Ce travail concerne l’étude de la salinisation des eaux souterraines de la région côtière du Sahel- Doukkala. Afin de compléter la compréhension du comportement global de ce système aquifère, une approche pluridisciplinaire a été choisie. Dans un premier temps, une étude statistique des paramètres climatiques de la région a montré une hausse significative de la température et des fluctuations des précipitations annuelles dans la région du Sahel-Doukkala au cours des dernières années. L’étude statistique des sondages électriques verticaux réalisés en 1992 dans la région du Sahel Doukkala (analyse en composantes principales et classification hiérarchique ascendante), nous a permis de bien mettre en évidence la cartographie géoélectrique de la région d’étude (la distribution spatiale des différentes résistivités apparentes de ces sondages électriques verticaux) par ailleurs elle a permis de mettre en évidence une évolution des valeurs de résistivités apparentes par rapport à l’éloignement de ces sondages électriques à la mer. A l’issue de cette étude on a proposé d’inverser des données de sondages électriques de la ligne W18 au moyen d’une méthode d’optimisation fondée sur des algorithmes globaux tels que les essaims particulaires (PSO) ; ceci a permis d’estimer, le long d’un profil représentatif perpendiculaire à la côte, la position du biseau d’eau salée. Cette méthode d’optimisation permet d'avoir une distribution statistique des paramètres des modèles électriques (distributions des épaisseurs et des résistivités réelles des terrains) conditionnellement aux données des SEV. L’analyse des paramètres physico-chimiques mesurés et enregistrés dans la région du Sahel- Doukkala, a permis de caractériser la salinité des eaux souterraines et, une description détaillée du fonctionnement de l’aquifère côtier est proposée à partir de la comparaison de l’évolution de la conductivité, de la température et de la hauteur de l’eau par rapport à la marée dans quelque puits ; ces paramètres ont été enregistrés dans un puits localisé à proximité de la ligne 18W (domaine particulier sur lequel l’étude a été concentrée). En conclusion, ce travail apporte un point de vue nouveau sur la salinisation des eaux souterraines de la région du Sahel-Doukkala et a permis de proposer un modèle d’étude qui aide à la caractérisation de la salinité des eaux dans un aquifère côtier. / Abstract

La recherche a porté sur les contraintes reliées à la modélisation des écoulements des eaux souterraines en aquifère côtier. Dans ces aquifères, la présence concomitante d’eaux douces et d’eaux salées modifient les patrons d’écoulement classiquement représentés par l’équation de Darcy. L’influence de la salinité de l’eau sur ses propriétés (densité) et sur la perméabilité du milieu complexifie la représentation mathématique des équations d’écoulement et la résolution des systèmes d’équations. Par ailleurs, l’influence des hétérogénéités du milieu rend plus difficile et hasardeux le paramétrage des modèles et leur calibration. Pour ce faire, nous avons proposé d’utiliser les résultats d’investigations géophysiques et isotopiques des eaux. Une meilleure description du milieu souterrain et l’imagerie de l’interface eau douce/eau salée peut en effet aider à un meilleur paramétrage et à une validation accrue de la simulation des écoulements des nappes côtières. Les mesures géochimiques telles celles des isotopes du radium ont aidé à la validation des flux et concentrations simulés. Notre approche a été appliquée sur la partie aval de la nappe de la Crau. La comparaison des résultats simulés par le modèle aux données de terrain résultant des suivis réalisés ont montré l’intérêt et l’applicabilité et la validation de notre approche méthodologique / The research has focused on the constraints related to the modeling of groundwater in coastal aquifer. In these aquifers, the concomitant presence of freshwater and saltwater alters the flow patterns typically represented by the Darcy equation. The influence of salinity on density and permeability complex the mathematical resolution of flow equations. Moreover, the influence of heterogeneities of aquifer makes it more difficult and risky the model parameterization and its calibration. We propose to use fort that the results of both geophysical and isotopic investigations. Thus, we hypothesize that the description of the subsurface and the imaging of the freshwater/saltwater can help to setup and validate the simulation of groundwater in coastal aquifers. Also we have shown that geochemical measurements such as radon may help to validate the simulated flow. Our approach was applied on the downstream part of the Crau aquifer. The comparison of simulated results to data resulting from monitoring has shown the usefulness and applicability of our approach.

La photonique sur silicium a le potentiel de rendre des technologies de télécommunication optiques accessibles au grand public. Alors que l’indice de réfraction élevé du silicium permet de fabriquer des circuits photoniques intégrés (CPI) compacts, il rend difficile l’injection de lumière sur les puces de silicium. Pour faciliter le transfert de lumière d’une fibre optique vers un guide d’onde en silicium, une plateforme technologique nommée coupleur évanescent optimisé pour les différences d’indice de réfraction élevées (CEIRE) a été développée à l’Université de Sherbrooke. Afin d’appuyer cette méthode d’injection, des technologies complémentaires ont également été étudiées.

La côte ouest irlandaise située dans les comtés de Clare et Galway est depuis récemment affectée par une augmentation de la fréquence des inondations et une montée du niveau marin. L'impact de ces changements climatiques se fait particulièrement ressentir au niveau des aquifères karstiques côtiers de ces régions, tel que le bassin karstique de Bell Harbour (~50 km²) sélectionné dans le cadre de ce projet: le positionnement d'un biseau salé dans cet aquifère est clairement dû à l'interaction entre sa recharge liée aux événements pluvieux et la forte influence de la marée. Des données (niveaux d'eau et conductivités spécifiques) ont été collectées à l'aide de sondes, à deux sources côtières, six forages, trois lacs et au milieu de la baie durant des périodes prolongées. Trois types d'environnement hydrodynamiques (conduits, fissures et matrices) ont été définis pour chacun des six forages en comparant deux méthodes qui se sont avérées cohérentes entre-elles. Les variations des conductivités spécifiques combinées à la chimie des eaux des six forages et de lacs ont permis d'évaluer l'étendue du biseau salé dans l'aquifère en fonction de la recharge de l'aquifère et des cycles de marée haute/basse et vives eaux/basses eaux: l'étendue du biseau salé dépend des propriétés hydrodynamiques de l'aquifère mais aussi de l'influence relative de la recharge et de la marée sur les niveaux piézométriques, induisant chacun des comportements opposés. Ainsi, la compétition entre la recharge et la marée contrôle l'intrusion d'eau de mer dans l'aquifère, ce qui explique les changements spatio-temporels du biseau salé dans l'aquifère. Les fortes amplitudes de marée semblent être le moteur des brèves intrusions salines dans l'aquifère proche de la rive alors que la position du niveau piézométrique semble influencer l'intensité de cette augmentation de la salinité. La recharge karstique de la région est suffisamment importante tout au long de l'année pour que le biseau salé ne s'étende pas plus loin qu'un kilomètre de la rive. La diminution des précipitations durant l'été (~10 %) ainsi que l'augmentation du niveau marin prévues pour les prochaines décennies, contribueront certainement à une intrusion plus importante du biseau salé dans l'aquifère. / Low-lying coastal areas in the west of Ireland, such as the Galway and Clare coasts, have seen recent increases in flooding frequencies coupled with overall increases in sea level. The impacts of these changes are most strongly felt in coastal karst catchments and this study focuses on one such area, the Bell Harbour catchment (~50 km²), where there is a clear interaction between rainfall inputs and tidal influences, to create a terrestrial salt water wedge. Data (specific conductivity and water levels) have been collected at two coastal springs, six boreholes, three lakes, and from discrete locations in the middle of the bay, using dedicated loggers over extended periods. Two approaches that provided consistent results were used to explain the different hydrodynamic behaviours identified in the boreholes (conduits, fissures and matrix flows). Specific conductivity variations and water chemistry measured inland allowed for assessment of the spatial extent of the saltwater wedge into the aquifer as a function of both karst recharge and tidal movements at high/low and neap/spring tidal cycles. The extent of the saltwater wedge depends on the intrinsic properties of the aquifer but also on the relative influence of the recharge and the tide on groundwater levels, which induce opposite behaviours. This dynamic between recharge and the tide thus controls the seawater inputs, hence explaining temporal and spatial changes in the saltwater wedge in this coastal karst aquifer. Strong tidal amplitudes seems to be the motor of sudden saltwater intrusion observed in the aquifer near the shore while the relative elevation of the groundwater appears to influence the intensity of the salinity increase. The magnitude of annual recharge in the area is high enough to limit saltwater intrusion to no more than about one kilometre inland from the shore. Given the anticipated decreases in summer precipitation (~10 percent), coupled with anticipated sea level rises, the extent of the saltwater wedge into the aquifer is likely to increase in coming decades.

La bonne ténacité des aciers pour gazoducs aux basses températures est nécessaire pour éviter la propagation de fissures de manière catastrophique. Cette étude vise à améliorer la compréhension physique et l'évaluation quantitative du comportement à rupture des aciers pour gazoducs laminés à chaud, en nous intéressant plus particulièrement aux températures au pied de la transition ductile-fragile .La résilience de ces aciers est généralement validée à l'aide d'essais dits drop weight tear tests (DWTT), après lesquels le faciès de rupture doit contenir moins de 15% de zone fragile. Pour les aciers mis en forme par laminage thermomécanique (TMCP), des ruptures fragiles hors plan, comme le délaminage (qui se propage dans le plan de laminage de la tôle), et la rupture fragile en biseau le long des plans dits thêta (inclinés de 40° autour de la direction de laminage par rapport au plan de laminage) apparaissent dans la transition ductile-fragile. Ces modes de rupture, observés lors des essais de résilience (DWTT, Charpy) et de ténacité (CT), affectent la résistance à la rupture de ces aciers.L'anisotropie de l'écoulement plastique, puis celle de la sensibilité à la rupture par clivage ont été caractérisées en fonction de la température, à l'aide d'essais de traction sur des éprouvettes lisses et entaillées conçues pour cette étude. L'analyse mécanique de ces essais à l'aide de calculs par éléments finis a permis de déterminer des contraintes critiques de clivage dans les directions perpendiculaires au plan de laminage et aux plans thêta. Les valeurs obtenues dans ces directions sont de 25% inférieures à celles correspondant aux directions de laminage et travers long.L'anisotropie de la contrainte critique de clivage a été quantitativement corrélée à l'anisotropie de microtexture du matériau. Des entités appelées « facettes de clivage potentielles » ont été définies et mesurées dans cette étude, comme des régions contenant un plan {100} défavorablement orienté et dans lesquelles les fissures de clivage se propagent sans être arrêtées. Par exemple, un plan contenant 20% de facettes de clivage potentielles aurait une contrainte critique de clivage de 20% moins élevée qu'un plan présentant seulement 10% de facettes de clivage potentielles.La taille et la forme de ces facettes de clivage potentielles évoluent avec la déformation plastique. Par conséquent, la contrainte critique de clivage est affectée par l'historique de déformation. Dans le cas du délaminage, les facettes de clivage potentielles s'allongent au cours d'un chargement dans la direction travers long, conduisant à une augmentation de leur taille effective et par conséquent à une diminution (qui peut atteindre 30%) de la contrainte critique de clivage dans le plan de la tôle. Cette diminution facilite in fine l'apparition du délaminage. De plus, la présence de micro-fissures ductiles facilite la rupture par délaminage en modifiant l'état de contrainte local. Un critère a ainsi été proposé pour prédire numériquement l'amorçage du délaminage dans des éprouvettes de traction et/ou de résilience Charpy.L'application de cette approche à des échantillons traités thermiquement et à des échantillons pré-déformés a montré que la sensibilité au délaminage pouvait être contrôlée en modifiant la texture locale initiale du matériau. / High toughness of pipeline steels at low temperature is required to avoid catastrophic propagation of brittle crack. The aim of the study is to improve physical understanding and quantitative assessment of the toughness behavior of hot-rolled pipeline steels, focusing on the lower part of the ductile to brittle transition temperature range.The impact toughness of these steels is commonly validated using drop weight tear tests (DWTT), on the basis of fracture surfaces that must exhibit less than 15% of brittle fracture appearance. In thermomechanical control processed steels, brittle out-of-plane cracks such as delamination (which propagates along the rolling plane), and brittle tilted fracture (BTF) along theta-planes (tilted around RD by 40° with respect to rolling plane), have been characterized in the ductile to brittle transition temperature range, for both industrial (DWTT) and laboratory Charpy impact tests. In both cases, as well as in fracture toughness tests, such brittle out-of-plane cracking has been shown to impair the impact toughness.The anisotropy in plastic flow and sensitivity to cleavage fracture has been characterized as a function of temperature, by using tensile tests on specifically designed smooth and notched specimens. From finite element mechanical analysis of these tests, critical cleavage stresses normal to the rolling plane and the theta-plane are considerably lower (around 25%) than for planes normal to the rolling and transverse directions.The anisotropy in critical cleavage stress has been quantitatively correlated to microtexture anisotropy. So-called “potential cleavage facets” have been defined and measured in this study, as regions with unfavorably oriented {100} planes, which are taken as unit crack paths for cleavage propagation. A sample containing 20% of potential cleavage facets had a critical cleavage stress 20% lower than a sample with only 10% of potential cleavage facets.The size and shape of these potential cleavage facets evolve during plastic deformation. Therefore, the critical cleavage stress was found to be affected by plastic strain history. In the case of delamination, potential cleavage facets along the rolling plane were elongated during loading, their area was increased and the corresponding critical cleavage stress decreased by around 30% with respect to the undeformed case. This made delamination cracking easier. Moreover, the presence of a ductile crack at the initiation site of delamination locally modified the stress state and also facilitated delamination occurrence. A criterion has been developed to numerically predict the onset of delamination in tensile and Charpy specimens.Application of this approach to heat-treated and to prestrained specimens eventually showed that it was possible to modify the sensitivity to delamination by strongly modifying the initial microtexture anisotropy.