No contexto da necessidade de atracação de embarcações de maior porte em terminais portuários brasileiros, tanto privativos como públicos, considerando um aumento das exportações, intervenções de engenharia que possam significar ganhos nas dimensões das máximas embarcações permitidas podem representar substanciosos benefícios econômicos. Assim, este trabalho apresenta uma abordagem do conceito de Fundo Náutico, definido como profundidade até a qual as embarcações podem navegar sem que haja efeitos adversos na manobrabilidade das embarcações e danos no casco do navio, cujo objetivo é aumentar o calado máximo de embarcações em espaços náuticos cujo fundo apresente camadas de lama fluida. Devido às suas características reológicas, a lama fluida, de modo geral, permite que as embarcações naveguem com reduzida ou até negativa folga sob a quilha, respeitando-se o conceito estabelecido pelo Fundo Náutico. Exposta a importância sobre este conceito e suas peculiaridades relacionadas às características da lama fluida, como características reológicas e métodos para sua determinação, discutem-se as variações na espessura da camada de lama fluida e as variáveis ambientais que as condicionam, a partir de análise de levantamentos batimétricos de dupla frequência, dados densimétricos e aplicação de modelagem numérica, para a região da bacia de evolução do Complexo Portuário de Itajaí. Para esta região, observaram-se camadas de lama fluida entre 0,5 e 2,5 m, sendo que os resultados obtidos na modelagem indicam que esta variabilidade está associada ao regime de descarga sólida do rio Itajaí-açu. Além disto, a partir de uma análise comparativa entre os dados batimétricos e densimétricos, foi possível estabelecer que o fundo náutico na região pode estar associado a um valor de massa específica entre 1150 e 1200 kg/m³. / Considering the demand for mooring larger ships at Brazilian port terminals, both private and public, in a scenario of growing exports, engineering interventions that can provide improvements in the vessel\'s maximum allowed dimensions can represent significant profits. Hence, this work presents an approach of Nautical Bottom, defined as the maximum depth in which ships can navigate without significant adverse effects in ship control and maneuverability without physical damage, with the goal of raising the maximum ship draft allowed in nautical spaces with fluid mud beds. Due to its rheological properties, fluid mud, in general, allows for vessels navigate with low or negative under keel clearance, respecting the established Nautical Bottom concepts. Once highlighted the importance of these concepts, this study presents an analysis about fluid mud and Nautical Bottom concept analysis at Itajaí Port Complex (Santa Catarina, Brazil), one of the most important port areas in Brazil. This analysis was based on bathymetric surveys, density measurements and numerical modeling. In addition, fluid mud layer thickness at port areas can possibly vary according to hydrodynamics and sedimentologic variations. Fluid mud layer thickness varies from 0.5 to 2.5 meters at Itajai Port Complex turning basin. From numerical modeling results, it is possible to establish that the thickness variations of fluid mud layers are associated with fluvial sediment transport rates. Also, from the comparison between low frequencies bathymetric surveys and specific density measurements, it was possible to conclude that the reference specific density at the interest area is about 1150-1200 kg/m³, being very similar to reference densities adopted worldwide.

O Princeton Ocean Model foi adaptado ao Canal de São Sebastião (CSS) para estudar as variações sazonais de sua circulação e estrutura termohalina. Três grades numéricas foram aninhadas. A de menor resolução na Plataforma Continental Sudeste (PCSE) e a de maior resolução no Canal de São Sebastião (CSS) com uma grade de resolução intermediária na região adjacente ao canal (PCI). O modelo numérico partiu de condições termohalinas médias sazonais e teve como forçantes, ventos, fluxos de calor, de sal e de radiação de ondas curtas mensais. Nessas condições médias, o modelo representou razoavelmente bem as condições típicas de primavera, verão, outono e inverno, preenchendo o fundo do CSS com a Água Central do Atlântico Sul na primavera e no verão. No outono e no inverno esta massa de água não se encontra no canal, porém, seus sinais mais fracos são obtidos no outono sendo que nesta estação são encontrados os sinais mais fortes da Água Tropical. O modelo aponta o sul do canal, no fundo, ao lado da Ilha de São Sebastião como entrada preferencial de águas mais frias e a simulação numérica da passagem de uma frente fria pela Plataforma Continental Sudeste sugere a rápida resposta das águas do canal com o recuo para o largo da Água Central do Atlântico Sul e pronto retorno assim que a frente deixa a plataforma. Ventos de nordeste na grade da PCSE são imprescindíveis para que a Água Central do Atlântico Sul penetre o Canal de São Sebastião; todos os experimentos com ventos de outras direções nesta grade ou ventos de nordeste somente nas grades média e do CSS não colocaram esta massa de água no canal. A circulação de fundo obtida no CSS é basicamente para nordeste e associada à intrusão da ACAS forçada em primeira instância pelo vento de nordeste na PCSE e em um segundo momento pela força do gradiente de pressão (com destaque para a componente baroclínica), sempre maior na entrada sul do que na entrada norte e sempre maior no verão do que no inverno. A circulação superficial é para sudoeste com relaxamento no outono, intensificando-se em direção ao verão com máximo nesta estação. / The Princeton Ocean Model was adapted to São Sebastião Channel (SSC) so as to study the seasonal changes of its circulation and thermohaline structure. Three numerical grids were nested. The coarse grid on Southeast Continental Shelf (SCS) and the fine grid on São Sebastião Channel with an intermediary grid on the region adjacent to the channel. The numerical model started from average seasonal thermohaline conditions and average monthly data forcing such as wind, heat flux, salt flux and short wave radiation flux. Within these average conditions, the numerical model simulated reasonably the typical conditions of spring, summer, autumn and winter, filling the bottom channel with South Atlantic Central Water (SACW) in spring and in summer. In autumn and in winter this mass of water is not found, nevertheless its weaker signs appear in autumn, which season one finds the stronger signs of Tropical Water (never more than 50%). The model points out the bottom south entrance of the channel, next to the São Sebastião Island (SSI) as the natural gate of colder water and the numerical simulation of a cold front through SCS suggests the quick answer of the water channel with the falling back offshore of the SACW and immediate return when the cold front is gone. Northeasterly winds on the SCS grid are essential so that the SACW enters the SSC; all the experiments with another direction winds in this grid or northeasterly winds only in the intermediate and in the fine grid failed to get in the SACW in the channel. The bottom circulation obtained in SSC is essentially to northeast and associated to the intrusion of the SACW forced in first instance by the northeasterly winds in SCS and in second instance by the pressure force (with emphasis on the baroclinic component) always bigger at the south entrance than in the north entrance and always bigger in summer than in the winter. The superficial currents are southeastward with weakening in autumn and intensification towards summer with maximum in this season.

O município de São José do Rio Preto (SJRP), localizado na porção noroeste do estado de São Paulo, é extremamente dependente da água subterrânea, tanto para abastecimento público quanto privado, justificando-se o grande número de poços existentes, que excede a mais de dois mil, sobretudo no Sistema Aquífero Bauru (SAB). Embora este recurso seja fundamental para o abastecimento da cidade, 79% dos poços não possuem outorga. O aumento do número de poços, sem o devido controle, explotando o aquífero, pode justificar e intensificar os problemas de forte abatimento da superfície potenciométrica na região central da área urbana do município. Nesse sentido, esta pesquisa objetivou desenvolver um aplicativo computacional, na forma de modelagem numérica de simulação de fluxos subterrâneos, para subsidiar a explotação sustentável do SAB. Para o sucesso do modelo numérico, foi realizada toda a caracterização hidrogeológica e definido o modelo conceitual de fluxo das águas subterrâneas. O modelo numérico foi calibrado em regime estacionário para duas situações: pré-explotação e bombeamento atual; e, posteriormente, foram gerados três diferentes cenários futuros de bombeamento: a) explotação duas vezes maior do que a atual (Q = 133.206 m³/dia); b) explotação três vezes maior do que a atual (Q = 199.809 m³/dia); c) explotação apenas dos poços públicos (Q = 39.662 m³/dia). Houve médias de rebaixamento na área urbana de 15 m, 42 m e 8 m, respectivamente. Rebaixamentos mais proeminentes do nível freático ocorrem na área central do município, onde se concentra 80% dos poços. Dessa forma, recomendam-se algumas ações direcionadas ao poço, à proteção do aquífero e ao usuário. / The city of São José do Rio Preto (SJRP), located in the northwestern portion of the state of São Paulo, is highly dependent of groundwater for both public and private supply, that justifies the large number of existing wells, which exceeds more than 2000, especially in the Bauru Aquifer System (BAS). Although this resource is essential for the city supply, 79% of the wells do not have grants. The increase of wells, without the correct control, exploring the aquifer can justify and intensify the problems of strong relief in the central region of the urban area by city. Then, this research aimed to develop a computational application how numerical simulation modeling of groundwater flow, to support the rational exploitation of the BAS. For the success of the numerical model, the entire hydrogeological characterization was performed and defined the conceptual model of groundwater flow. The numerical model was calibrated in steady state for two situations: pre-exploitation and current pumping, and then were generated three different future scenarios of pumping: a) exploitation twice larger than the current (Q = 133,206 m³/day); b) exploitation three times larger than the current (Q = 199 809 m³/day); and c) exploitation of only public wells (Q = 39,662 m³/day). There were averages of debasement in the urban area of 15 m, 42 m and 8 m, respectively. Most prominent debasements of groundwater level occurred in the central area of the city, which the concentrates is 80 % of the wells. Therefore, some actions are recommended directed to the well, to protect the aquifer and the user.

A formulação e o uso de modelos matemáticos complexos têm recebido grande atenção no estudo da ecologia nos últimos anos. Questões relacionadas à exploração de espaços de parâmetros destes modelos - executada de forma eficiente, sistemática e à prova de erros - são de grande importância para melhor compreender, avaliar a confiabilidade e interpretar o resultado destes modelos. Neste trabalho, apresentamos uma investigação de métodos existentes para responder as questões relevantes da área, com ênfase na técnica conhecida como Hipercubo Latino e com foco na análise quantitativa dos resultados, e realizamos a comparação entre resultados analíticos de incerteza e sensibilidade e resultados obtidos do Hipercubo. Ainda, examinamos a proposta de uma metodologia paralela baseada no paradigma estatístico da verossimilhança. O capítulo 1 introduz uma investigação a respeito dos conceitos históricos sobre a natureza da probabilidade, situando o conceito da verossimilhança como componente central da inferência estatística. O capítulo 2 (em inglês) traz uma revisão bibliográfica sobre o estado da arte em análises de incerteza e sensibilidade, apresentando dois exemplos de aplicação das técnicas descritas a problemas de crescimento populacional estruturado. O capítulo 3 examina a proposta de uma metodologia baseada na verossimilhança dos dados como uma abordagem integrativa entre a estimação de parâmetros e a análise de incerteza, apresentando resultados preliminares. Durante o progresso do presente trabalho, um pacote de funções na linguagem R foi desenvolvido para facilitar o emprego na prática das ferramentas teóricas expostas acima. Os apêndices deste texto trazem um tutorial e exemplos de uso deste pacote, pensado para ser ao mesmo tempo conveniente e de fácil extensão, e disponível livremente na internet, no endereço http://cran.r-project.org/web/packages/pse. / There is a growing trend in the use of mathematical modeling tools in the study of many areas of the biological sciences. The use of computer models in science is increasing, specially in fields where laboratory experiments are too complex or too costly, like ecology. Questions of efficient, systematic and error-proof exploration of parameter spaces are are of great importance to better understand, estimate confidences and make use of the output from these models. We present a survey of the proposed methods to answer these questions, with emphasis on the Latin Hypercube Sampling and focusing on quantitative analysis of the results. We also compare analytical results for sensitivity and uncertainty, where relevant, to LHS results. Finally, we examine the proposal of a methodology based on the likelihood statistical paradigm. Chapter 1 introduces a brief investigation about the historical views about the nature of probability, in order to situate the concept of likelihood as a central component in statistical inference. Chapter 2 (in English) shows a revision about the state-of-art uncertainty and sensitivity analyses, with a practical example of applying the described techniques to two models of structured population growth. Chapter 3 examines the proposal of a likelihood based approach as an integrative procedure between parameter value estimation and uncertainty analyses, with preliminary results. During the progress of this work, a package of R functions was developed to facilitate the real world use of the above theoretical tools. The appendices of this text bring a tutorial and examples of using this package, freely available on the Internet at http://cran.r-project.org/web/packages/pse.

O objetivo deste trabalho é avaliar a importância relativa de ondas e correntes de deriva litorânea no processo de migração das desembocaduras de Icapara e do Ribeira de Iguape. O clima de ondas foi obtido a partir do modelo Wavewatch III. As taxas de migração do sistema foram estimadas através de uma série temporal de imagens Landsat. Através da aplicação do modelo numérico Delft3D, as ondas foram propagadas para águas rasas, nas proximidades dos pontais da Ilha Comprida e da Praia da Juréia. Assim, as características de das ondas extraídas do modelo, permitiram a estimativa das tendências da deriva litorânea nestes segmentos. A extração da linha de costa de imagens entre 16/06/1985 e 07/07/2016 exibiram a continuidade do processo de acresção lateral dos pontais da Ilha Comprida e da Praia da Juréia, cuja variação total foi de 852 e 669 m respectivamente, que ocorreram a taxas anuais de 27 e 21 m.ano-1. Neste período, o crescimento destas feições promoveu o deslocamento das desembocaduras de Icapara, para NE, e do Ribeira de Iguape, para SW. As componentes de transporte exibiram rumo resultante para NE em ambos pontais, com valores maiores na Praia da Juréia. Os resultados mostram a relação entre a deriva litorânea e a migração das desembocaduras, indicando sua importância relativa como processo controlador da morfodinâmica local. / The objective of this work is to evaluate the relative importance of waves and longshore drift currents in the migration process of the Icapara and Ribeira de Iguape inlets. The wave climate was obtained from the Wavewatch III model. The system migration rates were estimated through a Landsat image time series. Through the application of the numerical model Delft3D, the waves were propagated to shallow waters, near of Ilha Comprida\'s and Juréia\'s Beach sand spits. Thus, the characteristics of the waves extracted from the model allowed the estimation of longshore drift trends in these segments. The extraction of the coastline of images between June 16th 1985, and July 7th 2016, showed the continuity of Ilha Comprida Island and Juréia Beach lateral accretion process, with a total variation of 852 and 669 m respectively, which occurred at annual rates of 27 and 21 m.year-1. During this period, the growth of these features promoted the displacement of the mouths of Icapara, for NE, and the Ribeira de Iguape, for SW. The transport components exhibited a resultant NE direction at both points, with higher values at Juréia Beach. The results show the relationship between the longshore drift and the inlets lateral migration, indicating its relative importance as a controlling process of the local morphodynamics.

A manifestação de danos em infraestruturas costeiras decorrente da ação de ondas tem estimulado avaliações de vulnerabilidade para fins de gestão integrada da costa. Os municípios costeiros do Estado de Santa Catarina concentram 28% de sua população e sua interface com o oceano é predominantemente composta por praias arenosas dominadas por ondas. Impactos costeiros relacionados a processos dominados por ondas, sobretudo às escalas local e regional, podem ser ainda mais danosos do que os ocasionados por processos naturais de larga escala (p. ex., a subida do nível do mar). A abordagem utilizada neste estudo consiste na definição de um índice multicritério de vulnerabilidade a ondas de maior frequência de ocorrência e de tempestade para o litoral de Santa Catarina. O índice de vulnerabilidade (IVC) foi obtido a partir da integração entre o índice de capacidade adaptativa, composto por variáveis socioeconômicas e de ocupação (área ocupada, distância entre a ocupação e a linha de costa, número de residentes, renda por residente e número de domicílios de uso ocasional), e o índice de suscetibilidade - composto por variáveis do meio físico (altura significativa de onda, gradiente de deriva litorânea potencial, largura de praia, elevação e declividade). A dinâmica costeira resultante da incidência de ondas sobre as manchas urbanas na área em perigo é analisada através de produtos de modelagem numérica, integrados às demais variáveis em ambiente de Sistema de Informação Geográfica (SIG). A relevância das variáveis na composição do índice foi avaliada pelo método de decisão multicritério AHP (analytic hierarchy process). As variáveis e os índices foram representados em cinco classes de vulnerabilidade (muito baixa, baixa, média, alta e muito alta) nos setores do Plano Estadual de Gerenciamento Costeiro (GERCO/SC). Com base na opinião de especialistas, as variáveis físicas foram consideradas mais relevantes do que as socioeconômicas. Os setores mais suscetíveis e vulneráveis são: centro-sul, sul, norte, centro-norte e centro, respectivamente. Já os setores de menor capacidade adaptativa são: centro-norte, centro, norte, centro-sul e sul, respectivamente. A baixa presença de residentes e ocupações na área em perigo, bem como as maiores distâncias entre a ocupação e a linha de costa - variáveis utilizadas na determinação da capacidade adaptativa e que favorecem a redução da vulnerabilidade - apresentaram um papel secundário na determinação do IVC para os setores centro-sul e sul. Os setores ao norte do Estado são menos suscetíveis e vulneráveis, todavia se encontram intensamente ocupados em praias com menores larguras de faixa de areia, terrenos planos e com baixa declividade (segmentos de maior suscetibilidade). A maior ocorrência de danos por erosão e inundação, atualmente observada ao norte do Estado, pode ser facilmente revertida caso haja a expansão de áreas ocupadas próximo às linhas de costa dos setores centro-sul e sul, tendo em vista a alta suscetibilidade e os baixos valores de renda e de segunda-moradia encontrados ao sul do Estado. / The occurrence of coastal infrastructure damage due to wave action has been promoting vulnerability assessments for integrated coastal management. Santa Catarina\'s coastal municipalities concentrate 28% of the state\'s population and the interface between the coastline and the ocean is predominantly composed by wave-dominated sandy beaches. Coastal impacts related to wave-dominated processes, especially at local and regional scales, can produce more damaging effects than large-scale natural processes (e. g., sea level rise). The approach suggested in this study consists of defining a vulnerability multicriteria index, for Santa Catarina\'s coastline, to waves with higher frequency of occurrence and to storm wave events. The coastal vulnerability index (IVC) was obtained by integrating the adaptive capacity index, composed by socioeconomic and occupational variables (constructed area, distance between human settlements and shoreline, number of residents, income per capita and number of households for occasional use), and the susceptibility index - consisting of environmental variables (significant wave height, potential longshore drift gradient, beach width, coastal elevation and slope). The resulting coastal dynamics from nearshore wave incidence is analyzed through the application of a numerical model, integrated with the other variables by geoprocessing techniques in a Geographic Information System (GIS) environment. The variables\' relevance in the index formula was obtained by the analytic hierarchy process (AHP). Variables and indices were hierarchized in five vulnerability classes (very low, low, medium, high and very high) and represented in the sectors from the State Coastal Management Plan (GERCO/SC): north, center-north, center, center-south and south. Based on specialists\' opinion on the determination of vulnerability, physical/environmental variables were considered more relevant than socioeconomic variables. The most susceptible and vulnerable sectors are: center-south, south, north, center-north and center, respectively. Sectors with the lowest adaptive capacity are: center-north, center, north, center-south and south, respectively. The low number of residents and settlements in the endangered area, as well as the greater distances between occupied area and the shoreline - variables used to determine adaptive capacity and that contribute to reduction of vulnerability - played a secondary role in the CVI\'s determination for the center-south and south sectors. The northern sectors of the state are less susceptible and vulnerable; however, they are intensely occupied in beaches with smaller beach width, lower elevation and slope (segments with higher susceptibility degrees). The highest occurrence of erosion and flood damage, currently observed at the north of the state, can easily be reversed in case of expansion of settlements near the center-south and south sectors, as a function of the higher susceptibility degrees and lower income per capita and number of households of occasional use found at the south of the state.

Este trabalho é parte integrante do Projeto de Caracterização Regional da bacia Sergipe-Alagoas, realizado em convênio entre a Petrobras e o Laboratório de Hidrodinâmica Costeira do Instituto Oceanográfico da Universidade de São Paulo, que visou caracterizar a circulação da bacia Sergipe-Alagoas em escala regional. Foram coletados dados meteo-oceanográficos no período entre 2012 e 2015. Foram analisados dados de três fundeios correntográficos, duas estações meteorológicas e vinte estações hidrográficas. Esta análise incluiu: análise por Funções Empí¬ricas Ortogonais, análise espectral, análise harmônica e correlação. Ainda, foram realizadas simulações numéricas, onde se considerou um oceano homogêneo, que contemplaram o vento, a maré e o aporte fluvial como forçantes do domí¬nio. Os resultados mostraram uma plataforma continental praticamente homogênea, onde há um forte ciclo sazonal para as correntes e para o vento, com menores intensidades durante o verão e o outono e maiores intensidades durante o inverno e a primavera. Quanto à hidrodinâmica, determinou-se que o modo barotrópico é dominante, seguido pelos 1º e 2º modos baroclí¬nicos, nesta ordem. Quanto às forçantes, constatou-se que a maré é a menos significativa para a circulação residual da região, onde a componente semidiurna M2 se destaca como mais energética. Ainda, detectou-se o predomí¬nio do vento sobre a circulação da PCSEAL durante o inverno e a primavera. Nas demais estações, supõe-se uma competição entre as descargas fluviais e a tensão de cisalhamento do vento sobre a circulação da PCSEAL. / This work is part of the project \"Caracterização Regional da bacia de Sergipe-Alagoas\" supported by PETROBRAS in association with the Coastal Hydrodynamic Laboratory (LHiCo) of the University of Sao Paulo. This project aimed to characterize the Sergipe-Alagoas basin circulation on a regional scale. Meteo and ocean datas were colected from 2012 to 2015, including three current meter moorings, two meteorological stations and twenty hidrographic stations. The analysis includes Empirical Ortogonal Functions, spectral, harmonic and correlations analysis. The Numerical simulations are also developed, employing a homogenous ocean with wind, tides and river discharges forcings. The results show a homogeneous continetal shelf with a significant seasonal cycle for the currents and winds, with minimum values in the summer and fall, and maximum values in the winter and spring. It is show from the Empirical Ortogonal Function analysis, that the barotropic mode is dominant over the Sergipe-Alagoas shelf circulation, followed by the first and second baroclinic modes, in this order. About the forcings, the wind stress drives the shelf circulation in winter and spring. The other seasons has a supposed dispute between river discharges and wind stress. The tide is dominated by the component M2 and it is the least significant for the residual circulation over the Sergipe-Alagoas shelf.

Este trabalho analisou dados correntográficos, de três projetos distintos na Plataforma Continental Interna do Estado de São Paulo, além de implementar um modelo numérico, com objetivo de determinar a importância relativa das diversas forçantes que atuam na região. Foram analisados o campo de densidades, a ação dos ventos, das marés e os aportes fluviais, dos sistemas estuarinos de Santos e Cananéia, no condicionamento hidrodinâmico da Plataforma Continental Interna do Estado de São Paulo. Em todos os pontos de análise, as correntes e os ventos apresentaram frequências dominantes na banda subinercial do espectro, com coeficiente de correlação dentro do intervalo de confiança de 95%. Os resultados obtidos pelas simulações numéricas foram considerados bons, visto que apresentaram valores elevados de skill para a componente paralela à costa das correntes nas simulações de validação do modelo. Quanto às forçantes de movimentos, constatou-se que os aportes fluviais aplicados não foram suficientes para reproduzir o campo termohalino médio da região e nem as correntes associadas à estes campos. Os movimentos gerados pelos campos termohalinos são bastantes significativos para o período de verão. A forçante meteorológica gerou movimentos bastante coerentes com as observações para o período de inverno. A forçante de maré apresentou alguma contribuição para a componente perpendicular à costa, mas foi quase insignificante para a componente paralela à costa das correntes. / This work analysed current meter data of three projects in the inner Continental Shelf of Sao Paulo State. The analysis is complemented with a numerical model in order to determine the relative importance of the forcings that act in the region. It was analysed the mean density field, winds, tides and the continental fresh water discharges of the estuarine regions of Santos and Cananeia in the hydrodynamic conditioning of the Sao Paulo inner Continental Shelf. In all analysis, the winds and currents presented the dominant frequencies in the subinercial band of the spectrum, with relatively small lag correlation coefficients between currents and winds, but whitin the confidence level of 95%. The numerical simulations presented good coherence with the observations, with a high skill for the alongshore current in the validation simulations. About the forcings, the river discharges was not be able to maintain the mean thermohaline field and the currents associated to them. The mean currents generated by the thermohaline fields are quite significant for the summer period. The meteorological forcing generated movements very coherent with the observations for the winter period. The tidal forcing have some contribution in the crosshore component of the current, but was almost insignificant for the alongshore component.

Les Essais Non Destructifs (END) par ultrasons permettent de caractériser le béton, sans le dégrader en raison de leurs liens avec ses propriétés mécaniques et sa composition. Cependant, les signaux mesurés résultant de diffusions successives et multiples des ondes sont complexes à analyser. Afin d’optimiser les techniques ultrasonores, il est nécessaire de mieux comprendre les interactions onde-matière dans ce type de milieu et de modéliser au mieux les phénomènes associés. Afin d’aller au-delà des limites des modèles analytiques d’homogénéisation, dans ce travail de thèse un modèle numérique bidimensionnel décrivant la propagation d’ondes ultrasonores dans un milieu hétérogène, adapté au béton, est construit dans le logiciel SPECFEM2D. Ce modèle est comparé à des modèles analytiques, et validé expérimentalement à l’aide d’un milieu synthétique à forte hétérogénéité en comparant les deux paramètres effectifs cohérents : vitesse de phase et atténuation. Il permet également de prendre en compte la viscoélasticité du mortier par l’intermédiaire d’un facteur de qualité. Celui-ci est déterminé à partir des mesures effectuées pour une série de mortiers étudiés.L’outil numérique complet peut être utilisé à plusieurs fins: d’une part, la réalisation d’études afin d’évaluer l’influence de certains paramètres sur la propagation d’onde (la forme et la distribution des granulats), et d’autre part, la simulation des configurations de mesure mises en œuvre sur structure afin de les optimiser en fonction des paramètres qui interviennent, en particulier la fréquence des ondes. Cette meilleure maîtrise des mesures permettra de conduire à terme à l’amélioration du diagnostic. / Ultrasonic non-destructive testing (NDT) is used to characterize concrete, without degrading it, because of its relationship to its mechanical properties and composition. However, the measured signals resulting from successive diffusions and thus from multiple scattering are therefore complex to analyze. In order to optimize ultrasonic techniques, it is thus necessary to better understand the wave-material interactions in this type of medium and to better model the associated phenomena. In order to go beyond the limits of analytical homogenization models, in this thesis a two-dimensional numerical model describing the propagation of ultrasonic waves in a heterogeneous medium, adapted to concrete, is built in the SPECFEM2D software package. This model is compared to analytical models, and validated experimentally using a synthetic medium with high heterogeneity by comparing the two effective parameters of coherent waves: phase velocity and attenuation. This numerical model also makes it possible to take into account the viscoelasticity of the mortar by means of a quality factor. This quality factor is determined from measurements made for a series of mortars that we study. The complete set of numerical tools developed in this work can be used for several purposes: firstly, to carry out studies to evaluate the influence of certain parameters on wave propagation (the shape and distribution of aggregates), and secondly, the simulation of the measurement configurations implemented for a structure in order to optimize them in terms of the parameters involved, in particular the wave frequency. This better control of the measures will ultimately lead to better diagnosis.

L’éruption d’avril 2007 du Piton de la Fournaise (Île de la Réunion, Océan Indien) a été marquée par les plus gros volumes de lave émis de ces deux derniers siècles, ainsi que par l’effondrement du cratère sommital (le Dolomieu) sur plus de 300 mètres de haut. Des données d’interférométrie radar (InSAR) montrent que les déplacements associés à cette éruption sont inhabituels pour deux raisons : (1) ils ont affecté l’ensemble de l’enclos Fouqué durant l’éruption, (2) deux motifs de déformation ont persisté plus d’un an après la fin de l’éruption. Le premier résulte d’une subsidence centripète du cône central et le second d’un glissement vers l’est du flanc est du volcan. Une méthode, appelée tomographie de déplacements, a été développée pour modéliser les déplacements, basée sur une discrétisation du sous-sol en sources unitaires, et sur la minimisation de deux fonctions coût. Elle permet de trouver une répartition compacte des variations de volume des sources unitaires permettant de reproduire au mieux les déplacements observés. En parallèle, la procédure NA-MBEM, une méthode de modélisation basée sur la combinaison d’un modèle numérique (MBEM) et d’une inversion de type Monte Carlo (NA), a été modifiée pour diminuer le temps de calcul nécessaire à l’obtention d’un bon modèle, et nous montrons que l’utilisation de données temporellement interpolées permet d’améliorer les résultats d’inversion. L’application des deux méthodes de modélisation aux données de déplacements de l’éruption d’avril 2007, montre que durant la période post-éruptive, la subsidence du cône central est provoquée par une source localisée de manière superficielle sous le cône central. Cette source est interprétée comme un système hydrothermal en déflation, dont le drainage aurait été amorcé par l’effondrement du Dolomieu. Les déplacements du flanc est seraient dus à deux sources différentes, toutes les deux superficielles et parallèles à la topographie. L’une est interprétée comme un réservoir temporaire en cours de vidange durant la fin de l’ éruption, et l’autre comme un niveau de glissement sur lequel glisserait le flanc est. Enfin, nous proposons un modèle préliminaire des déplacements ayant eu lieu durant l’éruption, ainsi qu’un scénario de la succession de tous les événements à l’origine des déformations enregistrées entre le 30 mars 2007 et juin 2008. / The April 2007 eruption of Piton de la Fournaise (Réunion Island, Indian Ocean) was characterised by the largest lava emission in the past two centuries, and by a 300 m deep caldera collapse at the summit craters (the Dolomieu). Synthetic aperture radar interferometry (InSAR) data show complex displacements associated with this eruption, which are unusual for two reasons : (i) the whole Enclos Fouqué was affected during the eruption, (ii) two deformation patterns persist more than one year after the end of the eruption. The first signal results from subsidence of the summit area, and the second from a sliding of the volcano’s eastern flank towards the East. A method, called displacement tomography, was developed to model these displacements. It is based on discretization of the volcano’s interior into unitary sources, and on a minimisation of two cost functions to find a compact repartition of the volumetric variations of these sources, which best reproduce the observed displacements. On the other hand, the NA-MBEM procedure (a modelling procedure based on a combination of a fully 3D boundary element method and a Monte Carlo inversion procedure), was improved to reduce the necessary computational time to obtain satisfying results. Furthermore, we show that temporal interpolation of the data improves the inversion results. The application of both modelling methods on the April 2007 displacement data, shows that during the post-eruptive period, the subsidence of the central cone is caused by a shallow source, located under the cone. This source is interpreted as a deflating hydrothermal system, whose drainage could have begun during the Dolomieu collapse. The eastern flank displacements could be the consequence of two sources, both shallow and parallel to the topography. The first one is interpreted as a temporary magma chamber, which is emptying during the end of the eruption. The second one is interpreted as a layer on which the eastern flank was sliding. Finally, we propose a preliminary model of the displacements that occurred during the eruption, and a scenario of the successive events causing the displacements recorded between March 30, 2007, and June 2008.