Ce travail a pour objectif de proposer des méthodes pour améliorer la compréhension des processus d'évolution de la Loire moyenne sur quelques décennies. L'analyse des évolutions morphologiques est réalisée en découpant le secteur d'étude en tronçons géomorphologiquement homogènes. Une diminution de la pente et une réduction de la largeur de la bande active entre 1955 et 1996 sont observées. Suite à l'arrêt des extractions (1996), les ajustements se poursuivent de façon plus modérés. Des simplifications géométriques et hydrologiques sont ensuite introduites dans un modèle de trans- port solide unidimensionnel (RubarBE) afin d'être comparées aux résultats obtenus avec la géométrie détaillée et la chronique de débit complète. La géométrie simplifiée permet une modélisation des évo- lutions du lit pertinente tout en réduisant le temps de calcul ; la simplification des chroniques de débit illustre la sensibilité des modèles numériques hydro-sédimentaires à l'hydrologie. Enfin, l'ap- plication des simplifications sur l'ensemble de la Loire moyenne sur la période 1996-2006 confirme les tendances observées par l'analyse des données.

La compréhension des processus écologiques affectant la matière transitant ou produite dans les estuaires nécessite une bonne connaissance des facteurs qui contrôlent le développement des différents groupes biologiques et leurs relations trophiques dans le milieu.Les milieux estuariens macrotidaux sont le plus souvent caractérisés par des fortes turbidités qui limitent généralement la production primaire locale. Ils présentent cependant une forte productionsecondaire et des concentrations en chlorophylle non négligeables dans la colonne d’eau. L’une des problématiques demeure donc l’origine de cette production primaire dans les eaux turbides de ces milieux. Cette thèse s’inscrit dans cette logique ; dans la continuité des travaux réalisés précédemment. Elle vise à analyser l’importance et le rôle de la production primaire dans la production globale de l’estuaire de la Gironde. Le présent manuscrit résume ainsi l’ensemble des travaux réalisés et lesrésultats obtenus sur les principaux groupes de producteurs primaires (phytoplancton et microphyto-benthos) présents le long du continuum fluvio-estuarien de la Gironde. Les principales questions qui sont développées dans ce travail structurent ce rapport en trois axes de recherche. Le premier axe permet, au moyen d’une modélisation 1D de transport et réaction, de simuler,dans l’espace et le temps, la dynamique de la chlorophylle-a et des sels nutritifs, témoins d’uneproduction primaire dans le milieu. Les résultats indiquent que la dynamique de la chlorophylle-adans la Gironde reste fortement dépendante des débits et des temps de résidence très courts des massesd’eau, renforçant ainsi une origine allochtone du phytoplancton. Parmi les sources potentielles deproduction d’origine allochtone présents dans la colonne d’eau, les microalgues benthiques jouent unrôle majeur puisqu’elles peuvent être remises en suspension au cours de chaque marée. L’analyse dece compartiment et de sa production a permis dans un second axe de travail, de montrer que les zonesintertidales situées en aval de l’estuaire sont les plus productives et sont majoritairement autotrophes.Elles produiraient relativement plus de matière que les zones situées en amont qui elle, sont fortementinfluencées par les débits des fleuves.Finalement dans le troisième axe, les différentes voies de transfert de la matière organique au seindu réseau trophique, où les copépodes occupent une place prépondérante, sont analysées au moyendu traçage par les isotopes stables de carbone et de l’azote (13C et 15N) / Abstract

Fruit d'une expérience de recherche de près de 30 ans dans le domaine des cavités salines, ce mémoire présente succinctement le problème industriel à l'origine de mes recherches. Qu'il s'agisse d'exploitation de sel par dissolution ou de cavités de stockage, le problème industriel ouvre en effet de nombreux axes de recherche dans diverses disciplines concernant les géomatériaux avec en particulier un couplage thermomécanique dans un matériau élastoviscoplastique subissant des transformations finies. La partie "Comportement mécanique des roches salines" rappelle les notions de base de lois de comportement d'un matériau solide et souligne deux difficultés actuelles concernant le sel gemme. Le premier problème est relatif au frettage au niveau des plateaux de la presse au cours des essais classiques de laboratoire qui peut fausser la détermination des lois qui régissent l'endommagement et la rupture de la roche (phénomène non souhaité d'hétérogénéité des contraintes dans l'éprouvette). Une démarche déjà proposée par l'auteur est utilisée pour montrer que les mêmes résultats de laboratoire concernant le phénomène de dilatance (endommagement) peuvent être interprétés par un modèle rhéologique dans lequel le matériau ne subit L'endommagement que lorsque l'une des contraintes principales est une traction. La seconde difficulté relève du caractère restreint de la gamme de validité de certaines lois classiques proposées pour décrire le comportement ductile des roches salines et en particulier la gamme de variation des contraintes (prise en compte des faibles déviateurs). Ce phénomène concernant le comportement des roches salines sous faibles déviateurs était déjà connu et ici, il est illustré par un exemple théorique original. Le chapitre "Modélisation des ouvrages souterrains" souligne l'intérêt des modélisations 1D (malgré les hypothèses simplificatrices sur la géométrie des ouvrages souterrains) et attire l'attention sur le fait qu'un modèle rhéologique qui ne représente pas correctement le comportement sous faible déviateur peut conduire à des résultats bien différents de ce qui se passe in situ. Le problème était déjà connu mais méritait que l'on y insistât avec un exemple qui peut être décliné sous diverses variantes. Dans le cadre général de la thermoélasto-viscoplasticité, il est possible d'expliquer la forte influence des faibles déviateurs sur la variation du volume d'une cavité. Par ailleurs, une méthodologie simple de prise en compte de la phase de lessivage en mécanique est présentée. On revient alors sur cette mobilité des parois des cavités durant la phase de lessivage dans le chapitre "Prise en compte du lessivage des cavités salines" mais cette fois avec l'aspect thermique. En effet, les logiciels qui modélisent le phénomène physico-chimique de dissolution ont besoin de la température dans la cavité avec une bonne précision. Aborder le problème thermique dans sa généralité (2D ou 3D) est pour le moment relativement difficile. Mais l'on peut contourner la difficulté par un modèle qui combine astucieusement des approches 1D cylindrique autour du puits, 1D sphérique autour de la cavité et 0D dans le fluide contenu dans la cavité. Une méthode originale pour le choix du modèle sphérique est décrite. Son utilisation pour un cas réel de cavité de stockage de gaz est encourageante.

Ce travail présente une étude théorique et expérimentale portant sur le concept de Moteur Hybride Pneumatique ( MHP). En première approche, un modèle 0D d'un MHP monocylindre, incluant un sous-modèle cinématique original pour l'actuateur entièrement variable muant la soupape de charge, est présenté puis exploité. La modélisation 1D de la dynamique des gaz dans chaque tubulure est traitée, incluant différents modèles de Condition Limite de Soupape (CLS), basées sur la méthode des caractéristiques et issues de la littérature. Il est montré que ces CLS ne sont pas adaptées à la modélisation d'un MHP : existence de chocs numériques, problème de non-convergence et mise en défaut face à des relevés expérimentaux. Un modèle original de CLS, évitant ces problèmes et demeurant basé sur la méthode des caractéristiques, est alors développé puis validé expérimentalement à la foi sur bancs d'essais moteurs et de dynamique des gaz à la soupape. Une étude expérimentale des échanges de chaleur convectifs, en mode pneumatique et sans combustion, est conduite et débouche alors sur une modification nécessaire de la corrélation standard de Woschni, afin de correctement décrire l'extinction du mouvement de tumble en fin de course de compression. Une exploitation de la plate-forme de simulation 1D de MHP monocylindre, incluant l'ensemble des éléments développés, est finalement conduite afin de déterminer les phasages optimums d'ouverture et de fermeture de la soupape de charge, pour différents mode et conditions opératoires. Cette étude, nécessaire à de futures simulations de cycles routier, confirme d'une part, la viabilité du concept et d'autre part, montre l'importance que revêt la prise en compte de la cinématique de l'actuateur soupape et de la dynamique des gaz dans la tubulure de charge.

Ce travail présente une étude théorique et expérimentale portant sur le concept de Moteur Hybride Pneumatique ( MHP). En première approche, un modèle 0D d’un MHP monocylindre, incluant un sous-modèle cinématique original pour l’actuateur entièrement variable muant la soupape de charge, est présenté puis exploité. La modélisation 1D de la dynamique des gaz dans chaque tubulure est traitée, incluant différents modèles de Condition Limite de Soupape (CLS), basées sur la méthode des caractéristiques et issues de la littérature. Il est montré que ces CLS ne sont pas adaptées à la modélisation d’un MHP : existence de chocs numériques, problème de non-convergence et mise en défaut face à des relevés expérimentaux. Un modèle original de CLS, évitant ces problèmes et demeurant basé sur la méthode des caractéristiques, est alors développé puis validé expérimentalement à la foi sur bancs d’essais moteurs et de dynamique des gaz à la soupape. Une étude expérimentale des échanges de chaleur convectifs, en mode pneumatique et sans combustion, est conduite et débouche alors sur une modification nécessaire de la corrélation standard de Woschni, afin de correctement décrire l’extinction du mouvement de tumble en fin de course de compression. Une exploitation de la plate-forme de simulation 1D de MHP monocylindre, incluant l’ensemble des éléments développés, est finalement conduite afin de déterminer les phasages optimums d’ouverture et de fermeture de la soupape de charge, pour différents mode et conditions opératoires. Cette étude, nécessaire à de futures simulations de cycles routier, confirme d’une part, la viabilité du concept et d’autre part, montre l’importance que revêt la prise en compte de la cinématique de l’actuateur soupape et de la dynamique des gaz dans la tubulure de charge. / This work presents an experimental and theoretical study on the concept of Pneumatic Hybrid Engine (PHE). In a first approach, a 0D model of a single cylinder PHE, including an original kinematic sub-model of the fully variable actuator that moves the charging valve, is presented and exploited. Then, the 1D modelling of the gaz dynamics inside each pipes is treated, including several valve boundary conditions (VBC), based on the method of characteristics and issued from literature. It is shown that these VBC are not suitable for a PHE modelling : numerical shocks, non-convergence and contraticted when compared to measurements. An original VBC, avoiding these problems and still based on the method of characteristics, is then developed and experimentally validated on both engine and valve gas dynamics tests benches. An experimental study on the convective heat transfer, in pneumatic mode without combustion, is conducted and leads to a necessary modification of the standard Woschni correlation in order to correctly describe the decay of the tumble motion near the end of the compression stroke. The 1D simulation platform, including all components developed, has finally been conducted in order to determine the optimum timings for the charging valve opening and closing, for different modes and operating conditions. This study, necessary for future driving cycle simulations, first confirms the viability of the PHE concept and second, shows the importance of taking into account the kinematic capability of the charing valve actuator and the gas dynamics inside the charging pipe.