Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le transport par voie maritime s'est développé très rapidement durant la dernière décennie. Il constitue la solution idéale pour déplacer à faibles coûts d'importantes quantités de marchandises sur de longues distances. L'accroissement de ces échanges entraine inévitablement une augmentation de la fréquentation des routes maritimes, de la densité du trafic et donc du risque d'accident et de naufrage.Les quantités impliquées lors d'un accident étant importantes, un rejet sous-marin de produit chimique issu d'une épave peut provoquer de graves conséquences environnementales et humaines. Or, les mécanismes physico-chimiques apparaissant lors du transfert du produit à la surface sont encore mal compris. Ces mécanismes dépendent de nombreux paramètres dont les propriétés physico-chimiques intrinsèques au produit et celles propres à l'environnement de l'accident.Ce travail de recherche, réalisé en collaboration entre l'Ecole des Mines d'Alès et le Cedre, s'inscrit dans l'amélioration de la compréhension du comportement d'un rejet de produit chimique liquide, flottant et soluble issu d'une épave. Cette étude expérimentale a été réalisée selon 3 points :- La phénoménologie du rejet à la brèche dont l'objectif est de quantifier le débit et les modes de rejet,- Le comportement hydrodynamique du produit libéré et son évolution lors de la remontée dans la colonne d'eau,- Le transfert de matière du produit lors de sa solubilisation dans la colonne d'eau.Pour chaque point, les résultats obtenus sont comparés à ceux prédits par les corrélations disponibles dans la littérature afin de proposer une modélisation globale des conséquences adaptée à la gestion des pollutions marines.

Ce sujet est d’actualité suite à une évolution rapide des types de conception de structures élancées utilisées dans les installations provisoires. C’est seulement depuis une vingtaine d’années que ces structures sont préfabriquées en cadres multidirectionnels (de sections tubulaires en acier ou en aluminium). Ces structures sont légères et leur stabilité réside seulement dans les raideurs internes au niveau des files de montants et au niveau horizontal par les planchers ainsi que dans les liaisons avec l’ouvrage. Ce travail concerne l’étude des instabilités (flambement-déversement) en tenant compte de différents types d’imperfections. De nouvelles courbes de flambement ainsi que les facteurs d’imperfection associés sont proposés dans cette thèse. Ces courbes sont obtenues en imposant une déformée initiale représentant les défauts géométriques et mécaniques (contraintes résiduelles). Les résultats expérimentaux confrontés avec les prévisions théoriques de l’Eurocode 3 montrent que les valeurs des imperfections figurant dans la littérature sont extrêmement exagérées. Les valeurs préconisées dans ce travail pourraient présenter un certain intérêt pour une modification éventuelle des courbes européennes de flambement pour ce type de structure. En ce qui concerne l’instabilité latérale, une méthodologie originale d’essais en vraie grandeur de poutres à treillis formés d’éléments tubulaires a été également mise au point. Le système de chargement à « roues libres » développé permet de libérer le point d’application de l’effort dès le début de l’instabilité. Cette technique conduit à des mesures plus précises du moment critique de déversement. / This subject becomes topical following a rapid evolution of design procedures for slender structures used widely in the temporary installations. Only through the last twenty years that these structures are prefabricated of multidirectional frames (steel or aluminium tubular sections). These structures are lightweight and their stability lies only in the internal stiffness at rows of posts and horizontally by the planking as well as the links with the building. This work concerns the study of instabilities (buckling - lateral torsional buckling) taking into account different types of imperfections. New buckling curves and the associated imperfection factors are proposed in this thesis. These curves are obtained by imposing an initial deformed representing the geometrical and mechanical defects (residual stress). The experimental results were confronted with theoretical predictions of Eurocode 3 which show that the values of the imperfections in the literature are extremely exaggerated. The values advocated in this work could be of interest for a possible adjustment of the European buckling curves for this type of structure. Regarding the lateral instability, an original methodology in real scale tests of trusses consist of tubular elements was also developed. The developed loading system of "free wheels" allows releasing the point of application of the force from the beginning of instability. This technique leads to more accurate measurements of the critical lateral torsional buckling moment.

Le transport par voie maritime s’est développé très rapidement durant la dernière décennie. Il constitue la solution idéale pour déplacer à faibles coûts d’importantes quantités de marchandises sur de longues distances. L’accroissement de ces échanges entraine inévitablement une augmentation de la fréquentation des routes maritimes, de la densité du trafic et donc du risque d’accident et de naufrage.Les quantités impliquées lors d’un accident étant importantes, un rejet sous-marin de produit chimique issu d’une épave peut provoquer de graves conséquences environnementales et humaines. Or, les mécanismes physico-chimiques apparaissant lors du transfert du produit à la surface sont encore mal compris. Ces mécanismes dépendent de nombreux paramètres dont les propriétés physico-chimiques intrinsèques au produit et celles propres à l’environnement de l’accident.Ce travail de recherche, réalisé en collaboration entre l’Ecole des Mines d’Alès et le Cedre, s’inscrit dans l’amélioration de la compréhension du comportement d’un rejet de produit chimique liquide, flottant et soluble issu d’une épave. Cette étude expérimentale a été réalisée selon 3 points :- La phénoménologie du rejet à la brèche dont l’objectif est de quantifier le débit et les modes de rejet,- Le comportement hydrodynamique du produit libéré et son évolution lors de la remontée dans la colonne d’eau,- Le transfert de matière du produit lors de sa solubilisation dans la colonne d’eau.Pour chaque point, les résultats obtenus sont comparés à ceux prédits par les corrélations disponibles dans la littérature afin de proposer une modélisation globale des conséquences adaptée à la gestion des pollutions marines. / Maritime transport quickly increases during the last decade. It is the cheapest way to transport large quantities of goods over long distances. The growth of this trade necessarily leads to an increase in the traffic density and therefore the risk of accident and sinking increases as well.The large amount of chemicals involved in an accident may threaten the environment and human health in case of shipwreck with underwater chemical release. Unfortunately the physicochemical mechanisms occurring during the transfer of a chemical to the sea surface are still poorly understood. Those mechanisms depend on various parameters such as the physicochemical properties of the chemicals and the specific properties of the accident surroundings. This research was conducted in collaboration with the Ecole des Mines d'Alès and Cedre in a global approach to understand the behaviour of liquid, floating and soluble chemicals released after a shipwreck. This experimental study has been carried out according to 3 main points:- The phenomenology of a release at the breach. The objectives are to quantify the flow rate and the release pattern,- The hydrodynamic behaviour of the released chemicals and their fate in the water column,- The mass transfer of the chemical during its solubilization in the water column.For each point, the results are compared to those predicted by correlations in the literature in order to propose a global model of consequences that is adapted to the marine pollution management.

L'explosion de la plateforme de forage « Deepwater Horizon » dans le Golfe du Mexique en avril 2010 a provoqué le déversement d'un grand volume de pétrole brut dans les eaux de la région ce qui a conduit à des répercussions importantes sur la faune locale. Les impacts d'une telle catastrophe à long terme sur les oiseaux de mer ont peu été étudiés par la communauté scientifique. Pourtant, les effets délétères induits par l'action des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) contenus dans le pétrole brut représentent la principale source d'inquiétude d'une exposition chronique sous-létale. L'île Bonaventure, situé dans le parc national de l'île-Bonaventure-et-du-Rocher-Percé, accueil l'une des plus grandes colonies de fous de bassan (Morus bassanus) au monde. Environ un quart de cette colonie migre dans le Golfe du Mexique une fois la saison de reproduction terminée, courant ainsi le risque d'être exposé au pétrole déversé soit directement (ingestion et absorption dermique) ou indirectement (consommation de proies contaminées). Une contamination au pétrole peut engendrer une détérioration de la condition physiologique des oiseaux exposés et altérer, entre autres, le fonctionnement du système endocrinien. Ainsi, il est justifié de craindre une portée sur la santé de ces oiseaux et donc, ultimement sur la dynamique de population de cette colonie (taux de survie, succès de reproduction, etc.). Cette étude avait pour but d'évaluer les effets potentiels de l'exposition aux HAPs, provenant du pétrole déversé dans le Golfe du Mexique, sur la santé de 34 fous de bassan de l'île Bonaventure lors de la période d'incubation à l'été 2011. Le premier objectif spécifique était de déterminer le lieu d'hivernage des fous de bassan à l'étude, soit le Golfe du Mexique ou la côte Atlantique, à l'aide de consignateurs d'intensité lumineuse afin de cibler les oiseaux potentiellement exposés au pétrole. Le second objectif consistait à déterminer le profil de contamination (HAPs) des oiseaux ainsi que de doser les concentrations hormonales (prolactine et corticostérone) circulant chez ces oiseaux. Finalement, il était question de mettre en relation le lieu d'hivernage, le profil de contamination et les concentrations hormonales des oiseaux en fonction du temps dans l'incubation (tôt ou tard). Il était attendu que les oiseaux ayant fréquenté le Golfe du Mexique aient des concentrations d'HAPs supérieures aux oiseaux de la côte Atlantique et que leurs concentrations en corticostérone et prolactine en soient affectés ce qui diminuerait leur succès de reproduction. Les concentrations sanguines en HAPs se sont révélées être sous les limites de détection de l'instrument analytique (HPLC). De plus, les concentrations hormonales ne semblaient pas différer selon le lieu de migration des oiseaux, ni le temps dans l'incubation. Leur succès de reproduction ne semblait pas affecté à l'été 2011. Toutefois, l'absence d'effets visibles au niveau de la reproduction de ces oiseaux n'implique pas nécessairement une absence d'impact physiologique. Finalement, cette étude a permis de démontrer l'utilité de la géolocation dans un contexte d'étude d'impact lors de déversement pétrolier, ce qui n'avait encore jamais été fait. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : prolactine, corticostérone, HAPs, Golfe du Mexique, Sulidae, oiseaux de mer

L'Indonésie, l’une de plus grands archipels, a été menacé avec la pollution provenant de la marée noire. Le gouvernement d’Indonésie en coopération avec le gouvernement Français a développé un système d'observation de l'océan par satellite afin de supporter de développement durable. Ce système est intégré dans les systèmes d'océanographie opérationnelle dans le cadre du projet de développement des infrastructures de l'océanographie spatiale (INDESO). Le contexte de cette thèse est dans le cadre du projet INDESO notamment dans applications d’INDESO pour suivre des déversements de pétrole dans les mers d’Indonésie. Dans ce contexte,cette thèse propose de nouvelles méthodologies et analyses. Cette thèse comportait deux contributions principales. La première contribution est sur la récupération des paramètres de dérive des déversements d'hydrocarbures à partir d'une analyse conjointe des observations SAR (Synthetic Aperture Radar) et des résultats d'un modèle de transport de déversement de pétrole. Dans cette première partie, nous estimons les paramètres de dérive de pétrole. On a exploité un modèle de transport de déversement de pétrole lagrangien,de sorte que la dérive simulée de déversement d'hydrocarbures modèles puisse correspondre à l'observation de satellite. Pour confirmer l'origine du déversement de pétrole détecté à une date donnée par une observation de SAR, nous avons effectué des simulations avec différentes dates de début de fuite, duré de fuite et différentes valeurs de pondération deux facteurs dominants i.e. vent et courant. Nous avons développé une nouvelle méthode pour l'assimilation de ces paramètres de fuite de pétrole à comparer avec d'une détection dérivée d'un déversement d'hydrocarbures. Nous avons appliqué la méthodologie proposée sur le plus grand accident en Indonésie, l'accident de Montara. La deuxième contribution est l'évaluation globale du risque de déversement d'hydrocarbures en Indonésie. Nous sommes concentrés sur la zone de gestion des pêches de l'Indonésie. Dans cette analyse, nous avons proposé une méthodologie qui considère le déversement de pétrole, qui a des sources différentes et leurs impacts à l'environnement, mais aussi sur les perspectives sociales et économiques. Pour l'évaluation de la vulnérabilité des zones marines protégées, nous avons également exploité le modèle de 2D lagrangien. L'accent mis sur les zones de gestion des pêches (FMA) afin de fournir une analyse synoptique sur l'ensemble du territoire maritime d’Indonésie. Chaque FMA présente les caractéristiques spécifiques des paramètres environnementaux etsocio-économiques. Nous avons évalué le risque de déversement d'hydrocarbures dans chaque zone de gestion sur la base de tous ces facteurs. Le résultat de cette étude peut être utilisé dans la planification d'une action pour réduire les impacts négatifs du déversement d'hydrocarbures. / Indonesia as the biggest archipelago has a major threat coming from oil spill. Due to the increasing concerns of environment protection for sustainable development, the government of Indonesia in cooperation with government of France developed an ocean observation system with one of its pilot applications is oil spills monitoring. This system is integrated in the operational oceanography systems within the project of Infrastructure Development of Space Oceanography (INDESO). The context of this thesis is in the frame of INDESO project particularly in the monitoring of oil spill in the Indonesian seas. Within the context above, this thesis propose new methodologies and analyses. This thesis involved two main contributions. The first contribution addressed the retrieval of oil spill drift parameters from a joint analysis of SAR observations of an oil spill and of outputs of a Lagrangian oil spill transport model. In this first part, we estimate oil spill drift parameters. The proposed framework exploited a Lagrangian oil spill transport model such that the simulated oil spill drift could match a SAR-based observation of an oil spill. In the considered 2D Lagrangian model there were two dominant factors, i.e. wind and surface current. To confirm the origin of the oil spill detected on a given date through a SAR observation, we performed simulations with various leakage starting dates, leakage durations, and different values of wind and current weighing coefficients. We developed a novel framework for the assimilation of these oil leakage parameters from a SAR-derived detection of an oil spill. We applied the proposed methodology on the most famous oil spill accident in Indonesia, the Montara case. The second contribution was the global assessment of oil spill risk inIndonesia. We focused on the 11 Indonesia Fisheries Management Area to support the sustainability development of marine and fisheries. In this analysis we proposed methodology that considered the oil spillfrom different source and their impacts not only to the environment, but also from social and economic perspectives. For the assessment of vulnerability of Marine Protected Areas to oil spill pollution, we also exploited the oil spill trajectory model. The focus was given to Fisheries Management Areas as a means to provide synoptic analysis over theentire Indonesian maritime territory. Using different information from many institutional reports, we collected and analyzed the potential source of oil spill in each FMA. Each FMA has specific characteristics in terms environmental and socioeconomic features. We assessed the oil spill risk in each FMA based on all these factors. The result of this study can be used in the mitigation planning to reduce the negative impacts of oil spill.

Proposer l’adoption de la procédure de phytoremédiation des sites de déversement d’hydrocarbures au Cameroun nécessite des arguments scientifiques vérifiés. L’objectif principal de cette thèse est de (i) faire une étude floristique des sites de déversement anarchique de produits pétroliers au Cameroun, (ii) tester les potentialités de phytoremédiation de quelques espèces végétales sur des sols contaminés au fioul domestique, (iii) évaluer l’effet de différentes concentrations d’hydrocarbures sur la morpho-anatomie et la physiologie des plantes, (iv) modéliser le transfert sol-plante des HAP. Les prospections floristiques des sites de déversement d’hydrocarbures menées dans 4 villes du Cameroun ont permis d’identifier 106 espèces appartenant à 76 genres et 30 familles ; dont seules 15 espèces sont qualifiées de polluo-tolérantes. Les expérimentations ont permis de montrer que toutes les 3 espèces (C. dactylon, E. indica et A. sessilis) sont impliquées dans les processus de rhizodégradation des HCT et HAP ; E. indica and C. dactylon ayant favorisé une meilleure phytoextraction de quelques HAP comparé à A. sessilis. La modélisation mécaniste du transfert sol-plante des HAP a confirmé ces observations. La tolérance aux HAP est plus accrue chez E. indica et C. dactylon par rapport à A. sessilis. La culture mixte de E. indica et C. dactylon est très impactée par les HAP. En culture seule, le ralentissement des processus physiologiques de C. dactylon dans les sols pollués n’a pas d’impacts majeurs sur ses capacités phytoremédiatrices. Ceci permet donc de recommander C. dactylon pour la gestion durable des sols pollués par les hydrocarbures dans le monde entier en général, et au Cameroun en particulier ; pour des pollutions de sols n’excédant pas 33500 ppm. / To propose the implementation of phytoremediation process to clean up oil spill sites in Cameroon requires verified scientific arguments. The main objective of this thesis is to (i) carry out a floristic study of anarchic oil spill sites in Cameroon, (ii) test the phytoremediation potential of some plant species in soils contaminated with fuel oil, (iii) evaluate the effect of different hydrocarbon concentrations on morpho-anatomy and plant physiology, (iv) modelling the soil-plant transfer of PAHs. Floristic surveys of oil spill sites carried out in 4 Cameroonian cities have identified 106 species belonging to 76 genera and 30 families; amoung which 15 species are qualified as polluo-tolerant. Experiments have shown that the (C. dactylon, E. indica and A. sessilis) are involved into rhizodegradation of TPHs and PAHs; E. indica and C. dactylon having promoted a better phytoextraction of some PAHs compared to A. sessilis. Mechanistic modelling of the soil-plant transfer of PAHs confirmed these observations. Tolerance to PAHs is higher for both E. indica and C. dactylon than A. sessilis. The mixed cropping of E. indica and C. dactylon is highly impacted by PAHs. Cropping alone, the slowing down of C. dactylon's physiological processes in polluted soils does not have a significant impact on its phytoremediation potentialities. This makes it possible to recommend C. dactylon in the sustainable management of hydrocarbon-polluted soils worldwide in general, and particularly in Cameroon; for soil pollution not exceeding 33500 ppm.

Dans l’attente d’une augmentation de la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique, les énergies fossiles, telles que les hydrocarbures, restent encore la première source d’approvisionnement énergétique de l’Homme. La raréfaction des hydrocarbures sur le continent conduit les industriels à se tourner vers l’offshore. Ainsi, aux Etats-Unis (1er pays producteur de pétrole au monde en 2015), la production pétrolière offshore (principalement concentrée dans le Golfe du Mexique) représente plus de la moitié de la production nationale totale de pétrole. La France, quant à elle, se tourne désormais vers l’exploration de sa très grande zone offshore s’étendant sur les quatre coins du monde (notamment au large des côtes guyanaises). Une telle importance économique ne doit pas passer sous silence la dangerosité de l’exploitation pétrolière offshore. L’explosion du Deepwater Horizon en avril 2010, au large des côtes de la Louisiane (Golfe du Mexique ; Etats-Unis) en est une parfaite illustration (11 salariés tués, endommagement de l’écosystème, victimes collatérales, etc.). Le droit doit pouvoir appréhender efficacement les risques générés par l’exploitation des hydrocarbures en offshore. L’étude comparative des législations française et états-unienne met en exergue les carences du droit français. L’exploitation des ressources minérales du plateau continental des Etats-Unis, la répression des déversements illicites d’hydrocarbures et, la réparation des dommages qui en résultent, sont régies par des lois fédérales spéciales. A contrario, l’exploitation du plateau continental et de la Zone économique exclusive française s’inscrit dans un cadre législatif et règlementaire plus général. Il apparaît donc nécessaire de proposer une réforme de la législation actuelle. Dans cette optique, ce travail a vocation à émettre des propositions de réforme. La nouvelle législation française spéciale doit être pensée dans une approche systémique. Les éléments qui composent le système doivent interagir. Le premier élément est un régime optimal de prévention qui, s’articule autour de la sécurité des travailleurs et des installations. Le second élément est un régime de répression des infractions à la législation de prévention et, du délit de pollution par les hydrocarbures. Le troisième élément est un régime d’indemnisation civile de plein droit des conséquences dommageables de l’accident pétrolier (lorsqu’il n’est pas couvert par le régime exclusif d’indemnisation des accidents du travail) et du déversement d’hydrocarbures. Responsabilités pénale et civile concourent par ailleurs à la prévention par la dissuasion, cela en vue d’une meilleure internalisation des risques dans la politique managériale des entreprises pétrolières et parapétrolières intervenant sur les sites. / Waiting for a complete change to the development of renewable energies, fossil energies, such as conventional oil and gas, remain still the primary source of energy supply. The rarefaction of conventional oil on the continent has lead major oil companies to turn to the offshore. Thus, in the United States (First oil producer country in the world in 2015) the offshore oil exploitation (mainly concentrated in the Gulf of Mexico) represents more than half of the national oil production. France, as for it, turns now to the exploration of its very great offshore zone extending on the four world’s corners (particularly, off the Guyana’s coasts). This significant economic development should not overlook the dangerousness of offshore oil activities. The explosion of Deepwater Horizon in April 2010, off the Louisiana’s coasts (Gulf of Mexico, The United States) is a perfect illustration (11 killed employees, ecosystem damaged, collateral victims, etc). The Law must be able to frame the risks generated by the offshore oil activities. The comparative study of French and American legal systems highlights French law’s gaps. The exploitation of the American continental shelf’s mineral resources, the repression of unlawful oil discharges and, the remedies of damages, which result from it, are governed by special federal laws. A contrario, the exploitation of the French continental shelf and exclusive economic Zone is governed by general laws. It thus appears necessary to promote a reform of the current legislation. Accordingly, this work is to put forth reform proposals. The special French new legislation must be worked out in a systemic approach. The elements which compose the system must interact. The first element is an optimal prevention that is articulated around the security of the workers and the installations. The second element is the repression of the offenses to the legislation of prevention and, unlawful oil discharges. The third element is a strict liability for the damages result from oil accident (when they are not covered by the exclusive liability for the damages result from occupational accidents) and oil spill. Criminal and civil liabilities also contribute to the prevention by the deterrent for better consideration of risks in the management of oil companies and others companies involving in offshore oil activities.