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Face aux menaces des grands mouvements de versants rocheux, les techniques conventionnelles de suivi ne fournissent pas une vision globale, contrairement aux techniques d'imagerie. En considérant leurs apports à la description cinématique de trois sites instables, nous montrons que (1) la corrélation d'images aériennes est une solution rapide pour une connaissance globale et multi-temporelle ; que (2) le scanner-laser terrestre apporte des informations sur les zones tourmentées et difficiles d'observation mais de manière limitée spatialement ; que (3) l'utilisation des images satellitaires haute résolution est encore inadaptée, et enfin (4) que les images terrestres de face constituent un moyen rapide, efficace et peu onéreux de suivi de sites. Concernant les sites choisis, nous montrons que le mouvement de versant de Sedrun (Suisse) subit un ralentissement constant depuis 2002 qui fait suite à une augmentation des vitesses de 150% à partir de 1990. La description précise de la cinématique, alliée à la géologie de terrain, renseigne quant à ses évolutions possibles. La zone frontale du site de Séchilienne (Isère) se translate plus qu'elle ne s'affaisse ; par les acquisitions du scanner-laser, nous démontrons la rotation vers l'aval de ses compartiments structuraux. Enfin, le site du tunnel des Cliets (gorges de l'Arly) subit une décompression difficilement visible par imagerie. Finalement, nous proposons un "guide" aux techniques d'imagerie applicables à l'auscultation de versant instable, en fonction des configurations de terrain. Enfin, l'imagerie a montré tout son potentiel et sa complémentarité avec les techniques conventionnelles de suivi des mouvements de versants.

Une synthèse bibliographique a permis de faire un bilan sur les mécanismes d'échanges entre phases et de transport d'un composé organo-volatil présent en zone non saturée, de mettre en équations son transfert et de définir les dispositifs expérimentaux d'étude ainsi que les essais pertinents.<br /><br />Le polluant considéré est le trichloréthylène, le milieu poreux est un sable moyen et les expériences ont été réalisées en colonne.<br /><br />Après la mise au point d'une méthode d'analyse du TCE aqueux, gazeux et sorbé, les mécanismes prédominants des transferts ont été quantifiés isolement essentiellement par le biais d'essais de diffusion en sable sec, à saturation résiduelle en eau et saturé. Puis, ces mécanismes ont été couplés au sein d'une expérience de transfert de TCE en sable avec un profil de teneur en eau réel (hydrostatique). Chaque type d'essai a été dimensionné, si possible dupliqué et interprété grâce au code multiphasique Comsol dont l'équation de l'écoulement a été modifiée afin de considérer la convection gravitaire.<br /><br />En contrôlant rigoureusement les facteurs externes influents ainsi que les conditions aux limites, il a été possible de réaliser des expériences reproductibles et interprétables de transfert de TCE, un composé volatil et réactif en milieu poreux très perméable. Une bonne reproductibilité des résultats expérimentaux par la simulation a été obtenue moyennant de légères modifications des paramètres de base : rapport perméabilité sur viscosité, tortuosité(Millington, 1959) et paramètre de calage de la courbe de conductivité aéraulique (Thomson et al., 1997). Ce travail a permis une compréhension fine des transferts gazeux en ZNS, en particulier en frange capillaire.

Le but de ce travail de recherche est de contribuer à une meilleure compréhension de la dynamique de propagation et de la miscibilité de jets gravitaires au-dessous d’un liquide ambiant. Des expériences ont été réalisées en laboratoire à l’aide d’une plateforme expérimentale constituée d’un bassin parallélépipédique contenant de l’eau douce et d’un canal d’injection de section rectangulaire de jets gravitaires de concentration constante initiale fixée. Les calculs mathématiques et numériques sont basés sur les modèles RANS (Reynolds-Averaged Navier Stokes equations), k-ε (K-epsilon) et DCE (Diffusion-Convective Equation) de la fraction volumique de l’eau salée pour décrire la propagation et le mélange du jet gravitaire. L’évolution du front du jet obtenue expérimentalement est utilisée pour valider le modèle numérique. Par ailleurs, la comparaison des résultats obtenus sur l’écoulement moyen (z⁄z0.5 =U/Umax) avec ceux des études 2D expérimentales et numériques antérieures ont montré des similarités. La simulation numérique des champs hydrodynamiques montre que la vitesse maximale est atteinte à la position 0.18 z0.5, où z0.5 est la hauteur d’eau pour laquelle la vitesse moyenne u est égale à la moitié de la vitesse maximale Umax. / The aim of this investigation is to contribute to a better understanding of the propagation dynamics and the mixing process of dense gravity currents. The Laboratory experiments proceeded with a fixed initial gravity current concentration in one experimental set-up. The gravity currents are injected using a rectangular injection channel into a rectangular basin containing the ambient lighter liquid. The injection studied is said in unsteady state volume, as the Reynolds number lies in the range 1111 - 3889. The experiments provided the evolution of the boundary interface of the jet, and it is used to validate the numerical model. The numerical model depends on the Reynolds-Averaged Navier Stokes equations (RANS). The k-ε (K-epsilon) and the Diffusion-Convective Equation (DCE) of the saline water volume fraction were used to model the mixing and the propagation of the gravity current jet. On the other hand, comparison of the mean flow (z⁄z0.5 =U/Umax) with previous two-dimensional numerical simulations and experimental measurements have shown similarities. The numerical simulations of the hydrodynamic fields indicate that the velocity maximum at 0.18 z0.5, where z0.5 is the height at which the mean velocity u is the half of the maximum velocity Umax.

Les éboulements rocheux de volume intermédiaire (103-105 m3) posent un problème sérieux dans les régions montagneuses en raison de leur fréquence d'occurrence relativement élevée et de leur fort pouvoir destructeur. En conséquence, il est difficile de mener des travaux de protection pour réduire l'aléa, ce qui souligne le besoin de techniques de suivi et d'alerte précoce avant la rupture. Après l'éboulement, peu d'informations quantitatives sont disponibles sur la phase de propagation en raison de la soudaineté du phénomène et de sa localisation dans des pentes raides et difficiles d'accès. Dans ce travail de thèse, une approche expérimentale est proposée pour extraire des informations à partir d'enregistrements de signaux sismiques durant les phases pré- et post-rupture d'éboulements.La première partie de ce travail vise à tester la pertinence des vibrations ambiantes pour le suivi temporel de la réponse dynamique de compartiments rocheux lors de la phase pré-rupture. Cette technique (couramment employée en génie civil pour le suivi de l'intégrité des structures) permet d'extraire les fréquences de résonance d'une structure, dont la décroissance peut traduire l'endommagement. Une étude antérieure menée sur une colonne calcaire instable a montré une décroissance d'environ 30% de la fréquence fondamentale de résonance (f1) environ deux semaines avant la rupture, interprétée comme une diminution de la rigidité du contact avec le massif stable adjacent. / Mid-size rockfalls (103-105 m3) represent a substantial hazard in mountainous areas, because of relative high rate of occurrence and destructive power. Consequently, few protection means can be applied, emphasizing the need for monitoring techniques and early warning prior to the collapse. After the rupture, quantitative information on the rockfall propagation phase is scarce, owing to their suddenness and location in steep and rugged slopes. In this thesis work, an experimental approach is proposed to derive valuable information from seismic records during rockfall pre-rupture and post-rupture phases. The first part of this work aims at testing the applicability of the ambient vibration technique to monitor unstable rock compartments dynamic response in the pre-rupture phase. This technique (commonly employed in civil engineering for structural health monitoring) reveals the resonant frequencies of a structure, a decrease in frequency revealing potential damage. A previous case study of an unstable limestone compartment brought to light a #30% decrease in fundamental resonant frequency (f1) two weeks before the collapse. Following this innovative work, we selected and instrumented four prone-to-fall medium-size rock compartments located in the Occidental Alps, showing various geological contexts (limestones, argillite and shale-sandstone series), deformation patterns and failure mechnisms. Ambient vibrations recorded on-site revealed caracteristic seismic noise features. Spectral peaks were observed and attributed to resonant frequencies of the rock compartments, the fundamental resonant frequency (f1) showing clear polarization parallel to the line of maximum slope gradient, and perpendicular to the main bounding fracture observed at most of the sites. Similar findings were made for an unstable rock compartment located in a volcanic caldera, characterized by rapid morphological changes and intense rockfall activity. The dynamic response of the rear fracture network was explored, showing that spectral content of seismic noise is controlled by the caldera structure in the 0.5-5 Hz range. The direction of vibration is polarized perpendicularly to the fractures, while vibration amplitudes are linked to compartment uncoupling from the rock massif. In this case, the physical origin of seismic noise amplification may be due to complex 2D or 3D resonance effects. For the four alpine sites, the fundamental frequency f1 was monitored over more than one year, showing fluctuations clearly correlated with temperature oscillations. The thermal control over f1 is highly complex, showing both positive and negative correlations, depending on site morphology and destructuration, as well as on the studied oscillations periods (daily or seasonal). No change in fundamental frequency resulting from damage was observed over this time span. One site, characterized by intense rock fracturing and a deep-open rear fracture, showed high f1 sensitivity to temperature changes. Thermo-mechanical numerical simulations revealed that both material contraction-dilation and thermal dependancy of the elastic modulus control f1 fluctuations. In addition, high amplitude seasonal f1 oscillations were explained by ice formation in the rear fracture. A criterion was developped to separate thermal-induced f1 fluctuations from damage effects, under the hypothesis that thermal sensitivity of a rock compartment increases towards failure. The second part of this work relates to the post-rupture phase of rockfalls. The seismic records generated by two mid-size rockfalls {one natural, one provoked{ that occured in the same place were analyzed, showing complex enveloppe and spectrogram features. Both events showed close magnitude, duration and spectral content. The seismic signals of the provoked event were calibrated using video shots, allowing estimation of fallen material velocity during the successive propagation phases.

Sur la région de la Crau, le système l’irrigation gravitaire appliqué aux prairies de foin joue un rôle important dans le maintien du cycle hydrologique en étant le principal contributeur à la recharge de la nappe souterraine de la Crau (70 à 80% de la recharge). Dans le futur, des pressions sur la ressource en eau alimentée ce système d’irrigation risquent de s’accroître du fait des changements climatiques et de l’augmentation des autres usages de l’eau (domestiques,industriels, ..) et induisent la nécessité de l’optimisation de ce système afin de maintenir l’état des ressources en eau souterraines. Cette optimisation nécessite la connaissance des vrais quantités d’eau apportées à la parcelle qui sont mal connues, et de spatialiser ces quantités à l’échelle du territoire. Ainsi, l’objectif de ce travail est de développer une méthodologie permettant d’améliorer la quantification de ces volumes à deux échelle (parcellaire et régionale). Un système numérique incluant un modèle d’irrigation gravitaire dénommé ‘Calhy’ a été développé au cours de ce travail. Ce système permet de caractériser le fonctionnement des principaux processus intervenant dans ce système d’irrigation (infiltration de l’eau dans le sol et la propagation à la surface de la parcelle). Mais l’estimation de ces processus est limité par la connaissance de certains paramètres non mesurables, tels que la conductivité hydraulique à saturation du sol et la rugosité hydraulique de la surface parcellaire. Une analyse de sensibilité AS a été menée dans un premier temps au cours de ce travail afin de définir la contribution de la variation de chaque paramètre non mesurable sur la variance des variables de sortie. Les résultats montrent la possibilité d’estimation ces paramètres à partir des accessibles variables auxquels ils sont sensibles. Ainsi, une méthode d’inversion s’est basé sur les résultats d’AS, combine le modèle Calhy et un dispositif expérimental a été appliqué dans un second temps pour l’estimation paramètres et valider l’approche proposée. Les résultats montrent que cette approche est robuste et efficace pour estimer ces paramètres. A la fois les paramètres ont été issus pour démarrer le système (estimés ou mesurés), nous avons étudié différentes modifications du système d’irrigation actuel (changement de la pente de la parcelle, du sens d’irrigation, l’apport de l’eau en différents points de la parcelle, ….), et leurs impacts sur l’homogénéité de l’infiltration et la durée de l’irrigation.296En parallèle, Nous avons établi un modèle empirique de dose d’irrigation basé sur l’analyse des pratiques d’irrigation investigués auprès des enquêtes procédés chez les agriculteurs. Différents modèles empiriques ont été développés en basant sur des régressions calculant la dose d’irrigation et la durée en fonction du débit disponible et des paramètres parcellaires caractérisant les conditions d’irrigation tels que la géométrie de la parcelle (longueur, largeur et surface). Le modèle de dose empirique investigué au cours de ce travail permet de fournir une estimation de la dose distribué sur tout le territoire de la Crau en intégrant ce modèle dans le simulateur de laCrau. / Worldwide, the irrigation accounts for 70% of all water consumption: understanding therelationship between irrigation and ecosystems and optimizing the irrigation practices cancontribute to the sustainability management of water resources. In the Crau region (southern ofFrance), the flooding irrigation system used for irrigating the hay fields plays an important role inwater cycle: in this system, considerable amounts of water are brought to the hay fields (about 20000 m3/ha/year i.e. 2 000 mm), which participate strongly to the recharge of the Crau aquifer(between 66% and 80% of the recharge). In the future, the pressures on the availability of waterresources that feed this irrigation system (the reservoir of Serre Ponçon) may increase because ofthe climate change and the increase in the another water uses. Thus, it becomes necessary tooptimize the irrigation practices in order to conserve the water and ensure a sufficient rechargefor aquifer of the Crau. This optimization requires i) the knowledge of the amount of waterbrought to the plot that are not currently known, ii) spatialize these amounts over the regionalscale. This work aims to develop a methodology to improve the quantification of these volumesat the field and regional scales. A numerical system that includes a flooding irrigation modelcalled 'Calhy' was developed, takes into account the main processes involved in this irrigationsystem (water infiltration into the soil and the runoff of water slide over the plot surface). Firstly,a sensitivity analysis was conducted in order to classify the Calhy’s parameters according to theirimportance and define an optimal experimental apparatus allowing to estimate them using aninverse approach. Secondly, an inversion procedure based on the proposed experimental297apparatus and the previous model was implemented on several plots in the study area. The resultsshow that the important parameters can be estimated and then Calhy can be used to analyse andoptimize irrigation practices. Then, different optimization scenarios were identified. In parallel,we developed an empirical model of irrigation dose based on the analysis of irrigation practicesin a group of exploitations in the study region. Different empirical models were developed;regressions were used to compute the irrigation dose and duration from geometricalcharacteristics of the borders (length, width and surface) and available water inflow rate. Theempirical model of irrigation dose developed in this work would provide a spatial estimation ofirrigation doses overall plots in the study region, and would contribute to a better quantificationof water recharge of the Crau aquifer and its locations.

La thèse explore l'opportunité d'utiliser des micro-données, sous la forme de données individuelles de firmes, pour dépasser les limites imposées par les données spatialement agrégées généralement utilisées en géographie économique. Le cas d'étude est l'estimation des exportations régionales, y compris les exportations vers d'autres régions du même pays. Prenant la Belgique comme exemple, la thèse présente un nouveau modèle d'estimation de ces exportations qui intègre un modèle gravitaire d'estimation des flux entre lieux de production et lieux de consommation avec les informations contenues dans les tables d'entrée-sortie à l'échelle nationale. Les résultats du modèle confirment l'hypothèse de départ sur l'importance de la consommation locale ou à courte distance du lieu de production.Ces résultats sont analysés devant l'arrière-fond des débats passés et actuels en géographie économique et en politique de développement régional en Europe. Un regard critique est posé sur la notion des politiques « place-based », généralement focalisées sur des politiques de l'offre. Avec le soutien des estimations sortant du modèle l'argument est avancé que la demande locale joue un rôle important pour les économies régionales. Cet argument est renforcé par une revue des débats concernant l'importance de la distance géographique dans les relations économiques.La thèse met également un grand accent sur les questions de méthodes et de données. Elle présente en détail les difficultés liées à l'utilisation de données individuelles, notamment le problème du géocodage. L'utilisation de système d'information géographiques existants dans la construction du modèle est montré, argumentant que de tels systèmes facilitent la vie aux chercheurs en géographie économique dès lors qu'ils utilisent des données massives positionnées dans l'espace réel. L'utilisation de telles données est aussi analysée dans le contexte de la naissance du mouvement du « Big Data » qui pose des questions sur les paradigmes actuels et futurs de la recherche en géographie économique. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans ce manuscrit nous développons l'approche cinématique 2D du calcul à la rupture pour examinerles effondrements en extension (ou failles normales) de la croûte supérieure cassante qui résultent desurpressions de fluides. Les sujets d'intérêt liés à la déformation en extension sont (1) les roles de lapression des fluides, des processus de surface, et des propriétés des matériaux et des failles sur lastabilité des structures d'extension; (2) la formation de failles normales à faible pendage et de failleslistriques; (3) la distribution de la déformation au dessus d'un glissement à faible pendage; et (4)l'influence de l'adoucissement mécanique des failles et des processus de sédimentation sur cettedistribution.Cette approche mécanique est vérifiée par la théorie du prisme critique de Coulomb, et la généralise pour étudier la topographie complexe de la péninsule de Mejillones dans le Nord du Chili. Cetteapproche est aussi appliquée à l'instabilité gravitaire dans le delta du Niger en reliant les structurescompressives en bas de pente aux structure extensives en amont par un détachement profond. Nousprédisons des surpressions de fluides beaucoup plus élevée que celles obtenues par application duprisme de Coulomb. Enfin, cette méthodologie est appliquée à l'étude de la forme de failles normalesreliant un détachement profond à la surface. Dans le cas du delta du Niger, nous montrons que lesfailles à faible pendage et les failles listriques impliquent que la profondeur de rétention des fluides estfaible. La version séquentielle de l'analyse limite ouvre de nouvelles voies pour suivre l'évolutionstructurale dans le temps du jeu sur les failles normales. Les simulations montrent en particulier qu'unefaille normale tourne vers des pendage plus faibles au fur et à mesure de la dénudation du mur, formantune région qui passe du mur au toit de la faille active en rotation. La prédiction de cette région estillustrée par des expériences analogiques et des exemples de terrain. / This manuscript develops a 2D kinematic approach of Limit Analysis to examine the extensionalfailures in the brittle, upper crust resulting from fluid overpressures and normal faulting. There aremany interesting topics related to the extensional deformation such as (1) the roles of fluid pressure,topographic process, material and fault properties on the stability of extensional structures; (2) theformation of low-angle and listric normal fault; (3) the deformation pattern due to slip on a low-anglefault; and (4) the influence of fault softening and sedimentation processes on this deformation pattern.This mechanical approach applied to wedge prototypes is validated by the critical Coulomb wedge(CCW) theory, and it generalizes the CCW theory to investigate the complex topography on theMejillones peninsula, Northern Chile. Additionally, this approach is also applied to investigate gravityinstability of Niger Delta by linking down-slope compressional to up-slope extensional failures througha deep detachment. We predict much higher fluid overpressures than that of the CCW theory. Finally,this Limit Analysis methodology is applied to investigate the shape of normal fault linking a lowdetachment to the surface. The application to Niger Delta implies that the formation of very low-angleand strongly listric faults results from a shallow fluid-retention depth. The sequential version of LimitAnalysis opens new ways to envision the structural evolution through time resulting from normalfaulting. The simulations show that the normal fault rotates during extension, forming a region of Footto-Hanging Wall (FHW) where the material in the footwall is sheared upon entering the hanging wall.The creation of the FHW region is illustrated by sandbox experiments and field examples.

L’objectif fondamental de cette thèse consistait, après avoir relevé la complexité du lien entre l’économie et l’environnement, à mettre en évidence d’une part, les différents travaux et analyses sur la théorie des havres de pollution ainsi que les théories concurrentes et d’autre part, à apporter une contribution empirique à cette théorie. Ainsi, en évaluant empiriquement l’attractivité de l’Amérique latine et de l’Europe pour les entreprises manufacturières espagnoles appartenant auxsecteurs réputés polluants, on s’est évertué à montrer que les déterminants de cet attrait vers ces deux régions ne suivent pas la même trajectoire. Pour ce faire, nous utilisons un modèle gravitaire développé au moyen de l’économétrie des données de panel. C’est autour de ces points centraux que se sont articulés les quatre chapitres de notre thèse. Nos résultats valident l’existence d’effets de havres de pollution en Amérique latine, renforçant ainsi les conclusions tirées par les défenseurs de cette théorie. Ainsi, les localisations des industries polluantes espagnoles dans cetterégion sont déterminées par la présence simultanée des économies d’agglomération, d’une main d’oeuvre qualifiée et un engagement environnemental faible conjugué à un climat institutionnel douteux caractérisé par une présence massive de l’Etat dans l’économie et une banalisation de la corruption. Il convient de préciser que cette présence espagnole semble moins concernée par les libertés politiques et civiles dans la région, par les niveaux d’imposition et par la taille du marché domestique. Concernant la présence espagnole dans les pays européens, ce sont plutôt lesstratégies horizontales qui paraissent dominer les politiques d’internationalisation des entreprises polluantes espagnoles. Ces dernières semblent prêter bien plus d’attention à des facteurs tels que la qualité de la main-d’oeuvre, la performance des infrastructures, les économies d’agglomération et l’accès au marché qu’à la sévérité de la politique environnementale locale. / We have plotted a complex link between Economy and Environment, consequently we could determined the main objective of this thesis which was on one hand to highlight various papers and studies about the theory of contamination havens and about others competitive theories, and on another hand, to propose an empirical contribution to these theories. Thus, by evaluating the attractiveness of Latin America and Europe for Spanish manufacturing corporations involved in sectors known as contaminated, we focused on the fact that the determinants of this attract to both regions don’t follow the same way. In order to fulfill this specific study, we have used a gravity model developed using econometric panel data. Indeed, we have built our four main chapters of the thesis around these major points. The results obtained can argue that effects of contamination havens effectively exist in Latin America, strengthening conclusions put out by the defenders of this theory. Moreover, the place where are located Spanish contaminating manufacturing in thisregion are determined by the existence of agglomeration economies, skilled labor market, a weak engagement in environment issues united to a high level of corruption governmental institutions.In consequence, we can add that the Spanish government in this zone feels less concerned by the quality of way of life and liberty of citizens than by levels of taxes and size of domestic market. Concerning the Spanish implementation of strategies in these Europeans countries, the most relevant are horizontal strategies which seem to dominate internationalization process in Spanish contaminating manufacturing. These ones seem to pay attention to the quality of skilled labor forces, strength of infrastructure, agglomeration economies and access to the market more than the control of environmental local policies.

L'étude décrite dans cette thèse porte sur l'injection ponctuelle d'une solution saline au sein d'une cellule dite de Hele-Shaw, afin de caractériser le comportement dispersif d'un polluant en milieu poreux. L'approche expérimentale employée est basée sur l'implémentation originale d'un dispositif de Fluorescence Induite par Laser (LIF) dans la cellule. La mise en place d'un protocole de mesure efficace permet de mener une analyse quantitative des résultats expérimentaux. En outre, en appliquant la méthode des moments, il est possible de caractériser avec précision le comportement dispersif de la zone de mélange de la solution injectée. Parallèlement aux expériences, à l'aide du code numérique FRIPE, les injections ont été simulées numériquement. L'analyse quantitative a été appliquée à ces dernières. Une comparaison poussée des résultats expérimentaux et numériques a donc été effectuée, du point de vue qualitatif mais aussi sur l'expression de la dispersion du panache de la zone de mélange de la solution / The study described in this thesis is about punctual injection of a saline solution inside a "Hele-Shaw cell" in order to characterize the dispersive behavior of a pollutant in porous media. The chosen experimental approach is based on the setup of an original Laser Induced Fluorescence (LIF) in the Hele-Shaw cell. The setting of the experimental apparatus allows quantitative data reduction of the experimental results. Moreover the "Moments Method" studied precisely the solution mixing dispersive behavior. Using the numerical code FRIPE the same injections have been simulated. The same quantitative data reductions have been applied to the numerical results. This led to an extensive comparison of the numerical and the experimental results, qualitatively but also of the dispersion in the mixing area of the injected solution