Contrairement au réseau d'alimentation romain, dont les structures tant monumentales que modestes ont fait l'objet de nombreux travaux, le réseau d'évacuation est souvent délaissé. Et lorsqu'elle est faite, son étude se cantonne en général à une description succincte de certaines des installations.De nombreuses questions demeuraient ainsi sans réponse : existe-t-il différents statuts entre les égouts, sont-ils présents dans la totalité des agglomérations romaines, comment s'organisent-ils, sont-ils efficaces, quelles formes peuvent-t-ils adopter et quels liens entretiennent-ils avec le reste des aménagements urbains romains ?...La présente étude s'est donnée pour ambition de répondre à la majorité de ces interrogations. Pour cela, l'analyse minutieuse du réseau d'évacuation d'une trentaine de quartiers antiques répartis dans six agglomérations de Gaule Narbonnaise (Fréjus, Glanum, Narbonne, Nîmes, Orange, Saint-Romain-en-Gal) a été réalisée. Afin de mieux comprendre certaines des installations mal conservées de Gaule Narbonnaise, nous les avons confrontées avec celles observées dans les villes d'Ostie et Pompéi en Italie, qui ont fait l'objet de fouilles complètes et dont les vestiges présentent un état de conservation remarquable.Les techniques utilisées dans la mise en place du réseau d'évacuation ont ainsi pu être mises au jour et leur efficacité commencée à être mesurée.Cependant, pour comprendre ce qui régissait l'installation, l'entretien et l'utilisation des structures évacuatrices, pour les replacer dans le quotidien des romains, y compris du point de vue purement subjectif de la vision que ces derniers en avaient, il a été nécessaire de confronter aux données archéologiques recueillies, les sources historiques qui abordent, d'une manière ou d'une autre, ces installations méconnues / While the Roman water supply network’s gigantic and modest structures have often been the focus of many studies, the sewer drainage system is often overlooked. Its study is usually limited to a brief description of certain parts of the system.Therefore many questions remained unanswered. What is the legal status governing the sewers? Are they widespread throughout Roman settlements? How are they organized? Are they efficient? How are they structured and how are they linked to other Roman urban infrastructures?This study aims to answer most of these questions. In order to achieve this, a detailed analysis of about thirty ancient neighborhoods in six settlements of Gaul of Narbonne (Fréjus, Glanum, Narbonne, Nîmes, Orange, Saint-Romain-en-Gal) was conducted. In order to better understand certain sewer systems that were badly preserved in the Gaul of Narbonne, we have compared them to the ones in Ostie and Pompeii in Italy which have been fully excavated and whose vestiges have been remarkably preserved.As a result, the techniques used in constructing the sewer systems have been brought to light and the effectiveness of the sewer system as a whole can start to be evaluated.It was necessary to compare the historical sources to the collected archaeological data addressing these rather unknown systems to better understand how the sewer system was run, the maintenance and usage of drainage infrastructures, the contextualization of the sewers in Roman daily life as envisioned by the Romans from their subjective point of view.

La biodétérioration du béton, très courante dans les systèmes d'égouts et de traitement des eaux usées, entraîne une dégradation significative de la structure. Normalement, le processus peut être décrit par les deux étapes suivantes : 1) Des réactions biochimiques produisent des espèces agressives dans les biofilms qui tapissent la surface du béton. L'un des plus importants acides biogéniques que l'on trouve dans les canalisations d'égout est l'acide sulfurique (H2 SO4 ) que est produit par des bactéries sulfo-oxydante (BSO)à partir de l'hydrogène sulfuré (H2 S). 2) Les réactions chimiques entre les espèces agressives biogéniques et les produits d'hydratation du ciment sont responsables de la détérioration du béton. Un modèle de transport réactif est proposé afin de simuler les processus des détériorations chimique et biochimique des matériaux cimentaires en contact avec les BSO et le H2 S ou une solution d'acide sulfurique. L'objectif de ce modèle est de résoudre simultanément le transport et la biochimie / chimie dans les biofilms et les matériaux cimentaires par une approche globale couplée. Afin de fournir un environnement approprié pour la croissance des BSO, la neutralisation de la surface du béton (i.e., l'absorption de H2 S et la corrosion aqueuse de H2 SO4 ) est considérée. Pour obtenir la quantité de H2 SO4 biogénique, la bio-oxydation du H2 S par l'activation des bactéries est simulée par un modèle simplifié. Puis, pour alimenter un environnement convenable pour la croissance des BSO, la réduction abiotique du pH du béton est introduite. Le taux de production de H2 SO4 est régi par la valeur du pH dans les biofilms et la quantité de H2 S dans le gaz. On fait l'hypothèse que tous les processus chimiques sont en équilibre thermodynamique. La dissolution de la portlandite (CH) et du silicate de calcium hydratés (C-S-H), ainsi que la précipitation de gypse (CSH2) et du sulfure de calcium sont décrites par la loi d'action de masse et le seuil des produits d'activité ionique. Pour prendre en compte la décroissante continue du rapport Ca/Si lors de la dissolution de la C-S-H, une généralisation de la loi d'action de masse est appliquée. En simplifiant le processus de précipitation du gypse, un modèle d'endommagement est introduit pour caractériser la détérioration du béton due au gonflement du gypse. Ainsi, l'évolution de la porosité et de la profondeur de la détérioration pendant le processus de dégradation sont pris en compte. Seule la diffusion des espèces aqueuses est considérée. Différents coefficients de diffusion sont utilisés pour divers ions et l'équation de Nernst-Planck est implémentée. L'effet, pendant la détérioration, de la modification de la microstructure sur les propriétés de transport est aussi considéré. Pour les biofilms et les matériaux cimentaires, les équations d'équilibre de masse totale de chaque atome (Ca, Si, S, K, Cl) sont utilisées pour coupler les équations de transport et les réactions (bio) chimiques. Le modèle est implémenté dans un code volumes finis, Bil. Grâce à l'introduction de la méthode des volumes finis, on illustre le couplage du processus bio-chimie dans les biofilms et le processus de la chimiedes matériaux cimentaires. Par ce modèle, certaines expériences rapportées dans la littérature, dont des tests d'immersion chimiques (condition de la solution statique et condition de la solution d'écoulement) et des simulations microbiologiques, sont simulées. Les résultats numériques et les observations expérimentales sont comparés et discutés. L'influence des propriétés des matériaux cimentaires (porosité initiale, couche carbonatée, etc.) et les facteurs d'environnement (concentration de H2 SO4 quantité de H2 S etc) sont aussi étudiés par ce modèle. En outre, une prédiction à long terme est menée / Bio-deterioration of concrete, which is very common in sewer system and waste water treatment plant, results in significant structure degradation. Normally, the process can be described by the two following parts: 1) Biochemistry reactions producing biogenic aggressive species in biofilms which are spread on the surface of concrete. As one of the most significant biogenic acid in sewer pipes, sulfuric acid (H2SO4) is produced by sulfur oxidizing bacteria (SOB). 2) Chemical reactions between biogenic aggressive species and cement hydration products which is responsible for concrete deterioration. A reactive transport model is proposed to simulate the bio-chemical and chemical deterioration processes of cementitious materials in contact with SOB and H2S or sulfuric acid solution. This model aims at solving simultaneously transport and biochemistry/chemistry in biofilms and cementitious materials by a global coupled approach. To provide an appropriate environment for SOB to grow, the surface neutralization of concrete (i.e., the absorption of H2S and aqueous H2S corrosion) is considered. To obtain the amount of biogenic H2SO4, the bio-oxidation of H2S by the activation of bacteria is simulated via a simplified model. To provide a suitable environment for SOB to grow, the abiotic pH reduction of concrete process is introduced. The production rate of H2SO4 is governed by the pH in the biofilms and the content of H2S in gas.It is assumed that all chemical processes are in thermodynamical equilibrium. The dissolution of portlandite (CH) and calcium silicate hydrates (C-S-H) and the precipitation of gypsum (C¯S H2) and calcium sulfide are described by mass action law and threshold of ion activity products. To take into account the continuous decrease of the Ca/Si ratio during the dissolution of C-S-H a generalization of the mass action law is applied. By simplifying the precipitation process of gypsum, a damage model is introduced to characterize the deterioration of concrete due to the swelling of gypsum. Thus, the porosity evolution and deterioration depth during deterioration process are taken into account. Only diffusion of aqueous species are considered. Different diffusion coefficients are employed for various ions and Nernst-Planck equation was implemented. The effect of the microstructure change during deterioration on transport properties is considered as well. For both biofilms and cementitious materials, the balance equations of total mass of each atom (Ca, Si, S, K, Cl) are used to couple transport equations and (bio-)chemical reactions. The model is implemented within a finite-volume code, Bil. Following the introduction of principle of the finite volume method, the coupling of the bio-chemistry process in biofilms and chemistry process in cementitious materials is illustrated. By this model, some experiments reported in literature, including chemical immersion tests (statical solution condition and flow solution condition) and microbiological simulation tests, are simulated. The numerical results and the experimental observations are compared and discussed. The influence of properties of cementitious materials (initial porosity, carbonated layer, etc.) and environmental factors (concentration of H2SO4, content of H2S, etc.) are investigated by this model as well. Furthermore, a long term predictionis conducted

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.

En vue des divers facteurs pesant sur le choix, développement d'un modèle dont la fonction-objectif est le coût de construction ; optimisation par programmation dynamique d'un système d'équations, prenant le trace et les débits comme données, résoluble sur microordinateur (IBM-PC), en rapport aux réglementations techniques en vigueur. 4 chapitres: - chap. 1 : méthodologie du choix des matériaux constitutifs des réseaux - chap. 2 : étude hydraulique des canalisations - chap. 3 : contrôle de stabilité des tuyaux enterrés - chap. 4 : caractéristiques fonctionnelles du modèle général.

Les préoccupations actuelles quant à la réduction des rejets urbains en temps de pluie ne concernent en principe guère les réseaux séparatifs de collecte des eaux usées. Pourtant les débits observés à l'exutoire de ces réseaux présentent des variations analogues à celles qui caractérisent les systèmes unitaires. Les raccordements illicites d'eaux pluviales ne sont pas la seule cause de ce comportement et les apports par infiltration y contribuent largement. Par le jeu de mécanismes complexes de drainage, les défauts d'étanchéité des réseaux, y compris ceux qui sont localisés en domaine privé, sont à l'origine de débits importants, aussi bien à l'échelle annuelle, que journalière ou même horaire. Mais ces débits restent difficiles à caractériser car ils dépendent non seulement des événements pluvieux mais de leurs antécédents et de la saison. On a donc cherché à développer un modèle permettant de simuler ces débits et à le valider à partir de mesures de terrain et d'une étude de sensibilité. Ce modèle pourrait constituer un outil intéressant pour les études diagnostic de réseau.