L'objectif de ce travail est une conlribution à l'analyse des processus de formation des crues sur un bassin méditerranéen à l'occasion des épisodes pluvieux. Nous avons essayé de comprendre les caractéristiques hydrologiques d'un bassin par une démarche mécaniste. Pour cela, nous avons étudié la part, dans le débit de la rivière pendant les crues, du débit provenant d'un écou!ement soit par ruissellement généralisé, soit souterrain ou de subsurface, soit sur zones saturées contributives. Le bassin versant a été schématisé comme la succession de deux unités hydrologiques: le versant et le réseau hydrographique. Ainsi, la première partie de ce mémoire est consacrée à l'analyse mécaniste des apports à la riuvière à l'échelle du versant. Pour chaque processus, une étude expérimentale a été menée afin d'étudier les lois qui régissent ces écoulement. Nous avons montré. que les écoulements en surface ne suivent pas une loi d'écoulement plan turbulent Les écoulements en litière, immédiatement sous la surface du sol, suivent une loi de Manning. Enfin, les écoulements de subsurface suivent une lol de Darcy. A l'échelle du versant, la modélisation des écoulements avec les lois mesurées ne les entretient jamais assez longtemps pour expliquer les hydrogrammes de bassin. La seconde partie de ce mémoire consiste en une modélisation à l'échelle du bassin des écoulements dans le cas des trois processus de formation des crues. Cette modélisation a cherché à reproduire les hydrogrammes du bassin. On montre que lorsque le bassin est sec, les écoulements proviennent principalement du ruissellement généralisé. Lorsque le bassin est plus humide, les pluies mettent d'abord en activité des écoulements souterrains et de subsurface, puis si les pluies sont importantes, le mécanisme d'écoulement sur surfaces saturées contributives devient prépondérant

Cette thèse porte sur l'étude de différents aspects de la physique nucléaire depuis les basses énergies jusqu'aux énergies intermédiaires. Pour les basses énergies, où la matière nucléaire est essentiellement constituée de nucléons en interaction, la partie I traite de la fusion-fission des noyaux super-lourds, et la partie II des règles de somme associées aux interactions de type Skyrme. Pour les énergies intermédiaires, la matière nucléaire étant alors considérée comme une phase hadronique principalement constituée de pions, la partie III se focalise sur l'hydrodynamique relativiste de la matière nucléaire avec brisure spontanée de symétrie chirale. Dans la partie I, on s'intéresse à la formation puis à la désexcitation des noyaux super-lourds. On étudie donc la formation du noyau composé avec effets de mémoire. Pour la désexcitation d'un noyau super-lourd, l'existence d'un puits isomérique dans la barrière de potentiel change la dynamique de désexcitation et augmente les temps de fission. Cette dernière étude pourrait être utile à l'étude de la dynamique de la fission des actinides. Dans la partie II, les règles de somme M1 et M3 associées aux potentiels phénoménologiques de type Skyrme sont calculées à partir de leurs définitions intrinsèques. On détermine alors M1 jusqu'au niveau tensoriel et M3 avec potentiel central. Dans la partie III, pour le traitement hydrodynamique de la matière hadronique appliqué aux collisions d'ions lourds on peut, en première approximation, écarter les modifications induites par la brisure spontanée de symétrie chirale mais pas celles dues à l'aspect dissipatif.

Cette thèse traite, dans une première partie, de la propagation unidimensionnelle de fronts de réactions exothermiques, à différentes échelles de description. Dans une approche macroscopique, la quantité de chaleur dégagée par la réaction vient coupler l'équation de convection-réaction-diffusion et les équations de l'hydrodynamique. Ce travail montre l'existence d'un domaine interdit de vitesses de propagation pour un front d'onde chimique stationnaire. Il met en évidence une transition entre une propagation principalement déterminée par les processus de réaction-diffusion, pour de faibles chaleurs de réaction, et une propagation principalement déterminée par les équations de l'hydrodynamique et l'équation d'état du fluide, pour une quantité de chaleur plus importante. Cette bifurcation est illustrée dans les cas d'un gaz parfait et d'un fl uide de van der Waals. La simulation microscopique de la dynamique des particules par la méthode 'Direct Simulation Monte Carlo' (DSMC) permet de retrouver ces résultats pour un gaz dilué. Dans une seconde partie, cette thèse développe un modèle de précipitation d'aiguilles de gypse à partir de grains d'hémihydrate de sulfate de calcium ainsi qu'un algorithme de simulation de la prise du plâtre à une échelle submicrométrique. Les résultats de simulation sont comparés à ceux issus d'une approche déterministe et d'une approche stochastique par une équation maîtresse. En dégageant un ensemble de paramètres ajustables et interprétables physiquement, le modèle permet de proposer une explication de l'effet d'un traitement industriel con dentiel améliorant la cinétique de formation et la morphologie du matériau final.

Dans les réseaux d'assainissement unitaires, les apports liquides, effluents domestiques, rejets industriels et eaux de ruissellement pluviales, amènent une quantité de solides non négligeable, et des dépôts se produisent. Après deux ans d'observations et d'expérimentations sur l'évolution de ces dépôts, les constatations résultant de l'ensemble des analyses nous ont conduit à l'établissement d'un code numérique de transport solide spécifique aux collecteurs d'assainissement. Basé sur l'hypothèse de régimes d'écoulements permanents par périodes, il tient compte de la géométrie réelle du collecteur, de l'influence des singularités, de la présence des matières minérales et organiques, et traite des divers phénomènes de transport solide, notamment du phénomène de masquage. Ses performances ont été testées en comparant les résultats des simulations à des mesures expérimentales réalisées in situ, dans le collecteur 13 de Marseille. Bien que limité au transport par charriage, la bonne confrontation entre résultats calculés et mesurés, concernant l'évolution des dépôts, non seulement en volume, mais aussi en répartition longitudinale et composition granulométrique, prouve ses capacités à reproduire la réalité et montre que, si la prise en compte des sédiments transportés en suspension n'est pas nécessaire, par contre, celle des masses volumiques variables pour chaque fraction solide améliore les simulations.

Les expériences réalisées au cours de cette thèse portent sur l'étude du glissement d'un liquide simple sur une paroi solide. Les trois éléments principaux de la méthode originale de mesure de vitesses, de résolution spatiale inférieure au micron, développée pendant ce travail sont le contrôle microfluidique d'un écoulement, une sélection optique du plan de mesure par un objectif de microscope de forte ouverture numérique, et l'adaptation de la vélocimétrie par images de particules au dispositif. La longueur de glissement intrinsèque de l'eau est mesurée sur des substrats lisses hydrophiles et hydrophobes. Nos résultats sont en accord avec une valeur inférieure à 100 nanomètres, la résolution de la mesure. Une possible amplification du phénomène par une modulation spatiale de la condition limite hydrodynamique est exposée: des substrats hydrophobes rugueux présentant sous certaines conditions un mouillage composite sont à l'origine des hétérogénéités. Le gaz piégé à l'interface liquide---solide modifie la structure de l'écoulement, et induit un glissement effectif. Nous réalisons deux séries d'expériences mettant en évidence les caractéristiques hydrodynamiques de telles surfaces. Sur des substrats microtexturés par des bandes nous mesurons une modification en volume du champ de vitesse, sensible au détail de la géométrie; des surfaces super-hydrophobes constituées de plots micrométriques amènent à un glissement effectif de l'ordre de 500~nanomètres.

Les structures réservoirs se développent de plus en plus pour réduire les débits de ruissellement urbain et par voie de conséquence les risques d'inondations. Elles améliorent aussi la qualité des eaux rejetées dans les milieux naturels par temps de pluie. L'analyse fine du fonctionnement hydraulique de ces structures met en évidence de nombreux mécanismes faisant l'objet d'une étude bibliographique. Des systèmes diffusants sont souvent utilisés pour injecter les eaux de surfaces imperméabilisées voisines sans débordement et assurer leur bonne répartition spatiale, or leur fonctionnement est mal connu. Une approche de ce problème est d'abord réalisée en régime permanent, expérimentalement et numériquement en ne prenant en compte que le dispositif de diffusion sans le matériau poreux environnant. Puis une simulation des écoulements dans ce matériau est présentée, en particulier lorsque plusieurs réservoirs en cascade sont construits. Enfin un modèle simplifié des dispositifs de diffusion est proposé et permet leur couplage avec le milieu environnant à l'aide d'un code de calcul par éléments finis d'hydrodynamique souterraine.

La thèse constitue une juxtaposition de plusieurs contributions originales à lélaboration et lanalyse de modèles numériques capables de décrire une vaste gamme découlements à surface libre ainsi que les phénomènes de transport associés. Deux axes principaux sous-tendent les recherches entreprises. Il sagit, dune part, dune contribution à létude de modèles visant à reproduire adéquatement les interactions du fluide avec divers constituants transportés, tels que de lair entraîné, un polluant ou des sédiments. Cette phase du travail inclut également la caractérisation et la prédiction du comportement de lécoulement en présence dune topographie mobile ou érodable, y compris dans le cas dun barrage en remblai subissant une surverse. Dautre part, partant du constat quune modélisation fidèle des processus de transport, notamment hydrosédimentaires, passe inévitablement par un raffinement du calcul hydrodynamique proprement dit, une partie des travaux effectués dans le cadre de cette thèse est spécifiquement orientée vers un enrichissement de la connaissance des champs hydrodynamiques au sein du modèle.

Cette thèse est avant tout consacrée à létude des circulations karstiques dans les calcaires carbonifères du Sud de la Belgique. Son objectif est double : dune part, approfondir la connaissance de laquifère à partir de létude dune région limitée située dans le Condroz à lextrémité Est du synclinorium de Dinant (bassins dAnthisnes et du Néblon), dautre part mettre au point des méthodes de mise en uvre et dinterprétation des traçages permettant de caractériser le comportement de laquifère lié à sa « double perméabilité ». Dans ce but, plusieurs aquifères fissurés ou karstiques sont comparés. Lintroduction générale présente une synthèse des conceptions actuellement utilisées en hydrogéologie karstique et définit le calcaire carbonifère en tant quaquifère (intérêt économique, particularités du fonctionnement) dans le contexte plus général des aquifères carbonatés du sud de la Belgique. La première partie est consacrée à létude de la structure (approche structurelle) et du fonctionnement (approche systémique) de deux systèmes karstiques drainant la même nappe dans les calcaires du Tournaisien et du Viséen : le bassin dAnthisnes, dont lexutoire est la résurgence de Comblain-au-Pont, et le bassin du Néblon drainé par les sources du Néblon. Les structures de ces deux systèmes sont comparées à laide de diverses méthodes géophysiques (électriques, électromagnétiques, diagraphiques) et à partir des observations en surface (fissuration, linéaments). Les différences de comportement sont liées au développement de la karstification. Elles apparaissent de manière très nette en considérant les réponses naturelles (hydrodynamique, hydrogéochimie) et provoquées (traçages). Dans la seconde partie, une série de tests en écoulement naturel et en écoulement radial convergent permettent détudier les propriétés de transport des traceurs au sein de différents aquifères fissurés et karstiques et de dégager des tendances liées à la structure du milieu. Trois types daquifère sont envisagés : les calcaires dévoniens et carbonifères (aquifère principalement à porosité dinterstice). Un examen critique des lois découlement et de transport utilisées, ainsi que des différents types de traçage et types de traceur, est effectué au préalable. Plusieurs solutions analytiques sont envisagées pour déterminer les paramètres hydrodispersifs des aquifères. Les dispersivités longitudinales des calcaires sont comprises entre 10 et 100m ; celles des craies entre 2 et 14m et celles des tuffeaux entre 2 et 5m. ABSTRACT. The actual scope of this research is to study the karstic groundwaters in the carboniferous limestones south of Belgium. The study deals with two different approaches, one in a local framework, the other thematic. On the one hand, two karstic systems are described in the synclinorium of Dinant in the Condroz region (Anthisnes and Neblon basins). On the other hand, a methodology of tracer tests, and their interpretation as well, are developed in order to understand groundwater flows related to the dual permeability of the aquifer. As a comparison, the tracer study is enlarged to other karstic and fissured aquifers. The introduction deals with some general features about karst hydrogeology. The carboniferous limestones and their economic interest are presented in the regional framework of all the carbonated rocks in south Belgium. The two karstic systems described in the first part belong to the same water table in the Tournaisian and Visean beds. Their structure is studied by mean of geophysical prospecting (electric, electromagnetic, well logging) and fissuration measurements. The mechanisms of groundwater circulations are then studied by using undirect investigations such as hydrodynamical, hydrogeochemical or tracing investigations. These methods are applied to the main springs of each system: the spring of Comblain-au-Pont (Anthisnes basin) and the springs of the Neblon (Neblon basin). The behaviour of each system is related to its stage of karstification. The second part deals with tracer tests in natural and radially convergent flow pattern. The aim is to distinguish among the features of the tracer curves those due particularly to the structure of the fissured network of the aquifer. Three different kinds of aquifer are studied: the Devonian and carboniferous limestones (both fissured and karstic), the cretaceous chalks (mainly fissured), and the landenian tuffaceous sands (mainly porous). After describing the theory of groundwater flow and transport in fissured media, we justify the use of different tracers and tracing methods. Afterwards different mathematical models are used to calibrate the dispersion parameters. The longitudinal dispersivities are ranging between 10 and 100m in the limestones, between 2 and 14m in the chalk and between 2 and 5m in the landenian sands.

RESUME A partir de lanalyse des incidents des FSOs de type CALM Soft Yoke de Vietsovpetro aux gisements White Tiger (Tigre Blanc) et Dragon, on saperçoit du besoin de développer des structures offshore (y compris les FPSOs) installées et opérées «en sécurité» dans les conditions spéciales des états de mer du Vietnam, où apparaissent de nombreux vents violents et de fréquents typhons tropicaux. Dans le cadre de cette thèse, une recherche générale sur les systèmes dancrage des FPSO a été réalisée en considérant divers problèmes : efforts hydrodynamiques du second ordre, réponses dynamiques aléatoires des systèmes dancrage des FPSO, analyses du dommage de fatigue aléatoire et estimation de la durée de vie des lignes dancrage. Plus spécialement, une étude plus approfondie avec un nouveau concept a été proposée pour estimer la fiabilité totale dun système de lignes d'ancrage des FSPO. La fiabilité totale a été déterminée selon les conditions de mer extrêmes (ULS), elle diminue avec le temps à cause de la prise en compte de l'accumulation du dommage en fatigue des lignes d'ancrage (FLS). Dans la dernière part de thèse, cette méthode a été appliquée aux conditions de mer sévères du Vietnam, surtout dans les états limites extrêmes, prenant en compte l'accumulation du dommage en fatigue. En application numérique, deux FSOs existants au Vietnam ont été analysés. Le contenu principal des études de la thèse a également contribué à réaliser un Projet National de Recherche du Vietnam (intitulé code KC.09.15/06-10), dont lun des membres est lauteur de cette thèse./ ABSTRACT From analyzing incidents of the CALM Yoke FSOs of Vietsovpetro in the White Tiger and Dragon fields, we can identify the need to develop offshore structures (including FPSO) installed and operated in safety in most severe Vietnamese sea states, with many and frequent strong winds and tropical typhoons. In this thesis, a general research on the FPSO mooring systems has been carried out by considering various problems: second order hydrodynamic efforts, random dynamic responses of the FPSO mooring systems, analyzing random damage of fatigue and estimating the durability of the mooring lines. In particular, a thorough study with a new concept was proposed to estimate the total reliability of FSPO mooring line systems. The total reliability was estimated for extreme sea conditions (ULS), which decreases with the time due to the accumulation of the damage by fatigue of the moorings lines (FLS). In the last part of thesis, this method was applied to the severe sea conditions of Vietnam, especially considering the ultimate limit states and taking into account the accumulation of the fatigue damage. For numerical application, two FSOs existing now in Vietnam were analyzed. The main studies in this thesis have also contributed to develop a National Research Project in Vietnam (entitled code KC.09.15/06-10), in which the author acts as a research team member.

Ce travail de thèse de doctorat, effectué au sein du Département de Chimie Appliquée (au Laboratoire de Génie Chimique, LGC), vise à réaliser létude de lécoulement dun fluide dans des géométries complexes rencontrées en Génie Chimique (les empilages aléatoires et structurés, souvent utilisés dans des colonnes dadsorption et de distillation) par la méthode de Boltzmann sur réseau (Lattice Boltzmann Method, LBM) et à développer un outil numérique de simulation sous la forme dun code de calcul tridimensionnel. Dans le but daméliorer les performances de ces éléments complexes, qui conduisent à une efficacité et une sélectivité accrue des procédés se produisant dans les colonnes de distillation et dadsorption, il est donc intéressant dexaminer avec plus de précision la description des phénomènes de transport se produisant à léchelle locale dans ces milieux. Dans un premier temps, les concepts et les équations macroscopiques qui dérivent de lécoulement dun fluide ont été succinctement passés en revue, ainsi que le modèle de turbulence qui a été utilisé. Nous présentons ensuite, les éléments théoriques de la méthode de Boltzmann sur réseau, après quelques détails sur le modèle Gaz sur réseau, dont elle est dérivée. La méthode de Boltzmann sur réseau se démarque des schémas traditionnels en résolvant numériquement une équation basée sur la physique statistique. Les codes des modèles SRTLBE (équation de Boltzmann sur réseau à un seul temps de relaxation) et MRTLBE (équation de Boltzmann sur réseau à plusieurs temps de relaxation) à trois dimensions, de même que des conditions aux limites convenables ont été écrits dans un langage de programmation, puis validées sur des cas types de la littérature : un écoulement laminaire dans un conduit de section carrée et un écoulement de jet turbulent rectangulaire à 3D. Les codes implémentés dans une grille de calcul ont permis de simuler des écoulements de fluides dans des structures très complexes qui ont été obtenues par une technique expérimentale avancée : la microtomographie à rayons X. Létude dune mousse métallique, dun filtre à charbons actifs et dun filtre de capture daérosols ont été présentés. Les résultats numériques ont été comparés avec succès aux mesures expérimentales et à des corrélations de la littérature. Une autre étude a concerné létude de lécoulement à travers deux feuilles de Mellapak 250 Y. Les champs et contours de vitesse ainsi obtenus ont été soigneusement analysés et commentés à la fois en régime laminaire et en régime turbulent. Les résultats hydrodynamiques ont été comparés avec des mesures expérimentales ainsi quavec des valeurs calculées par des corrélations disponibles dans la littérature. Les modèles existant ont été analysés. Enfin, ces simulations (LBM) ont été comparées à celles effectuées dans les mêmes conditions opératoires, avec le code de calcul classique FLUENT.