La France compte de nombreux étangs (environ 251 000), construits le plus souvent par l’aménagement d’un barrage sur un cours d’eau de tête de bassin, dans des fonds de vallées argileux, pour la production de poissons. La Lorraine est une région riche en étangs et ces derniers sont le plus souvent localisés sur des cours d’eau temporaires dans des bassins versants agricoles et/ou forestiers. Ces cours d’eau ont un fonctionnement écologique basé sur l’intégration, par les réseaux trophiques détritiques, des ressources organiques allochtones. Or, les étangs constituent des zones lentiques biogènes : la matière organique (MO) autochtone (constituée entre autres par le plancton, les macrophytes, les fèces produits par le biote) peut modifier les équilibres – souvent fragiles – de ces écosystèmes aquatiques de tête de bassin. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier l’influence des étangs de barrage sur le recyclage et l’intégration de la MO allochtone et autochtone par les réseaux trophiques basaux aquatiques des cours d’eau de tête de bassin. Premièrement, ce travail a porté sur l’étude de la décomposition des litières (et des communautés associées) en amont et en aval d’étangs localisés sur des bassins soit agricoles, soit forestiers. Nos résultats mettent en exergue l’intérêt de la prise en compte de l’occupation du sol sur le bassin versant pour appréhender au mieux l’effet des étangs sur les processus de décomposition des litières. Nous montrons ainsi que l’étang de barrage entraîne une diminution de la vitesse de décomposition des litières, en lien notamment avec une diminution de la biomasse fongique, uniquement dans les cours d’eau en milieu agricole. Sur les cours d’eau forestiers, ce sont essentiellement les communautés de macroinvertébrés qui semblent influencées, et de manière plus marquée qu’en milieu agricole, avec une diminution des taxons les plus sensibles aux pollutions organiques. Puis, nous avons cherché à préciser les processus de décomposition des litières dans les cours d’eau temporaires de tête de bassin versant entravés ou non par un étang. Notre choix s’est porté sur les cours d’eau en milieu forestier afin de limiter les effets confondants liés à d’autres perturbations humaines. Dans ces conditions, nos résultats montrent que la présence d’un étang tend à augmenter la vitesse de décomposition des litières. Cela serait dû à un meilleur conditionnement des litières et également à une modification des communautés de déchiqueteurs en aval de l’étang. En revanche, l’effet de l’étang sur l’intégration des ressources allochtones par les réseaux trophiques détritiques nécessite la prise en compte des conditions hydrologiques se présentant à l’aval du barrage. Il s’agit là d’un résultat original révélant que l’impact de l’étang est plus marqué sur les communautés de déchiqueteurs et sur leur action de dégradation des litières lorsque le cours d’eau passe en régime permanent à l’aval de l’étang. Enfin, nous nous sommes intéressés à la modification des niches trophiques à partir de l’étude des signatures isotopiques des communautés de macro-invertébrés de cours d’eau entravés ou non par un étang. Nos résultats montrent que l’étang influence majoritairement les signatures isotopiques des biofilms et des matières en suspension. En lien avec cette observation, nous remarquons que les niches isotopiques des différentes guildes trophiques de macro-invertébrés sont modifiées à l’aval de l’étang. Ce résultat souligne ainsi que l’ensemble des guildes trophiques ici étudiées consomment et intègrent les ressources autochtones produites au sein même de l’étang. Pour résumer, ce travail a mis en évidence les interactions complexes entre étang et cours d’eau de tête de bassin. Il souligne de fait la nécessité de prendre en compte l’occupation du sol sur les bassins versant et le régime hydrologique du cours d’eau pour conclure sur l’effet de l’étang sur le fonctionnement écologique des cours d’eau de tête de bassin. / In France there are more than 250,000 ponds. Most often, they are dam reservoirs constructed on headwater streams in clay valleys for fish production and thus named fishponds. In Lorraine region, most of the numerous fishponds are located on temporary streams (i.e. periodically dry during summer time) in agricultural and/or forested catchments. These streams have an ecological functioning based on the integration of allochthonous organic matter (OM) resources by the basal detrital food webs. Yet, fishponds constitute biogenic lentic systems that favor autochthonous OM production (e.g. plankton, macrophytes, faeces). Consequently, fishponds could disrupt the fragile balances in these headwater stream ecosystems. The goal of my thesis was to study the effect of fishpond on the recycling and the integration of allochthonous and autochthonous OM by the aquatic food webs within headwater streams. First, we studied the litter decomposition (and the associated communities) between upstream and downstream fishponds located in agricultural or forested catchments. Our results indicate the needs to take into account the catchment land uses to grasp the fishpond effect on litter decomposition. We found that in agricultural catchments fishponds lead to a decrease of the litter breakdown rate in association with a fungal biomass decrease. In forested catchments, the macro-invertebrate assemblages are more affected than in agricultural catchments, showing a decrease of the most sensitive taxa to organic pollution. Secondly, we focused on litter processes in temporary headwater streams hampered or not by a fishpond. To this end, we worked on forest streams to exclude confounding anthropogenic effects. In this environment our results indicate that the presence of a fishpond tends to increase litter breakdown rate. It can be related with a better litter conditioning and to the shredder assemblage’s modification downstream from the fishpond. Furthermore, fishpond effect on the integration of allochthonous resources by food webs was found to be highly dependent on hydrological conditions downstream from the fishpond. This original result highlights that the impact of the fishpond seems to be greater on the shredder assemblages and on their litter breakdown activities when the stream show important hydrological modifications (i.e. become permanent downstream from the fishpond). Finally, in order to analyze the modification of trophic niches, we studied benthic macroinvertebrate isotopic signatures in streams hampered or not by a fishpond. Our results indicate that fishpond mainly influenced the isotopic signatures of biofilms and suspended OM. In line with this result, isotopic niches of the different macroinvertebrate trophic guilds are also modified downstream from the pond. Consequently we may suggest that all the studied trophic guilds consume and integrate autochthonous resources produced into the fishpond. In summary, our work highlights complex interactions between fishpond and headwater streams and underlines the needs to take into account the catchment land use and the stream hydrology before concluding on the fishpond effect on stream functioning.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2620792 bytes, checksum: 4242ef5defb67f90d738c40b60a2e4df (MD5) Previous issue date: 2006-09-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In recent years an interminable succession of disasters has been witnessed, as floods, disruption of barrages, storms, earthquakes, landslides, volcanic eruptions, forest droughts and fires. These disasters have an extremely high price in lives, provoke ambient damages, many irreparable times, and imply in the investment of billions of dollar for repairing of the reached areas. Had strong rains that had occurred in the state of the Paraíba in the year of 2004, it was breached barrage of Camará, constructed in the river Riachão, in the basin of the Mamamguape. The violence of waters did not respect obstacles and provoked a devastation in the agricultural zone of Alagoa Nova, Areia and Mulúngu and urban area of Alagoa Grande, causing deaths and leaving hundreds of homelesses. The work in question presents a carried through socioeconomic diagnosis in the areas of the city of Alagoa Grande affected by the disruption of the cited barrage. Also the questions of the risks and the disasters provoked for floods and floodings in urban zones and the recovery of reached areas are boarded. It had as objective main to supply to the competent agencies subsidies the hierarchion of the actions of continuity of programs of investments the recovery and reconstruction of the related city. The survey of a series of information was carried through after, producing a data set and understood the politics of urban reorganization. The results of the diagnosis point with respect to the vulnerability of the city of Alagoa Grande floods and floodings, exactly in events of lesser intensity, therefore good part of its urban zone is located in topographical quota decrease having been bordered by the river Mamanguape beyond presenting inhabited marginal areas. More visible the socioeconomic impacts had been to the alteration of the familiar income, the nervousness of the people (psychological traumas), the incidence of illnesses of hídrica propagation and the crisis in the local commerce. The processes of reconstruction, recovery and restoration of the city will have to last per some years being demonstrated the fragility and the recklessness of the involved agencies. / Nos últimos anos tem-se presenciado uma sucessão interminável de desastres, como enchentes, rompimento de barragens, tempestades, terremotos, deslizamentos, erupções vulcânicas, secas e incêndios florestais. Estes desastres têm um preço extremamente alto em vidas, provocam danos ambientais, muitas vezes irreparáveis, e implicam no investimento de bilhões de dólares para reparação das áreas atingidas. Devido as fortes chuvas que ocorreram no estado da Paraíba no ano de 2004, rompeu-se a barragem de Camará, construída no rio Riachão, na bacia do Mamanguape. A violência das águas não respeitou obstáculos e provocou uma devastação na zona rural de Alagoa Nova, Areia e Mulungú e na área urbana de Alagoa Grande, causando mortes e deixando centenas de desabrigados. O trabalho em questão apresenta um diagnóstico socioeconômico realizado nas áreas da cidade de Alagoa Grande afetadas pelo rompimento da barragem citada. Também são abordadas as questões dos riscos e dos desastres provocados por enchentes e inundações em zonas urbanas e a recuperação de áreas atingidas. Teve como objetivo principal fornecer aos órgãos competentes subsídios para a hierarquização das ações de continuidade dos programas de investimentos para a recuperação e reconstrução da referida cidade. Foi realizado após o levantamento de uma série de informações, produzindo um conjunto de dados e entendido as políticas de reestruturação urbana. Os resultados do diagnóstico apontam para a vulnerabilidade da cidade de Alagoa Grande a enchentes e inundações, mesmo em eventos de menor intensidade, pois boa parte da sua zona urbana está localizada em cota topográfica baixa sendo margeada pelo rio Mamanguape além de apresentar áreas ribeirinhas habitadas. Os impactos socioeconômicos mais visíveis foram a alteração da renda familiar, o nervosismo das pessoas (traumas psicológicos), a incidência de doenças de veiculação hídrica e a crise no comércio local. Os processos de reconstrução, recuperação e restauração da cidade deverão perdurar por vários anos demonstrando a fragilidade e a negligência dos órgãos envolvidos.

Orientadores: Fernando Antonio Lourenço, Arsenio Oswaldo Seva Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciencias Humanas / Made available in DSpace on 2018-08-11T15:49:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nobrega_RenatadaSilva_M.pdf: 2382101 bytes, checksum: 5537266108dfa0d52a6065dd79aa75bd (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A dissertação trata da luta dos Arara (Karo) e dos Gavião (Ikólóéhj) contra os projetos hidrelétricos do Rio Machado, em Rondônia. Esta mobilização foi iniciada nos anos 80 contra o projeto da Usina Ji-Paraná, suspenso em 1993, e permanece até os dias atuais, com a retomada do projeto da Usina Tabajara. Frente às estratégias da ELETRONORTE para a viabilização destes projetos hidrelétricos, baseadas no mascaramento do seu potencial de destruição e no silenciamento da mobilização popular contrária às barragens, os Arara e os Gavião têm se empenhado em denunciar esta tentativa de expropriação de seu território e de violação de seus direitos. A mobilização indígena tem implicações políticas que extravasam a luta anti-barragem e se configura em uma ¿política cultural¿, tal como proposto por Alvarez, Dagnino e Escobar (2000), na medida em que os Arara e os Gavião contestam as noções dominantes de acerca do ¿desenvolvimento¿ e da ¿natureza¿ implicadas nos projetos hidrelétricos do Rio Machado e reivindicam para si uma condição de igualdade perante os brancos. Para estes povos indígenas, a luta anti-barragem tem se constituído em um espaço privilegiado de exposição de suas demandas e de questionamento da condição subalterna atribuída a eles pelos brancos, se configurando em luta por reconhecimento e autonomia, na qual o território é parte fundamental / Abstract: The dissertation deals with the struggle of Arara (Karo) and the Gavião (Ikólóéhj) indigenous people against hydroelectric projects of Machado¿s River, in Rondônia, Brazil. This mobilization was initiated in the 80¿s against the project of Usina Ji-Paraná, suspended in 1993, and remains until the present day, with the resumption of the project of Usina Tabajara. Front to ELETRONORTE strategies for enabling these hydroelectric projects, based on the masking of its potential for destruction and the silencing of the popular mobilization against the dams¿ projects, the Arara and Gavião has been determined to denounce this attempt to expropriation of its territory in violation of their rights. The mobilization indigenous policies have implications beyond the anti-dam and is configured in a "cultural policy", as proposed by Alvarez, Dagnino and Escobar (2000), to the extent that Arara and Gavião contest the dominant notions of about the "development" and "nature" involved in hydroelectric projects in Machado¿s River and claim for itself a condition of equality before the ¿whites¿. For these indigenous people, the anti-dam struggle has been made in a privileged space of exposure of their demands and of questioning the condition subordinate assigned to them by whites, are setting up in fight for recognition and autonomy, in which the territory is a fundamental part / Mestrado / Sociologia, Trabalho, Cultura e Ambiente / Mestre em Sociologia

Orientador: Emília Pietrafesa de Godoi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciências Humanas / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:57:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_HumbertoJoseda_D.pdf: 6518138 bytes, checksum: 73f7ff5f435d88d4e661b1f8a57b3f9f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A energia elétrica está na base do estilo de vida da sociedade atual assumindo papel estratégico nos projetos de desenvolvimento econômico. No Brasil a hidreletricidade é a forma consagrada para a geração de energia elétrica, respondendo por mais de 70% da capacidade de operação. A importância da energia hidrelétrica contrasta com impactos ambientais e sociais que mesmo relativizados em relação a outras fontes de energia como a nuclear ou termelétrica, comprovadamente afetam a vida das comunidades locais e do meio ambiente no sentido amplo. A instalação de cada nova Usina Hidrelétrica de Energia (UHE) acontece através de relações de poder entre agentes sociais com diferentes interesses de acordo com o caso específico, mas, de maneira geral, segundo um processo social amplo que no Brasil ultrapassa um século. Da multiplicidade de agentes e situações, partimos da tese de que a assimetria dessas relações de poder em favor dos empreendedores tende a apontar para a inevitabilidade da instalação dessas obras alheiamente ao posicionamento da população local. O estudo analisa o processo de instalação da UHE Foz do Chapecó, situada no rio Uruguai, entre os municípios de Alpestre (RS) e Águas de Chapecó (SC), este abrigando o canteiro de obras localizado na comunidade de Saltinho do Uruguai, locus empírico da pesquisa que desenvolvemos entre os anos de 2006 e 2011. Considerando o caso segundo um processo social amplo, discutimos a instalação da hidrelétrica sob a luz do conflito entre dois projetos políticos antagônicos, o neoliberal, conduzido pelo empreendedor, e o democrático-participativo, representado principalmente pelo Movimento dos Atingidos por Barragens (MAB). Nesta perspectiva, analisamos uma rede social relacionando diferentes agentes compreendendo desde instituições transnacionais até ribeirinhos que poucas vezes em suas vidas se afastaram da barranca do rio. Esta rede compreende um campo social transpassado por aspectos políticos, jurídicos, econômicos e ambientais, a partir do que se estabelecem os conflitos e alianças entre os múltiplos agentes sociais com interesses variados, onde cada agente utiliza estratégias tendo em vista um ambiente democrático marcado pela tensão entre legalidade e legitimidade, onde o resultado significa a instalação - ou não - de uma hidrelétrica / Abstract: Electrical energy is the basis of the lifestyle of today's society assuming a strategic role in economic development projects. Hydroelectricity in Brazil is the established way to generate electricity, accounting for more than 70% of operating capacity. The importance of hydropower contrasts with environmental and social impacts that even relativized in relation to other energy sources such as nuclear power plant or demonstrably affect the lives of local communities and the environment in the broad sense. The installation of each new Hydroelectric Power (HEP) happens through the power relations between social actors with different interests according to the specific case, but, in general, according to a broad social process that goes beyond a century in Brazil. The multiplicity of actors and situations, we start with the thesis that the asymmetry of these relations of power in favor of entrepreneurs tends to point to the inevitability of the installation of these works unrelated the positioning of the local population. The study analyzes the process of installing the HEP Foz do Chapecó, located on the Uruguay river between the towns of Alpestre (RS) and Águas de Chapecó (SC), this housing the construction site located in the community Saltinho do Uruguai, empirical locus the research that developed between the years 2006 and 2011. Considering the case in a broad social process, we discuss the installation of the dam in light of the conflict between two antagonistic political projects, the neoliberal, led by the entrepreneur, and democratic participation, represented mainly by the Movement of People Affected by Dams (MAB). In this perspective, we analyze a social network connecting different agents including from transnational institutions to riparian few times in their lives away from the riverbank. This network comprises a pierced by the social political, legal, economic and environmental, from settling the conflicts and alliances between multiple social agents with varied interests, where each agent uses strategies aimed at a democratic environment characterized by tension between legality and legitimacy, where the result means the installation - or not - of a hydroelectric / Doutorado / Ciencias Sociais / Doutor em Ciências Sociais

Une modélisation numérique des grands barrages en enrochement à masque amont (CFRD) a été entreprise pour mieux comprendre les pathologies observées sur ces ouvrages récemment construits, principalement des fissures horizontales et verticales sur le masque amont en béton en phase de construction et de mise en eau. Le but de cette modélisation est ensuite de confirmer, préciser ou compléter les solutions proposées par les experts pour éviter ces désordres.D‟abord, une loi de comportement développée au sein d‟EDF-CIH appelée L&K-Enroch a été présentée. Il s'agit d'un modèle élastoplastique qui prend en compte les déformations irréversibles de l‟enrochement sous sollicitation déviatorique et isotrope dans les grands CFRD. Cette thèse propose aussi une méthode de calage des paramètres de ce modèle.Deux modélisations des barrages sont également présentées dans cette thèse afin de vérifier la fiabilité de la loi de comportement L&K-Enroch et de mieux comprendre les pathologies sur le masque amont en béton du CFRD. La modélisation en déformation plane (2D) est d‟abord entreprise et a comme support le barrage d‟Aguamilpa (180,5 m), au Mexique. Une modélisation plus poussée en 3D prenant en compte de l'effet de la vallée est ensuite entreprise. Elle a comme support le barrage de Mohale (145 m) au Lesotho.L'effet d‟échelle de l'enrochement est également étudié en comparant les résultats de simulation pour les matériaux de différentes tailles. L'impact de l‟effet d‟échelle sur le comportement du barrage est aussi analysé.Les simulations présentées en 2D et 3D sont une contribution à l'analyse du comportement mécanique des grands CFRD. Les résultats de la modélisation 2D montrent généralement une bonne correspondance avec les mesures in-situ. La modélisation 3D explique, d'une manière plus convaincante, l‟apparition des fissures sur le masque amont en béton des CFRD. Certaines mesures constructives sont finalement proposées afin de limiter ou d'éviter ces désordres dans le masque. / A numerical modeling of high concrete face rockfill dam (CFRD) has been considered in order to better understand the pathology of cracks observed in the recently constructed high CFRD, especially the horizontal and vertical cracks detected on the concrete face slab during the construction and the impoundment. The purpose of this modeling is then to confirm, clarify or complete the solutions proposed by the experts to avoid these disorders.This PhD thesis presents a constitutive model developed by EDF-CIH known as L&K-Enroch. It is an elastoplastic model that takes into account the irreversible deformations of rockfill under deviatoric and isotropic loading in high CFRD. A first attempt of proposing a parameter calibration approach has been made as well.Two dam modellings are also presented in this thesis in order to verify the reliability of the constitutive model and to better understand the pathology of cracks observed on the concrete face slab of CFRD. A 2D modeling is compared to the behaviour of the 180.5 m Aguamilpa Dam, Mexico; a 3D modeling taking into account the valley effect is compared to the behaviour of the 145 m Mohale Dam, Lesotho.This thesis also studies the scale effect of rockfill through a comparison of the simulation results of materials of different sizes. The impact of the scale effect on the dam behavior is analyzed as well.The presented 2D and 3D simulations are a contribution to the analysis of the mechanical behaviour of high CFRD. The results of the 2D modeling show a relatively good agreement with the monitored data. The 3D modeling explains, in a rather convincing way, the pathology of cracks on the slab face of CFRD. Some measures are proposed to limit or avoid these different kinds of cracks.

Autour de nous, les systèmes granulaires sont omniprésents et rarement dissociés d'une phase liquide ou gazeuse. L'interaction entre les deux phases (solide et fluide) implique une dynamique d'écoulement complexe de ces systèmes couplés. Cette thèse expérimentale a pour but de caractériser la dynamique d'effondrement gravitaire instationnaire d'une colonne fluide-grains dans différentes configurations de mélange diphasique. Considérant uniquement l'effet des grains au sein du fluide, la dynamique d'écoulement d'une suspension isodense dans l'air est d'abord abordée avec une description macroscopique. En particulier, La rhéologie du fluide apparent est extraite à partir de l'évolution temporelle du front en utilisant des solutions auto-similaires, modèles de la dynamique de propagation aux temps longs. Sur la gamme du nombre de Reynolds étudiée, la dynamique d'écoulement de la suspension est décrite comme celle d'un fluide apparent Newtonien ou non-Newtonien (rhéofluidifiant, rhéoépaississant, viscoplastique) dépendant des paramètres considérés (fraction volumique, viscosité du fluide interstitiel, diamètre des grains, protocole de préparation). Afin de décrire la configuration opposée d'un massif sédimentaire pour lequel les interactions entre particules solides deviennent dominantes, la configuration d'une colonne granulaire dense saturée en fluide, i.e. où les grains sont plus lourds que le fluide porteur, est ensuite étudiée. Un travail préliminaire est consacré à la caractérisation de l'effondrement d'une colonne granulaire totalement immergée dans un fluide. Le rôle dissipatif de ce dernier sur le milieu granulaire est mis en évidence par une analyse de la dynamique d'effondrement et des caractéristiques du dépôt final. Cette caractérisation permet de classifier les régimes d'effondrement en fonction de la viscosité et de la masse volumique du fluide environnant, i.e. du nombre de Stokes et du rapport de masse volumique entre le fluide et les grains. Dans le cas triphasique, i.e. lorsque la colonne fluide-grains s'effondre dans l'air, la dynamique peut être fortement affectée par les effets capillaires à travers le nombre de Bond qui contrôle alors la mise en mouvement de la colonne initiale. Quand ces effets deviennent négligeables à l'échelle de la colonne et à celle du grain, le fluide interstitiel peut jouer un rôle moteur ou dissipatif vis-à-vis dumilieu granulaire conduisant à une longueur d'étalement plus ou moins importante en comparaison au cas sec. Le rôle du fluide interstitiel dépend essentiellement de sa viscosité modifiant, par la même occasion, la dynamique d'effondrement. Enfin, une étude préliminaire sur la dynamique d'écoulement d'une suspension non-isodense, initialement homogène, est réalisée. Cette configuration, à la transition des situations décrites précédemment, permet d'aborder le couplage de la dynamique de sédimentation des grains et celle du courant. En particulier, nous observons que la vitesse de sédimentation décroît avec l'augmentation de la fraction volumiqueinitiale en particules. / On the Earth's surface, granular medias are ubiquitous and they are rarely dissociated from a liquid or a gas. The fluid-solid interaction leads to a complex flow dynamics of these coupled systems. This experimental work aims at characterizing the dynamics of the unsteady gravitydrivencollapse of a granular-fluid column within different configurations of the diphasic mixture. First, the flow dynamics of a neutrally buoyant suspension in air are characterized based on a macroscopic description of the flow. In particular, the rheological parameters of the apparent fluid have been extracted using the temporal evolution of the propagating front and self-similar solutions, models of the propagating dynamics at long times. In the considered range of the Reynolds number, the flow dynamics are described as an apparent Newtonian or non-Newtonian (shear-thinning/-thickening, viscoplastic) fluid depending on the various parameters (volume fraction, viscosity of the interstitial fluid, particle diameter, mixing protocol). In order to describe the opposite case of a sedimentary environment where particle-particle interaction becomes dominant, a second part of this work investigates the case of a fluid-saturated granular collapse, i.e. for which particles are heavier than the carrier fluid, in a dense packing configuration. For this purpose, a first part of the study is dedicated to characterize the collapse of an immersed granular column. The dissipative role of the fluid on the granular media is highlighted by an analysis of the collapse dynamics and the characteristics of the final deposit. This characterization allows to classify the regimes of the collapse depending on the viscosity and the density of the surrounding fluid, i.e. the Stokes number and the fluid-grain density ratio. In the triphasic case, i.e. when the granular-fluid column collapses in air, the dynamics may be strongly affected by capillary effects through the Bond number which controls the initial dynamics of the column. When these effects can be neglected (large Bond number) at the column and grain scales, the interstitial fluid can have a driven or a dissipative role on the granular media leading to a runout length more or less extended in comparison to the dry case. The role of the interstitial fluid depends mainly on its viscosity which also modifies the collapse dynamics. Finally, a preliminary study is realized on the flow dynamics of an initially homogeneous negative buoyant suspension column. This case, which makes the transition between the above mentioned configurations, allows to study the coupling between the settling dynamics of particles and this of the current. In particular, we observe that the settling velocity decreases with the increase of the initial volume fraction of particles.

This dissertation has determined as case study the hydrographic microbasin of the Vacacaí-Mirim river, more precisely going from the dividing water line to the barrage of the DNOS reservoir - Departamento Nacional de Obras e Saneamento (National Departament of Building and Sanitation). The study area is of extreme importance to the development of fauna, flora and hidric resources of the region. The general purpose of study, the environmental zoning discusses and presents diferent results to environmental conflicts, in the microbasin. Particularly, we intendt to verify the parameters of declivity, draning density, ruggedness coefficient, geomorfological compartments, geological formations, use of land, native landscape, vegetation, as environmental parameters to the zoning elaboration. To characterize and map the environmental regions according to its fisical carachteristics in zones of Área de Preservação Permanente- APP (Permanent Preservation Área), Área de Conservação Permanente - ACP (Permanent Conservation Area), Área de Restauração Ambiental - ARA (Environmental Restoration Area) e Área de Uso e Ocupação - AUO (Use and Ocupation Area). The Zoning alloud the reaching of a conclusion that 24,19% hydrographic microbasin must be considered area of permanent preservation, 59,68% as area of permanent conservation, 11,29% as area of environmental restoration and 4,84% as area of use and occupation. / Esta dissertação determina como estudo de caso, a microbacia hidrográfica do Rio Vacacaí-Mirim, mais precisamente partindo da linha divisora de águas até a barragem do reservatório do DNOS - Departamento Nacional de Obras e Saneamento. A área de estudo é de extrema importância para o desenvolvimento da fauna, da flora e dos recursos hídricos da região. O objetivo geral de estudo, o zoneamento ambiental, discute e apresenta resultados referentes aos conflitos ambientais, na microbacia. Especificamente pretende-se verificar os parâmetros de declividade, densidade de drenagem, coeficiente de rugosidade, compartimentos geomorfológicos, formações geológicas, uso da terra, paisagem nativa, vegetação, como parâmetros ambientais para a elaboração do zoneamento; Caracterizar e mapear as zonas ambientais de acordo com suas características físicas em zonas de Área de Preservação Permanente (APP), Área de Conservação Permanente (ACP), Área de Restauração Ambiental (ARA) e Área de Uso e Ocupação (AUO). O Zoneamento permitiu concluir que 24,19% da microbacia deve ser considerada como área de preservação permanente, 59,68% como área de conservação permanente, 11,29% como área de restauração ambiental e 4,84% como área de uso e ocupação.

Les ouvrages hydrauliques – barrages et digues – sont des ouvrages de génie civil à risque. Leur rupture engendre des conséquences humaines et matérielles souvent dramatiques. Parmi eux, les barrages en remblai représentent une part importante du parc de barrages au niveau national comme mondial, auxquels s’ajoutent d’importants linéaires de digues en remblai fluviales et maritimes. La sécurité structurale de ces ouvrages est traditionnellement évaluée par des méthodes déterministes ou semi-probabilistes aux états-limites. Cependant, la réglementation française en matière d’ouvrages hydrauliques a récemment évolué en préconisant pour les grands barrages la réalisation d’études de dangers (EDD) basées sur les méthodes d’analyse de risques et impliquant l’utilisation de démarches probabilistes. Dans ce cadre, l’objectif principal de la thèse est de développer une démarche probabiliste pour l’évaluation de la fiabilité structurale des ouvrages hydrauliques en remblai vis-à-vis du mécanisme de glissement, qui constitue l’état-limite conditionnant la géométrie de ces ouvrages. Le développement d’une telle démarche nécessite de traiter trois questions scientifiques principales : · l’élaboration d’un modèle hydromécanique pour l’évaluation déterministe de la stabilité de l’ouvrage vis-à-vis du mécanisme de glissement ; · la modélisation probabiliste de la variabilité spatiale des propriétés mécaniques et hydrauliques des matériaux constituant le remblai ; · le couplage mécano-fiabiliste intégrant les modèles de variabilité spatiale au modèle hydromécanique. De nombreux travaux de recherche ont été réalisés sur ces questions et sont disponibles dans la littérature scientifique. Cependant, ils ne traitent qu’une partie des aspects de la problématique globale d’évaluation de la fiabilité et l’absence de recherches intégratrices est à déplorer. Notre travail, propose une démarche méthodologique complète intégrant l’ensemble des questions scientifiques, en mettant en oeuvre des démarches de modélisation hydraulique et mécanique s’appuyant sur des données réelles disponibles sur un barrage en remblai. La démarche générale développée est appliquée à un barrage bien documenté servant de cas d’étude. Le modèle hydromécanique utilise la méthode des éléments finis et est développé avec le code élément finis Cast3M ouvert et compatible avec un usage en recherche scientifique. Le modèle développé permet le calcul du facteur de sécurité de l’ouvrage par la méthode de réduction de paramètres en intégrant un champ de pressions interstitielles calculé en régime transitoire. La variabilité spatiale des paramètres des matériaux du remblai est modélisée à partir d’une analyse géostatistique des mesures de contrôle de compactage sous forme de champs aléatoires qui sont intégrés au modèle éléments finis. Un couplage mécano-fiabiliste entre le code de calcul Cast3M et le logiciel de fiabilité OpenTURNS permet au final de propager les incertitudes et d’évaluer la fiabilité de l’ouvrage. / Hydraulic works – dams and dikes – are risky civil engineering structures. Dramatic consequences in terms of human and material losses may be induced by their failure. Embankment dams represent an important part of the whole dams in France and the majority of dams worldwide, without considering the important lengths of fluvial and coastal dikes. The structural safety of such structures is traditionally evaluated with limit-state deterministic or semi-probabilistic methods. Nevertheless, French regulations regarding hydraulic works has recently evolved and now impose for all large dams the realization of risk assessment studies based on probabilistic approach. In this purpose, the principal objective of this thesis work is to develop a probabilistic approach to evaluate earth dam reliability concerning the sliding mechanism, which is one of the designing limit-state of such structures. Three scientific issues have to be treated for developing such approach: · elaboration of an hydro-mechanical model for the dam deterministic evaluation towards sliding mechanism; · probabilistic modeling of hydraulic and mechanical soil properties spatial variability; · mechanical-reliability coupling with integration of the spatial variability representations in the hydro-mechanical model. Some research studies already exist on these issues. However these works concern generally only a part of the general issue: the lack of global work is to be deplored. Our work proposes a global methodologic approach taking into account the whole scientific issues and applying hydraulic and mechanical modeling approaches based on real data available in the earth dam. The developed approach is then applied on a dam case study. Hydro-mechanical model uses finite element method and is developed with the user-free code Cast3M which is compatible for a research use. This code allows the safety factor calculation through the strength reduction technique with integration of the pore pressures field estimated in transient condition. The spatial variability of embankment properties is represented with random fields based on a geostatistical analysis of construction controls data. These random fields are then integrated into the finite element model. A coupling between the physical finite element code Cast3M and the reliability software OpenTURNS finally allows assessing the uncertainties propagation and the reliability evaluation of the studied dam.

Cette thèse concerne le diagnostic de processus dynamiques basée sur la Théorie des Observations Datées, une théorie mathématique conçue pour la modélisation et le raisonnement à partir de données datées. Les contributions présentées dans ce mémoire sont 1) une extension de la méthodologie d'ingénierie des connaissances TOM4D (Timed Observation Modeling for Diagnosis) aux réseaux de processus dynamiques, 2) l'algorithme temps réel et any-time TOM4E (Timed Observation Management for Explanation) qui utilise les modèles TOM4D pour diagnostiquer les comportements dans un réseau de processus dynamiques à partir de données datées et 3) l'application de TOM4D et TOM4E au diagnostic du barrage hydraulique des Sapins (France), un problème particulièrement difficile. TOM4D est une approche de diagnostic à partir de multiples modèles dirigée par la syntaxe ou l'introduction de la sémantique est contrôlée par la Combinaison de l'approche conceptuelle de CommonKADS au tétraèdre des états de la physique newtonienne. Les fonctions Detect, Describe et Explain de TOM4E utilisent les modèles d'observation déduit des modèles de comportement de TOM4D pour identifier les comportements potentiels des processus. Pour des raisons de simplicité, la présentation de TOM4D et de TOM4E est effectuée à l'aide d'un exemple didactique tirée de la littérature spécialisée dans le domaine du diagnostic. L'application au diagnostic du barrage des Sapins démontre l'intérêt de l'approche : leur usage aurait permis d'identifier le premier problème huit ans avant sa quasi-destruction, la présence d'eau étant mise en évidence sept ans avant. / This thesis proposes a diagnosis approach of dynamic process based on the Timed Observation Theory, a mathematical framework for modeling and reasoning about dynamic process from timed data. The contributions of this works are i) an extension of the TOM4D (Timed Observation Modeling for Diagnosis) Knowledge Engineering methodology to networks of dynamic processes, ii) a real-time and any-time diagnosis algorithm called TOM4E (Timed Observation Management for Explanation) that uses the TOM4D models to diagnose behaviors in a network of dynamic processes and iii) the application of TOM4D and TOM4E to the diagnosis of the French Sapin's hydraulic dam, a particularly difficult real-world diagnosis problem. TOM4D is a is a primarily syntax-driven approach of Multi-Model Based Diagnosis where semantic content is introduced in a gradual and controlled way through the combination of the CommonKADS conceptual approach and the Tetrahedron of States of Newton's physical laws.TOM4E algorithm is based on the Detect, Describe and Explain functions which uses observation models translated from the TOM4D behavioral models. For simplicity reasons, the presentation of TOM4D and TOM4E is made with a unique didactic example provided from the literature of the diagnosis domain. The example of Sapin's dam makes the demonstration of the interest of the proposed approach: using them, the first Sapin's dam problem would have been identified eight years before its quasi-failure, and the presence of water being highlighted seven years before.

Les retenues de barrage sont l’objet d’enjeux sociétaux, économiques et environnementaux. Leur présence affecte le transit naturel de l’eau et de la charge sédimentaire associée. Selon les cycles hydrologiques et leur exploitation, la remobilisation des sédiments accumulés et des contaminants associés est plus ou moins marquée. Dans ce contexte, cette étude a pour principal objectif de déterminer l’évolution des teneurs, flux et spéciation des éléments métalliques au cours des phases d’accumulation et de remobilisation sédimentaire naturelles et influencées. Pour ce faire, une étude de terrain de 19 mois à l’amont et à l’aval de l’ouvrage a été effectuée en conditions courantes et événementielles d’exploitation. Le suivi de deux opérations de chasses d’hydrocurage, destinées à l’évacuation des sédiments de la retenue par ouverture des vannes de fond du barrage en période de hautes eaux, a notamment été réalisé. L’impact des différents paramètres physicochimiques (ratio solide/liquide, pH, potentiel redox, séchage) sur le devenir et la spéciation des éléments métalliques ainsi que les différents mécanismes associés ont quant à eux été évalués à l’aide d’expériences de laboratoire, d’études statistiques et de modélisation. Les résultats ont montré qu’en période d’exploitation courante, la présence de l’ouvrage induit une discontinuité amont/aval des teneurs, flux et partition des éléments métalliques, amplifiant notamment l’influence du pH sur leur spéciation et mobilité du fait de l’artificialisation des conditions d’écoulement. Lors des opérations d’exploitation événementielle par chasse d’hydrocurage, la modification des conditions de pH, d’oxydoréduction et de ratio S/L au sein du cours d’eau aval lors du passage de la charge sédimentaire augmente les teneurs en As, Fe et Mn solubilisés via des phénomènes de désorption et de dissolution des oxydes métalliques. Néanmoins, étant donné la faible mobilité des éléments métalliques et la stabilité des phases porteuses, les flux dissous restent minoritaires par rapport aux flux particulaires. La réalisation fréquente des opérations de chasse permet de minimiser les flux sédimentaire et métallique mis en jeu au cours du temps, limitant par conséquent son impact sur le cours d’eau aval. / Dam reservoir contexts concentrate social, economic and environmental issues. Their presence modifies both natural water and sediments continuity. Water level can be stable or fluctuate according to hydrological cycles and exploitation, leading to more or less pronounced sediments and associated contaminants remobilization. In such context, this work aims at studying spatio-temporal changes in concentrations, fluxes as well as speciation of metallic elements during natural and anthropologically-driven sediments accumulation and resuspension phases. For this purpose, a 19 months field survey was performed upstream and downstream from the dam during both routine and exceptional exploitation. The water and sediments quality during two sluicing events, performed in order to re-erode deposited reservoir sediments and flush them downstream through the bottom valves of the dam during high flows, were notably monitored. As for the influence of the main physicochemical parameters (i.e., solid/liquid ratio, pH, redox potential, drying) on metallic elements fate and speciation as well as the different processes involved, they were studied through laboratory experiments, statistical analyses and modeling. Results highlighted that during routine exploitation, dam presence leads to a significant discontinuity in metallic element dissolved concentrations, fluxes and speciation, mainly through pH changes magnified by water flow artificial lowering. During sluicing management, the high local pH, redox and S/L changes of the downstream water, mainly following maximum sediments release, enhance As, Fe and Mn solubilization through desorption or metallic oxydes dissolution. Nevertheless, given the overall low mobility of the metallic elements and bearing phases stability, dissolved fluxes remain far lower than particular ones. Recurrent sluicing management permits to minimize sediments and metallic fluxes, limiting toxicity towards aquatic biota.