domestique dans les villes périurbaines et le deuxième porte sur la gouvernance de l'eau dans ces territoires. La thèse apporte des éclaircissements concernant le comportement hydrique des ménages et leurs choix d'approvisionnement selon les arrangements complémentaires qu'ils adoptent. Les travaux de recherche que nous avons menés montrent que ce qu'un individu perçoit de son état de pauvreté hydraulique diffère souvent de la classification définie par les normes nationales et internationales en vigueur. Nous avons élaboré un indicateur de la pauvreté en eau qui reflète la perception des ménages quant à leur état de richesse ou de pauvreté en eau. Nous ne pouvons pas dresser un comportement domestique uniforme dans les villes étudiées. Il existe en réalité une grande atomisation des comportements hydrauliques et cela constitue une des spécificités des petites et moyennes villes périurbaines. Les arrangements complémentaires adoptés reflètent des niveaux de pauvreté hydraulique différents. Face à cet état de pauvreté hydraulique, les ménages procèdent à une hiérarchisation de leurs besoins, multiplient leurs sources d'approvisionnement et développent des stratégies compensatoires pour s'assurer un service régulier et de bonne qualité. La thèse porte un intérêt particulier aux formes de gouvernance de l'eau dans les petites et moyennes villes périurbaines. L'analyse des interactions entre les opérateurs publics et privés et les usagers des villes étudiées n'est pas suffisante pour comprendre le partage et la gestion locale de l'eau. En dépit des contrats formels entre les usagers et les opérateurs, la gouvernance de l'eau s'organise autour de relations informelles. Les élus municipaux au pouvoir, les entreprises de camions-citernes et les propriétaires fonciers sont les acteurs qui en réalité structurent le secteur de l'eau dans les villes périurbaines. La gouvernance de l'eau s'articule autour de ce lobby local qui contrôle le pouvoir politique local, l'accès à l'eau et à la terre, et donne les orientations des politiques locales de l'eau. Des rapports de force inégaux et conflictuels organisent les relations entre les acteurs locaux. Avec la volonté des autorités locales de tendre vers une commercialisation croissante du service, il faudra examiner les conditions qui rendent possibles les partenariats entre autorités locales et opérateurs privés ainsi que les arrangements institutionnels associés. Faire des petits opérateurs privés des acteurs à part entière de la nouvelle gouvernance urbaine de l'eau nécessite de négocier des contrats formels entre les deux parties, ainsi que de revoir le rôle de chaque acteur, afin qu'il soit plus compétent, indépendant, transparent et redevable de ses actions. Notre travail est structuré en sept chapitres (un chapitre introductif et trois parties). Le chapitre introductif présente l'environnement institutionnel du secteur d'approvisionnement urbain en eau de l'Inde, ainsi que le niveau de service, et identifie le poids des facteurs exogènes qui influent sur le niveau d'accès à l'eau potable. La première partie porte sur les arrangements institutionnels d'approvisionnement en eau potable existants sur les territoires périurbains de Mumbai. Il s'agit à la fois de l'approvisionnement par le réseau municipal, et d'autres modalités publiques ou privées, gratuites ou payantes. Malgré l'existence d'une multiplication des sources d'approvisionnement, les ménages urbains souffrent d'un certain degré de pauvreté hydraulique. La deuxième partie explique la manière dont ils appréhendent leur accès à l'eau, à travers un indicateur de la perception de la pauvreté hydraulique que nous avons élaboré, et présente les stratégies compensatoires domestiques. La troisième partie traite des enjeux de la gouvernance urbaine de l'eau dans les territoires périurbains de Mumbai. L'objectif est à la fois d'identifier les caractéristiques endogènes qui influent sur la qualité de la gouvernance dans les territoires étudiés et de proposer des changements au sein des institutions et des organisations de l'eau, susceptibles d'améliorer l'accès à cette ressource.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANR (Agence National de la Recherche) "Flowres" ayant pour objectif d’améliorer la prédiction des crues extrêmes. Il a récemment été démontré que le dérèglement climatique tend à augmenter la fréquence et l’intensité de ces événements extrêmes, provoquant ainsi de nombreux dégâts, notamment dans les zones urbaines. L’objectif de ce travail de thèse a été d’étudier les configurations extrêmes, où une "canopée urbaine" est faiblement immergée. Cette étude repose sur une série de mesures expérimentales réalisées en canal hydraulique à surface libre, dans lequel différentes profondeurs de canopée et niveau d’immersion ont été considérées. Les canopées étudiées sont composées d’alignements d’éléments prismatiques. La première partie de ce travail à consister à élaborer le dispositif expérimental permettant d’acceder à la structure complète D de ces écoulements. Pour cela, un dispositif de PIV 2D-2C a été mis en place, couplé à l’utilisation de moyens techniques sophistiqués, comme des prismes transparents en verre BK7 ainsi qu’une optique télécentrique. Ce dispositif a permis d’obtenir des statistiques hautement résolues tant temporellement que spatialement, et ont aussi permis d’étudier la sensibilité de ces statistiques à l’échantillonnage spatial. Une fois le système de mesure mis en place, l’effet de l’immersion et de la profondeur de canopée sur la structure verticale 1D de ces écoulements a ensuite été étudiée. Les résultats montrent que la structure d’un écoulement dans une canopée profonde (k/` = 6) fortement immergée peut être décrite par différentes couches (sillage, couche de mélange, couche logarithmique). Cependant, la diminution de l’immersion et/ou de la profondeur de canopée tend à forcer les interactions entre les couches, et en supprimer certaines dans certains cas. De plus, on remarque que pour de très faibles immersions, le tenseur total devient négatif. Afin de comprendre et caractériser ce phénomène inattendu, une analyse par quadrant du tenseur de Reynolds a été effectuée. Dans le cas d’écoulements fortement immergés, les éjections (Q 2 ) et les balayages (Q4 ) contribuent majoritairement à l’écoulement. Cependant, la diminution de l’immersion est accompagnée d’une augmentation importante d’événements Q 3 dans la canopée, conduisant à un tenseur de Reynolds négatif pour des cas extrêmes. Pour finir, la compréhension de ces écoulements turbulents par l’intégration des profils verticaux 1D a permis de déterminer les lois de frottement globales associées. Il a été montré qu’il est nécessaire de définir correctement les grandeurs utilisées pour le coefficient de frottement f 0 , comme une vitesse débitante prenant en compte la porosité de la canopée ou encore une vitesse de frottement u 0 basé sur le fond du canal et non sur le sommet des prismes. On observe une corrélation entre l’immersion de la canopée et le coefficient de frottement f 0 . De plus, deux comportements distincts semblent émerger pour les faibles (h/k < 4) ou fortes (h/k > 4) immersions
This PhD work is part of the ANR project "Flowres" where aims is to improve the prediction of nextreme flood events. It has been shown that the climate change will increase the frequency and intensity of these extreme events, leading to major damages, especially in urban areas. The objective of this PhD was to investigate extrem configurations where urban canopy is weakly submerged. This work is based on experimental analysis carried out in a hydraulic open-channel flume in which various canopy depth and submergence levels were investigated. The canopies were built by alignment of prismatic roughness elements. The first part of this PhD work aimed at developping the experimental set-up allowing to obtain the complete structure of the flow. To this end, a PIV 2D-2C apparatus was used, paired with the use of advanced technical tools, such as prisms of BK7 glass and a telecentric optics. This set-up has enabled to obtain highly converged statistics (spatially and temporally), allow an investigation of sensitivity of these statistics to the spatial sampling. Once the experimental set-up designed, the effect of the flow immersion and of canopy depth on the 1D vertical structure was then investigated. Our results have shown that the flow structure of a depth canopy with an high submergence can be described by different (layers wake layer, mixing layer, logarithmic zone). A decrease of the submergence and/or the canopy depth increase interactions between the different layers, and sometimes, cancel it. Additionally, for some low submergence flow regimes, the total stress becomes negative. In order to understand and better characterize this unexpected result, we performed a quadrant analysis of the Reynolds stress. In the case of highly submerged flow, ejections (Q 2 ) and sweeps (Q 4 ) mostly contribute to the flow. By contrast, the decrease of the submergence is coupled with an significant increase of the Q3 event within the canopy. It can lead to a negative Reynolds stress in some flow regimes. Finally, the understanding of turbulent flows through integration of the 1D vertical profiles allowed calculation of thes associated global friction law. It has been shown that it is necessary to properlydefine the quantities used for the friction coefficient f 0 , such as a flow rate taking into account the porosity of the canopy, and a speed of friction u 0 based on the bottom of the channel (and not on the top of the prisms). There is a correlation between canopy submergence and the coefficient of friction f 0 . Moreover, two different behaviour appear for low submergence (h/k < 4) or high submergence (h/k > 4)

Malgré leurs mauvaises performances, les modèles de calcul de flux polluants (MCFP) dans les rejets urbains de temps de pluie (RUTP) continuent à susciter de l’intérêt du fait du fort potentiel qu’ils présentent pour prédire et contrôler ces RUTP. La contribution des sédiments à la pollution des RUTP est aujourd’hui largement reconnue comme prépondérante ; en conséquence, une modélisation idoine des processus en réseau apparait comme un élément clé pour améliorer la qualité de ces modèles. Dans ce contexte, plusieurs éléments ont été révélés par des études récentes menées sur les dépôts de réseaux d’assainissement unitaires, notamment sur « Le Marais » : (1) la présence d’une quantité importante de dépôts grossiers quasi-stationnaires qui modifient les caractéristiques du réseau ainsi que les conditions d'écoulement ; (2) l'identification d’un dépôt organique cohésif sur le Marais, la couche organique, capable d’expliquer la contribution du réseau à la pollution de RUTP et qui se constitue dans les parties amonts des collecteurs principaux. L’objectif de cette thèse est d’examiner l’effet de l’intégration de ces observations dans un MCFP de type semi-distribué, en prenant comme cas d’étude le site expérimental du Marais.Dans la première partie, on a travaillé à la prise en compte des dépôts grossiers dans le modèle hydrodynamique, puis on a évalué l’impact de cet ajout sur les processus de transport solide dans les réseaux. Pour y parvenir, un outil de modélisation capable de gérer l’écoulement sur une bathymétrie complexe était nécessaire. Ainsi, un schéma numérique conservatif de type Godounov a été développé et validé par rapport à certains cas de référence, avant de l’appliquer à l'échelle du réseau du Marais. Les résultats ont démontré un effet significatif de ces dépôts grossiers sur l’hydraulique du réseau, qui ensuite influence la production des particules et, dans une moindre mesure, le processus de transfert.Dans la deuxième partie, des données acquises récemment sur plusieurs sites avec des contributions de dépôts aux RUTP comparables et d’états d’encrassement différents (notamment pour la couche organique) ont été analysées dans le but d’identifier le vrai rôle de cette couche organique vis-à-vis de la production en réseau par temps de pluie. Les résultats ont montré que la couche organique ne représente qu’une source mineure vis-à-vis de la production en réseau. Afin d’identifier la source majeure, le modèle hydraulique développé dans la première partie a été couplé avec le modèle d’érosion de Skipworth et le modèle d’advection simple pour tester différents scenarii de localisation de dépôts. Les résultats de ce banc d’essai sont cohérents avec ce qui précède concernant la contribution de la couche organique ; il en ressort par ailleurs que les localisations les plus vraisemblables de la source prépondérante sont, dans l’ordre, le réseau amont et les collecteurs principaux
Despite their disappointing performance, urban stormwater quality models are still considered to be a potentially efficient decision making tool to control combined sewer overflows (CSOs) and thus are receiving ongoing investments to improve their quality. In this respect, in-sewer sediments are now widely recognized for their preponderant contribution to the pollution of CSOs assigning therefore a particular importance to mastering sewer processes module when refining these models. Recent studies conducted on in-sewer sediments in one of the extensively investigated urban catchments in Paris, Le Marais, highlighted new elements that could be helpful when addressing this module: (1) the existence of quasi-steady sewer grits deforming sewer characteristics and thus suspected to modify sewer flow conditions; (2) the identification of the potentially eroded sediment type during wet weather that is formed at the upstream parts of the Marais main trunks, the organic layer, that showed a cohesive like characteristic during in-situ flushing experiments. A site specific model for the Marais catchment is developed in this thesis adopting a semi-distributed configuration to examine the effect of integrating these field observations in its structure on the simulation of outfall discharges’ quality.In the first part, an evaluation of the impact of considering the sewer grits in the hydrodynamic module on the solid production and transfer processes in sewer system was carried out. To do so, a special modelling tool was necessary in order to handle sewer flow over a complex bathymetry. So, a well-balanced Godunov numerical scheme was developed and verified against some reference test cases before being extended to the Marais sewer scale. Results showed a significant impact of these coarse deposits on the hydraulic parameters. Solid production was demonstrated to be more sensible to this impact than the transfer processes.In the second place, previous findings obtained on combined sewer systems having no organic layer and high sewer contribution along with those obtained on the Marais were deeply investigated to identify the real role of this organic layer in sewer wet weather production. Results showed that this latter is only a minor source for wet weather erosion. To identify the major source, a quality module based on Skipworth erosion formulation and simple advection equation was used to test several scenarios of sewer sediment localization. The benchmark confirmed that the organic layer is not the major source of sewer production and that another source is preponderant and that can be located at the upstream branches as well as along the principal collectors with more probability of the former case

Nous analysons les mutations introduites par l'électricité dans la société gabonaise. L'électrification du territoire est abordée à travers une périodisation qui embrasse la période coloniale et postcoloniale. Les réseaux électriques sont d'abord implantés dans les villes portuaires. Ils s'étendent, à partir des années 1960, à l'intérieur du pays. La nécessité de diversifier les sources de production conduit le pays à s'ouvrir, dans les années 1970, à l'hydroélectricité. Ces différentes réalisations s'accompagnent des initiatives économiques et des politiques d'équipements publics visant à améliorer les conditions de vie des populations. Les transformations des modes de vie induisent une changement des mentalités. Toutefois, l'aménagement du territoire reste limité et montre une société gabonaise à deux vitesses. Une grande partie de la population reste en marge de la distribution publique d'électricité. Les activités économiques se cantonnent dans les principaux centres urbains.

Essentielle au développement de la civilisation pharaonique, l’eau a surtout été étudiée au travers de la place qu’elle occupe dans la religion mais rarement au travers de ses usages dans la vie quotidienne. Ainsi les aménagements hydrauliques ne sont-ils généralement que très brièvement mentionnés dans la littérature égyptologique. À partir des données fournies par l’archéologie (matériaux, modes de construction, etc.), cette thèse a donc pour premier objectif d’étudier dans le détail ces installations en s’appuyant sur un corpus qui recense, pour toute la période pharaonique, près de 400 structures, classées en quatre grandes catégories : puits, canalisations, bassins et aménagements sanitaires. Dans un second temps, cette analyse approfondie complétée d’un travail de synthèse, qui replace chacune de ces installations dans son contexte tout en les confrontant simultanément aux sources écrites et iconographiques, permet plus largement de comprendre comment l’eau s’intégrait dans la vie des Égyptiens. La présence ou l’absence de ces structures dans les maisons et plus largement dans l’agglomération reflète ainsi les besoins des habitants et les difficultés auxquelles il fallait faire face. Les installations hydrauliques se révèlent donc être une source d’informations à ne pas négliger puisqu’elles permettent d’appréhender sous un jour nouveau la ville pharaonique et la façon dont on y vit tout en dévoilant certains aspects de la société égyptienne
Essential in the development of Pharaonic civilization, water was especially studied through the place it occupies in the religion but rarely through its everyday use. Generally, hydraulic layouts are thus only briefly mentioned in Egyptological literature. From the data supplied by archaeology (materials, construction methods, etc.), this thesis thus has for first objective to study these installations in detail by relying on a corpus which lists, for the whole Pharaonic period, more than 400 structures, classified in four categories: wells, pipes, ponds and sanitary layouts. In a second hand, this detailed analysis, completed by a synthesis work replacing each of these installations in its context while confronting them simultaneously with written and iconographic sources, allows more widely to understand how water became integrated into Egyptians life. The presence or absence of these structures in houses and more widely in town thus reflects the inhabitant’s needs and the difficulties they were facing. Hydraulic layouts therefore appear to be a source of information not to be neglected for they cast new light on the Pharaonic city and its way of life while revealing certain aspects of the Egyptian society

L'image de la ville de Bénarès (Kāśī, Varanasi) est liée à son ensemble de ghāṭ – berges en forme de gradins – qui se déploie de façon monumentale sur la rive concave d'un méandre du Gange. L'aménagement de ce front d'eau s'inscrit dans un contexte culturel particulier qui nécessite un rapport de proximité avec l'eau du fleuve. La construction et le développement de ce front d'eau dans le temps et la manière composite dont les éléments architecturaux s'y sont intégrés, interrogent aujourd'hui cette grande unité urbaine qui forme un espace public de plus de 6 km de long. L'objectif de cette thèse est de comprendre les éléments qui ont concouru à la naissance et au développement de ce front. La forme architecturale et urbaine du ghāṭ est considérée comme un dispositif construit modulable adapté à un milieu fluvial, à une topographie et à des pratiques liées à la culture du lieu, qui facilite l'accès à l'eau quel que soit son niveau. M'appuyant sur des images anciennes, sur une série d'enquêtes de terrain et de relevés architecturaux, ainsi que sur des plans de travaux officiels, j'étudie les techniques de construction face aux contraintes de l'eau, j'observe et j'analyse le dialogue de cette forme de berge avec la géographie et le paysage urbain pour en mieux approcher son architecture et j'explique la matérialisation du ghāṭ par les pratiques diverses qui s'y déploient et les parcours symboliques qui y font référence. La relation toute particulière que la ville entretient avec son fleuve par l'architecture des ghāṭ explique son potentiel urbanistique inhérent à son développement dans le temps et le long de la berge
The image of Benares (Kāśī, Varanasi) is closely associated to the architecture of its riverfront composed of ghats – steps and terraces – that stretch out in a monumental way on the concave bank of a meander formed by the river Ganges. The expansion of this riverfront has to be understood in relation to a cultural tradition that demands a close proximity to the waters of the river. The construction and development of this riverfront in time and the various ways in which each architectural element is integrated with the river bank, calls into question its impressive urban unity that forms a public space extending more than 6 km. The aim of this thesis is to identify the elements that have contributed to the origin and the development of this front. The architectural and urban form of the ghat is considered as a constructed flexible device adapted to a specific river environment, a characteristic topography and to practices linked to the culture of the place, which allows for easy access to the varying levels of the river's water level. Based on pictorial archives, interviews, measure drawings done on site and on official planners' drawings, I examine the techniques of hydraulic constructions best adapted to counter the river's currents, I observe and analyze the relations between the riverbank, the geography and the urban landscape so as to better approach the ghats' architecture and I explain the materialization of the ghat through the diverse practices and the symbolic trajectories that surround it. The particular relation that the city entertains with its river, through the architecture of ghats, explains its urban potential inherent to its development in time and space i.e. along its river bank

Jusqu'à présent, la réhabilitation des réseaux d'assainissement urbains (RAU) a été réalisée en dehors d'un cadre méthodologique de gestion économique et durable. En raison du report continuel des interventions, les RAU se dégradent au point d'atteindre parfois un niveau de défaillance critique. Cet état précaire a des répercussions sur la qualité du service et le fonctionnement normal de ces réseaux. Désormais, les gestionnaires devront se doter de moyens structurés pour apprécier l'état de leurs réseaux et mettre en place un programme de réhabilitation efficace. C'est dans ce contexte que nous avons conçu un outil d'aide au diagnostic des RAU. Cet outil est basé sur une méthode systématique d'analyse du fonctionnement du réseau où des indices de performance sont évalués pour pouvoir comparer l'état de ses différentes composantes. L'évaluation de ces indices est réalisée par la détermination des paramètres de performance hydrauliques et structuraux et leur intégration. Les paramètres de performance hydraulique reflètent les mises en charge éventuelle que la conduite provoque sur elle-même ainsi que sur toutes les conduites situées en amont, sur la même branche, tout en tenant compte de la vulnérabilité et de la capacité de rétention de chaque site. Les paramètres structuraux sont caractérisés par deux aspects: le premier est intrinsèque car il est propre à la conduite. Il permet de tenir compte des différents défauts relevés lors de l'étape d'auscultation. Le second qui est extrinsèque permet d'anticiper le taux de dégradation et l'impact occasionné, en tenant compte de l'environnement dans lequel évolue la conduite. Pour obtenir un indice de performance unique, plusieurs approches heuristiques et intuitives intégrant les différents paramètres fonctionnels et structuraux ont été proposées dans la littérature. L'approche utilisée dans ce travail est différente: un système expert flou est conçu pour agréger les différents paramètres de performance et obtenir un indice de performance global pour chaque tronçon du RAU, en tenant compte simultanément des aspects hydraulique et structural.

Fondée sur une enquête archéologique de terrain, cette thèse est consacrée à l’étude des temples dans l’expansion d’un site majeur de l’Inde centrale, Badoh-Pathari (district de Vidisa, Madhya Pradesh), entre le 5e et le 10e siècle de notre ère. Le terrain de cette recherche empirique couvre une aire géographique d’environ 80 km² au sein desquels furent découverts un grand nombre de sites et de vestiges provenant de temples et de structures hydrauliques. En considérant que les temples et les ouvrages hydrauliques sont des artefacts historiques organisés dans l’espace et dans le temps, et qu’ils résultent de processus socioéconomiques au sein de contextes écologiques et anthropiques variés, ces travaux se proposent d’étudier non seulement les vestiges de ces artefacts et la configuration structurelle de leur site, mais également le paysage dans lequel ils existent et dans lequel se sont forgées les relations de l’homme avec le milieu, et de mettre ces résultats au service d’une recherche plus vaste sur l’implication et le rôle intermédiaire des institutions religieuses dans le développement d’un centre économique, politique et religieux et d’un territoire agraire à l’époque médiévale. L’étude du site de Badoh-Pa et #7789;h et #257;ri est menée dans le cadre (1) d’un examen descriptif des vestiges et de leur distribution spatiale et chronologique, (2) d’une exploration des particularités géomorphologiques des sites, de la fonction des ouvrages hydrauliques et de leur relation aux sites cultuels, (3) d’une analyse intégrée de diverses sources de données par la mise en place d’un système d’information géographique (SIG)
Based on new data acquired from fieldwork, this Ph.D. dissertation is devoted to the archaeological study of temples and their place in the expansion of an important site in Central India, Badoh-Pathari (Vidisa district, Madhya Pradesh), between the 5th and the 10th century AD. This empirical research covers a geographic area of about 80 km², in which a large number of sites and remains from temples and hydraulic structures were discovered and examined. As historic artefacts organized in space and time and within various ecological and anthropogenic contexts, the remains of these temples and hydraulic structures testify of several interrelated socioeconomic processes in the formation of a centre in early medieval time. This work deals not only with the material of these artefacts and the structural configuration of the sites, but also with the landscape in which they are kept and distributed, reflecting how the dynamic rela! tionship between man and environment were forged. It is crucial to integrate the study of both material sources and landscape in a historical context in order to address the question about the role of religious institutions in the economic, political and religious development of a centre in early medieval time. The purpose of this work is: (1) to examine in detail the remains and their archaeological context, as well as the spatial and chronological distribution of sites, (2) to explore the landscape features in which they are kept, the functions of hydraulic structures and their spatial relation to cult sites, (3) to develop an integrated analysis of various data in the framework of a geographic information system (GIS)

L’examen d’un certain nombre de réseaux de drainage urbains permet souvent de faire le constat, que ceux-ci deviennent progressivement, le siège d’écoulements en charge, voire de refoulements et de débordements. Les impacts sur l’équilibre du milieu aquatique, sont préoccupants et peuvent avoir des conséquences graves sur la salubrité des ressources en eau potable et l’usage récréatif de ces milieux. Ces dysfonctionnements sont souvent dus à l’augmentation des débits de ruissellement engendrée par l’urbanisation et les changements climatiques et à la réduction de la capacité hydraulique causée par l’usure et le manque de maintenance du réseau. Afin de pallier à ces dysfonctionnements hydrauliques et environnementaux, nous avons mis en oeuvre un programme pour optimiser la réhabilitation d’un réseau de drainage urbain. Les interventions potentielles sont principalement axées sur les pratiques de gestion optimales (PGO) qui visent la réduction du débit et du volume de ruissellement. Ces interventions peuvent aussi inclure les méthodes classiques de réhabilitation voire même le redimensionnement et la reconstruction des conduites problématiques pour améliorer la capacité hydraulique du réseau. Le programme développé a été appliqué sur un réseau réel et sur un réseau synthétique selon plusieurs scénarios de rétention et de pluies de conception. L’application de la méthodologie au réseau synthétique a permis d’illustrer les avantages d’intégration des PGO au moment de la conception pour optimiser les coûts de construction et de gestion à court terme tout en évitant les problèmes hydrauliques et environnementaux à long terme. L’étude de cas réel porte sur le réseau de l’arrondissement de Verdun qui est objet à de nombreux disfonctionnements hydrauliques et environnementaux. Le programme proposé a permis de définir la meilleure combinaison entre volume de rétention, réhabilitation et redimensionnement de collecteurs qui conduit aux performances hydrauliques et environnementales visées avec un coût minimal.

La première partie de ce mémoire de thèse montre l'intérêt de l'utilisation de nouveaux outils en hydrologie urbaine, à partir d'un historique de l'évolution des liens entre la ville et l'eau. Elle est suivie par une présentation synthétique des modèles hydrauliques simplifiés de simulation de crues. Les équations, leur contenu physique, les conditions limites, les méthodes de résolution et les méthodes de calage des paramètres sont analysées de manière détaillée. Le mémoire présente ensuite une série de résultats de simulations sur des cas hypothétiques choisis pour couvrir la plupart des conditions de l'assainissement. Les différentes méthodes de calage des paramètres sont testées ainsi que le fonctionnement numérique des modèles. Le mémoire met en évidence des domaines de validité (numériques et hydrauliques) en fonction de nombres adimensionnels et en référence aux résultats d'un modèle intégrant les équations complètes de Saint-Venant. La possibilité de modéliser les influences aval est testée avec un modèle de crue diffusante auquel est intégré un calcul de ligne d'eau. Une étude des conditions d'utilisation des modèles sur le terrain termine le mémoire qui peut être destiné à tous les services techniques des collectivités locales.

L'utilisation des moyens d'observation de la Terre et des techniques spatiales d'analyse pour modéliser, cartographier et évaluer le risque d'inondation de plaine constitue la problématique de ce travail. Appliquée aux bassins de la Moselle et de l'Elbe, la démarche est fondée sur une gestion du risque en trois phases : prévision et anticipation, gestion de crise, retour d'expérience et prévention. Dans la première, l'intégration d'informations spatialisées constitue une des applications clef de l'observation de la Terre. Au sein du bassin versant, les processus naturels sont étudiés grâce à l'imagerie radar et aux mesures in situ pour identifier des zones aux comportements hydrauliques homogènes. Une stratégie de calage des modèles de propagation de crue est proposée, prenant en compte les incertitudes de toutes les sources d'information utilisées (radar, terrain). La cartographie de l'extension de l'inondation est exploitable tant pour caler ces modèles, que pour fournir un support d'aide à la gestion de crise. L'instrument radar d'ENVISAT offre de nouvelles solutions techniques pour cette seconde phase, notamment par ses capacités multi-incidences, multi-polarisations et multi-résolutions. Mais l'imagerie spatiale, notamment optique, alimente la phase de prévention en décrivant les enjeux, au sens des biens et des personnes, et leur évolution au cours du temps. La combinaison avec une information sur l'aléa fournit une évaluation de la vulnérabilité des populations et des territoires, ainsi que du degré de prise en compte du risque dans leur aménagement.

Ressource naturelle aussi précieuse qu’indispensable à nos sociétés contemporaines que pendant l’Antiquité, l’eau est le point central de ce sujet de doctorat, que nous avons décidé d’aborder sous l’angle de sa gestion par les différents échelons du pouvoir au sein de l’Empire romain mais également au niveau individuel et privé, et cela à travers l’exemple de la ville romaine de Dougga, située en Afrique Proconsulaire, l’actuelle Tunisie. Cette problématique propose ainsi de s’intéresser aux moyens mis en œuvre par les différents niveaux de responsabilités dans le but d’approvisionner et de gérer les besoins en eau d’une importante ville romaine d’Afrique, en se consacrant à l’étude des différents types d’installations hydrauliques. Cette recherche permet de distinguer les techniques de construction et d’identifier les savoir-faire locaux et les influences romaines. Enfin, la confrontation des équipements hydrauliques entre les différents types d’édifices, permet d’évaluer le mode de gestion de l’eau à l’échelle de la ville
Natural resource as precious and indispensable to contemporary society during ancient times, water is the central topic of this thesis. We decided to address in terms of its management by different levels of power within the Roman Empire but also at individual and private, through the example of the provincial city of Thugga, in Africa Proconsularis, now Tunisia. This issue proposes to focus the resources used by the different levels of responsibilities in order to supply and manage the water needs of an important Roman city of Africa, dedicated to the study of different types of hydraulic structures

La complexite structurelle du reseau d'assainissement ainsi que la forte variabilite des flux qui y transitent sont a l'origine de problemes de simulation numerique tant de la ligne d'eau que des debits transportes. Nous avons modelise son comportement hydraulique en tenant compte de phenomenes et ouvrages particuliers tels que, ressaut hydraulique, influence aval ou encore passage sous pression. Inclusivement, nous avons voulu traduire l'influence hydraulique de la diversite des geometries de canalisation, de changements de section et de la survenue de derivations (confluences et defluences). Pour l'aspect ouvrage, nous avons integre a notre etude le deversoir d'orage dont le role est de premunir contre les debordements du reseau et de proteger la station de traitement des eaux usees d'une charge hydraulique trop importante en cas de pluie. Ainsi, nous avons mis en Œuvre plusieurs modeles numeriques unidimensionnels bases sur le systeme d'equations de barre de saint-venant. Celui-ci est exprime sous forme conservative et resolu en utilisant des schemas numeriques a capture de chocs capables de gerer de fortes variations sur les variables etudiees (hauteurs d'eau et debits). Ces methodes numeriques sont d'un ordre de precision au moins egal a deux et de type tvd, c'est a dire, non oscillatoire. La phase de verification experimentale a ete menee en trois etapes. Premierement, nous avons valide les modeles visant a reproduire les courbes de remous pouvant apparaitre dans un collecteur grace a un canal experimental. Les resultats obtenus, tres satisfaisants, nous ont permis de selectionner la plus precise des quatre methodes etudiees. Dans un second temps, nous avons valide l'aptitude de notre modele a representer le fonctionnement du changement de section grace a l'etude d'un canal a venturi. Pour finir, nous avons teste notre modele de deversoir a crete haute et basse grace a un banc d'essai physique
THE STRUCTURAL COMPLEXITY OF THE SEWER NETWORK AS WELL AS THE STRONG VARIABILITY OF THE CARRIED FLUXES ARE ANSWERABLE FOR NUMERICAL SIMULATION PROBLEMS OF THE WATER DEPTHS AND THE FLOW RATES. WE modelled the hydraulic behaviour of the system by TAKING INTO ACCOUNT PHENOMENA LIKE HYDRAULIC JUMP, BACKWATER EFFECT AND TRANSITION FROM FREE SURFACE TO PRESSURISED FLOW. WE ALSO delt with the geometrical diversity of the pipes, the presence of width variations and the appearence of JUNCTIONS. FINALLY, WE described OVERFALL STRUCTURES LIKE SEWER SIDE WEIR WHICH RULE is TO AVOID OVERFLOWS OF THE SEWER NETWORK AND TO PROTECT THE WASTEWATER TREATMENT PLANT FROM OVERLOAD IN RAINY WEATHER. SO, WE BUILt A ONE DIMENSIONAL NUMERICAL TOOL BASED ON the resolution of THE SHALLOW WATER SYSTEM OF EQUATIONS EXPRESSED UNDER IT'S CONSERVATIVE FORM BY USING SHOCK CAPTURING NUMERICAL SCHEMES WHICH ARE ABLE TO DEAL WITH STRONG VARIATIONS ON THE STUDIED VARIABLES (WATER DEPTH AND FLOW RATE). THE NUMERICAL METHODS implemented ARE AT LEAST SECOND ORDER ACCURATE AND OF TVD TYPE, which means, NON-OSCILLATORY. THIS NUMERICAL MODEL IS ABLE TO Estimate WITH PRECISION THE poured FLOW RATEs poured by the SIDE WEIR. THE EXPERIMENTAL VERIFICATION PHASE OF THE NUMERICAL MODELS WAS REALISED IN THREE STEPS. FIRST, WE VALIDATED THE MODELS COMPUTED WITH FOUR DIFFERENT NUMERICAL SCHEMES IN ORDER TO REPRODUCE THE BACKWATER CURVES THANKS TO AN EXPERIMENTAL CHANNEL. THE RESULTS OBTAINED, VERY SATISFYING, PERMIT US TO SELECT THE MOST ACCURATE NUMERICAL MODEL CHOOSEN BETWEEN THE FOUR COMPUTED. SECONDLY, WE VERIFIED THE ABILITY OF THE SELECTED MODEL TO REPRODUCE THE BEHAVIOUR OF THE CHANNEL EXPANSION OR CONTRACTION BY THE USE OF A VENTURI FLUME. FINALLY, WE TESTED THE ACCURACY OF OUR HIGH AND LOW CRESTED SIDE WEIR NUMERICAL TOOL THANKS TO A PHYSICAL TEST BENCH

Comment les sultans mamlûk ont-ils géré la question de l'eau dans leur capitale ? La problématique est duale : il s'agit, d'une part, de maîtriser le fleuve, pour assurer la protection des rives, et d'autre part, d'acheminer l'eau pour la distribuer à la population. Jusqu'à la mi XIVe siècle, la maîtrise de l'eau du Nil conditionne le développement urbain, provoquant tout à la fois l'atterrissement des berges et de fortes inondations. Le pouvoir doit ainsi trouver des solutions pour optimiser ces divagations fluviales afin de développer sa capitale. L'adduction d'eau repose, quant à elle, sur l'initiative individuelle, mais les Mamlûks, en évergètes, multiplient les installations de types hommoms et sabib, jusqu'à en créer un système de distribution quasi-standardisé. Le groupe politique équipe sa ville par le biais de l'outil waqf, et trouve dans l'administration militaire mamlûke les cadres nécessaires, acteurs et institutions, à la mise à bien de grands travaux hydrauliques.

Une approche théorique et expérimentale a été développée pour la détection de courtscircuits hydrauliques et la quantification de la contamination croisée dans le contexte de deux aquifères séparés par un aquitard et interceptés par un forage. De tels écoulements peuvent être dus, par exemple, à un défaut de scellement de puits de pompage ou de puits d'observation et peuvent avoir de graves conséquences économiques et de santé publique si l'aquifère inférieur est exploité pour la production d'eau de consommation. L'approche envisagée s'insère dans une perspective de développement durable et de préservation des ressources en eau. Le projet de recherche a consisté à développer et tester d'une part un protocole technique de détection des courts-circuits hydrauliques, et d'autre part une application mathématique pour caractériser et quantifier l'importance des débits de fuite engendrés par les courts-circuits hydrauliques. La méthode a été testée et validée par des modélisations numériques, des expériences de laboratoire à petite échelle, et à grande échelle sur un site de recherche expérimental. La méthode consiste en la réalisation de séries de pompages successifs à débits variables dans l'aquifère inférieur pour lesquelles les débits de fuite associés sont évalués. Le débit de fuite est déterminé à partir d'un essai de traçage non réactif. À chaque palier de pompage, un traceur est injecté en continue et à concentration constante dans un piézomètre installé dans l'aquifère supérieur. Si un défaut de scellement existe, le traceur s'écoulera à travers celui-ci et pourra être récupéré en sortie de pompage dans l'aquifère inférieur. Les équations présentées décrivent la relation existant entre le débit de fuite, la concentration d'injection du traceur, le débit de pompage et la concentration stabilisée mesurée en sortie de pompage. Des propriétés hydrauliques et géométriques du défaut de scellement peuvent ensuite être déterminées. La méthode a été testée sur le terrain, sur le site expérimental de Sorel au Québec, caractérisé par l'existence d'un système aquifère à nappe libre/aquifère à nappe captive séparé par un aquitard. Plusieurs forages ont été réalisés pour lesquels des défauts de scellement artificiels ont été créés. Les essais de terrain ont consisté à injecter une solution diluée de lithium dans l'aquifère à nappe libre et à réaliser une série de pompage dans l'aquifère à nappe captive. Les concentrations en lithium recueillies ont alors été utilisées pour les prédictions des débits de fuite. Les propriétés hydrauliques et géométriques des défauts de scellement ont ensuite été déterminées Les résultats obtenus ont alors été confrontés avec les caractéristiques in situ connues des défauts de scellement. La méthode proposée présente plusieurs avantages. Elle est relativement simple et peu coûteuse pour une application sur le terrain, aussi bien pour tester de nouveaux puits ou d'anciens puits déjà en place. Le piézomètre, qui fonctionne également en puits d'injection, peut être installé dans le même trou de forage que le puits (dans le cas de l'installation d'un nouveau puits) ou bien être installé dans un autre forage à proximité du puits (dans le cas d'un puits déjà en place). Le puits de pompage lui-même permet de recueillir les eaux marquées. Une limite pour l'application de la méthode est à relever. Elle concerne le contraste de conductivité hydraulique entre le défaut de scellement et l'aquitard. Il a été montré numériquement que pour un bon fonctionnement de la méthode, la conductivité hydraulique de l'aquitard doit être au moins de deux ordres de grandeur plus faible que la conductivité hydraulique du défaut de scellement. La théorie sur laquelle se base la méthode suppose que l'écoulement à travers l'aquitard est négligeable par rapport à celui du défaut de scellement. Dans le cas contraire, la méthode ne permettra pas une bonne évaluation des débits de fuite à travers le défaut de scellement. Bien que des hypothèses doivent être réalisées, la méthode fonctionne dans un cadre très général de système aquifères/aquitards. Enfin, il est à signaler que les propriétés du défaut de scellement pouvant évoluer dans le temps, l'importance de la contamination croisée est susceptible d'être modifiée. C'est pourquoi un puits suspect pourrait être amené à être retesté. Si le protocole est suivi et que les hypothèses sont respectées, la méthode développée constitue une approche très pratique et très fiable pour la détection et la caractérisation de courts-circuits hydrauliques engendrés par des défauts de scellement de puits
An experimental and theoretical approach has been developed for detecting and quantifying hydraulic short-circuits and cross-contamination between two aquifers separated by an aquitard and intersected by a borehole. Such leaks can be caused, for example, by improperly sealed pumping or monitoring wells and can have serious economic and health consequences if the underlying aquifer is being pumped for water supply. The research was undertaken within the global perspective of sustainable development and as an application of water resources protection. The research project consisted in developing and testing a technical approach and associated instrumentation for detection of short-circuits, and a mathematical approach to characterize and quantify the fluid and mass leakage rates. The methodology was successfully tested by numerical modelling, small-scale laboratory experiments, then finally at a large-scale field research site. The method consists in executing a series of successive, variable-rate pumping tests in the lower aquifer and measuring the leakage rates associated with each of the pumping steps. The leakage rate is estimated by a non reactive tracer test. At each pumping step, the tracer is injected under constant concentration from a piezometer installed in the upper aquifer. If a seal defect exists, the tracer will leak past the seal defect and will be recovered from the lower aquifer. The theoretical equations presented here describe the relationship between the leakage rate, the initial concentration of the injected tracer, the pumping rate and the recovered concentration. Hydraulic and geometrical properties of the seal defect can then be determined. The methodology was tested at the Sorel, Quebec field site, which is characterized by an unconfined and confined aquifer separated by an aquitard. The site includes several boreholes for which defective seals were artificially created. The field trial consisted of injecting a diluted lithium solution into the upper aquifer and concomitantly executing a series of pumping tests in the confined aquifer. The recovered lithium concentrations were used to confirm the theoretical solution for predicting the leakage rates. The predicted behaviour of the short-circuits and their calculated geometric and physical properties were confirmed with the in situ data. This newly developed methodology has several advantages. It is relatively simple and inexpensive to apply in the field, for wells to be newly dug as well as for existing wells. The piezometer, which also functions as the injection port, can be installed within the same borehole as the well (in the case of a new well), or drilled separately (for an existing well). The pumping well itself is used to monitor the tracer breakthrough. One limitation has been identified in regards to the applicability of this method. It concerns the contrast of hydraulic conductivity between the aquitard and the defective seal. It has been numerically shown that in order for the method to function, the hydraulic conductivity of the aquitard must be inferior to the hydraulic conductivity of the defective seal by at least two orders of magnitude. The theory upon which the method is based supposes that the aquitard leakage rate is negligible compared to that of the defective seal. In the opposite case, the method will not provide an accurate prediction of the leakage rate through the defective seal. Although some assumptions must be made, the method works for a wide range of aquifer/aquitard properties and leakage rates. However it must remembered that the properties of a seal can change with time, which can affect the degree of crosscontamination. Thus a suspect well should be re-tested fairly often. If the protocol is followed and the assumptions are respected, the approach provides a useful and practical method for detecting hydraulic short circuits

Pour l'évaluation du risque inondation, l’emploi de modèles numériques 2D d’hydraulique à surface libre reposant sur la résolution des équations de Saint-Venant est courant. Ces modèles nécessitent entre autre la description de la topographie de la zone d’étude. Sur des secteurs urbains denses ou des sites industriels, cette topographie complexe peut être appréhendée de plus en plus finement via des technologies dédiées telles que le LiDAR et la photogrammétrie. Les Modèles Numériques d'Elévation Haute Résolution (HR MNE) générés à partir de ces technologies, deviennent employés dans les études d’évaluation du risque inondation. Cette thèse étudie les possibilités, les avantages et les limites, liées à l'intégration des données topographiques HR en modélisation 2D du risque inondation en milieux urbains et industriels. Des modélisations HR de scénarios d'inondation d'origines pluviale ou fluviale sont testés en utilisant des HR MNE crées à partir de données LiDAR et photo-interprétées. Des codes de calculs (Mike 21, Mike 21 FM, TELEMAC-2D, FullSWOF_2D) offrant des moyens différent d'intégration de la donnée HR et basés sur des méthodes numériques variées sont utilisés. La valeur ajoutée de l'intégration des éléments fins du sur-sol impactant les écoulements est démontrée. Des outils pour appréhender les incertitudes liées à l'emploi de ces données HR sont développés et une analyse globale de sensibilité est effectuée. Les cartes d'indices de sensibilité (Sobol) produites soulignent et quantifient l'importance des choix du modélisateur dans la variance des résultats des modèles d'inondation HR ainsi que la variabilité spatiale de l'impact des paramètres incertains testés
High Resolution (infra-metric) topographic data, including LiDAR photo-interpreted datasets, are becoming commonly available at large range of spatial extent, such as municipality or industrial site scale. These datasets are promising for High-Resolution (HR) Digital Elevation Model (DEM) generation, allowing inclusion of fine aboveground structures that influence overland flow hydrodynamic in urban environment. DEMs are one key input data in Hydroinformatics to perform free surface hydraulic modelling using standard 2D Shallow Water Equations (SWEs) based numerical codes. Nonetheless, several categories of technical and numerical challenges arise from this type of data use with standard 2D SWEs numerical codes. Objective of this thesis is to tackle possibilities, advantages and limits of High-Resolution (HR) topographic data use within standard categories of 2D hydraulic numerical modelling tools for flood hazard assessment purpose. Concepts of HR topographic data and 2D SWE based numerical modelling are recalled. HR modelling is performed for : (i) intense runoff and (ii) river flood event using LiDAR and photo-interpreted datasets. Tests to encompass HR surface elevation data in standard modelling tools ranges from industrial site scale to a megacity district scale (Nice, France). Several standard 2D SWEs based codes are tested (Mike 21, Mike 21 FM, TELEMAC-2D, FullSWOF_2D). Tools and methods for assessing uncertainties aspects with 2D SWE based models are developed to perform a spatial Global Sensitivity Analysis related to HR topographic data use. Results show the importance of modeller choices regarding ways to integrate the HR topographic information in models

L’objectif scientifique de ce travail de thèse est la gestion hydraulique de l’inondation dans la ville. La maîtrise des volumes et hauteurs générés par les événements pluvieux passe par une connaissance fine des carrefours. En effet, les débits vont se distribuer au sein de la ville à travers ces noeuds. Le travail concerne tout particulièrement l’étude de la résolution numérique des équations bidimensionnelles de l’hydraulique à surface libre (équations de Barré de Saint Venant). L’outil privilégié pour répondre aux demandes des services techniques des agglomérations est la simulation numérique, seul outil permettant de faire des prévisions pour des événements exceptionnels. L’objectif est ainsi de mettre au point un outil de simulation robuste permettant de faire des choix en fonction d’objectifs. Le schéma numérique considéré est de type éléments finis discontinus de Galerkin associés à une limitation de pente. Le travail vise tout particulièrement à mette en oeuvre ce type de schéma et à étudier la robustesse et la stabilité de ce nouveau schéma de discrétisation notamment lors de l’utilisation de maillage non-structuré des carrefours de la ville à partir d’éléments triangulaires. Dans un premier temps, le schéma numérique est comparé favorablement par rapport à un schéma volume fini mis en oeuvre avec les mêmes propriétés sur différents problèmes hydrauliques transitoire et stationnaire. Un banc d’essai numérique est effectué montrant l’intérêt du schéma développé. Dans un deuxième temps, le schéma numérique est comparé par rapport à l’approche unidimensionnelle pour la prédiction des écoulements fluviaux, torrentiels et transcritiques à travers les jonctions. Nous terminons ce mémoire en vérifiant les capacités du schéma numérique à simuler les écoulements qui se développent au sein des carrefours de la ville, dans les conditions expérimentales étudiées par Mignot et al. (2008b). Ainsi, les résultats prédits par le schéma numérique sont comparés avec les caractéristiques correspondantes des écoulements mesurés expérimentalement ainsi qu’avec les résultats prédits par la méthode des volumes finis 2D et un logiciel basé sur la méthode des volumes finis pour la résolution des équations tridimensionnelles de Navier Stokes (FLUENT 3D)
The scientific objective of this work of thesis is the hydraulic management of the flood in the city. The control of volumes and water depths generated by the rainy events passes by a fine knowledge of the crossroads. In fact, the flows will be distributed within the city through these nodes. The work concerns particularly the study of the numerical resolution of the two-dimensional equations of hydraulics at open channel (Saint Venant equations). The tool privileged to answer to the requests of the engineering departments of the agglomerations is the numerical simulation, only tool making it possible to make forecasts for exceptional events. The objective is thus to develop a tool for simulation robust making it possible to make choices according to objectives. The considered numerical scheme is based on the discontinuous Galerkin finite elements method associated with a slope limitation. The work will aim particularly to implements this type of scheme and to study the robustness and the stability of this new scheme of discretization in particular during the use of unstructured mesh of the crossroads of the city starting from triangular element. In the first time, the numerical scheme is favourably compared to a finite volume scheme implemented with the same properties on various hydraulic problems transient and steady. Numerical results of several flow problems show the interest of the developed method. In the second time, the numerical scheme is compared to the one-dimensional approach for the prediction of the subcritical, supercritical and transcritical flows through the junctions. We finish this memory by checking the capacities of the numerical scheme to simulate the flows which develop within the crossroads of the city, under the experimental conditions studied by Mignot et al. (2008b). Thus, the results predicted by the numerical scheme are then compared with the corresponding characteristics of the flows measured in experiments as well as with the results predicted by a 2D finite volume method and a software based

Le propos de cette thèse est d'étudier les rapports entre les structures sociales et les représentations d'une ressource territoriale stratégique : l'eau. Entre les membres de la société mexicaine et l'accès à l'eau, se trouve une médiation institutionnelle et symbolique dense : le champs des politiques de l'eau. Dans cette recherche, on étudie deux processus : 1) la sociogenèse du sens commun dominant dans le champ bureaucratique national et 2) l'utilisation stratégique de cette formation discursive nationale pour légitimer l'approvisionnement en eau de la capitale fédérale et la façon dont se confrontent d'autres sens communs façonnés dans d'autres champs régionaux et locaux. Avec le premier thème, on étudie une réforme institutionnelle, discursive et des trajectoires des agents bureaucratiques qui restructurèrent l'institution hydraulique nationale de 1975 à 1989. Avec le second, on analyse l'hétérogénéité des discours et positions dans un champ géopolitique hautement conflictuel où se joue l'appropriation de l'eau fournie à la capitale. Cette recherche utilise une méthodologie qui combine l'étude d'archives historiques et administratives, les entretiens avec des agents institutionnels, universitaires et sociaux, et des observations de terrain
The relationship between the individual and the water is a complex mediation made up of institutions and discourses. In this thesis, two aspects of this institutional and discursive mediation are studied: 1) The transformation of dominant common sense in the bureaucratic field of water policy, and 2) the representations of the territory that go with the actions of bureaucratic and social agents of water supply in Mexico City. In the first part we study the trajectories of bureaucratic agents that reformed the hydraulic national institution from 1975 to 1989. It is considered that the discursive formation and the network that drove the reforms are two sides of the same coin and both of them express the change in the field of water policy. This reform was not important in the adoption of the neoliberal perspective, but especially in the recovery of the autonomy of the water sector. The resulting discursive formation is the common sense today. The second part examines the representations of territory built from different positions of the geopolitical field defined by water supply to Mexico City. Conflicts over water appropriation translate into textual, verbal, cartographic or pictorial representations. In the first part we study an institutional and discursive transformation, and the trajectories of the dominant agents of a national bureaucratic field. The second part deals with the speeches and positions in a geopolitical field where the agents dispute the ownership of the water that supplies the capital city and its metropolitan area
Entre el individuo y el agua hay una compleja mediación formada por instituciones y lenguajes. En esta tesis se estudian dos aspectos de esa mediación institucional y discuriva: 1) La transformación del sentido común dominante en el campo burocrático de la política hidráulica nacional y 2) Las representaciones del territorio que acompañan las acciones de los agentes burocráticos y sociales para abastecer de agua a la Ciudad de México. En la primera parte se estudian las trayectorias de los agentes burocráticos que reformaron la institución hidráulica nacional de 1975 a 1989. Se considera que la formación discursiva y la red reformadora son dos caras de la misma moneda y ambas expresan la modificación del campo de las políticas del agua. Esta reforma consistió no tanto en la adopción de la perspectiva neoliberal, sino sobre todo en la recuperación de la autonomía del sector hidráulico. La formación discursiva resultante es el sentido común actual. En la segunda parte se estudia la gama de representaciones del territorio construidas desde diferentes posiciones del campo geopolítico definido por el abastecimiento de agua a la Ciudad de México. Los conflictos por la apropiación del agua se traducen en representaciones texuales, verbales, cartográficas, pictóricas. En la primera parte se estudia una mutación institucional, discursiva y de las trayectorias de los agentes dominantes de un campo burocrático nacional. En la segunda parte se estudia la diferencia entre los discursos y posiciones en un campo geopolítico conflictivo donde se disputa la apropiación del agua con la que se abastece la capital del país y su zona metropolitana. Palabras clave : política del agua, campo burocrático, reforma institucional, conflicto por el agua, cuenca hidrológica, geopolítica del agua, discurso, representacioness sociales

Le climat de la Grèce n'a pas changé depuis l'antiquité ; comme de nos jours, ce pays avait alors une répartition très inégale des pluies au long de l'année, qui se caractérise par des pluies abondantes en automne et en hiver, et une période sèche le reste de l'année. Pour l'usage domestique, artisanal et agricole, lorsque les sources et les rivières faisaient défaut, les Grecs ont utilisé la nappe souterraine par le moyen des puits, ou l'eau de pluie qu'ils conservaient dans des citernes. A l'époque archaïque, lorsque se sont formées les cités, l'ouvrage essentiel pour fournir l'eau reste le puits. Les réglements établis par Solon à Athènes montrent bien cette prédominance du puits à cette époque. Avec l'essor des cités, au cours du VIe siècle, puis au Ve siècle, les fontaines se sont développées. Toutes les cités de Grèce ont eu ces fontaines magnifiques et sonores, ornées de colonnes et de portiques, qui renvoyaient les rires des usagers joyeux : les vestiges archéologiques viennent à cet egard confirmer les témoignages des peintures sur vases. Les Grecs ont su correctement alimenter en eau leurs villes et leurs sanctuaires par des ouvrages divers, qu'ils ont protégés par une réglementation précise et rigoureuse. Ils ont assuré l'essentiel pour la collectivité, mettant souvent une note d'art et de goût dans leurs ouvrages, avec leur sens esthétique si développé pour tout ce qui touche l'architecture. Mais ils n'ont pas utilisé l'eau comme source d'énergie. Un grec d'Alexandrie a laissé la description de la machine à vapeur et de son fonctionnement, mais aucune application pratique n'a été faite de cette invention. - Premièe partie : les ressources en eau. - Deuxième partie : les ouvrages hydrauliques. - Troisième partie : l'utilisation de l'eau et sa législation
The climate of Greece has not changed since antiquity ; as now, this country had then a very unequal distribution of rain throughout the year, which is characterized by abundant rain in autumn and winter and a dry period for the remainder of the year. For domestic, artisanal and agricultural use, when springs and rivers were insufficient, the Greeks used subterranean water through the means of wells, or rain-water that they kept in cisterns. In the archaic period, when cities were beginning to be formed, the main installations used to obtain water were the wells. The regulations fixed by Solon in Athens show well the predominance of wells during this period. With the growth of cities, during the 6th, then the 5th century, fountains were being developped. All the cities of Greece had these beautiful and resonant fountains, ornate with columns and proches. Which returned the laugh of joyful users : archaeological remains merely confirm the evidence of vase-paintings. The Greeks knew how to feed their towns and sanctuaries with water by using various devices that they protected by well defined and severe regulations. The Greeks provided the essentials for their people, often giving a touch of art and taste in their installations with their aesthetic sense which, concerning architecture, was very developped. But they did not use water as a source of power. A Greek from Alexandria left the description of a steam-engine and its

Texte remanié de : Thèse de doctorat : Art et archéologie : Paris 1 : 2000 : Les monuments de l'eau : aqueducs, châteaux d'eau et fontaines dans la ville moderne (1661-1791).
Bibliogr. p.154-156. Notes bibliogr. Index.

Les recherches en milieu lacustre ont généralement porté sur les grands lacs naturels et les barrages. Or les défis scientifiques que présentent les lacs urbains sont nombreux du fait de leur faible profondeur et de leur extension .Le travail que nous présentons ici s'inscrit dans le cadre du projet Petits Lacs Urbains Mesures Modèles Multi-Echelles (PLUMMME), projet financé par la région Île-de-France (programme DIM R2DS).Ce projet a permis l'équipement du lac de Créteil en mesures à haute résolution. Ce sont ces mesures physiques et biologiques qui sont essentiellement exploitées dans cette thèse, parfois en comparaison avec celles du lac du Bourget. La première étape de cette thèse a été ainsi d'enrichir la base de données déjà disponible. Pour cela, nous avons mis en place une station de mesure en continu (capteurs de température, chlorophylle et luminosité, données météorologique telles que vitesse du vent et température atmosphérique), ainsi que deux chaînes de mesures comportant différents capteurs. Des campagnes de mesures spécifiques ont également été réalisées pour l'étude de hydrodynamique à l'aide d'un courantomètre de type Acoustic Doppler Velocimeter (ADV), ainsi qu'un profileur de type Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP) à deux points différents du lac (point central et point du rejet d'eaux pluviales). L'analyse des différents champs montre que le lac présente des stratifications avec une période d'une semaine. Nous avons également identifié les modes d'oscillations des ondes internes lorsque ces dernières se produisent sous l'effet du vent. L'analyse spectrale a permis de mettre en évidence une première propriété d'invariance d'échelle des différents champs mesurés. Les différents processus physique (turbulence, stratification, écoulement proche de la paroi) opérant le long de la colonne d'eau ont également été caractérisés. L'analyse spectrale ne permet pas de mettre en évidence le caractère intermittent des fluctuations des champs mesurés, ces dernières peuvent par contre être analysées à l'aide des techniques multifractales. Dans cette thèse nous avons montré que lorsqu'il existe une dépendance entre deux champs, celle ci est multi-échelle. L'utilisation du modèle multifractal universel (UM) a permis de quantifier le degré de cette dépendance. La qualité de l'estimation des paramètres UM dépend fortement de celle de l'invariance d'échelle observée: des séries temporelles présentant des tendances ne respectent pas cette invariance. Les effets de ces dernières sur l'estimation des paramètres UM peuvent être éliminés en utilisant la méthode de décomposition empirique modale dans l'espace physique. L'utilisation des données du champ de vitesse mesuré à l'aide de l'ADCP montre que, les pentes des spectres suivent un profil logarithmique selon la verticale, cela met en évidence que différents processus physiques opèrent le long de la colonne d'eau. Nous montrons également que l'hydrodynamique du lac est fortement perturbée à petite échelle au point du rejet d'eau pluviale. La dernière partie de la thèse examine ce que notre analyse à petites échelles apporte aux modèles numériques. Nous montrons que si les modèles déterministes arrivent à reproduire certains phénomènes à grande échelle, ils sont dans l'incapacité de représenter correctement les fluctuations à petites échelles, donc les processus physiques correspondants. L'analyse multifractale montre que la variabilité des champs physiques présente une forte intermittence. Le fait que la majorité des interactions biologiques/chimiques se produisent à petites échelles souligne la nécessité d'améliorer qualitativement les modèles de fermeture des équations de Navier-Stokes. Enfin, nous montrons que les fonctions de structures, observables statistiques de base en turbulence, ne permettent pas de caractériser de façon unique les champs non conservatifs et donc correspondent à des simulations multifractales non identiques
Research in limnology has generally focused on natural lakes and dams. Moreover, the scientific challenges posed by urban lakes are numerous because of their large width and shallow depth resulting in complex problems that involve. This work is part of the project Petits Lacs Urbains Mesures Modèles Multi-Echelles (PLUMMME), founded by Région Île-de-France (DIM R2DS program). The project provides the high-resolution equipment measuring equipment used at Lake Créteil. Physical and biological measurements are the primary scope of this thesis, with some comparisons of measurements done between Lake Creteil and Lake Bourget. With this in mind, the first step of the thesis was to enhance currently available data. In order to do this we installed a station for the continuous measurement of: temperature, chlorophyll and light, also meteorological quantities such as wind speed, and air temperature were measured. The quantities were measured using two measuring chains comprising different sensors. Measurements were conducted in order to characterise hydrodynamics, using a current meter of type Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) and a profiler of type Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP) positioned at different points in the lake (centrally, and at the point of stormwater discharge). The analysis of the various measured fields shows that the lake is periodically stratified with a period of one week. We also identify the different modes of the internal waves that occur due to the effects of the wind. Spectral analysis was used to highlight the first scale invariant propriety of the different measured fields. Various physical processes (turbulence, stratification, near-wall flow) operating along the water column were also characterised using this method. The spectral analysis, however, does not provide information about the intermittency of the fluctuations of the measured fields, this can only be done using multifractal techniques. In this thesis, we have shown that when there is a dependence between two fields, the dependence is multiscale. The use of the Universal Multifractal (UM) model, allows one to quantify the degree of this dependence. The quality of the estimation of the UM parameters depends strongly on that of the observed scale: time-series with trends are not scaling. The effects of the latter on the estimation of UM parameters can be improved by the application of the Empirical Modal Decomposition method. The measured velocity data from the ADCP shows that the slope of the power spectra density follow a logarithmic profile along the depth of the lake, it shows that different physical processes operate along the water column. We also show that the hydrodynamics of the lake at small scale are strongly perturbed at the point of waterstorm discharge. The last part of the thesis is focused on what our analysis at small-scales brings to numerical models. We show that, if the deterministic models are able to reproduce some phenomena at large scale, they fail to describe the small-scale variability. the small scale variability and the physical processes involved. A multifractal analysis showed that the small-scale variability of the physical fields displays a strong intermittency, an extremely important feature for biological or chemical reactions and therefore for biological scenarios. Knowing that the majority of biological/chemical interactions occur at smaller scales, this result underlines the necessity to greatly improve the closure of the Navier-Stokes equations. Finally, we show that the structure function, a frequently used statistical tool in turbulence, do not uniquely characterize non-conservative fields, i.e., they do not correspond to identical simulations

Afin de résoudre les problèmes liés à la surcharge organique de certaines stations et d’améliorer plus généralement les performances épuratoires vis-à-vis de la pollution azotée et phosphorée, la transformation des stations de traitement à boues activées peut être envisagée avec l’adjonction dans le bassin d’un support de microorganismes. On couple alors à une culture libre d'un réacteur un système à culture fixée ; le procédé est dit « hybride ». Un Réacteur Cascade à Biomasse Hybride (RCBH) est un nouveau réacteur multi-étagé au sein duquel l’effluent circule alternativement de manière ascendante et descendante et dans lequel sont immergés des matériaux supports de développement d’un biofilm bactérien. Ce type de réacteur hybride, doit permettre l’amélioration du traitement du carbone organique, le couplage au sein du même bassin des réactions de nitrification et de dénitrification biologique, avec une amélioration de la décantabilité des boues (minimisation du « bulking »filamenteux grâce au type d’écoulement choisi dans le réacteur). Les objectifs de ce travail ont été d’étudier les performances du RCBH afin d'évaluer les possibilités de réduction des dimensions des installations de type boues activées tout en permettant un traitement du carbone et de l’azote. Quatre réacteurs aérés de même volume utile, alimentés soit par un effluent synthétique soit par un effluent réel, ont été comparés en terme de performances : un réacteur parfaitement agité en culture libre (RPA), un réacteur cascade en culture libre (RC), un réacteur hybride dans un bassin parfaitement agité (RPABH) et un réacteur cascade avec support bactérien (RCBH). (Pour ce dernier réacteur, le fonctionnement avec des conditions aérobie-anoxie a également été étudié). L’hydrodynamique des réacteurs a été caractérisée afin d'en évaluer la contribution sur l’élimination des pollutions carbonées et azotées, et sur la décantabilité de la boue. Dans un second temps, les conditions de fonctionnement des réacteurs ont été modifiées afin d’apprécier leur importance sur les mécanismes d’élimination du carbone et de l’azote : charge massique, charge volumique en azote, temps de séjour hydraulique, âges des boues. Enfin, les paramètres régissant les performances de l’élimination du carbone, les réactions de nitrification et de dénitrification ont été étudiés pour des conditions expérimentales contrôlées et maintenues pendant de longues périodes de fonctionnement. Dans ces conditions, lors d’une alimentation avec un effluent urbain, les rendements de l’élimination de la DCO totale dans les réacteurs RPA, RPABH, RC et RCBH sont respectivement de 89, 92, 91 et 93% et dans le même ordre, les rendements de l’élimination de l’azote ammoniacal sont respectivement de 20, 29, 88 et 89%. Les modifications de l’hydrodynamique et la mise en œuvre de la biomasse dans le bassin d’aération aboutissent à l’amélioration des performances épuratoires de l’installation. La configuration d'un RCBH séquencé aérobie-anoxie avec deux compartiments d’anoxies en tête est optimisée pour obtenir une concentration en DBO5 inférieure à 30 mgO2. L-1 et une concentration en azote total inférieure à 10 mgN. L-1 dans le rejet. La configuration compartimentée du bassin d’aération facilite la mise en place des zones aérobies- anoxies dans le réacteur et permet l'élimination de 90% de la pollution azotée (azote kjeldahl). Cette valeur est de 38% pour un système classique dans les mêmes conditions expérimentales. De plus, la configuration du réacteur cascade permet de mettre en place la nitrification-dénitrification dans un même réacteur
In order to solve the problems involved in the organic overload of certain wastewater treatment plants and more generally to improve their performances with respect to nutrients removal, the transformation of the activated sludge treatment plants can be achived with the addition of a biofilm support in the aeration basin. We coupled a suspended growth system with an attached growth system into the same reactor; the process is known as “hybrid”. The cascaded reactor with hybrid biomass (RCBH) is a novel multistage reactor design using a series of baffles designed to force the wastewater to flow alternatively under and over the baffles, in which the supports for development of a biofilm immersed. This type of hybrid reactor, allows the improvement of the treatment of organic carbon, the coupling of the biological nitrification and denitrification within the same basin, with the improvement of the sludge settleability (minimization of the filamentous “bulking” related to the type of flow in use in the reactor). The aims of this work were to study the performances of the RCBH in order to evaluate the possibilities of dimension reductions of the activated sludge plant installations while allowing the carbon and nitrogen treatment. Four aerated reactors with the same effective volume alimented either by a synthetic effluent or by a domestic wastewater, were compared in term of the performances: a suspended growth completely mixed reactor (RPA), a suspended growth cascaded reactor (RC), a hybrid growth completely mixed reactor (RPABH) and a hybrid growth cascaded reactor (RCBH). (For the latter reactor, operation with aerobic- anoxic conditions was also studied). The hydrodynamics of reactors were characterized in order to evaluate its contribution in the elimination of carbonaceous and nitrogenous pollutions, and the sludge settleability. In the second time, the operating conditions of the reactors were modified in order to appreciate their influence on the mechanisms of elimination of carbon and nitrogen: mass loading, nitrogen loading, hydraulic retention time, sludge age. Lastly, the parameters influencing the performances of the carbon elimination, the nitrification and denitrification were studied for the control and maintenance of the experimental conditions. Where the systems was feded with the domestic wastewater, the COD efficiencies in RPA, RPABH, RC and RCBH are 89, 92, 91 and 93% respectively and in the same order, the ammonia nitrogen efficiencies 20, 29, 88 and 89% are respectively. The hydrodynamics modifications and the biomass implementation in the aeration basin leaded to the improvement the efficiency of the installation. The configuration of a RCBH sequenced aerobic-anoxic with two anoxic compartments at the head of the reactor, was optimized to obtain a concentration in DBO5 lower than 30 mg O2. L-1 and a total nitrogen concentration below 10 mgN. L-1 in effluent. The compartmentalized (cascade) configuration of the aeration basin facilitated the installation of the aerobic-anoxic zones into the reactor and allowed the elimination of 90% of kjeldahl nitrogen. This value was 38% for a traditional system under the same experimental conditions. Moreover, the configuration of the cascaded reactor made it possible to set up nitrification-denitrification in the same reactor

Des modeles deterministes sont developpes pour resoudre les ecoulements en nappe et en riviere associes respectivement a l'equation de laplace et de st venant. Ces modeles different suivant la methode de calcul et de discretisation choisie. La modelisation des echanges nappe-rivieres s'effectue suivant deux approches: methode integree et methode unilaterale. Dans les modeles couples les cotes de la nappe et de la riviere sont calculees simultanement. Les echanges sont pris en compte par la loi de darcy. Un modele integre (modele hydraulique couple a un modele hydrodynamique) a ete developpe a partir de la methode implicite des differences finies. Des tests realises sur les modeles hydrauliques et le modele integre ont mis en evidence l'importance du pas de temps sur la validite des resultats. D'autre part, un modele unilateral d'emploi plus simple a ete mis au point pour resoudre des problemes regionaux. La riviere est simulee alors soit comme un potentiel impose, ou comme un flux fonction de la difference de charge entre la nappe et la riviere. Cette derniere est connue et n'est pas modifiee par les apports en provenance de la nappe. Ce modele a permis de traiter un probleme pratique relatif a la determination des zones sensibles aux remontees de nappe pour des crues decennales et centennales sur la communaute urbaine de strasbourg

La crue de 1910 de la Seine a eu une incidence directe sur le fonctionnement des différents réseaux (réseau électrique, assainissement des eaux usées, transport, eau potable). Le réseau RATP a été particulièrement atteint dans son fonctionnement. Les dommages qu’une crue centennale pourrait engendrer aujourd’hui risquent d’être plus importants encore car le réseau actuel est plus vulnérable du fait des nombreux équipements électriques et informatiques qu’il comporte. La majorité des émergences (les entrées d’eau) de la RATP est située en zone inondable. Lors d’une crue majeure de la Seine, les écoulements dus aux inondations se propagent directement dans la partie souterraine et centrale du réseau (Métro et RER) par le biais de ces émergences. Cette thèse s'intéresse à la simulation hydrodynamique des écoulements dans le réseau RATP en utilisant le logiciel MIKE URBAN dédié à la modélisation des réseaux d’assainissement. Cette modélisation nécessite une bonne connaissance de l’origine des écoulements pour mieux les prendre en compte. En effet, le réseau RATP est inondé par les eaux superficielles et les eaux d’infiltration. Afin de mieux quantifier les volumes entrants dans le réseau, un modèle physique d’une bouche de métro type a été réalisé. Les résultats des essais physiques ont permis de valider un modèle numérique qui caractérise les écoulements autour d’une bouche de métro et quantifie les volumes entrants. Cela a permis également de proposer une formule théorique de débit tenant compte de la géométrie d’une bouche de métro. Les écoulements par infiltration sont quant à eux modélisés en fonction de la charge de la nappe et validés avec des mesures in situ. Ce travail de recherche a comme objectif d’améliorer et valider un modèle de simulation. Il s’agit de mettre en œuvre un outil opérationnel d’aide à la décision qui permettra à la cellule inondation de la RATP de bien comprendre le fonctionnement de son réseau afin d’améliorer son plan de protection contre le risque inondation
The 1910 flood of the Seine had a direct impact on the functioning of the different networks (Electricity network, sewerage, transport, water distribution). The RATP network was particularly affected in its functioning. The damage that centennial flood could cause today may be even greater because the current network is more vulnerable because of the numerous electrical and computer equipment that it comprises. The majority of the emergences (The water ingress) of the RATP is located in flood areas. During a major flooding of the Seine, the flows due to the floods propagate directly into the underground and central part of the network (Metro and RER) through these emergences. This thesis is interested in a hydrodynamic simulation by MIKE URBAN, Model used to model the RATP network due to its MOUSE engine developed by DHI for the sewerage networks. This work also presents the results obtained on a physical model of a subway station. The experimental data were used to model water ingress within the RATP network from the subway station. Network protection against infiltration requires a thorough knowledge of underground flow conditions. Infiltrations through the tunnels are estimated numerically. The aim of this research is to improve and validate a simulation model. It is a question of implementing an operational decision support tool which will allow the flood cell of the RATP to understand the functioning of its network in order to improve its flood risk protection plan

Au cours des dix dernières années, les gouvernements de l'Union Européenne ont été encouragés à collecter des données sur le volume et la qualité de tous les effluents d'eaux urbaines ayant un impact environnemental significatif sur les milieux aquatiques récepteurs. Les méthodes de surveillance de ces flux nécessitent des améliorations, en particulier pour les déversoirs d’orage, structures complexes responsables en grande partie de la dégradation de la qualité des milieux récepteurs. Le DSM-flux (Dispositif pour la surveillance et maîtrise des flux d'eaux et polluants des réseaux d'eaux pluviales et unitaires) est un nouveau dispositif préfabriqué et pré-étalonné qui garantit les conditions hydrauliques appropriées permettant de mesurer les débits et volumes déversés ainsi que les concentrations et masses de polluants qui y sont transportés. Dans cette thèse, une relation permettant de mesurer le débit au passage du DSM-flux a été construite grâce à une étude expérimentale sur modèle physique réduit, puis validée pour plusieurs configurations d'écoulement à l'amont du dispositif. Quelles que soient les conditions hydrauliques en amont, les incertitudes relatives sont inférieures à 15% et 2% pour les débits et les volumes étudiés, respectivement, ce qui reste équivalent, voire mieux, par rapport aux incertitudes des méthodes actuelles les plus fiables. La méthode de mesure a été validée in situ sur un dispositif à grande échelle construit sur le terrain et fonctionnant en conditions réelles, ce qui montre la robustesse de la méthode. De plus, grâce à sa conception originale, le DSM-flux favorise l'interception d'une fraction des polluants particulaires. L’hydrodynamique de ce dispositif de mesure a été analysée ainsi que les conditions qui engendrent la décantation des polluants particulaires. En fonction des conditions d'écoulement, ce dispositif peut retenir 50% de la masse totale des matières solides fines en suspension transitant par le dispositif, mais pour des écoulements à débits élevés, cette efficacité est significativement réduite. Sa capacité de rétention a été aussi observée sur le terrain et une méthodologie a été élaborée pour quantifier son efficacité de rétention lors d'études futures. Mise à part sa performance hydraulique, du point de vue opérationnel, le dispositif présente d’autres avantages par rapport à d’autres dispositifs existants : (i) il est pré-étalonné et peut être installé à l’aval de déversoirs d’orage déjà existants, (ii) il peut s’insérer directement au sein du canal de décharge (installation d’un regard de visite équipé d’un DSM), (iii) sa performance hydraulique est indépendante des conditions de l’écoulement à l’amont et (iv) il s’agit d’un dispositif intégré de mesure de débits et de leur qualité simultanément, en plus d’intercepter une partie de polluants particulaires
Over the past decade, European Union governments have encouraged to collect data on the volume and quality of all urban water effluents with a significant environmental impact on receiving aquatic environments. Methods for monitoring these flows require improvements, particularly for combined sewer overflows, which are complex flows that contribute in significant proportion to the degradation of the quality of the receiving waters. The DSM-flux (Device for Stormwater and combined sewer flows Monitoring and the control of pollutant fluxes) is a new pre-calibrated and pre-designed device that guarantees the appropriate hydraulic conditions for measuring discharged flows and volumes as well as the concentrations and mass loads of pollutants carried in suspension by the flow. In this PhD work, a relationship allowing to measure the flow rates conveying through the DSM-flux was determined thanks to an experimental study on a small-scale physical model, and then validated for several flow configurations upstream of the device. Whatever the upstream hydraulic conditions are, the relative uncertainties are less than 15% and 2% for the flow rates and volumes studied, respectively, which is equivalent to the uncertainties of the most reliable current methods. The monitoring methodology was validated in situ in a large-scale device installed at the field and operating in real conditions, which shows the robustness of the method. Moreover, thanks to its original design, the DSM-flux allows the interception of a fraction of particulate pollutants. The hydrodynamics of this monitoring device were analysed as well as the conditions that cause the settling of particulate pollutants. Depending on the flow conditions, this device can retain 50% of the total mass of fine suspended solid matter transiting through the device, but for flows at high discharge rates, this efficiency is significantly reduced. Its retention capacity has also been observed in the field and a methodology has been developed to quantify its retention efficiency in future studies. Apart from its performance, from an operational point of view, the device has other advantages compared to other current devices: (i) it is pre-calibrated and can be installed downstream from existing combined sewer overflows, (ii) it can be directly installed through a manhole in the discharge channel, (iii) its hydraulic performance is independent from the flow conditions upstream, and (iv) it is an integrated monitoring device, measuring flow rates and their quality simultaneously, in addition to intercepting a part of the particulate pollutants

Cette étude porte sur la dynamique des centuriations d'origine romaine de la plaine centrale de Venise, limitée par la lagune et les Alpes d'une part, les fleuves Brenta et Piave de l'autre. Il s'agit d'évaluer la nature des interactions entre les morphologies agraires héritées de l'arpentage romain et les sociétés historiques, médiévales et modernes, qui intègrent, en le transformant, l'héritage Antique. La compréhension des contraintes environnementales et de l'organisation des ressources en eau est essentielle : elle justifie de l'importance d'une démarche qui prend en compte, dans le cadre d'un Système d'Information Géographique (SIG), à la fois l'étude de la morphologie agraire et l'analyse géomorphologique. Ce travail est structuré en trois points. Le premier prétend à un rappel historiographique mais aussi à une présentation des méthodologies utilisées pour l'étude géographique des formes du paysage vénitien. Le second aborde les plaines alluviales du Brenta et du Piave du point de vue géomorphologique puis sous l'angle de l'étude morphologique des centuriations romaines. Enfin, le troisième propose, sous la forme d'une synthèse, les principaux résultats qui ouvrent sur l'appréhension des dynamiques médiévales et modernes. Ces dernières soulignent que, en Vénétie, la centuriation est avant tout un objet résilient qui doit sa visibilité aux contextes environnementaux originaux de la plaine centrale, mais surtout à la nature des formes de gestion des ressources hydriques durant le Moyen Age et l'époque moderne.

La modélisation intégrée du système d’assainissement urbain offre la flexibilité nécessaire pour développer des solutions qui bénéficient le plus au système global, en mettant l'accent sur la quantité et la qualité de l'eau, Les modèles intégrés offrent des avantages par rapport aux modèles traditionnels des sous-systèmes individuels en facilitant l’analyse efficace des interactions entre ces différents systèmes individuels (c.-à-d. les bassins versants, les égouts, les stations d’épuration et les eaux réceptrices) dans une seule plateforme de modélisation. La complexité réduite de ce type de modèle diminue le fardeau de calcul par rapport à leurs homologues détaillés, ce qui permet une plus large gamme d'évaluations telles que l'analyse de scénarios, l'optimisation par contrôle en temps réel et l’analyse d'incertitude par approche Monte Carlo. Le potentiel de créer ces types de modèles intégrés représentatifs a été démontré dans de multiples études, mais les méthodes existantes pour développer ces modèles ne sont pas bien établies ni bien documentées et nécessitent donc un grand effort pour chaque nouveau cas d’étude. De plus, l'absence d'une méthode standardisée pour représenter la partie du modèle qui simule la quantité d'eau limite l'application de ces modèles pour des études de qualité de l'eau. Bien que la recherche soit nécessaire pour développer et optimiser toutes les méthodologies impliquées dans le développement de modèles intégrés de systèmes d'eaux usées urbaines, ce projet se concentre sur les modèles conceptuels simplifiés des bassins versants et des égouts pour la quantité d'eau. L'objectif de cette étude était de développer une procédure structurée pour traduire des modèles hydrologiques et hydrauliques détaillés en modèles conceptuels simplifiés utilisés dans la modélisation du système intégré des eaux usées urbaines. L'objectif était d'améliorer la répétabilité, la flexibilité et l'efficacité de l'approche générale, indépendamment de la plateforme de modélisation choisie. Cette tâche a été réalisée en extrayant les principales étapes et considérations tout en construisant deux modèles conceptuels simplifiés d'une étude de cas au centre d'Ottawa, au Canada. La partie urbaine centrale (6 400 ha) d'un modèle détaillé PCSWMM de la Ville d'Ottawa, contenant une combinaison d'égouts séparés, partiellement séparés et combinés, a été utilisée comme modèle de référence dans cette étude de cas. La tâche principale consistait à déterminer comment traduire ce modèle détaillé en modèle conceptuel simplifié de manière structurée, systématique et répétable en utilisant WEST comme plateforme. La procédure développée suit une séquence similaire à celle des protocoles examinés dans la revue de la littérature, tout en tenant compte des spécificités liées à l'agrégation des bassins versants et des égouts. Les quatre phases principales sont la définition du projet, le développement du modèle, la calibration et la validation. Deux versions du modèle conceptuel ont été créées : le premier a d'abord été créé avec un certain niveau d'agrégation, tandis que le deuxième était plus agrégé que le premier modèle, avec environ la moitié du nombre de bloques et de réservoirs. Les deux modèles ont été calibrés et comparés au modèle détaillé. Les résultats des simulations ont montré que le volume total et la dynamique des débits calculés par les modèles conceptuels ont bien émulé ceux du modèle détaillé (< < 10% de différence), tout en fournissant une réduction significative du temps de calcul (10 à 80 fois). La réduction du temps de simulation pour le modèle le plus agrégé n'était pas équivalente au niveau d'agrégation augmentée, principalement parce qu’il y a une quantité de code qui est présente dans les deux codes et prend donc le même temps de calcul. Comme généralement anticipé, des différences plus grandes, mais acceptables, ont été observées en validation. Ces différences ont été attribuées à plusieurs facteurs, tels que le manque de calibration avec des données sur une période longue, les représentations simplifiées des structures spéciales, les différences entre les mécanismes utilisés dans les modèles détaillés et conceptuels pour représenter le durée de pluie, et la configuration du code de modèle. Dans l'ensemble, la validation a été une réussite étant donné que la calibration a été effectuée à l'aide d'événements de courte durée alors que la validation a utilisé une longue série de données. En général, la procédure conçue a permis de réduire le travail manuel associé à la construction d'un modèle et à bien structurer la façon de construire des modèles conceptuels. Des connaissances pour chacune des différentes phases de modélisation ont également été acquises tout au long du processus du développement des deux modèles. Dans la phase ‹‹ Définition du projet ››, les objectifs du modèle conceptuel ont guidé la méthode de développement et de calibration du modèle. Les bassins versants et les égouts ont été délimités simultanément dans la phase de ‹‹ Développement du modèle ››, tout en tenant compte des emplacements des structures hydrauliques clés, des pluviomètres et des structures de débordement. La phase de ‹‹ Calibration ›› a permis l'avancement le plus systématique étant donné qu'un bon ordre de calibration a été défini et un ensemble limité de paramètres a été ciblé pour chacune des étapes de calibration. La phase de ‹‹ Validation ›› s'est révélée essentielle pour repérer des lacunes dans les hypothèses de base et les valeurs calibrées, afin de déterminer si le modèle est prêt à être utilisé ou doit être modifié. Une procédure efficace et structurée qui traduit les représentations des bassins versants urbains et des égouts de modèles détaillés en modèles intégrés conceptuels a été développée et appliquée avec succès à une étude de cas. Comme démontré dans ce projet, l'application de la procédure structurée mènera au développement efficace de modèles intégrés représentatifs, ce qui augmentera leur utilisation potentielle pour tester des scénarios réalistes. Pour raffiner et améliorer la procédure formulée, il est recommandé de l'appliquer à d’autres études de cas.
Modelling urban wastewater networks within integrated systems, focusing on both water quantity and quality, introduces flexibility to develop solutions with greatest benefit to the overall system. Integrated models provide benefits over traditional single sub-system models by facilitating efficient analysis of interactions between the individual components of urban water systems (i.e. catchments, sewers, treatment plants, and receiving waters) within a single modelling platform. The reduced complexity of this type of model decreases the computational burden compared to their detailed counterparts. This allows for a wider range of assessments such as scenario-testing, RTC optimization, and Monte Carlo uncertainty analyses. The potential to create these types of representative integrated models was proven in multiple studies, however, the current methods to develop these models are not well-established nor well documented, and therefore require significant work for each case study. Furthermore, the lack of a standardized method to represent the water quantity portion limits the wide-scale application of such models for water quality studies. Although research is required to further develop and optimize all methodologies involved with building Integrated Urban Wastewater System (IUWS) models, this project focuses on the simplified catchment and sewer conceptual models for water quantity. The objective of this study was to develop a structured procedure to translate detailed hydrologic and hydraulic models into the simplified conceptual models used in IUWS modelling. The aim was to improve repeatability, flexibility and efficiency of the general approach, regardless of chosen modelling platforms. This task was achieved by extracting the key steps and considerations while building two simplified conceptual models of a case study in central Ottawa, Canada. The central urban portion (6,400 ha) of a calibrated detailed PCSWMM model of the City of Ottawa, containing a mix of separated, partially-separated and combined sewer areas, was used as the reference model in this case study. The main task involved determining how to translate this detailed model into simplified conceptual models, using WEST as the platform, in a structured, systematic and repeatable way. The resultant developed procedure follows a similar sequence as the protocols reviewed in the literature review, while taking into consideration specifics related to aggregating catchments and sewers. The four main phases of this thesis are Project Definition, Model Development, Calibration and Validation. Two versions of the lumped model were created; the first was created with a certain level of aggregation, while the second was a further aggregation of the first model, resulting in about half the number of blocks and reservoirs. Both models were calibrated and compared to the detailed model as well as to each other. The simulation results showed that the volume and dynamics (ie. the shape of the hydrographs) of the conceptual models emulated those of the detailed model well (< < 10% differences), while providing a significant reduction in simulation-time speed-up (10 to 80 times faster than the detailed model). The simulation time reduction in the more aggregated model was not equivalent to the increased level of aggregation, mostly due to the fixed amount of basic calculation required in each model. As generally expected, larger but acceptable differences were found during the validation period compared to the calibration period. These differences were attributed to several factors, such as the lack of a long-time series calibration, oversimplified representations of special structures, the different mechanisms in the detailed and conceptual models used to represent wet weather flow, and the configuration of the model code. Overall, the validation was successful given the fact that the calibration was performed using events whereas the validation used an extended time series of 45 days. In general, the devised procedure helped reduce the manual labour associated with building a model and structured the approach to build the conceptual models. General findings from the various identified phases were also documented throughout the model building process. In the Project Definition phase, the conceptual model’s objectives guided the method of model development and calibration. The catchments and sewers were delineated concurrently in the Model Development phase, while taking into consideration the locations of the key hydraulic structures, raingauges and overflows. The Calibration phase allowed for the most systematic advancement of the model build, given that a good calibration order was defined and a limited set of parameters was targeted in each successive run. The Validation phase proved critical in pinpointing deficiencies in the initial assumptions and calibrated values, thus determining whether the model is ready for use or needs to be modified through one of the preceding phases. An efficient and structured procedure that translates catchment and sewer representations from detailed to conceptual models in IUWS was developed and successfully applied to a case study. As demonstrated in this project, applying the proposed structured procedure will lead to the efficient development of representative IUWS models, thus increasing their potential use to test real-life scenarios. To challenge and improve the formulated procedure, applying it to multiple case studies is recommended.

L’approvisionnement en eau et la gestion de cette ressource dans les centres urbains des cités grecques de Crète est un sujet de recherche récent, qui pose la question de l’efficacité de la civilisation hydraulique crétoise du Ier millénaire av. J.-C. dans son ensemble. Empruntant aux sciences de la nature, à la géographie ainsi qu’à l’histoire, l’étude entend replacer l’archéologie au cœur du débat, pour illustrer en particulier la contribution des techniques hydrauliques crétoises au développement des concentrations urbaines nouvelles qu’induisit l’apparition, puis l’épanouissement des cités-États dans l’île entre le VIIIe s. av. J.-C. et la conquête de l’île par Rome, en 67 av. J.-C. Il apparaît que la plupart des formes de réponse actuelles aux enjeux de l’approvisionnement en eau des villes étaient connues en Crète dès l’âge du Fer
The water supply and the management of this resource in the urban areas of the Greek cities of Crete is a recent research theme, which raises the question of the efficiency of the Cretan hydraulic civilization of the first millenium B.C. in general. Borrowing from the sciences of the nature, from the geography, as well as from the history, the study intends to put the archaeology back in the heart of the debate, to illustrate in particular the contribution of the Cretan hydraulic techniques to the development of the new conurbations led by the emergence, and then the blooming of city-states on the island between the eigth century B.C. and the conquest of the island by Rome, in 67 B.C. It seems that most of the current forms of answer to water supply issues of cities were known in Crete from the Iron Age

Cette étude se propose de revenir sur la gestion urbaine de l'eau aux dix-septième et dix-huitième siècles, c'est-à-dire au moment où se développe une perception suspicieuse du milieu humide. Portée par les enjeux contemporains, l'approche historiographique de l'eau évolue depuis près de trente ans. Aujourd'hui, l'eau est devenue un sujet d'étude à part entière. Le contexte de la Bretagne n'est pas neutre ; ses caractéristiques environnementales, institutionnelles et culturelles jouent un rôle dans l'élaboration des oubrages hydrauliques. La situation évolue au cours des deux siècles. Les enjeux locaux sont marqués par la municipalisation des équipements hydrauliques et l'installation de l'intendance comme tuteur des affaires urbaines. Dans son sillage, la mission de conception passe d'une responsabilité d'artisan à une mission d'ingénieur. Cette translation de l'origine professionnelle du concepteur a des répercussions sur l'organisation du chantier et la morphologie des équipements. Cette redéfinition des tâches administratives et techniques influencent la fonctionnalité des ouvrages
Through this study, we shall go back to the water management in the urban areas of the seventeenth and eighteenth centuries, precisely at the time when a suspicious perception of the humid environment is developing. The historiographical approach of water has been evolving for almost thirty years and is fostered by contemporary issues. Water has fully become a research subject and the setting of Brittany is not neutral : its environmental, institutional and cultural characteristics play a key role in the elaboration of hydrological works. The situation evolved over the two centuries : on the local level, the major changes lie in the councils' management of the hydraulic equipments and the appointment of administrators to handle the urban affairs. The designing mission shifts also from craftmanship to engineering, and this change in the professional expertise of the designer entails repercussions on both the organization of the building site and the morphology of the equipment. This redefinition of the administrative and technical tasks influences the works' practicality

L’imperméabilisation des sols en ville génère des problématiques aigües au niveau du cycle de l’eau urbaine : dégradation de la qualité des eaux de ruissellement, saturation des réseaux de collecte, risque d’inondation. Parmi différentes solutions, la construction de toitures végétalisées offre de nouvelles perspectives dans la gestion de ces eaux pluviales urbaines. De telles structures jouent en effet un rôle de régulation hydrique en retardant les pics de débit lors des pluies d’orage et plus globalement en diminuant les flux envoyés vers les réseaux. L’objectif de cette thèse est de quantifier et de modéliser les performances hydriques ce type de Technosol urbain, en intégrant à la fois les variations saisonnières et le vieillissement de la toiture végétalisée. Le travail repose en premier lieu sur une caractérisation physique et hydrique des constituants des toitures, à travers une démarche pour partie originale de transposition des méthodes développées sur les sols. Ensuite, un suivi expérimental (monitoring des flux et paramètres météorologiques) de quatre modalités de toitures – dont deux équipées d’une structure innovante de stockage d’eau – a été effectué à deux échelles : le laboratoire et le bâtiment. La modélisation et la simulation numérique du transport de l’eau a enfin été effectuée à l’aide du logiciel HYDRUS-1D, avec le formalisme des équations de Richards qui décrivent le transfert en conditions insaturées et la résolution de van Genuchten-Mualem. Les recherches ont permis de caractériser, sur une base physique robuste, les écoulements au sein de ces milieux poreux complexes. Une estimation des performances de différentes modalités de toitures au cours de trois années climatiques est proposée en contexte climatique Lorrain. La démarche de modélisation permet de décrire fidèlement les transferts à l’échelle du laboratoire mais tend à sous-estimer les flux in situ. À plus long terme, ces travaux permettent d’envisager aussi bien la simulation du comportement de toitures végétalisées sous d’autres climats, que des développements technologiques basées sur des nouvelles associations de constituants
The sealing in cities highly degrades the buffer and filter functions of soils which generates and/or emphasizes major environmental issues (e.g. urban heat island, flooding, pollution of the runoff water). Among other technologies, advances in green roof engineering provide solutions for the management of urban rainwater. Indeed, green roofs can highly contribute to water regulation service by delaying run-off peaks and decreasing water fluxes to storm water collection network. The purpose of this work is to quantify and model the hydric performances of such an urban Technosol by taking into account the seasonal variations and the aging of the green roof. Physic and hydric measurements were conducted on the green roof constituents. Then, water fluxes and meteorological parameters were monitored in four green roofs parcels – including two with an innovative water storage structure – both at the lab and the building scales. Finally, the hydrodynamics of green roofs was modeled and numerically investigated with HYDRUS-1D in the framework of the Richards equations and the van Genuchten-Mualem model that describe unsaturated flows. As a result: i) the water flows inside these complex porous media were physically characterized, ii) the hydric performances of different parcels over three years, under Lorraine climate, were evaluated, iii) the model approach reached to a good description of the hydraulic behavior at the lab-scale but tends to underestimate in situ water fluxes. Beyond that, this work can provide a robust approach to simulate water transfer in green roofs under different climates or situations and may also contribute to further technological development

Dans le cadre de cette thèse, un ouvrage de type séparateur hydrodynamique est étudié pour répondre aux problématiques environnementales liées aux déversements de macro-déchets en mer. La première partie est destinée à l’analyse du fonctionnement hydraulique de l’ouvrage et son aptitude face au colmatage sur un pilote en laboratoire. Les données collectées vont ensuite permettre la validation d’une approche numérique capable de simuler l’écoulement. Cette technique est par la suite utilisée pour optimiser l’écoulement et la forme de la grille. Nous avons démontré, à partir de simulations numériques, l’intérêt d’une grille de type métal déployé pour obtenir des phénomènes d’agitations turbulentes et de gradient de pression important à l’amont de la grille. Ces phénomènes favoriseraient ainsi la dispersion des polluants et limiteraient les phénomènes de colmatage. La dernière partie de ce travail a été d’étudier le fonctionnement d’un ouvrage grandeur nature et d’observer son efficacité
The installation of hydraulic structures to separate particles is a key element to improve the quality of water bodies. This PhD work focus on the study of a hydrodynamic separator used to capture large wastes before their discharge into the see. Tangential separation mechanism along a screen is used in this device. The first part of the work consists in studying the hydraulic behavior and the clogging effectiveness of the device with laboratory experiments. A CFD multiscale approach was developed in this work to optimize the shape of the screen in order to avoid clogging. This method, validated against experimental data, allows us to predict that expanded metal stripes are useful to develop turbulence and pressure gradients upstream the screen. This hydrodynamic phenomenon favor particles and pollutants ejection near the apertures. The last part of the work was to study the hydrodynamic behavior and the real efficiency with in situ experiments

Pour développer le pays et répondre aux demandes agricoles, urbaines, touristiques et industrielles, l'Espagne a mis en place une politique basée sur la construction et la gestion d'ouvrages hydrauliques (barrages-réservoirs, transferts d'eau entre bassins hydrographiques, etc.). Cette politique, qui a permis le développement économique de certaines régions agricoles ou touristiques, a généré des problèmes sociaux et environnementaux : expropriation de villages submergés par les retenues d'eau, dévastation d'écosystèmes, surexploitation des eaux souterraines ou encore dégradation qualitative des ressources hydriques. Appuyé par les lobbies agricoles, de la construction, de l'immobilier et du tourisme, le modèle de développement, qui vise à accroître rentabilité et profits est fondé sur une augmentation de l'offre en eau, quelles qu'en soient les conséquences sociales, économiques, territoriales, environnementales. Développement durable, gestion de la demande eau, économie d'eau, pénurie d'eau, sécheresses, etc. sont, en Espagne, des thèmes d'actualité. Les discours des politiques, des acteurs du secteur économique et les interventions des médias leur font une large place. Qu'en est-il dans la réalité ? La société espagnole se détourne-t-elle du modèle consumériste et de la rentabilité à tout prix ? Jusqu'à quel point le développement peut-il justifier l'exploitation, parfois la surexploitation, des ressources hydriques ? Afin de répondre à ces interrogations, ont été choisis deux espaces d'étude : l'Aragon et la Région de Murcie. Ces deux régions illustrent de façon extrême, parfois même caricaturale, les enjeux que suscitent la gestion et la relation à l'eau.