L’aménagement intérieur des avions d’affaires se distingue par une cabine luxueuse et personnalisée. Son mobilier comporte des panneaux de contreplaqués avec placages de surface décoratifs vernis sur des structures sandwichs. Le grand éclat initial de ce mobilier se dégrade dans le temps avec la formation d’ondulations encore appelées pelure d’orange à la surface des placages vernis. Ainsi pour comprendre la formation de ce défaut d’apparence, les effets d’un traitement ignifuge industriel et de l’humidité ont été étudiés sur des panneaux avec placages décoratifs de 3 essences de feuillus : bubinga (Guibourtia spp), sapélé (Entandrophragma cylindricum) et érable à sucre (Acer saccharum). Dans un premier volet l’effet du traitement ignifuge sur la composition chimique, la stabilité thermique et la qualité de surface des placages décoratifs non vernis a été évalué. Cette dernière a porté sur leur brillance, couleur, mouillabilité et rugosité. L’analyse chimique des placages ignifugés non vernis a révélé une importante teneur en phosphore et en azote, comparativement aux placages de contrôle. Les placages ignifugés ont montré une meilleure stabilité thermique avec une perte de masse et une vitesse de décomposition moindres que celles des placages de contrôle. Les placages ignifugés ont également présenté une brillance, une rugosité et une mouillabilité supérieures à celles des placages de contrôle. En général les placages ignifugés ont présenté des surfaces plus sombres et plus saturées en couleurs. Dans le second volet, l’effet de la variation d’humidité relative sur l’apparence des panneaux vernis a été évalué par des mesures de brillance, couleur et ondulations de surface durant deux cycles de vieillissement hygrothermique. Les panneaux vernis avec placages décoratifs ignifugés ont présenté des variations d’ondulations plus importantes que celles des panneaux vernis avec placages de contrôle. Les changements de couleur et de brillance furent plus importants sur les panneaux vernis avec placages décoratifs ignifugés à haute humidité relative. Ces changements d’apparence furent amplifiés par le traitement ignifuge et globalement irréversible. Cette étude a donc permis d’identifier les variations d’humidité relative et l’hygroscopicité du bois comme les principaux facteurs responsables de la formation de pelure d’orange sur le mobilier d’avion. L’amélioration de la stabilité dimensionnelle des placages pourrait annuler ou diminuer ce défaut d’apparence à travers le choix du traitement ignifuge et du revêtement de finition. / Orange peel defect appears as wavy pattern on high gloss clear coating applied to decorative veneer on the business aircraft cabinetry. It is a troublesome defect regarding luxurious standard and customer’s satisfaction in aerospace industry. Thus in order to understand this defect’s underlying mechanisms, the effect of relative humidity and industrial fire retardant treatment effect were studied on the appearance of sandwich panels. These latter consisted of three-layered plywood glued on nomex panels. The top layers of the plywood were decorative veneers from three different wood species: bubinga (Guibourtia spp), sugar maple (Acer saccharum) and sapele (entandrophragma cylindricum). The sandwich panels were separated in two sets on samples respectively unvarnished ad varnished. The effect of fire retardant treatment on chemical composition, thermal stability and surface quality of unvarnished sandwich panels was studied. The results showed that fire retardant treated veneer had higher phosphorus and nitrogen content along with a better thermal stability. Their surface quality was also better with higher gloss, roughness and wettability. Fire retardant treated veneers appeared darker than control ones. As for varnished sandwich panels, they were submitted to two different hygrothermal weathering cycle in order to study the effects of fire retardant treatment and relative humidity on their appearance. Throughout both cycles of adsorption and desorption their appearances were evaluated with colour, gloss and waviness measurements. Panels made with fire retardant treated veneer showed higher waviness change compared to the one on panel with control veneers. Fire retardant treatment also increased colour and gloss change mostly at high humidity level. Those changes in appearance were globally permanent. Based on this results orange peel defect is mainly due to changes in relative humidity during aircraft travelling and wood hygroscopicity. Preventing or reducing this defect would likely imply an improvement in wood dimensional stability towards selection of specific fire retardant treatment and clear coat finish.

La présente étude a pour but d'évaluer le comportement à la sorption du bois d'érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) à des teneurs en humidité au-dessous du point de saturation des fibres (PSF). Ces teneurs en humidité d'équilibre atteintes en désorption aux humidités relatives au-dessus de 60% divergent en fonction de l'état initial de saturation. Ce phénomène est nommé "hystérèse à la saturation d'humidité". Plusieurs auteurs ont attribué cette différence à la présence d'eau liquide lors de la désorption. On a alors voulu déterminer la localisation de l'eau liquide dans la structure du bois. Des essais de désorption ont été réalisés entre 58% et 96% d'humidité relative à 21ʻC à partir de deux états d'humidité, soit le PSF ou la saturation intégrale. On a ainsi pu comparer des échantillons équilibrés à un même niveau d'humidité relative mais avec ou sans présence d'eau liquide. L'imagerie par résonance magnétique, technique basée sur les temps de relaxation des protons, a servi à visualiser la présence d'hydrogène (sous la forme de H20) dans les échantillons. Cette méthode est sensible aux niveaux d'hydratation des tissus ligneux. Les temps de relaxation nous aident à distinguer les types d'eau présents dans le bois étant donné qu'ils sont liés à la grandeur et à la proportion des différents tissus ligneux. L'intensité du signal (représentée par la variation de couleur dans les images de résonance magnétique) a permis de discerner la distribution d'eau liquide dans les tissus du bois. Tel que prévu, l'eau liquide a été principalement observée dans les échantillons provenant d'une saturation intégrale du bois. Finalement, les observations montrent que l'eau restant dans le bois au-dessous du PSF serait localisée dans les bouts de lumina des fibres ligneuses simpliciponctuées, étant donné qu'elles semblent être les tissus les plus isolés du bois d'érable à sucre. La possibilité que cette eau puisse rester enfermée dans les espaces intercellulaires associés aux fibres ligneuses simpliciponctuées reste encore à vérifier.

Le comportement mécanique du bois dépend fortement de la température, de la teneur en humidité, de la géométrie de la pièce, ainsi que de l’historique de sorption. Il est alors indispensable de caractériser le comportement du bois sous l’action mixte de la température, de l’humidité relative et d’une charge mécanique pour en prédire le comportement durant l’utilisation et pour mieux maîtriser les procédés de transformation et également obtenir un matériau pouvant répondre à des besoins bien spécifiques. L’objectif de cette étude a été de déterminer le comportement viscoélastique et mécanosorptif du bois d’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.), en utilisant des essais de fluage-recouvrance sous conditions d’humidité relative constantes et variables. Les essais de fluage-recouvrance ont été réalisés sur des échantillons de bois d’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.), de 110 mm de longueur (R), 25 mm de largeur (T) et 7 mm d’épaisseur (L). Des essais ont été réalisés dans un environnement contrôlé à 30°C ± 0,5°C de température et à 37%, 67% et 83% ± 2% d’humidité relative pour les essais en conditions constantes et entre 37% et 83% d’humidité relative pour les essais en conditions variables. Les essais ont été réalisés sous différents niveaux de charge appliquée. Ils ont permis de mesurer simultanément la déformation superficielle en utilisant des jauges électriques et la flèche maximale en utilisant des capteurs de déplacement. Les résultats ont montré l’impact des niveaux de charge et de la teneur en humidité d’équilibre sur le fluage du bois. Les résultats ont aussi confirmé le comportement linéaire viscoélastique du fluage du bois et la présence de l’effet mécanosorptif pendant les changements d’humidité relative. Les résultats obtenus peuvent aider à mieux comprendre le comportement des planchers de bois d’érable à sucre pendant leur utilisation.

Au sud de Montréal (Québec, Canada), une zone de plus de 12 000 hectares de sol organique est réputée pour sa production maraichère. D’anciens dépôts de végétation forment ce sol se distinguant des sols minéraux typiques, avec des propriétés favorables à cette culture induite par le taux élevé de matière organique. Toutefois, plusieurs mécanismes causent leur dégradation. De plus, différentes propriétés physiques ou hydrauliques se détériorent avec l’évolution du sol, causant également des problèmes de drainage. Ainsi, des mesures de conservation nécessitent d’être mises en place afin d’assurer la pérennité de ces terres agricoles. Parmi les approches envisagées, l’incorporation de biomasse végétale broyée permettrait d’apporter de la matière organique, mais également d’améliorer la qualité physique du sol. Pour valider cette méthode, différentes doses de biomasse végétale d’espèces ligneuses et de graminées ont été incorporées à des échantillons de sol et incubées pendant 12 mois. Des mesures ponctuelles de diverses propriétés physiques et des comportements hydrauliques ont permis d’évaluer l’amplitude et la durée de l’effet des biomasses selon la dose appliquée. Le suivi de la hauteur des échantillons a permis de noter un gain jusqu’à 73 mm de sol organique après l’incorporation d’une forte dose de biomasse, comparativement au témoin. La modélisation de la courbe de rétention a permis d’établir des relations marquées de l’augmentation de la teneur en air de 23,8% à 37,8% selon le dosage durant l’incubation pour le sol de surface, mais sans changements notables en profondeur. Trois indicateurs de performance ont été utilisés pour évaluer le comportement du drainage, qui s’est avéré rapide dans les conditions du dispositif expérimental. Le drainage a ralenti selon la dose de biomasse, mais le sol s’aérait plus rapidement en surface. Les biomasses des espèces ligneuses ont eu une plus grande influence sur les différentes propriétés des sols étudiés que les graminées. / South of Montreal (Québec, Canada), an area of 12 000 hectares is well known for its vegetable production. Accumulated vegetation led an organic soil with advantageous properties for vegetable production when compared to typical mineral soils. However, several degradation processes are affecting soil properties and a too low level (under 40 cm) of the organic layer thickness may be reached within in the next decades if conservation practices are not implemented. Physical and hydraulic properties have shown signs of deterioration leading to drainage problems. Thus, soil conservation strategies need to be developed to ensure the sustainable use of these agricultural land. Incorporation of plant biomass could compensate for losses of organic matter and could also improve the soil physical properties. To validate this mitigation practice, different vegetal biomass rates from woody and grass species were incorporated into undisturbed organic soil cores before an incubation period of 12 months. Discrete measurements allowed for the evaluation of the amplitude and persistency of the biomass effect on various physical and hydraulic properties. After an application of biomass at high rate (20% v/v), the final soil height within the cores increased up to 73 mm when compared to control cores. The modelling of the soil water retention curves led to linear relations between biomass application rates and air content. The latter increasing from 23,8% to 37,8% in the surface soil layer throughout the incubation period, but had only a minor effects on deeper soil layers. Three indicators of performance were chosen to evaluate the drainage behavior, which appeared to be fast under the experimental conditions. Drainage was slowed down with increasing biomass application rate, but surface aeration improved on the other end. In general, wood type biomass had a greater influence than the grass type biomass on the studied variables.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université de Bordeaux Talence, France / Les forêt mélangées sont l'une des principales options de gestion pour stabiliser la production de biomasse forestière tout en réduisant l'impact du stress hydrique de plus en plus fréquent avec les changements globaux. Cependant, les effets interactifs entre diversité des espèces d'arbres et disponibilité en eau ont rarement été étudiés in situ, et encore moins en étudiant le fonctionnement du sol. Dans cette thèse, nous avons cherché à déterminer si les effets positifs de la diversité des espèces d'arbres sur le recyclage des nutriments étaient modulés par la disponibilité en eau. Pour répondre à cette question, deux sites appartenant au réseau mondial de diversité des arbres (TreeDivNet) ont été étudiés : ORPHEE dans le sud-ouest de la France et IDENT-SSM à Sault Ste. Marie au Canada. Ces deux sites expérimentaux manipulent la diversité des arbres (richesse des espèces d'arbres) et la disponibilité en eau (irrigation dans les deux cas, avec exclusion partielle des pluies à IDENT-SSM). Les travaux sont divisés en quatre chapitres : (1) la complémentarité spatiale verticale de la disponibilité des nutriments du sol, (2) la dépolymérisation de l'azote organique du sol, (3) la complémentarité temporelle dans les prélèvements de nutriments et les processus du sol, et (4) l'efficience d'utilisation des nutriments par les arbres. En examinant le cycle des nutriments dans les sols, nous avons constaté qu'une forte disponibilité en eau augmentait la dégradation de la matière organique (par les enzymes extracellulaires et la dépolymérisation des protéines), tandis qu'elle diminuait la minéralisation nette des nutriments. Un effet du mélange d'espèces d'arbres n'a été observé que dans la couche intermédiaire du sol, où l'on a trouvé une teneur en matières organiques et des activités enzymatiques plus élevées que dans les monocultures. Au cours de l'année, des différences dans la disponibilité des nutriments n'étaient visibles que lorsque la disponibilité en eau était suffisante : il y avait plus d'azote biodisponible dans les parcelles de pins en monoculture, tandis que le phosphore était plus important dans les parcelles de bouleaux en monoculture, par rapport aux autres traitements d'espèces. Malgré les variations saisonnières, ces tendances sont restées constantes entre les périodes de dormance et de végétation. En étudiant expérimentalement l'absorption des nutriments, nous avons observé une asynchronie de l'absorption lors du débourrement de la végétation: à ce stade phénologique, l'espèce sempervirente (pin) a pût prélever plus tôt que l'espèce décidue (bouleau), avec respectivement un avantage et un désavantage pour l'absorption des nutriments dans les parcelles mélangées. En ce qui concerne l'efficience d'utilisation des nutriments (NutUE), nous avons constaté que l'identité des espèces était un facteur plus important que la diversité des espèces. Bien que l'augmentation de diversité ait eu tendance à accroître la productivité aérienne et la biomasse de la litière, la dominance de certaines espèces dans les mélanges était le principal facteur contrôlant la NutUE (le bouleau sur le pin à IDENT-SSM et le pin sur le bouleau à ORPHEE). Ainsi, les processus biogéochimiques de la couche superficielle du sol ont été déterminés par la disponibilité en eau, les processus du sol intermédiaire par le mélange des espèces, et l'efficience d'utilisation des nutriments a été déterminée par l'identité des espèces plutôt que par le mélange. A l'inverse de l'effet prononcé des facteurs pris individuellement, nous n'avons pas observé d'effet interactif entre ceux-ci. Sur la base de l'ensemble de nos résultats, nous concluons que chacun des facteurs étudiés (disponibilité en eau, diversité des arbres et identité des espèces) joue un rôle significatif sur le recyclage des nutriments, même s'il n'y avait pas d'effets interactifs. / Mixed forests are one of the main management strategies to stabilize forest biomass production while reducing the impact of water stress, which is becoming more frequent as a result of global changes. However, the interactive effects between tree diversity and water availability have rarely been studied in situ, let alone while studying soil functioning. In this thesis, we sought to determine whether the positive effects of tree species diversity on nutrient cycling in forests were modulated by water availability. To answer this question, two sites belonging to the global tree diversity network (TreeDivNet) were studied: ORPHEE in southwestern France and IDENT-SSM in Sault Ste. Marie, Canada. These two experimental sites manipulate tree diversity (tree species richness) and water availability (irrigation in both cases, with partial rain exclusion at IDENTSSM). The work is divided into four chapters: (1) vertical spatial complementarity of soil nutrient availability, (2) soil organic nitrogen depolymerization processes, (3) temporal complementarity of nutrient uptake and soil nutrient processes, and (4) nutrient use efficiency by trees. When looking at belowground nutrient cycling, we found that high water availability increased organic matter breakdown (by extracellular enzymes and protein depolymerization), while it decreased net nutrient mineralization. An effect of mixing tree species was only detected in the mid soil layer, where we observed a higher amount of organic matter and enzyme activities compared to the monocultures. Throughout the year, differences in nutrient availability were only visible when water availability was sufficient: more bioavailable nitrogen was produced in the pine monocultures, while more phosphorus was produced in the birch monocultures, compared to the other species treatments. Despite seasonal variation, these trends remained consistent between the dormant and vegetative periods. When experimentally investigating nutrient uptake, we observed an asynchrony of uptake during budburst: at this phenological stage, the evergreen species (pine) was able to take up nutrients earlier than the deciduous species (birch), with an advantage and a disadvantage respectively for nitrogen uptake in the mixed plots. Finally, we found that species identity was a stronger driver than species diversity for aboveground nutrient use efficiency (NutUE). Although increasing tree species tended to increase aboveground productivity and litterfall biomass, certain species dominance drove NutUE trends (i.e. birch dominance over pine at IDENT-SSM and pine over birch at ORPHEE). In summary, surface soil biogeochemical processes were driven by water availability, intermediate soil processes by species mixing, and nutrient use efficiency was driven by species identity rather than mixing. In contrast to the pronounced effect of individual factors, we did not observe an interactive effect between them. Based on all of our results, we conclude that each of the factors studied (water availability, tree diversity, and species identity) had an important role in nutrient cycling, even though there were no interactive effects.

Le but principal de ce travail fut d'étudier les changements des propriétés physiques et des relations eau-bois de quatre espèces de feuillus au-dessous et au-dessus du point de saturation des fibres (PSF). Deux espèces tropicales, une tempérée et une provenant de plantation, avec des plans ligneux très variables, furent étudiées. Dans un premier volet de ce travail, des échantillons des quatre espèces furent soumis à trois conditions de désorption à 21°C à partir de la saturation intégrale ou de l’état vert jusqu'à atteindre des humidités d’équilibre (Héq) au-dessous du PSF. L'état de l'eau et la distribution de l’eau liée et liquide ont été analysés par résonance magnétique nucléaire et par imagerie par résonance magnétique (IRM). Le temps de relaxation transversale (T2) a indiqué la présence d’eau liquide dans le bois au-dessous du PSF. L’IRM a permis d'identifier les éléments anatomiques où cette eau liquide pourrait être localisée. En outre, l'eau liée n’était pas répartie uniformément dans la structure du bois même à l’équilibre global, étant les tissus plus denses plus hygroscopiques que les plus légers. Les deux techniques ont révélé que l'anatomie du bois joue un rôle majeur dans le drainage et diffusion de l'eau. Le deuxième volet a étudié l'effet de quatre taux de désorption sur le comportement dimensionnel du bois d’Eucalyptus saligna dans une gamme de teneurs en humidité couvrant tout le domaine hygroscopique. Des taux de désorption plus lents ont entrainé des retraits plus élevés, mais ces différents taux n’ont pas changé la pente des courbes retrait-Héq. Le collapse du bois fut plus important pour les taux de désorption plus lents et il fut plus grand dans la direction tangentielle. Le PSF établi par l’extrapolation de la portion linéaire des courbes retrait-Héq ne s’est pas montré adéquat pour des espèces sujettes au collapse. Enfin, les résultats ont montré le phénomène de début de perte d'eau liée avant que toute l'eau liquide soit drainée. / The main purpose of this work was to study the changes in the physical properties and in the wood-water relations of four hardwood species below and above the fiber saturation point (FSP). Two tropical, one temperate and one plantation grown species with high variable anatomical structure were investigated. In the first part of this work, samples of all species were destined to three desorption conditions at 21°C from full saturated state or from green condition until reach equilibrium moisture contents (EMC) below the FSP. The water state and the distribution of liquid and bound water were analysed by nuclear magnetic resonance and magnetic resonance (MR) microimaging. Transverse relaxation times T2 showed entrapped liquid water below the FSP. The MR microimaging study allowed identifying in which anatomical elements this water could be located. Also, bound water was not uniformly distributed in wood structure even at a global EMC, being the denser tissues more hygroscopic than the lighter ones. Both techniques revealed that wood anatomy plays a major role in water drainage and diffusion. The second part of this work was dedicated to study the effect of four desorption rates on the dimensional behaviour of Eucalyptus saligna wood under a range of moisture contents covering the whole hygroscopic domain. Slower desorption rates implied higher shrinkages, but these different rates have not affected the slope of shrinkage-EMC curves. The collapse of Eucalyptus saligna wood was more important for slower desorption rates and it was greater in the tangential direction. The FSP determined by the extended linear portion of the shrinkage-EMC curves revealed to be not adequate for collapse-prone species. Finally, the results indicated the phenomenon of the beginning of the loss of bound water before all liquid water has been drained.

Ce projet de maîtrise s'effectue en collaboration avec un partenaire industriel, soit le groupe process analytical support group chez Pzer Global Manufacturing Services. L'objectif général de ce partenariat est d'accroître le niveau d'automatisation dans la chaîne de fabrication de l'industrie pharmaceutique. Notamment, des améliorations sont possibles dans l'instrumentation des équipements ainsi que dans l'asservissement de ceux-ci par des stratégies d'optimisation en temps réel. Cet ouvrage s'attaque spécifiquement au cas du séchoir à lit fluidisé. Ce procédé est décrit par une dynamique non linéaire si bien que les outils disponibles pour concevoir une commande prédictive couplée d'un observateur n'offrent pas présentement la flexibilité requise pour répondre à l'objectif du projet. La programmation d'une application de type interface graphique permet à son utilisateur de concevoir ces stratégies pour le procédé de son choix. L'application a été validée en concevant cinq observateurs non linéaires pour le séchage de granules pharmaceutiques. L'objectif est de pouvoir fournir une mesure de teneur en eau ande remplacer la sonde proche infrarouge actuellement utilisée. Il a été montré que certains observateurs sont en mesure de reproduire précisément les données expérimentales tout en montrant un effort de calcul plus acceptable. Ainsi, l'application permet de déployer facilement des solutions efficaces et mesurables pour l'asservissement de procédés pharmaceutiques,dont l'instrumentation du séchoir à lit fluidisé est un exemple spécique. Le déploiement au sein du groupe de recherche de l'application et son amélioration fait partie des travaux futurs. / This work is in partnership with the process analytical support group at Pzer Global Manu-facturing Services. The objective is to increase the level of automation in the pharmaceutical manufacturing process. Possible improvements lie in the instrumentation and control of the equipment. This work particularly aims the discontinuous fluid bed drying (FBD) case. A nonlinear dynamic describes the FBD operation as well as many other pharmaceutical process. Actual predictive control conception tools are not flexible enough. Hence, the programming of a graphical user interface software allows the user to design a control algorithm for nonlinear processes. Validation is ensured by generating five nonlinear estimators to monitor the drying. One of these, based on the moving horizon estimator, could replace the near-infrared probe on the fluid bed dryer as a moisture content soft sensor. Results show that the estimator reproduce accurately the pilot scale experimental data with a moderate computational effort. Thus, the software allows to easily implement control and observation strategies for the pharmaceutical industry Future works imply the deployment and the improvement of the software.

L'utilisation des panneaux composites à base de bois s'oriente de plus en plus vers des applications techniques d'ameublement et d'agencement. Cette reconquête implique le développement d'outils prévisionnels performants permettant une plus grande maîtrise du comportement hygromécanique de ces matériaux mis en service dans les conditions climatiques nord-américaines. Pour des raisons économiques ou esthétiques, on remarque une tendance dans l'industrie qui consiste à appliquer des revêtements de qualité différente sur les deux faces du panneau. Ces pratiques entraînent une distribution de teneur en humidité et de contrainte non uniforme selon l'épaisseur du panneau, pouvant engendrer des déformations. Le gauchissement de ces produits pourrait faire l'objet d'un rejet par le consommateur et d'une dégradation de l'image de marque de l'enseigne. Dans le but de prévenir ce gauchissement, on doit bien connaître le comportement de chaque composante ainsi que celui de l'ensemble formant le composite. Dans ce projet, trois produits de finition sont considérés : le placage d'érable à sucre, le papier décoratif imprégné de mélamine et le papier foil. Dès lors, l'objectif est de caractériser le comportement hygromécanique des panneaux de fibres et de particules finis asymétriquement par ces revêtements tout en décrivant les conditions climatiques de transport et de mise en service. L'étude comporte à la fois un aspect expérimental et un aspect modélisation par éléments finis. Il a donc fallu établir un modèle mathématique approprié; déterminer les propriétés physiques et mécaniques des composites, de l'adhésif et des revêtements relatives au transfert d'humidité, à la dilatation linéaire, au retrait/gonflement et aux déformations; procéder à la résolution du modèle par éléments finis et, finalement, valider les résultats du modèle en les comparant aux résultats expérimentaux. Le modèle mathématique proposé est basé sur une équation de transfert d'humidité en régime transitoire, la loi de Hooke du comportement élastique et une équation d'équilibre.

L'importance de i'état initial des bassins versants, et surtout de l'état hydrique du sol, dans la formation des débits est reconnue depuis longtemps. La connaissance précise de cet état hydrique et de sa prise en compte dans la modélisation Pluie-Débit reste cependant un des problèmes actuels de l'hydrologie. Aux mesures in situ, trop ponctuelles et difficilement généralisables. viennent s'ajouter de nouvelles techniques de télédétection pouvant fournir une information "tout temps" et spatialisée de l'état de surface des bassins versants. L'objectif de cette thèse est de mettre au point un modèle hydrologique conceptuel Pluie-Débit, capable de prendre en compte l'état hydrique des sols. Deux outils de base ont été utilisés : - Le modèle conceptuel GR3J (puis GR4J) pour la simulation des débits. - Le modèle physique bi-couches inspiré du "Schéma de De ardorjf pour le suivi de l'humidité des deux couches de sol, superficielle et racinaire. De nombreux schémas de couplage ont été testés en s'appuyant sur les données du BVRE de l'Orgeval, où existent des séries de données de pluie, de débit et d'humidité du sol. Le modèle retenu, "GRHUM", a une fonction de production dérivée du schéma de Deardorff et a conservé la fonction de transfert de GR4J. C'est un modèle à six paramètres, simulant les débits journaliers et l'humidité de deux couches de sol. Le modèle a été validé sur le BVRE de Naizin et sur 35 autres bassins versants situés en Bretagne. Les résultats obtenus montrent les bonnes aptitudes du modèle à simuler ¡es débits et l'humidité de la couche de sol racmaire. La prise en compte de l'occupation réelle du sol. à partir de cartes de cultures et accessible par télédétection, améliore la simulation des humidités de surface. Le fonctionnement de ce modèle peut être réalisé en deux modes : "simulation " lorsque les données d'humidité du sol ne sont pas disponibles et "assimilation" lorsque ces données sont présentes. Le modèle "GRHUM" ouvre des perspectives nouvelles pour l'utilisation de l'état hydrique du sol détermine à partir de données satellitaires (radar. IRT") dans la prévision des débits.

Les travaux réalisés au cours de cette Thèse ont contribué à améliorer l'estimation de l'humidité de surface du sol et de l'humidité racinaire sur la bande sahélienne en Afrique de l'ouest. La première partie a été consacrée à évaluer la capacité de différents algorithmes d'estimations de l'humidité du sol basées sur des mesures satellites dans le domaine spectral de l'infrarouge thermique. Dans un deuxième temps, une méthode a été développée dans le but d'obtenir une cartographie de l'humidité du sol à une résolution temporelle fine (< 3h) en se basant sur deux produits satellites: un produit satellite de précipitation et une cartographie journalière micro-onde sensible à l'humidité du sol. Dans un troisième temps, une évaluation de la fiabilité et de la robustesse de la méthodologie a été proposée. Enfin, une méthode semi-empirique a été utilisée afin de produire une cartographie de l'humidité de la zone racinaire (0-1 m) sur l'ensemble de la bande sahélienne. Les mesures de terrain obtenues sur trois sites situés au Mali, au Niger et au Bénin dans le cadre du programme AMMA ont servi de référence pour évaluer la qualité des estimations de l'humidité superficielle et racinaire à chaque étape de ce travail. Les résultats montrent qu'une estimation de l'humidité superficielle du sol est possible avec une précision de moins de 3 % vol. sur la bande sahélienne. L'erreur est de l'ordre de 5% vol. sur la zone soudanienne (Bénin). La précision est identique sur l'estimation de l'humidité racinaire. Enfin, la méthode développée permet parallèlement de corriger les produits satellites de précipitation et notamment la surestimation du cumul annuel et du nombre d'événements des trois produits satellites utilisés dans ce travail.