La loi sur l'eau du 3 janvier 1992 définit des structures de gestion de l'eau sur des unités hydrologiques (bassin versant, nappe d'eau souterraine): les schémas d'aménagement et de gestion des eaux (sage) pilotes par des acteurs locaux (élus, usagers, représentants de l'état). Ces sages nécessitent de prendre en compte la diversité spatiale et thématique des données sur l'unité hydrologique considérée. Les systèmes d'information géographiques (SIG) permettent de représenter cette diversité. Ces bases de données géographiques servent à la fois à l'organisation, à l'actualisation et à l'analyse des données spatiales. L'analyse spatiale est importante pour traiter des interactions entre les éléments sur un bassin versant. Les SIG sont utiles également pour le paramétrage de modèles hydrologiques distribues afin de modéliser la variabilité spatio-temporelle des ressources en eau. Une méthode de détermination de la résolution spatiale adaptée à l'introduction de paramètres dans un modèle hydrologique basé sur l'entropie de Shannon est également présentée. L'intérêt des SIG couplés à des modèles hydrologiques est illustré au moyen de différents exemples d'application sur un bassin versant du Massif Central situé dans le nord du département de la Loire : Le Renaison (133 km2). Ces différents exemples répondent à des problèmes qui se posent lors d'un sage : estimation des débits des cours d'eau sur des secteurs non-mesurés, prévision des débits en fonction de scénarios météorologiques, apports en azote par sous-bassin versant, vulnérabilité des ressources en eau superficielles, effet filtre de la végétation naturelle sur les nitrates, rôle des zones humides dans l'auto-épuration.

Face à l'augmentation du nombre de catastrophes et de crises de type naturel, industriel ou intentionnel, les organisations gestionnaires doivent renforcer leurs pratiques afin d'augmenter leur résilience. Les objectifs de ce travail de recherche sont d'une part, améliorer la connaissance sur les situations de crise et d'autre part, développer une méthode d'aide à la décision à l'attention des acteurs de la Sécurité Civile afin d'anticiper et gérer une crise de grande ampleur. Ce travail se compose de trois parties. La première est axée sur l'amélioration de la connaissance de ces situations en se basant à la fois sur des observations de terrains et des retours d'expérience ainsi qu'un état de l'art bibliographique. La seconde partie propose une définition de la crise de grande ampleur et une modélisation systémique du processus conduisant à l'émergence de ces situations extrêmes Elle pose également les bases théoriques de la méthode de veille stratégique du territoire en s'appuyant sur deux outils d'aide à la décision que sont la méthode de décision multicritère de Saaty et les réseaux de neurones de type classifieur. Par le biais de cette méthode, les gestionnaires de crise pourront qualifier la situation en présence soit d'incident, soit d'accident majeur, soit de crise conventionnelle ou bien de crise de grande ampleur. Enfin, la troisième partie est consacrée à l'application et la démonstration de la faisabilité des deux méthodes définies précédemment afin d'établir le potentiel de crise de dix-huit retours d'expérience.

Les petits établissements industriels dont les caractéristiques s'apparentent à celles des petites et moyennes entreprises (PME) laissent apparaître un constat peu satisfaisant de la maîtrise des risques vis-à-vis du personnel et de l'environnement (humain, naturel et matériel) de l'entreprise. Ils semblent présenter un certain retard par rapport aux grands groupes industriels, qui ont nettement amélioré leur niveau de maîtrise des risques au cours des dernières décennies. Le développement et la mise en oeuvre de concepts, de méthodes et d'outils conçus pour une approche scientifique des risques, a contribué à une meilleure prise en compte de ceux-ci et aidé la décision en la matière. Le retour d'expérience a notamment participé à cette dynamique d'amélioration. La problématique de cette thèse concerne l'application du retour d'expérience aux petits établissements industriels. Si le concept de retour d'expérience semble applicable, il apparaît que les dispositifs mis en oeuvre par les grands groupes ne sont pas adaptés. Nous avons donc recherché des modalités de mise en oeuvre des caractéristiques principales des dispositifs de retour d'expérience adaptées à la réalité des petits établissements industriels. Ces caractéristiques concernent les processus de collecte et d'analyse des donnnées, le type d'expérience pris en compte et l'organisation par laquelle le retour d'expérience est mis en oeuvre. L'analyse des risques apparaît comme prioritaire parmi les besoins des petits établissements industriels. C'est la raison pour laquelle, nous avons souhaité étudier l'intérêt d'une démarche de retour d'expérience pour aider à l'analyse de risques. Un outil d'analyse de risques a ainsi été défini et élaboré en contexte industriel. Cet outil associe les données provenant du retour d'expérience à une méthode d'analyse a priori. A l'issue de cette expérimentation, il apparaît que la fonction première du dispositif de retour d'expérience dans les petits établissements industriels est de faciliter la mise en commun de l'expérience acquise par plusieurs établissements en vue d'une exploitation ultérieure grâce à un outil directement opérationnel. Ce retour d'expérience constitue donc une aide à l'analyse de risques en proposant à l'utilisateur des données auxquelles il aurait difficilement accès. De plus, en permettant de constituer une référence commune, il permet d'associer à des entreprises plus structurées, les PME peu adaptées au développement de l'outil.

En application des principes généraux de prévention, développés dans le cadre législatif de la protection des travailleurs, une analyse des risques doit être effectuée dans l'ensemble des installations industrielles. Dans les entreprises de petites et moyennes tailles (PME), ce principe de prévention est très peu appliqué et on peut attribuer en partie cette d'absence d'application au fait que les méthodes d'analyse proposées aux PME ne leur sont pas adaptées. Afin d'évaluer le degré d'adaptation ou d'inadaptation des méthodes existantes, nous avons étudié les caractéristiques des PME puis décidé de tester sur le terrain une méthode d'analyse des risques afin d'observer les blocages survenant à cette occasion. Dans ce but, nous avons alors mis en place dans trois PME de traitement de surface une méthode classique d'analyse des risques (MOSAR), choisie parmi les méthodes issues du mouvement de la sûreté de fonctionnement. Lors de cette phase expérimentale, de nombreux blocages sont apparus à chacune des étapes de l'analyse que sont la modélisation du système à étudier, l'identification des scénarios d'accidents, l'évaluation des risques, leur hiérarchisation et la mise en place de barrières de protection et de prévention. Nous avons analysé alors ces blocages d'apparence disparate et pu attribuer principalement leurs causes à un conflit de valeurs entre PME et institutions de prévention, à l'absence de connaissances de la part des PME des modèles d'apparition et de représentation des risques, et aux problèmes de définition par les institutions de modèles de représentation du risque en adéquation avec ceux des PME. Les pistes d'évolution que nous proposons suite à ces constats permettraient à l'entreprise de mener à bien, dans de meilleures conditions, une démarche complète d'analyse des risques dont le résultat se traduirait par une réduction pérenne de la fréquence et de la gravité des accidents qui la touchent.

La pollution des sols par les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) se présente habituellement sous forme de goudrons hydrophobes. Le lavage des sols s'effectue souvent avec des détergents ou des solvants organiques qui présentent des impacts environnementaux non négligeables. Ce travail propose une méthode alternative basée sur l'emploi de molécules cages d'origine naturelle, non toxiques et facilement biodégradables, les β-cyclodextrines qui solubilisent en milieu aqueux des polluants hydrophobes comme les HAP. Une méthode de recyclage des cyclodextrines a été mise au point (baisse des coûts en produits). Des essais ont été menés sur un panel de sols d'anciens sites industriels à l'échelle laboratoire et semi-pilote, avec deux tests concluants du procédé complet en fonctionnement continu. L'utilisation des cyclodextrines sera dans la plupart des cas une meilleure méthode que celles employant les surfactants ou les solvants organiques au regard de la directive IPPC de 1996.

Les industriels ont de plus en plus souvent recours à des pratiques de production plus propre. Ces pratiques, nombreuses et variées, sont génératrices de multiples effets bénéfiques. Néanmoins, l'impact global de leur mise en œuvre sur l'entreprise peut être difficilement appréhendable. Afin d'aider les industriels d'une part, à évaluer les impacts liés à la mise en œuvre de ces pratiques, et d'autre part, dans le choix de l'implantation de pratiques de production plus propre et plus sûre, une méthodologie qui repose sur une approche globale de la gestion de cette implémentation en vue d'obtenir un outil de Production Plus Propre et Plus Sûre (4PS) est proposée. Cette méthodologie a été développée pour le secteur du traitement de surface. La structuration de cette méthodologie d'évaluation des impacts des pratiques de 4PS s'appuie sur une arborescence à 4 niveaux (système, sous-systèmes, critères, indicateurs) élaborée grâce à une analyse systémique (modèle MADS) et fonctionnelle de l'installation. Les critères sont pondérés en utilisant la méthode hiérarchique multicritère. Sur la base des 15 critères de 4PS identifiés, deux méthodes distinctes mais complémentaires ont été élaborées. Une méthode de diagnostic qui permet de rendre compte d'une situation, d'aider à la prise de décision, et de mesurer les progrès et évolutions suite à la mise en place d'une pratique de production plus propre. Dans ce but, la méthode s'appuie sur l'utilisation de 38 indicateurs de 4PS alimentant les 15 critères précédemment définis. Une méthode d'aide au choix de pratiques de 4PS qui fait ressortir, dans un panel de 86 pratiques tirées du BREF traitement de surface (STM), les pratiques les plus adaptées à l'entreprise en utilisant la méthode d'analyse multicritère ELECTRE I.

Le secteur du traitement de surfaces produit un tonnage important de boues d'hydroxydes métalliques (200 ktonnes) lors de la dépollution par précipitation de leurs effluents liquides chargés en métaux lourds. Généralement les boues polymétalliques (sans espèces majoritaires) sont très peu valorisées du fait de leur versatilité importante en teneur métallique et sont donc, pour la plupart d'entre elles envoyées en centre d'enfouissement. Notre étude concerne la valorisation de ces boues comme adsorbant afin de fixer les espèces polluantes contenues dans les effluents industriels. Le polluant choisi pour cette étude préliminaire est le CrVI. Différents paramètres expérimentaux (nature chimique de la boue, rapport solide / liquide, concentration du polluant, granulométrie,...) ont été étudié ainsi que deux méthodes de sorption (en batch agité et en batch percolant). Il a été montré que les boues d'hydroxydes polymétalliques ont de grandes capacités d'adsorption (jusqu'à 95 % d'élimination du CrVI après 20 minutes de mise en contact) selon les conditions expérimentales. De plus, il s'est avéré que les capacités de lixiviation peuvent être importante (jusqu'à 50 % du CrVI adsorbé est relargué) selon les paramètres testés. Les propriétés de sorption ont été comparées à celles des hydroxydes doubles lamellaires (HDL), pouvant être considérés comme une boue synthétique parfaite. La comparaison des propriétés de ces composés ont permis d'observer des capacités d'adsorption similaires (95 % d'élimination du CrVI initial) tandis que les capacités de lixiviation des HDL dans les conditions testées sont d'au maximum 10 %). Cette étude a été complétée par l'évaluation du procédé Val-Boue au regard des Meilleures Techniques Disponibles. La conclusion de cette étude comparative de notre procédé au procédé de déchromatation classique est que Val-Boue est une technique émergente candidate aux MTD.

Cette thèse étudie l'intrusion saline en aquifère karstique côtier hétérogène, où la formation d'un biseau d'eau de mer entrant sous l'eau douce souterraine dans l'aquifère par l'effet des différences de densité entre les deux fluides est localement modifiée par des écoulements d'eau douce circulant dans les conduits perméables en grand spécifiques au karst. L'exemple du vaste système karstique côtier de l'Almyros d'Héraklion (Crète), caractérisé par une source aérienne saumâtre à la salinité inversement proportionnelle au débit, est choisi pour montrer les conditions de mélange entre l'eau douce et l'eau salée. Pendant deux années, la conductivité électrique, la température, la hauteur d'eau et le débit de la source Almyros d'Héraklion, ainsi que la climatologie sur le bassin versant ont été suivis en continu. L'analyse fine du déphasage entre l'augmentation du débit et la chute de la salinité en début de crue à la source permet de déterminer l'éloignement de la zone d'intrusion de l'eau de mer dans le réseau de conduits dont la source est l'exutoire, tandis qu'en fin de crue des oscillations de salinité indépendantes du débit traduisent le développement spatial en profondeur du conduit. Le modèle mathématique SWIKAC (Salt-Water Intrusion in Karst Conduits), développé pour simuler la salinité de la source Almyros d'Héraklion, confirme et quantifie le fonctionnement hydrodynamique du système. L'eau de mer naturellement présente dans la matrice calcaire fissurée de l'aquifère côtier pénètre dans le conduit karstique à plus de 400 mètres de profondeur en fonction des différences de charge entre les deux milieux, puis l'eau saumâtre s'écoule rapidement sur plusieurs kilomètres jusqu'à la source. Lors des crues exceptionnelles, de quelques jours à une cinquantaine de jours suivant les cycles, l'entrée d'eau de mer est bloquée et l'eau est douce à la source, ce qui laisse l'espoir de pouvoir utiliser un jour cette ressource potentielle en eau potable. Αυτή η διδακτορική διατριβή μελετά την διείσδυση θαλασσινού νερού στους ετερογενείς καρστικούς παράκτιους υδροφόρους. Το σχήμα της διεπιφάνειας που δημιουργείται εξαιτίας της διαφορετικής πυκνότητας ανάμεσα στο γλυκό και το αλμυρό νερό, μπορεί τοπικά να τροποποιείται από την ροή του γλυκού νερού μέσα από τους καρστικούς αγωγούς. Το παράδειγμα του εκτεταμένου παράκτιου καρστικού συστήματος του Αλμυρού Ηρακλείου Κρήτης, χαρακτηριζόμενο από μία υπέργεια υφάλμυρη πηγή με αλατότητα αντιστρόφως ανάλογη της παροχής, επιλέχθηκε για να προσδιορίσει τις συνθήκες ανάμειξης ανάμεσα στο γλυκό και στο αλμυρό νερό. Κατά την διάρκεια δύο χρόνων, η ηλεκτρική αγωγιμότητα, η θερμοκρασία, η στάθμη του νερού και η παροχή της πηγής Αλμυρού Ηρακλείου, καθώς και η κλιματολογία της λεκάνης απορροής βρίσκονταν σε συνεχή παρακολούθηση. Η προσεκτική ανάλυση της διαφοράς φάσης ανάμεσα στην αύξηση της παροχής και στην πτώση της αλμυρότητας, σε περιόδους μεγάλης παροχής της πηγής, μάς επιτρέπει να προσδιορίσουμε την απομάκρυνση της ζώνης διείσδυσης του θαλασσινού νερού μέσα από το δίκτυο αγωγών, του οποίας η πηγή αποτελεί φυσική διέξοδος. Στο τέλος των περιόδων μεγάλης παροχής, μεγάλες διαβαθμίσεις της αλμυρότητας, ανεξάρτητες από την παροχή, μας επιτρέπουν να προσδιορίσουμε την εις βάθος γεωμετρία του καρστικού αγωγού. Το μαθηματικό μοντέλο SWIKAC (Salt-Water Intrusion in Karst Conduits - Διείσδυση Αλμυρού Νερού σε Καρστικούς Αγωγούς), που αναπτύχθηκε για να προσομοιώσει την αλμυρότητα της πηγής Αλμυρού Ηρακλείου, πιστοποιεί και ποσοτικοποιεί το υδροδυναμικό καθεστώς του συστήματος. Το θαλασσινό νερό, φυσικά ευρισκόμενο μέσα στην κατακερματισμένη ασβεστολιθική μάζα του παράκτιου υδροφόρου, διεισδύει μέσα στον καρστικό αγωγό σε ένα βάθος μεγαλύτερο από 400 μέτρα, σε συνάρτηση με την διαφορά υδραυλικού φορτίου ανάμεσα στα δυο περιβάλλοντα, και εν συνεχεία εκρέει πολύ γρήγορα για αρκετά χιλιόμετρα μέχρι την πηγή. Κατά την διάρκεια εξαιρετικά μεγάλων παροχών, από μερικές έως πενήντα περίπου ημέρες ανάλογα με τους υδρολογικούς κύκλους, η είσοδος του θαλασσινού νερού έχει σταματήσει και το νερό της πηγής είναι γλυκό, γεγονός που μας κάνει να ελπίζουμε ότι κάποια μέρα θα μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε το δυναμικό αυτής της πηγής σε πόσιμο νερό.

Le design industriel prend en compte l'usage et l'expérience de l'utilisateur (Contexte) pour proposer un concept de produit (fonctionnalités, forme, esthétique, usage, etc.), sur la base d'un problème " mal défini " ou " mal structuré ". L'éco‐conception identifie des variantes, pour maîtriser les impacts environnementaux, sur de nouveaux produits ou propose des pistes d'amélioration de produits existants. Les démarches d'éco‐conception répondent à des enjeux propres à l'entreprise (image, finance, mobilisation en interne, réduction de son impact) mais elles permettent rarement l'intégration et l'apport des autres compétences du projet. Notre hypothèse est que l'approche, les méthodologies et outils de l'éco‐conception ne correspondent pas aux modes de faire de l'activité de design. La compétence design est supposée véhiculer les valeurs d'usage et la vision du contexte produit nécessaire au développement efficient des produits. Aujourd'hui, les designers explorent les actions environnementales. Toutefois, le design ne s'implique pas encore réellement dans la prise en compte des aspects environnementaux (seconde hypothèse). Le designer ne dispose pas d'outils permettant d'évaluer et ses actions de prise en compte de l'environnement ne sont pas reconnues. L'observation et l'analyse de démarches d'éco‐conception, menées par 26 entreprises, montre l'absence majoritaire de prise en compte de l'utilisateur. Cela nous permet de valider notre première hypothèse. Notre troisième hypothèse est que la présence du design au sein de démarche d'éco‐conception permettrait d'intégrer les valeurs d'usage. L'intégration des valeurs d'usage apporterait une plus grande différenciation du produit, et une plus grande homogénéité des actions menées au sein de l'entreprise. Des démarches intégrant l'activité de design résultent des avancées innovantes qui dépassent la simple mise en conformité pour plus d'anticipation. Les démarches sont plus prospectives. Une expérimentation " Cradle to Cradle Design© " dans les entreprises, ou les designers étaient chefs de projet, nous a permis de valider cette troisième hypothèse. On constate la capacité du design à changer le paradigme économique et le business modèle de l'entreprise, et à mobiliser tous les acteurs et compétences du projet sur des sujets innovants vers des problématiques court, moyen et long terme. Cela nous conduit à définir notre question de recherche : Comment permettre l'implication des designers dans les projets de développement de produits et services écoresponsables, dans l'objectif de réintégrer la valeur d'usage ? Avant de pouvoir intégrer les aspects environnementaux dans sa démarche, le designer industriel doit acquérir les compétences environnementales nécessaires à sa présence et son action au sein des démarches de développement de produits. Pour cela, nous proposons une méthodologie d'orientation au design Responsable (MOD‐R) permettant de déterminer les actions d'écodesign, de faire appel à des outils spécifiques à sa fonction et lui permettre d'apporter une réponse responsable. Notre méthode considère que les actions d'écodesign " progressent " : elles s'intéressent au contexte du projet pour finalement aborder le bien ou le service. Elles sont rassemblées autour de trois stratégies que sont le style de vie, la consommation et le bien (ou service). À partir de connaissances et d'objectifs environnementaux, elle met en oeuvre une activité d'écodesign. Elle intègre aux différentes étapes de l'activité et aux outils du design des actions ou des compléments. Le résultat de l'activité d'écodesign permet d'accroître ses propres connaissances en environnement ou, si le résultat n'est pas en conformité avec la demande, de réévaluer ses objectifs initiaux. Enfin, deux designers indépendants, missionné par une entreprise de l'agroalimentaire sur un projet d'emballage pour yaourt, ont suivi et permis de valider la méthodologie Mod‐R.

En aménagement du territoire, les modalités de conception et d'utilisation d'un Système d'Information à Référence Spatiale (SIRS) dépendent du type de contexte décisionnel auquel il est intégré : la gestion, la planification stratégique ou la négociation. De ce fait, le SIRS doit témoigner, de manière appropriée, des besoins en gestion de l'incertitude et de l'ambiguïté caractéristiques d'un type de contexte décisionnel. D'une part, ces deux concepts sont illustrés par le niveaux requis de flexibilité du processus de traitement de l'information. D'autre part, ils s'expriment au travers de la qualité de l'information classiquement caractérisée par son exactitude, sa complétude, sa cohérence, son opportunité et son intelligibilité, mais aussi par son réalisme, son interprétation, sa dialectique, sa projection et son originalité. Nous proposons un guide d'aide à la pratique des SIRS issu du croisement entre les caractéristiques des contextes décisionnels retenus et les attributs relatifs à la qualité de l'information. Des applications SIG sont développées pour chaque type de contexte décisionnel afin de confronter la pertinence de ce guide avec ces études de cas. Une application SIG en question : un organisme chargé de la gestion du milieu récepteur souhaite hiérarchiser ses interventions de contrôle réglementaire auprès des établissements industriels. Il peut, à l'aide d'un SIG, simuler le trajet probable de déversements toxiques potentiels en temps d'orage afin de déterminer les risques localisés d'impact sur le milieu récepteur, de même que les sources potentielles de pollution industrielle. Une application SIG en planification stratégique : un organisme chargé de la planification du traitement des effluents industriels souhaite analyser la faisabilité d'options de gestion collective en tenant compte d'indicateurs d'économies d'échelle, de coûts de transport et de vulnérabilité au déversement. Le couplage d'un SIG avec une procédure opérationnelle composée de fonctions d'optimisation sous contraintes peut constituer un support d'aide à la décision. Une application SIG en négociation coopérative : un organisme animant un processus de négociation relatif à la gestion collective des effluents industriels souhaite stimuler le débat entre acteurs publics et privés aux perceptions, valeurs et intérêts différents. Il peut proposer une méthode d'aide à la négociation basée sur les principes du jeu de rôle et sur un couplage entre un SIG et une méthode d'analyse multi-critères dans le but de rechercher une combinaison "contextualisée" d'options individuelles et collectives d'assainissement industriel tout en respectant les règles d'une négociation coopérative.