Le Site Pilote de Tchernobyl (CPS) est voué à l’étude de la migration des radionucléides à partir de l’une des tranchées creusée pour enfouir la matière contaminée à la suite de l'accident de Tchernobyl (1986). L’objectif de cette thèse est d’étudier les processus de migration des éléments dans la nappe phréatique.D’abord, l’extension maximale du panache de contamination est étudiée à l’aide du traceur conservatif 36Cl. Dans la nappe, les rapports 36Cl/Cl sont 1 à 4 ordres de grandeur supérieurs au rapport naturel théorique (particulièrement en aval de la tranchée), signifiant une importante contamination de la nappe par le 36Cl.Ensuite, un modèle conceptuel des processus géochimiques est proposé à partir de l’étude des variations en [Cl-], [HCO3-], [SO42-], [NO3-], [Na+], [Ca2+], [K+] [Mg2+], [Si], [Fe2+], [Mn2+] et des rapports δ18O et δ2H. Certains éléments sont très influencés par la présence de la tranchée mais des processus naturels peuvent aussi avoir une influence sur géochimie des eaux (eau-roche ou de drainage).Puis, les rapports isotopiques 238U/235U, 86Sr/88Sr et 87Sr/86Sr sont mesurés pour étudier la migration d’U et du Sr. La dissolution des particules de combustible enfouies dans la tranchée et le lessivage des radionucléides qui leur sont associés pourraient avoir un impact significatif sur les rapports isotopiques dans la nappe. Une augmentation des concentrations en [238U] est observée en aval de la tranchée mais les rapports 238U/235U mesurés sont naturels. La procédure d'analyse des rapports 86Sr/88Sr et 87Sr/86Sr ne permet pas d’observer un changement de ces rapports dans la nappe mais une diminution du rapport est observée en profondeur. / The Chernobyl Pilot Site (CPS) was set up to study the migration of radionuclides from one of the trenches dug in situ to bury materials contaminated after Chernobyl accident. The aim of this study is to investigate migration processes in groundwater. At first, the maximal extent of the contaminant plume is investigated based on the study of conservative tracer 36Cl. High contamination of groundwater by 36Cl is shown, with 36Cl/Cl ratios 1 to 4 orders of magnitude higher than the theoretical natural ratio (specifically downgradient of the trench). Then, a conceptual model of the main geochemical processes in groundwater is proposed based on the study of variantions in [Cl-], [HCO3-], [SO42-], [NO3-], [Na+], [Ca2+], [K+] [Mg2+], [Si]), [Fe2+], [Mn2+], and δ18O and δ2H. Some element concentrations are mainly governed by migrations from the trench. However, natural geochemical processes are also assessed to have an influence on groundwater geochemistry (water-rock interaction, leakage). Next, uranium and strontium migrations are investigated based on measurements of 238U/235U, 86Sr/88Sr, 87Sr/86Sr ratios. Indeed, dissolution fuel particles buried in the trench and the release of associated radionuclides is supposed to have a significant impact on those ratios in groundwater. However, in spite of an increase of [238U] concentrations downgradient of the trench, measured 238U/235U ratios in groundwater are in the natural range. Analytical procedure for 86Sr/88Sr and 87Sr/86Sr ratio measurement does not allow observing some trend downgradient of the trench; however, 87Sr/86Sr ratios clearly decrease with the depth.

Dans le cadre de la combustion des moteurs aéronautiques, des injecteurs de type airblast sont utilisés. Un fort écoulement d’air va perturber le carburant qui est ainsi pulvérisé en fines gouttes dans la chambre de combustion. La modélisation de ce phénomène nécessite une compréhension plus approfondie des mécanismes intervenant lors de l’interaction des deux fluides et en particulier l’influence des conditions limites. Le travail réalisé au cours de cette thèse s’inscrit dans cette problématique en étudiant expérimentalement l’influence des épaisseurs des écoulements, de la configuration de l’écoulement d’air ainsi que celle de l’ajout et de la taille d’une zone de pré-film.La mise au point ou le perfectionnement de techniques de mesures ont ainsi été nécessaires afin de caractériser le processus d’atomisation. Des mesures de fréquence d’oscillation, de longueur de rupture, d’épaisseur liquide et de tailles de gouttes ont été réalisées permettant de mettre en évidence l’influence des différents paramètres précédemment cités. Des corrélations ont ensuite été proposées afin de prévoir l’évolution du processus en fonction des conditions limites du système d’injection. / In the context of combustion for aeronautical engines, airblast injectors are used. A strong air flow perturbs the fuel, which is atomized in fine drops in combustion chamber. Modeling of this process requires a better understanding of mechanisms occurring during two fluid interaction and in particular boundary condition influence. The work realize during this PhD thesis corresponds to this problematic by studying flow thickness and air flow configuration influences as well as the one of the presence and the length of a prefilming zone.Development and improvement measure techniques have been necessary in order to characterize atomization process. Oscillation frequency, breakup length, liquid thickness and drop size measures have been realized what has enabled to highlight the influence of previously listed parameters. Correlations have been then proposed so as to predict process evolution according to boundary conditions of injection system.

Experimental physical model studies of hydraulic structures are often conducted to replicate flow behavior that may occur at the prototype scale. Geometric similitude is most often maintained between the prototype and model when studying reservoir and open channel hydraulic structures to account for the dominant gravity and inertia forces while other fluid forces (e.g., viscosity,surface tension) are assumed negligible. However, as model size and/or upstream head decreases, other fluid forces can exceed the negligible level and influence model flow behavior. This phenomenon is referred to as size-scale effects and is one potential origin of error in predicting the prototype behavior through testing geometrically similar models. To extend the existing research of size-scale effects on nonlinear weirs half-and quarter-round trapezoidal labyrinth weirs and piano key weirs were fabricated at length ratios of 1, 2, 3, 6, and 12. The largest weir model for each weir type (i.e., a weir height of 36 in for labyrinth weir models and a weir height of 33 in for piano key weir models) served as the corresponding prototype.Weir models were hydraulically tested to assess differences among head-discharge relationships and flow behavior. Limiting criteria were recommended to avoid size-scale effects depending on the weir type and model size. The results of this study will help hydraulic modelers determine what limiting criteria should be met to avoid size-scale effects.

La compréhension des mécanismes de transport de solutés dans un milieu poreux variablement saturé tel que les sols à nappe drainée par tuyaux enterrés, est essentielle afin de répondre aux interrogations concernant l'impact de ces systèmes sur la qualité des eaux de surface. L'approche choisie repose sur des expériences de traçage réalisées en régime permanent sur modèle physique de sol au laboratoire, permettant un contrôle des conditions initiales et aux limites. La première partie de la thèse est dédiée aux études monodimensionnelles, afin de caractériser la zone non saturée du sol. Nous avons utilisé une colonne de sol (1*0,15 m²) et un modèle physique de grande taille (1*2*0,5 m3), remplis tous deux d'un sol sablo-limoneux. Les traceurs utilisés sont le H218O et le Cl-. La deuxième partie du travail traite le cas des écoulements bidimensionnels, réalisées uniquement sur le modèle physique. Deux scénarios ont été choisis : un soluté apporté en surface et un soluté résidant dans le sol. Seul le Cl- a alors été utilisé comme traceur. Le transport de solutés a été étudié par un suivi in situ (sondes de conductivité électrique) ainsi qu'à l'exutoire du système. L'analyse des courbes d'élution obtenues pour les études monodimensionnelles a permis l'identification des mécanismes de transport et le calcul des paramètres de transport pertinents (par résolution inverse). Pour les expériences bidimensionnelles, il a été observé une hétérogénéité des champs de vitesses, avec une zone proche du drain où le lessivage est rapide et une zone proche de l'interdrain où le soluté progresse à faible vitesse. Dans le cas du soluté résidant dans le sol, les courbes d'élution (concentration et conductivité électrique) au drain montrent un palier stable puis une diminution de forme « exponentielle » jusqu'à atteindre les concentrations du niveau de base. La migration du soluté dans le cas d'un pulse apporté en surface du sol est singulier. La courbe d'élution en sortie du drain présente deux modes : (i) un premier mode sous forme d'un pic, (ii) et le deuxième sous forme d'un palier constant de concentration. Ces résultats expérimentaux ont été confrontés à la modélisation mécaniste (code HYDRUS-2D), utilisant les paramètres de transport obtenus dans les études monodimensionnelles. L'utilisation d'une deuxième méthode, le suivi de particules (approche lagrangienne), nous a permis d'obtenir le cheminement de l'eau et le temps de transfert des particules dans le sol.

Dans les bassins versants reposant sur un socle géologique peu perméable et peu profond, les nappes superficielles de versant jouent un rôle prépondérant non seulement dans la genèse des débits mais également dans le transfert des solutés. Ces nappes, caractérisées par de fortes variations saisonnières des niveaux piézométriques, se développent dans un matériau aquifère constitué principalement de roche altérée et de matériaux non consolidés dont les propriétés hydrodynamiques restent peu étudiées. La connaissance du fonctionnement hydrologique et hydrochimique de ces systèmes, des processus qui déterminent les voies de transfert des solutés et leur temps de résidence dans le milieu, est essentielle en particulier dans un contexte où la recherche est de plus en plus sollicitée pour évaluer les effets de changements de pratiques agricoles sur les pollutions diffuses. Le travail présenté ici vise à comprendre les processus de transfert de solutés et de dénitrification dans les aquifères superficiels à partir de l'étude d'un aquifère d'un bassin versant élémentaire expérimental de l'ouest de la France, appartenant à l'ORE AgrHys. L'analyse repose sur les données acquises sur un dispositif instrumental original permettant un suivi spatial et temporel du niveau de la nappe et de sa composition chimique sur un versant. Les propriétés hydrodynamiques du matériau aquifère ont été étudiées au laboratoire et in situ, ce qui a permis de calibrer un modèle hydrologique à base physique et en 2D (développé avec le code Hydrus 2D) simulant de manière satisfaisante la dynamique saisonnière des niveaux piézométriques dans le versant. Les relations mises en évidence entre le cycle hydrologique et les variations intra-annuelles de la composition chimique, nous permettent de proposer un modèle conceptuel synthétisant les mécanismes mis en jeu dans le transfert d'un soluté conservatif dans la nappe. Une étude de la variabilité spatiale et temporelle de la composition isotopique de l'azote et de l'oxygène du nitrate n'a pas révélé la présence d'une dénitrification apparente dans l'aquifère. Enfin, un modèle de transport des solutés basé sur le modèle hydrologique calibré précédemment a permis de tester les hypothèses émises à partir des données expérimentales. La principale conclusion de ce travail est que les nappes superficielles de versant présentent une variabilité spatiale et temporelle importante, qui résulte de processus de mélange à partir de compartiments dont la contribution varie saisonnièrement. En période hivernale, la recharge rapide des nappes par des écoulements préférentiels joue un rôle important dans les variations de composition chimique de la partie supérieure de la nappe, ce que la plupart des modèles actuels ne permettent pas de prendre en compte.

Dans le cadre de la recherche d'eau de la vallée de l'Oued Kébir des investigations géologiques, hydroclimatologiques, piézométriques, géochimiques et essais de pompage ont été menés. Celles-ci sont rapportées dans ce travail.

Dans le cadre de la recherche d'eau de la vallée de l'Oued M'Zi des investigations géologiques, hydroclimatologiques, piézométriques, géochimiques et essais de pompage ont été menés. Celles-ci sont rapportées dans ce travail.

Ce travail est relatif a l'aménagement de vallabrégues. Sont abordés la géologie, l'hydrogéologie, l'hydrologie de ce site .

Les études effectuées par la Compagnie Nationale du Rhône dans la région d'Avignon entrent dans le cadre de l'aménagement du fleuve entre Lyon et la Méditerranée pour la production d'énergie et la création d'une voie navigable accessible aux convois importants. Les problèmes posés au groupe d'études de la C. N . R . sont de trois ordres: - choix d'un site favorable pour l'implantation des ouvrages de retenue et de l'usine hydroélectrique, - choix du type d'ouvrage, -prévisions de l'incidence des travaux hydrauliques (retenue, canal d'amenée) sur la nappe phréatique activement exploitée dans cette région méridionale. La recherche du meilleur site pour l' établissement d ' un ouvrage est étroitement liée à la nature du substratum sous alluvial, aussi la C . N. R .a-t-elle engagé une prospection par géophysique et par sondages mécaniques en amont d'Avignon. En même temps, afin d 'avoir des observations sur la nappe phréatique des alluvions, elle a fait disposer un quadrillage de p ézomètres qu'elle relève périodiquement pendant plusieurs années. Le but de notre étude était double - participer à la reconnaissance géologique du substratum sous alluvial. afin d'en produire une carte détaillée, - définir les conditions hydrogéologiques générales du bassin d'Avignon. La reconnaissance du substratum nous a conduit à lever la carte géologique des bordures du bassin afin d'établir les cor rélations entre les terrains affleurants et les sondages. Précisons dès maintenant , en ce qui concerne le leve de carte, qu'il s'agissait plus particulièrement de reconnaitre les faciès en fonction des documents existants , plutôt que de remanier totalement la stratigraphie et la tectonique de la région. Not.e travail devait aboutir à la connaissance détaillée de la cuvette que représente le bassin d'Avignon.

Dans le cadre du programme international AMMA (Analyse Multidisciplinaire de la Mousson Africaine), la haute vallée de l'Ouémé (centre ouest du Bénin), d'une superficie de 10.000 km2, est instrumentée (pluie, débit) depuis 1997. Le sous-bassin de la Donga (586 km2) est le cadre d'observations intensives précisant les processus hydrologiques essentiels et quantifiant les termes du bilan.<br />La recherche entreprise vise (i) à déterminer le fonctionnement hydrologique du bassin de la Donga par confrontation des données de précipitation, d'écoulement de surface, de nappe et d'évapotranspiration potentielle, (ii) à caractériser les écoulements par traçage naturel géochimique (paramètres physiques, éléments majeurs et traces) et isotopique (isotopes stables de l'eau : d18O et d2H) afin de hiérarchiser les processus majeurs mis en jeu. Le croisement des informations hydrodynamiques et hydrogéochimiques permet de reconstituer un schéma cohérent du fonctionnement hydrologique sur le bassin. Le caractère temporaire des eaux de surface, l'asynchronisme entre le tarissement des rivières et la vidange des nappes ainsi que la très faible minéralisation des écoulements traduisent une origine superficielle des débits et une déconnexion apparente de la nappe libre du réseau hydrographique.<br />En accord avec les processus mis en évidence, une décomposition de l'hydrogramme en deux composantes (ruissellement rapide sur surface saturée et flux de subsurface) a été retenue pour 2003 et 2004, deux années à pluviométrie et écoulement contrastés.