Avec l'extension de la dérégulation du système électrique, les réseaux électriques sont exploités de plus en plus près de leurs limites de sécurité et de stabilité. Les conditions d'exploitation des réseaux deviennent de plus en plus complexes. Dans cette situation, des blackouts se produisent plus fréquemment. Les blackouts à grande échelle provoquent d'énormes pertes économiques et sociales. Nous avons tout d'abord analysé 37 blackouts apparus dans le monde entre 1965 et 2005, classifié leurs caractéristiques selon des phases temporelles identifiées au préalable, résumé leurs mécanismes communs et suggéré quelques méthodes possibles pour la prévention des futurs blackouts. Il est ressorti de cette analyse que la cascade de surcharge et l'écroulement de tension sont de loin les incidents les plus fréquents dans les blackouts et qu'un système pour la prévention de ces incidents en temps réel est nécessaire. Basé sur les nouvelles technologies de surveillance et contrôle des réseaux de type WAMS (Wide-area measurement system en anglais), nous proposons un nouveau système de contrôle de la stabilité du réseau électrique en temps réel. Ce système peut fournir les solutions optimales pour éviter l'instabilité du réseau électrique et fonctionne à base de délestage. Le délestage, une méthode efficace pour éviter les blackouts, a été largement utilisé dans les réseaux électriques. Les plans de délestage actuels sont normalement préparés à l'avance selon l'estimation de l'état d'urgence du réseau. Cependant, les délestages prédéfinis ne peuvent parfois empêcher les blackouts dans certaines situations complexes et imprévues. De ce fait, nous avons proposé trois méthodes de délestage optimal en temps réel et des stratégies optimales associées qui se concentrent sur les situations imprévues et peuvent assurer la stabilité de tension et la stabilité transitoire après le délestage. En utilisant de plus un système intelligent de gestion d'énergie dans l'habitat qui permet d'adapter la consommation d'énergie à la disponibilité des ressources tout en maximisant le confort de l'usager, nos délestages sont réalisés "en douceur", c'est à dire sans mettre aucun client dans le noir. Ce concept est radicalement différent du délestage classique actuel.

Les mouvements gravitaires rapides de grande ampleur mobilisent un versant rocheux (volume supérieur au million de m3) avec une cinétique élevée (>100 km.h-1). La méconnaissance des processus de transport à l'origine de la mobilité conduit à la nécessité d'études approfondies de terrain. Un certain nombre de structures figées, originelles, ou résultant du transport, ont été étudiées aux sites du glissement-avalanche de roches de La Madeleine, du glissement rocheux de Flims et du glissement rocheux de Köfels. Ces structures permettent de remonter aux processus de réduction granulométrique, quantifiée au site de La Madeleine, par comparaison de la blocométrie du massif rocheux en place et de la granulométrie des dépôts. Le continuum de transformations physiques et rhéologiques de la masse rocheuse conduit à l'évolution du mode de transport depuis le glissement rocheux jusqu'à l'avalanche de roches. La géométrie de la topographie de fond de vallée, les propriétés du substratum et les caractéristiques mécaniques du matériau rocheux limitent cette évolution.

Le réseau électrique joue un rôle important en tant qu'infrastructure majeure dans chaque pays. Toutefois, avec l'accroissement de la pression économique et environnementale, les systèmes électriques deviennent plus étendus, plus complexes et fonctionnant plus près de leur limite de stabilité. Les blackouts de réseau électrique qui se sont produits dans le monde ces dernières années sont la conséquence de cette situation. Cette thèse a pour objectif de fournir des solutions permettant de prévenir les blackouts de réseaux électriques. Une analyse des phénomènes de blackouts passés est tout d'abord proposée afin de comprendre leurs principales causes et leurs mécanismes. Sur la base de cette analyse, il est établi que les principales causes de blackouts sont directement liées aux problèmes de la stabilité, tels que la stabilité angulaire et la stabilité de tension. Afin de pouvoir prévenir les pannes du réseau causées par les problèmes de stabilité, une nouvelle approche énergétique fondée sur l'utilisation des gramiens de commandabilité et d'observabilité a été proposée. La méthode permet la meilleure sélection de contrôleurs/capteurs afin de pouvoir améliorer l'amortissement des oscillations électriques. Les résultats pourraient être appliqués à grande échelle aux systèmes électriques, afin de construire une nouvelle structure de commande robuste. Dans ce mémoire, cette approche énergétique a également été appliquée afin de maîtriser la stabilité transitoire. Il s'agit d'une méthode heuristique utilisant le gramien de commandabilité comme moyen de choisir les générateurs qui sont utilisés pour replanifier la production d'électricité afin d'améliorer la stabilité transitoire de plus en plus critique lors d'un blackout. Enfin, les principaux facteurs influençant l'écroulement de tension ont été pris en compte à long terme grâce à une approche par simulation dynamique. Une stratégie de contrôle préventif fondée sur un « power flow » optimal a été également proposée. Du point de vue de la prévention, le problème du délestage de charges en cas de sous-tension a été discuté et évalué.