L'objectif de cette thèse est l'étude des mouvements verticaux et la caractérisation des processus à l'origine de ces mouvements au sein d'une chaîne de montagnes intracontinentale. Les mécanismes contrôlant l'évolution de la topographie sont nombreux et encore mal connus. La chaîne du Haut Atlas marocain est située à plus de 600 km de la limite de plaque Afrique-Europe et supporte pourtant le deuxième sommet d'Afrique (Jbel Toubkal, 4165 m). L'absence de racine crustale développée sous la chaîne, conséquence d'un taux de raccourcissement assez faible (~20 km), implique donc l'existence d'un autre processus permettant de maintenir une telle topographie. La réalisation de profils géophysiques nous permet de montrer qu'un amincissement lithosphérique provoque un soulèvement d'environ 1000 m dans l'Anti-Atlas, le Haut Atlas Central, et le Moyen Atlas. Certains bassins d'avant-pays sont aussi affectés, comme les bassins du Souss, de Ouarzazate ou de Missour. La zone amincie est une bande d'orientation Nord-Est / Sud-Ouest recoupant les principaux domaines structuraux marocains et probablement la<br />limite de plaque Afrique-Europe.<br />Le raccourcissement crustal est le deuxième mécanisme à l'origine du relief de cette chaîne. Une analyse structurale sur la base des données de terrain dans le Haut Atlas de Marrakech nous a permis de montrer l'existence d'une stratigraphie mécanique contrastée. Plusieurs niveaux de décollements potentiels y sont identifiés en particulier dans le Viséen, le Cambrien, le Trias et le Sénonien. L'héritage complexe de cette région, située à la limite entre les rifts Triasico-Liasiques Atlantique et Téthysien, contrôle leur activation sur les bordures de la chaîne. Celle-ci entraîne la formation de structures variées : zones triangulaires, plis secondaires (« rabbit ears »), imbrications. Un groupe basal rigide est distingué. Il inclut le Précambrien, et localement le Paléozoique et le Trias. Une coupe complète de la<br />chaîne est présentée. <br />La chronologie de la déformation et l'âge de l'amincissement de la lithosphère sous la chaîne sont finalement discutés. Une analyse détaillée de la géologie de l'avant-pays sud du Haut Atlas de Marrakech est combinée aux résultats obtenus par comptage de traces de fissions pour proposer un scénario d'évolution. Une première phase de raccourcissement est identifiée à l'Eocène Supérieur – Oligocène. Au Miocène Inférieur – Moyen, la lithosphère est amincie et une phase de dénudation affecte l'ensemble de la chaîne et son avant-pays. Enfin, une dernière phase de raccourcissement a lieu au Plio-Quaternaire.

Résumé La littérature concernant la divagation des chenaux sur le domaine intertidal est lacunaire, à fortiori sur la slikke. Ce phénomène est illustré dans ce travail avec l'exemple du chenal du Couesnon dans la partie interne de la baie du Mont-Saint-Michel. Un jeu de photographies aériennes et images satellitaires a permis l'étude des divagations du Couesnon, de 1969 à nos jours. Des relevés topographiques ont été réalisés avec des techniques laser terrestre et aéroporté, afin de caractériser les évolutions : i) des fonds sédimentaires sous l'influence des chenaux, de 1997 à 2010 ; ii) des bilans sédimentaires. Ces différentes évolutions sont corrélées avec différents forçages mesurés : marée, débit fluvial, conditions météorologiques et agitation. Il est ainsi mis en évidence le rôle du cycle à 18,6 ans de la marée sur la dynamique du chenal du Couesnon. En phase ascendante les apports sédimentaires contraignent le chenal vers l'Est, alors qu'en phase descendante, le Couesnon retrouve une position d'axe NNW, voire plus occidentale. En réponse à la diminution des apports sédimentaires, le chenal est principalement soumis à des paramètres externes : débits fluvial et solide, et interne : pente. Il est aussi montré que dans une tendance à l'accrétion globale du système, de +100 000 m3/an, l'évolution des bilans sédimentaires n'est pas linéaire, et montre parfois des phases érosives. Les bilans sédimentaires sont spatio-temporellement variables. L'érosion des surfaces est principalement due au renforcement du jusant induit par la présence des chenaux. Ce travail a permis de réaliser un schéma de fonctionnement hydrosédimentaire global de la partie interne de la baie du Mont-Saint-Michel.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Cette thèse est dédiée à la modélisation et à l'analyse mathématique de modèles asymptotiques utilisés en océanographie décrivant la propagation des ondes internes à l'interface entre deux couches de fluides de densités différentes, soumis à la seule force de gravité.L'objectif de cette thèse est de construire et justifier de nouveaux modèles asymptotiques prenant en compte la variation de la topographie. Pour ce faire, on pose plusieurs hypothèses de petitesse sur la profondeur de l'eau et sur les déformations à l'interface et au fond. On s'intéresse plus particulièrement à deux régimes de variations topographiques, celui de moyenne amplitude et celui de lentes variations de grande amplitude.La première partie de cette thèse consiste à justifier rigoureusement et étudier mathématiquement (existence, unicité, stabilité et convergence de la solution) deux classes de modèles asymptotiques. Une classe de modèles couplés et une classe de modèles scalaires. Cette dernière classe est caractérisée par la description de la propagation unidirectionnelle des ondes internes.Dans la deuxième partie on propose un schéma numérique pour résoudre le modèle asymptotique couplé dérivé dans la première partie dans le cadre d'un font plat. Ce modèle existant dans la littérature a été reformulé d'une façon plus appropriée pour la résolution numérique en gardant le même ordre de précision que l'original et en améliorant ses propriétés de dispersion. Enfin nous présentons plusieurs simulations numériques pour valider notre schéma. / This thesis is dedicated to the modeling and the mathematical analysis of asymptotic models used in oceanography describing the propagation of internal waves at the interface between two layers of fluids of different densities, under the only influence of gravity.We aim here at constructing and justifying new asymptotic models taking into account variable topography. To this end, we assume several smallness assumptions on the depth of the water and on the deformations at the interface and at the bottom. We are interested in two topographic regimes, one for variations of medium amplitude and one for slow variations with large amplitude.In the first part of this thesis we rigorously justify and mathematically study (existence, uniqueness, stability and convergence of the solution) two classes of asymptotic models. A class of coupled models and a class of scalar models. The latter class is characterized by the description of the propagation of unidirectional internal waves. In the second part we propose a numerical resolution for the coupled asymptotic model derived in the first part restricted to the flat bottom case. This existing model in the literature has been rewritten under a new formulation more suitable for numericalresolution with the same order of precision as the standard one but with improved frequency dispersion. Finally, we present several numerical simulations to validate our scheme.

Le terme variabilité spatiale des mouvements sismiques (SVGM en anglais pour Spatial Variability of Ground Motion) désigne les différences entre deux mesures du mouvement du sol effectuées à différents endroits, généralement en surface. La modélisation de SVGM ainsi que son effet sur la réponse dynamique des barrages est nécessaire pour l'intégration du phénomène dans les codes parasismiques. L'étude actuelle présente une mesure et une enquête approfondie sur SVGM à l'interface barrage voûte - fondation rocher. Des mesures in situ sont utilisées pour sa quantification et des simulations numériques pour la compréhension plus approfondie des phénomènes physiques qui contribuent à SVGM notamment à l'interface, c-à-d la topographie de la voûte et l'interaction sol-structure. Les données in situ provient d'une campagne sismologique qui a eu lieu sur et autour le barrage voûte du Saint Guérin pendant six mois. Le sous-ensemble d'événements consiste des événements de faible à moyenne magnitude, locaux et régionaux. Ainsi, des analyses linéaires sont permises. Tout d'abord, l'analyse dynamique du barrage voûte est réalisée; les fréquences de vibration, le coefficient d'amortissement et l'amplification de crête sont estimées profitant des mesures continues de bruit ambiant et des enregistrements sismiques. Ensuite, le SVGM est quantifiée au moyen de la phase et de la variabilité d'amplitude en utilisant des estimations de cohérence et de l'écart type de la différence des amplitudes des spectres de Fourier respectivement. Forte variabilité est observée à la fois en phase et en amplitude à l'interface de barrage-fondation rocher. Une fois que les estimateurs de la variabilité sont obtenus à partir des données, les modèles paramétriques existants sont comparés avec eux. Accentuation est mis sur deux observations: 1) les mouvements sismiques au champ libre semblent être légèrement moins variable par rapport aux mouvements à l'interface barrage-fondation rocher et 2) à l'interface barrage-fondation rocher, il y a une variabilité plus forte autour des fréquences de vibration du barrage. Ces observations suggèrent que la présence de la structure ainsi que la topographie du canyon augmentent SVGM. Cette hausse semble cependant être faible étant donné que les observations sont montés par des modèles paramétriques satisfaisants basés sur des données provenant de réseaux sismiques plates (sans topographie et structure). Des simulations numériques dans le code SPECFEM3D, basé sur les éléments spectraux, sont utilisées pour étudier plus profondément les observations in situ par le découplage des différentes causes de SVGM et évaluer l'impact de chacune. Une étude paramétrique en utilisant une topographie du canyon simplifié tente d'identifier l'effet de la topographie du canyon local sur SVGM tandis qu'un modèle géométrique précis du barrage voûte à Saint Guérin et sa topographie du canyon nous donne une idée plus précise sur l'impact de l'interaction barrage-fondation rocher sur SVGM. Les résultats de cette recherche devraient contribuer à l'amélioration de notre compréhension de SVGM à l'interface barrage-fondation rocher et de proposer des modèles de variabilité utilisés dans la conception de barrages voûtes. / Spatial variability of seismic ground motions (SVGM) denotes the differences between two time histories of the ground motion recorded at different locations, generally at the ground surface. The modeling of SVGM and the understanding of its influence on the dam's response are necessary so as design codes start to incorporate its effects in their provisions. This study presents a measure and a profound investigation of SVGM at the dam-foundation rock interface of an arch dam. In-situ measurements are used to quantify SVGM and numerical simulations to deeper understand the particular physical phenomena that contribute to SVGM at the interface, i.e. local canyon topography and rock-structure interaction. The in-situ data comes from a seismological experimental campaign that has taken place on and around Saint Guérin arch dam over the period of six months. The campaign was held in the framework of the present thesis. The subset of events consists of low to moderate magnitude local and regional earthquakes. Thus, analysis is allowed in the linear range. Firstly, dynamic analysis of the arch dam is conducted; the frequencies of vibration, the damping coefficient and the crest amplification are estimated based on ambient noise and seismic records. Then, SVGM is quantified by means of phase and amplitude variability using coherency estimates and standard deviation of difference of Fourier amplitudes respectively. High variability is observed both in phase and amplitude at the dam-foundation rock interface. Once the estimators of variability are obtained from the data, parametric models are fitted to them. Focus is given on two observations : 1) the ground motions in the free field appear to be slightly less variable with respect to the motions at the dam-foundation rock interface and 2) at the dam-foundation rock interface, there is higher variability around the frequencies of vibration of the dam. These observations suggest that the presence of the structure along with the canyon topography increase SVGM. This increase though seems to be small given that the observations are satisfactory fitted by parametric models based on data coming from flat seismic arrays. Numerical simulations in the SPECFEM3D code, based on the spectral element method are used to deeper investigate the in-situ observations by decoupling the various causes of SVGM and evaluating the impact of each one. A parametric study using a simplified canyon topography attempts to identify the effect of local canyon topography on SVGM while a geometrically accurate model of the Saint Guérin arch dam and its canyon topography gives us a better insight on the dam-foundation rock interaction impact on SVGM. Although both features are found to increase SVGM, their impact remains secondary. The findings of the present research are expected to contribute in enhancing our understanding of SVGM at the dam-foundation rock interface and proposing variability models used in arch dams' design.

Cette thèse montre qu’il y a lieu de s’interroger sur l’extension et les différentes phases de construction de la première résidence augustéenne du Palatin et en particulier sur une partie de celle-ci: la maison de Livie. Actuellement, j'ai établi quatre phases de construction pour la Maison de Livie, la première peut être datée aux alentours de 70 av. J.-C. en raison des similitudes entre le type de ses murs et ceux des substructions du théâtre de Pompée, construit entre 61 et 55 av. J.-C. et aussi à cause d’une estampille de tuile trouvée dans la substruction du complexe sud-est, datée par Margareta Steinby autour de 79 av. J.-C en raison des vestiges souterrains, je suppose l'existence au premier étage, aujourd’hui disparu, d'un oecus corinthius du côté sud-est et d'une basilique du côté nord-ouest du bâtiment. Les trois autres phases relèvent de l’initiative d’Auguste, qui a acheté plusieurs maisons sur la colline de Palatin afin de construire un complexe résidentiel sur le modèle des palais hellénistiques. Les peintures de la Maison de Livie datées auparavant d'environ 30 av. J.-C. sont datées actuellement au tour de 40 avant J.-C. par Eugenio La Rocca qui a démontré que la maison avait été construite et décorée beaucoup plus tôt. Selon son hypothèse, la « rupture » stylistique entre la première phase et la deuxième phase du second style peut être attribuée à la présence de Cléopâtre à Rome entre 46 et 44 av. J.-C. La reine était très probablement accompagnée d'artistes travaillant pour elle dans les ateliers royaux d'Alexandrie. Il est donc probable que l'élite romaine aurait reproduit les styles et les goûts de César et de Cléopâtre. / This thesis show that there is cause to question the extension and the different construction phases of the House of Augustus and in particular, of a part of it, the House of Livia as recently Irene Iacopi and Giovanna Tedone published an important paper about the accuracy of dating of the construction phases in the Augustan palace. Currently I established four construction phases for the House of Livia, the first one can be dated around 70 B.C. because of the similarities between the type of its walls and the ones of Pompey’s theatre, built between 61 and 55 B.C. and also because of a tile’s stamp found in the substructure of the south-east complex, dated by Margareta Steinby around 79 B.C. Because of the underground remains I suppose the existence at the first floor, actually destroyed, of an oecus corinthius in the south-east side and a basilica in the north-west side of the building. The three more phases should have been linked to Augustus, who bought several houses on the Palatin hill in order to build a Hellenistic palace styled complex. La Rocca demonstrated that the decoration of the House of Livia started from 40 BC due to the presence of Cleopatra near Rome between 46 and 44 BC. The queen very probably was accompanied by artists working for her in the royal Alexandrian workshops. It is likely, therefore, that the Roman elite would have replicated the styles and tastes of Caesar and Cleopatra

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Cette thèse propose une perspective comparatiste pour étudier Acre et Alexandrie, aux XIIe et XIIIe siècles. La comparaison se nourrit des ressemblances et des divergences entre les deux villes. Elle se concentre cependant sur des aspects précis de leur histoire : les conflits et les échanges par le biais de leurs acteurs, de leurs impacts et de leurs conséquences à la fois sur chacune des deux cités et, plus largement, à l'échelle régionale de la Méditerranée orientale. Durant la période de domination latine en Terre Sainte, Acre et Alexandrie paraissent, à première vue, très différentes puisqu'elles s'inscrivent, au cours de cette période, dans deux sociétés disctinctes. Acre est gouvernée par une élite étrangère. Ses quartiers évoluent en fonction de conflits entre les factions occidentales et les privilèges qui leur sont accordés par le roi de Jérusalem. Alexandrie reste une ville orientale sur laquelle les Croisades ont peu d'impact. La démarche comparatiste permet une mise en cause de cette représentation trop approximative. Elle révèle à la fois d'autres différences et un certain nombre de similitudes dans l'évolution des deux villes. Le corpus disponible pour cette étude montre une transformation topographique importante d'Acre et d'Alexandrie au XIIIe siècle. Il permet également l'étude des systèmes servant à l'entretien des élites dans les deux cités ainsi que l'évolution du rôle des deux villes dans différents réseaux et espaces (la Méditerrranée, les villes portuaires à proximité, l'hinterland immédiat, les routes de pèlerinage et de commerce) en fonction des changements politiques, des conquêtes militaires, mais aussi du progrès technique. / This thesis offers a comparative study of Acre and Alexandria during the 12th and 13th centuries. The comparison draws on the similarities and differences between both cities. However, particular focus is given to some specific aspects in their history, especially through a study of the main players in conflicts and forms of exchange, and the impact and consequences of these on both cities as well as on the Eastern Mediterrranean. During the Latin domination of the Holy Land, Acre and Alexandria initially seem very different from one another because they were part of two distinct societies at this time. Acre was governed by a foreign elite. The town’s quarters evolved with the conflicts which opposed the different western factions inside the city, as well as the privileges that these groups received from the King of Jerusalem. Alexandria, on the other hand, remained an oriental city on which the Crusades had very little impact. This comparative study offers a broader view of their history, showing other differences between them as well as similarities in their historical development. The sources available for this research show important topographic development in Acre and Alexandria during the 13th century. They also contain information about the institutions allotted to support the local elites as well as on the evolving role of Acre and Alexandria within different networks and areas (the Mediterranean, nearby port cities, the immediate hinterland, trade and pilgrimage routes) in periods of political change, military conquests, but also of technical progress.

Considérons un cas d’étude dans lequel les données produites par différentes techniques ont été obtenues en divers points d’une masse rocheuse où les effets topographiques sont très probablement significatifs. Les mesures ont été effectuées pour la conception du réseau hydroélectrique. Le réseau comprend une conduite hydraulique ainsi qu’une nouvelle centrale souterraine placée à mi-parcours de la conduite et sera principalement creusé dans le granite. Les diverses données ont été intégrées à un modèle continu équivalent afin d’évaluer le champ de contrainte régional et ainsi d’extrapoler les résultats des divers tests au volume de masse rocheuse concerné par le plan hydroélectrique. L'intégration des essais in situ et du modèle permet de déterminer les variations spatiales du champ de contrainte. Il est ainsi possible d’identifier le mécanisme de chargement à l’origine du champ de contrainte mesuré ainsi que le comportement rhéologique à long terme du géomatériel équivalent considéré. / A case study is considered in which data produced by different techniques have been gathered in various locations within a rock mass in which topography effects are most likely significant. Measurements were performed for the design of a re-powering scheme that includes a new hydraulic conduit and an underground cavern that will primarily be excavated in granite. An integrated approach for extrapolating the results from the various in situ tests to the rock mass volume of interest for the hydroelectric power scheme is presented. This approach includes the development of an equivalent continuum mechanics model. The integration of in situ tests and numerical modelling enables to determine the stress spatial variation which helps ascertain the loading mechanism at the origin of the measured stress field as well as the long-term rheological behavior of the equivalent geomaterial under consideration.

Le but de cette thèse est d'étudier la modélisation détaillée des écoulements qui ont lieu lors des inondations urbaines. Dans une première partie, des écoulements en bifurcation incluant des petits obstacles génériques ou des profils de canaux avec trottoirs sont étudiés sur une maquette expérimentale, puis simulés numériquement avec le modèle bidimensionnel Rubar20. Les résultats expérimentaux et numériques montrent l'avantage d'inclure des obstacles de petite taille dans un modèle d'inondation urbaine, alors qu'il n'y a qu'un intérêt limité à utiliser une topographie détaillée des rues. Dans une deuxième partie, les interactions entre écoulements de surface et écoulements en conduites souterraines sont étudiées. Un modèle physique de système de drainage urbain permet de valider un modèle analytique prédisant les débits d'échange entre les deux couches d'écoulement. Une modélisation 1D/2D (conduite/rue) est mise en place avec les modèles Rubar3/Rubar20 et validée sur des écoulements expérimentaux observés sur le modèle physique. Dans une troisième partie, les inondations dans la ville d'Oullins (près de Lyon, France) sont étudiées. La modélisation des écoulements de surface est validée avec des données de terrain, et nous discutons l'intérêt de plusieurs représentations du milieu urbain. L'intégration du réseau d'assainissement dans un modèle 1D/2D reste affectée par plusieurs incertitudes, mais cette étape montre l'intérêt de la modélisation couplée pour décrire les interactions complexes des écoulements lors d'inondations urbaines, ainsi que les limites de l'approche développée pour les écoulements à faible profondeur / Aim of this thesis is to study the detailed modelling of flows that occur during urban floods. In a first part, bifurcation flows including small obstacles or channel profiles with sidewalks are studied on an experimental facility, and then numerically simulated with the two dimensional model Rubar20. Experimental and numerical results show the benefits of including small obstacles in an urban flood model, whereas there is only little benefit of using a detailed representation of the streets topography. In a second part, interactions between surface and underground pipe flows are studied. A physical model of an urban drainage system allows the validation of an analytical model predicting exchange discharges between both flow layers. A 1D/2D modelling (pipe/street) is set up with the models Rubar3/Rubar20 and validated on experimental flows observed on the physical model. In a third part, floods in the city of Oullins (near Lyon, France) are studied. Surface flows modelling is validated with field data, and we discuss the interest of several representations of the urban area. Integration of the sewer system in a 1D/2D model remains impacted by several uncertainties, yet this step shows the interest of the coupled modelling to describe complex flows interactions during urban floods, as well as limitations of the developed approach for shallow flows