Le phénomène d'instabilité de la structure de fluide se produit fréquemment dans le système d'écoulement polyphasé des régimes sous-critiques de Reynolds, et le phénomène de vibrations de câbles de sustentation de ponts provoquées par la pluie (sigle RWIV en anglais) est considéré comme un exemple en génie civil pour caractériser l'instabilité causée par les interactions fluide-structure. Le RWIV est supposée être un nouveau type de vibrations; régulièrement accompagné de deux phénomènes significatifs: le ruisseau supérieur vibre circonférentiellement et la fréquence du vortex de Von Karman se déplace vers une valeur beaucoup plus faible par rapport à la fréquence attendue. Les phénomène est observé habituellement sur les haubans du pont à hauban immobilisé. En raison des mécanismes de couplage complexes, le mécanisme de RWIV n'a pas été complètement décrit par les chercheurs précédents. La plupart ont mis l'accent sur les observations sur le terrain et les aspects expérimentaux en soufflerie, mais rarement sur la simulation numérique. Pour élaborer un cadre numérique systématique, nous abordons le modèle non couplé, le modèle faiblement couplé, le modèle couplé, et le modèle multiphasique multi-échelle (MMM). L'objectif est de mettre en place un modèle numérique avec une grande exactitude et précision pour RWIV, et de reconnaître et clarifier le mécanisme de RWIV, diverses enquêtes numériques ont été réalisés dans cette thèse.Pour simuler les effets de la pluie/l’eau pluviale (eng. rainwater) comme un ruisseau artificiel (fixé / solide mobile attaché / oscillé le long de la circonférence de hauban immobilisé) lorsque RWIV se produit, la méthode séparée est mise en œuvre sur la base des équations incompressibles de Navier-Stokes en combinaison avec la simulation monotone intégré des grandes échelles (MILES) pour évaluer les sous-grille termes de pression. Les effets des ruisseaux artificiels de différentes positions le long de la circonférence de hauban immobilisé sur la structure de formation de tourbillons derrière le hauban, la distribution de pression à travers le hauban, et la force aérodynamique fréquence dominante du hauban sont analysés. Cependant, les enquêtes indiquent les positions de ruisseau artificiel le long de la circonférence du hauban affectent très faiblement la fréquence du vortex de Von Karman proche le sillage du hauban.Pour capturer l'évolution dynamique de la morphologie de l’eau pluviale , le modèle semi-couplé simplifie les équations incompressibles de Navier-Stokes avec la théorie de lubrification sur l'hypothèse qu'un mince film d'eau environnante autour du hauban. Les enquêtes indiquent que l’eau pluviale rassemble aux endroits près des points de séparation, et forme deux ruisseaux symétriques le long de la circonférence du hauban. Cependant, la vibration circonférentielle du ruisseau supérieur et les phénomènes de décalage de fréquence accompagnant RWIV ne peuvent être résolus et expliqués clairement.Afin d'améliorer le modèle de semi-couplé à suivre l'évolution de la morphologie de l’eau pluviale, la méthode du Volume-de-Fluide (VOF) combinée avec les équations incompressibles de Navier-Stokes est utilisée dans le modèle couplé. L ‘évolution hautement non linéaire du ruisseau de la pluie le long de la circonférence du hauban immobilisé et les caractéristiques aérodynamiques du hauban de séjour peuvent être obtenus et analysés. Les résultats indiquent que le ruisseau de la pluie est formé près des points de séparation le long de la circonférence du hauban; la zone de pression négative le long de la circonférence du hauban est pré-requise pour la formation de ruisseau supérieur. / A fluid structure instability phenomenon frequently occurs in the subcritical Reynolds regimes multiphase flow system, and rain--wind-induced vibration (RWIV) is taken as an example in civil engineering to characterize the aeroelastic instability caused by fluid-structure interactions. RWIV is hypothesized to be a new type of vibration; regularly accompanied by two significant phenomena: the circumferentially vibrating upper rivulet and the Von Karman vortex shedding frequency shift to a much lower value compared with the convectional evaluation; and customarily observed from the stay cables of cable--stayed bridge. Due to the complicated interactions mechanisms in the liquid-gas-solid system, the mechanism of RWIV has not been thoroughly solved and recognized by the previous researchers. Most have focused on the research topic from the field observation, the analytical dynamic model, and the wind tunnel experiment aspects, but rarely on numerical investigation aspect. To develop a systematic numerical framework, including the separated model, the semi-coupled model, the coupled model, and the multiphase multi-scale model (MMM) distinguished by different ways to simulate the rain effects when RWIV occurs, to establish highly accurate and precise numerical model for RWIV, and to recognize and clarify the mechanism of RWIV, various numerical investigations have been made in this thesis.To simulate the rain effects as an artificial rivulet (fixed/moving solid attaching/oscillating along the circumference of stay cable) when RWIV occurs, the separated method is implemented based on the incompressible Navier-Stokes equations in combination with the monotone integrated large eddy simulation (MILES) to evaluate the sub-grid stress terms. The effects of various artificial rivulet positions along the circumference of stay cable on the vortex shedding structure behind the cable, pressure distribution around the cable, and the aerodynamic force of the cable are analyzed. However, investigations indicate the positions of artificial rivulet along the circumference of cable extremely weakly affect Von Karman vortex shedding frequency near the wake of the cable.To capture the dynamic rainwater morphology evolution, the semi-coupled model simplifies the incompressible Navier-Stokes equations with the lubrication theory on the assumption that a thin water film surrounding around the cable. The investigations indicate the rainwater gathers at the locations near the separation points, and forms two symmetrical rivulets along the circumference of cable. However, both the circumferentially vibrating upper rivulet and the frequency shift phenomena accompanying RWIV cannot be solved and explained detailedly and clearly. To improve the semi-coupled model on tracking the rainwater morphology evolution, volume-of-fluid (VOF) method combined with incompressible Navier-Stokes equations is employed in the coupled model. Both the high-nonlinear rainwater rivulets evolution along the circumference of cable and the aerodynamic characteristics of stay cable can be obtained and analyzed. The results indicate rainwater rivulet are formed near the separation points along the circumference of cable; the negative pressure zone along the circumference of cable provides a prerequisite for the formation of upper rivulet. However, the computational efficiency is reduced due to the smaller droplets scatter in the surrounding air, furthermore, the assumptions, surrounding the stay cable with the constant volume of rainwater, cannot reflect the real physical conditions (i.e., rain infall process) and cannot obtain the real aerodynamic force from physical aspect.

L'évaluation de la résistance à l'ouverture des mailles dans les filets de pêche est un enjeu important pour l'évaluation de la sélectivité des chaluts, et plus largement des engins de pêche. Les objectifs de cette thèse sont de développer et d'évaluer une méthodologie pour l'évaluation de la résistance à l'ouverture des mailles dans les filets. Différentes méthodes existent déjà (Sala et al., 2007, Priour and Cognard, 2011, Balash, 2012, De la Prada and Gonzales, 2013). Notre objectif est de proposer une méthode expérimentale simple et ne nécessitant pas d'équipements coûteux pour pouvoir être déployée facilement dans les laboratoires et dans l'industrie de la pêche, combinée avec un modèle numérique capable de représenter le comportement mécanique non-linéaire d'un filet. Le filet, constitué de fils tressés ou toronnés, en Polyéthylène ou Polyamide, présente une structure complexe. De plus, les filets peuvent être soumis à de grandes déformations. Afin d'étudier la réponse mécanique des filets à différents types de sollicitations et de créer une base de données expérimentale, de nombreux essais ont été effectués sur un large éventail de filets de pêche. Plusieurs méthodes numériques pour l'évaluation de la résistance à l'ouverture des mailles à partir de données expérimentales ont été développées. Ces travaux offrent une avancée scientifique pour l'évaluation de la résistance à l'ouverture des mailles : malgré le comportement mécanique visco-élasto-plastique des échantillons de filet, une méthodologie plus simple et plus précise que celles existantes, basée sur un dispositif expérimental simple et un modèle éléments finis libre de droits, est présentée. / The evaluation of the mesh resistance to opening in fishing nets is an important issue to assess the selectivity of trawls, and more broadly of fishing gear. The objectives of this thesis are to develop and to assess a methodology for the evaluation of the mesh resistance to opening in netting structures. Several methods are already proposed (Sala et al., 2007, Priour and Cognard, 2011, Balash, 2012, De la Prada and Gonzales, 2013). This thesis aims at proposing a simple experimental test that does not require expensive devices to be easily spread in laboratories and in the fishing industry, a simple test combined with a numerical model able to represent the non-linear mechanical behaviour of a tested netting panel. The netting structure, constituted of braided or stranded twines, made of Polyethylene or Polyamide, is complex. Moreover, the fishing nets can be subjected to large deformation. In order to study the mechanical response of netting samples to different types of solicitations and to obtain experimental data, numerous experimental tests were performed on a large range of netting samples. Several numerical methods for the evaluation of the mesh resistance to opening using experimental data were developed. This work offers scientific advance for the evaluation of the mesh resistance to opening: despite the visco-elasto-plastic mechanical behaviour of netting samples, one more accurate and simpler methodology than the existing ones, based on a simple experimental set up and on a free of rights finite element model, is presented.

Les milieux humides littoraux sont des systèmes écologiques complexes qui résultent des interactions entre des processus hydrologiques, géomorphologiques et biologiques. Ils sont généralement très convoités pour leurs intérêts tant écologiques qu’économiques. Plusieurs approches ont été employées pour mieux comprendre leurs évolutions spatiotemporelles en fonction de perturbations aussi bien naturelles qu’anthropiques qu’ils subissent. Les outils de la télédétection et des potentialités des Systèmes d’Informations Géographiques (SIG) ont été largement développés. Ainsi dans cette étude, on propose une approche cartographique de deux milieux humides, basée sur la classification orientée-objet des photographies aériennes et les images satellitaires multidates et multi-résolutions et utilisant un modèle numérique de terrain (MNT) topo-bathymétrique intégré pour étudier ces perturbations. Cette approche a permis d’étudier l’évolution de deux milieux humides situés dans deux contextes climatiques et géographiques différents qui sont l’estuaire de la Rance situé à l’ouest de la France dans un contexte tempéré océanique et ayant subi la construction d’un barrage marémoteur (aménagement hydraulique majeur) en 1966. Le deuxième milieu est le lac de l’Ichkeul situé au nord de la Tunisie, un des milieux humides les plus importants de la méditerranée qui est sujet à des aménagements hydrauliques continus et fortement dépendant des perturbations climatiques. Pour l’exemple de l’estuaire de la Rance, l’étude des évolutions géomorphologiques a été effectuée en utilisant des comparaisons du MNT intégré réalisé dans le cadre de cette étude à partir de données bathymétriques et topographiques acquises avant la construction du barrage marémoteur avec des données bathymétriques acquises en 1982 puis en 1998. On a par exemple confirmé localement les évolutions de la topo-bathymétrie. On révèle la déviation du chenal principal, ainsi que l’érosion des zones situées à l’aval à proximité du fort courant ou bien au contraire leur sédimentation dans les zones protégées de l’action des courants. L’étude de l’évolution de la végétation du schorre (herbus) a été effectuée par deux méthodes : une cartographie surfacique multidate de la végétation à partir des photographies aériennes acquises en 1953, 1961, 1966, 1978, 1982, 1996 et une orthophotographie aérienne acquise en 2002 et une cartographie de la végétation du schorre faite en exploitant les capacités de segmentation des images à haute- résolution spatiale offertes par la méthode de classification orientée-objet et le modèle topobathymétrique intégré. Cette étude comparative a montré que la surface globale du schorre a augmenté suite à la mise en place du barrage marémoteur, une tendance à l’équilibre des surfaces est observée depuis 1978. Un nouvel équilibre global s’est instauré dans l’estuaire douze ans après la construction du barrage marémoteur. Dans le cas de l’étude du milieu humide du lac Ichkeul, correspondant au deuxième exemple étudié ici, la méthode de classification orientée-objet a été utilisée pour la cartographie de l’évolution de la végétation en utilisant des images satellitaires multisources, multi-résolutions et multidates (MSS-Landsat (1972), TM-Landsat (1987), ETM+ Landsat (2001) and Aster-Terra (2007)) et le MNT topobathymétrique intégré. Cette méthode a permis d’identifier les principales communautés végétatives caractéristiques des marais de l’Ichkeul, à savoir la communauté à base de Sarcocornia fruticosa, la communauté à base d’Hordeum Marinum, la communauté à base de Visnaga Daucoides et la communauté à base de Bolboschoenus. L’évolution morphologique du lac est étudiée en comparant le MNT topo-bathymétrique intégré réalisé à partir de données topographiques et bathymétriques acquises en 2003 avec des données bathymétriques acquises en 1967, 1983, 1986 et 1993. Elle fait apparaître le déplacement des zones d’accrétion et de sédimentation dans le lac suite aux aménagements hydrauliques ainsi on relève : (1) une érosion dans la partie est du lac entre 1967 et 1982 (2) un engraissement aux alentours de l’écluse entre 1982 et 1986 et (3) un déplacement des zones les plus profondes vers le sud-ouest du lac et un comblement de la partie du lac située au pied (nord-est) du Djebel Ichkeul depuis 1993. Cette étude a montré que les modifications drastiques des apports d’eau et les perturbations climatiques constituent les principales causes des altérations physiques du milieu humide de l’Ichkeul. Le retour à une dynamique naturelle est loin d’être atteint et dépend fortement des interventions humaines et des facteurs climatiques. La méthode utilisée ici a permis d’étudier deux milieux humides différents et leurs évolutions en se basant sur le degré de complexité de chacun d’eux ainsi que sur le type de la perturbation qu’ils subissent, permettant ainsi de différencier les tendances d’évolution actuelles (stabilité ou évolution) de chaque milieu. L’étude du contexte géomorphologique associant (1) les évolutions de la végétation des milieux humides, et (2) l’exploitation de la classification orientée-objet, multidates et multi-résolutions, à partir d’une approche intégrée de télédétection utilisant les SIG présente par conséquent un fort potentiel pour proposer et optimiser les modes de gestion adaptés aux objectifs de préservation des zones humides et de développement durable en général / Coastal wetlands are an important component of the natural environment of the coastal zone. Wetlands are affected by hydrologic and geomorphic controls that must be taken into consideration when attempting to understand wetland responses to disturbance, provide information for better wetland management, or aid in the restoration of lost habitat. The functioning of coastal wetlands is a result of complex linking of distinct biological, geomorphologic and human factors interacting in varying scales. Natural water circulation and water quality can altered the natural behaviours of that ecosystem. Remote sensing techniques (pixel based classification methods) and geographic information system are well used herein in monitoring coastal wetlands areas. But they are confronted to many difficulties such as combing together both onshore and offshore data and process and discriminate wetlands from uplands areas. The overall goal of our study is to develop improved methods for wetland monitoring and management in two cases studies those are located in different areas and climate zones, which are : - The Rance estuary in Western France is subject to many morphologic and biological modifications due to the management of the Rance tidal power station since 1966. The construction had required isolating completely open sea from the Rance estuary for more three years. Since that time, some environmental changes took place in the Rance estuary area, such as modifications and disappearance of sandbanks in some areas, leading to a new equilibrium since 1978. - The Ichkeul Lake in the North of Tunisia is one of the most important wetlands in the Mediterranean region. However, the decreasing of water discharge into the lake caused by the damming of three of the six major rivers feeding the lake coincided with severe drought periods, restricting supplies of fresh water, and modifying saltmarsh vegetation communities and other significant wetland degradation. Furthermore, one specific objective of our work is to investigate the capabilities of the object oriented classification methods combined to integrated topographic-bathymetric digital terrain model in those areas. In the case study of the Rance estuary morphological evolution after the settlement of the tidal power station is done by the comparison of the integrated Topographic-Bathymetric Digital Terrain Model (DTM), combining the 1953 bathymetric data, and 1957 topographic ones, with bathymetric profiles acquired in 1982 and 1998. It shows that increase of topography corresponding to accretion is frequently observed in coves characterised by low current energy. In contrast, the places exposed to high currents present generally strong eroded features, which decrease and erode the topography. The meandering of channels has also observed through time. The use of object-oriented classification of aerial photographs, acquired between 1953 and 2002 and the integrated DTM of salt marshes area in the Rance estuary, enhanced their surface regression from 1953 to 1978. It shows their stability since, due to hydrologic modifications induced in the Rance estuary after the tidal power plant management such us the change of tidal range and the period of slack water. In the case study of the Ichkeul, the application of object-oriented classification approach to identify Ichkeul wetland vegetation is based on the following multi-spectral imagery: the MSSLandsat (1972), TM-Landsat (1987), ETM+ Landsat (2001) and Aster-Terra (2007) acquired in growth period of vegetation. Results show the declining of vegetation communities in Ichkeul wetlands exposed to alternative fresh and salt-water diversion. Sarcocornia fruticosa, communities, Hordeum communities are the largest units in the study area. The Bolboschoenus communities is absent in the 1987 and 2001 vegetation maps. This is conformed by previews studies witch are showing that due to dry periods and rivers damming the Bolboschoenus disappeared for many years. The monitoring the lake Ichkuel sedimentation process was done by comparison of five sets of bathymetric data taken in 1967, 1983, 1986, 1993 and 2003. It shows the alteration of sedimentation process in the Ichkeul Lake as behaviour of the coastal zone after the settlement of dams. To conclude, owing to difference of climatic and hydrodynamic characteristics the responses of coastal wetland to natural and human will vary according to difference of their geomorphology and ecology. The Rance estuary seams to have new ecology balance ten years after the settlement of the tidal power station. However, the Ichkeul Lake is still affected by anthropogenic and climatic factors. Therefore, the used methodology provides detailed information on wetland vegetation and adjacent land-use/land-cover types in schorre wetland areas in the cases of the Rance estuary, and the Ichkeul marches areas. This technique is combining both integrated DTM and remote sensing data that is a useful tool for wetland vegetation monitoring and for resolve some major classification confusions that occur in such wetland areas

Les aquifères fracturés sont un enjeu majeur de l'hydrogéologie actuelle. Ils constituent une ressource essentielle pour de nombreuses populations. Le massif de l'Ursuya (France, 64), en est une illustration. Constitué de formations métamorphiques fracturées, il est intensément exploité pour l'alimentation en eau potable. Une approche multidisciplinaire a permis la compréhension du fonctionnement de ce système. Les résultats obtenus constituent une avancée dans la connaissance des aquifères discontinus et offrent des pistes pour une gestion raisonnée de cette ressource.Le signal d'entrée est caractérisé dans sa composante quantitative et qualitative. Le suivi des paramètres climatiques permet d'estimer la lame d'eau participant à la recharge de l'aquifère. La caractérisation isotopique de l'eau précipitée met ensuite en évidence une origine majoritairement atlantique des masses d'air, responsables des précipitations sur le nord-ouest du Pays Basque. Des circulations atmosphériques sur la péninsule Ibérique, l'Europe du Nord et la région méditerranéenne sont cependant responsables de certains événements pluvieux. La composition chimique de l'eau de pluie, résultant de ces origines, est caractérisée par une faible acidité et par des concentrations en éléments anthropiques parfois élevées.L'hydrochimie des eaux souterraines est étudiée conjointement avec des données de temps de séjour acquises par l'interprétation des concentrations en 3H, CFC et SF6. Les caractéristiques physico-chimiques, les temps de séjours mesurés (moins de 10 ans à plus de 50 ans) et les phénomènes de mélanges associés permettent de proposer un modèle conceptuel des écoulements souterrains. Celui-ci met en exergue le rôle prépondérant du profil d'altération développé dans les milieux cristallins (de la surface vers la profondeur : altérites, roche fissurée et roche saine), du point de vue de la minéralisation de l'eau comme de celui des modalités d'écoulement.Une approche quantitative est finalement proposée. Du point de vue hydrodynamique, l'hétérogénéité spatiale est importante (10-4 m s-1 < K < 10-8 m s-1). Les altérites offrent une capacité de stockage et de régulation de la recharge. Un modèle numérique synthétise et valide ces résultats. Les simulations montrent de fortes interactions entre les réseaux d'écoulements superficiel et souterrain et de faibles impacts de l'exploitation actuelle sur les flux d'eau souterraine. Les évolutions climatiques ne modifieront pas significativement les écoulements durant les prochaines décennies. Une diminution des débits des sources et des cours d'eau est toutefois probable. Ce modèle numérique et l'ensemble des résultats obtenus serviront de base pour une gestion raisonnée de la ressource en eau de l'aquifère de l'Ursuya.