Ce travail de recherche vise à appréhender les effets engendrés à terme sur la gestion urbaine de l'eau par le développement progressif de la pratique de récupération et d'utilisation de l'eau de pluie (RUEP), et plus particulièrement sur l'alimentation en eau potable. Il est réalisé de manière prospective à l'échelle de l'agglomération parisienne. Plus largement, cette recherche constitue une contribution au débat ouvert depuis quelques années relatif à la remise en question progressive du modèle centralisé de gestion de l'eau en milieu urbain. Après une description de la pratique urbaine de REUP, ce travail établit un état de l'art des outils et des méthodes scientifiques s'y rapportant, et suggère de se focaliser sur le développement d'une approche de changement d'échelles. L'objectif est de produire, à une échelle urbaine, une estimation significative des économies d'eau potable réalisables en substituant à celle-ci de l'eau de pluie récupérée pour des usages ne requérant pas une qualité d'eau alimentaire. Pour ce faire, nous proposons une approche basée sur l'évaluation séquentielle à l'aide d'une échelle intermédiaire (la commune), d'une logique de regroupement de bâtiments aux caractéristiques comparables au regard de la RUEP et de quatre principes (distinction, agrégation, majoration, hiérarchisation).Sur l'agglomération de Paris, la méthodologie mise en œuvre montre que l'eau de pluie récupérée est susceptible de représenter un potentiel équivalent à 65% des besoins en eau non potable et à 11% du volume d'eau potable distribué. Le travail met également en évidence que le secteur résidentiel constitue le gisement principal de ce potentiel, car il détient 2/3 du potentiel global de l'agglomération. Une première analyse du système d'acteurs impliqués dans la RUEP en milieu urbain complète ce travail. Cette analyse permet de dégager un sous ensemble particulier d'acteurs qui ont la capacité d'effectuer une action « levier » sur la diffusion de cette pratique sur une échelle urbaine, soit directement en raison de leur capacité d'action collective (un ensemble de bâtiments par exemple), soit indirectement au travers de leur capacité d'influencer sur les propriétaires des bâtiments (mécanismes d'incitation notamment).Au final, ce travail permet de situer la RUEP en milieu urbain au sein du débat général portant sur les mutations que connaît la ville d'aujourd'hui / This research aims at assessing the effects generated, on management of urban water in the long term, by progressive development of rainwater harvesting (RWH), and more particularly on the drinking water supply. It is carried out in a prospective way on the scale of Paris and its suburbs. On the whole, this research contributes to a controversy about the validity of a centralized model of management of water in an urban environment. After a description of the RWH in urban areas, this report presents state of the art tools and scientific methods, and focuses on the development of a scaling approach. The objective is to produce, a significant assessment of potential potable water savings (PPWS), on an urban scale by substituting part of it by rainwater recovered for uses which do not require such quality. With this aim, we propose an approach based on sequential evaluation using an intermediate scale (the municipality), on merging of buildings with similar characteristics related to RWH and four methodological principles (modeling, aggregation, increase, Ranking strategy)Applied to the Paris agglomeration, the implemented methodology shows that the recovered rainwater volume is likely to represent a potential equivalent of 65% of the demands for non-drinking water and of 11% of the drinking water distributed. This research also highlights that the residential sector constitutes the major contribution of this potential, because it holds 2/3 of the total potential to the Paris agglomeration. The first analysis of the system of actors implied in the RWH in urban environment has also been developed. This analysis makes it possible to identify a specific subset of actors who have the capacity to carry out an “lever” action in generalizing this practice on an urban scale, either directly because of their capacity of leading a collective action (for a set of buildings for example), or indirectly through their capacity to act on the owners of the buildings (by incentive mechanisms in particular).Finally, this work positions RWH in on urban environment within the general debate related to the evolution of present cities

Nous analysons les propriétés dynamiques de milieux architecturés périodiques et de réseaux fibreux aléatoires en petites et grandes déformations, à partie de méthodes d’homogénéisation afin de calculer leurs propriétés statiques et dynamiques. Des modèles effectifs de type micropolaire et du second gradient sont élaborés afin de prendre en compte l’impact de la microstructure sur le comportement effectif. L’influence des degrés de liberté en rotation additionnels et des gradients d’ordre supérieur du déplacement sur les relations de dispersion sont analysés pour des comportements élastique et viscoélastique du matériau constitutif. Les milieux continus généralisés ainsi construits conduisent à des effets dispersifs, en accord avec les observations. Dans la seconde partie du travail, nous analysons l’influence des grandes déformations sur la propagation des ondes élastiques dans des milieux architecturés périodiques. Des méthodes théoriques assortis de schémas numériques sont développés afin de prédire l’influence des déformations finies générées au sein des structures sur l’évolution de leur diagramme de bande. Un schéma incrémental d’évolution de la fréquence et de la vitesse de phase du milieu continu homogénéisé est établi, à partir d’une méthode de perturbation établie pour des structures 1D, 2D et 3D, en considérant plus particulièrement des structures auxétiques. Ce schéma montre un effet important de l’état de déformation appliquée et de la densité effective sur l’évolution de la fréquence et de la vitesse de phase des ondes. Une méthode de perturbation spécifique aux structures périodiques nonlinéaires est développée afin de généraliser le théorème de Bloch pour couvrir les non linéarités tant géométriques que matérielles. Des modèles hyperélastiques du premier et du second gradient de différentes structures sont identifiés par des tests virtuels reposant sur une méthode d’homogénéisation dédiée, qui permettent de formuler des équations d’onde spécifiques – équations de Burgers et de Boussinesq – dont les propriétés dispersives sont analysées / Micropolar and second gradient effective continua are constructed as two different strategies to account for microstructural effects. The influence of additional degrees of freedom or higher order displacement gradients on the dispersion relations is analyzed in both situations of elastic and viscoelastic behaviors of the material. Generalized effective continua lead to dispersive waves, as observed in experiments. In the second part of the thesis, we analyze the influence of large deformations on the propagation of acoustic waves in repetitive network materials. Both theoretical and numerical methods are developed in order to assess the influence of finite strains developing within the networks on the evolution of their band diagrams. An incremental scheme for the update of frequency and phase velocity of the computed homogenized medium is developed based on a perturbation method for 1D, 2D and 3D structures, considering with a special emphasis auxetic networks. This scheme shows an important effect of the applied finite deformation on the frequency and phase velocity of the propagating waves. A perturbation method for nonlinear periodic structures is developed to extend Bloch’s theorem to cover both geometrical and material nonlinearities. Hyperelastic first and second order gradient constitutive models of different network materials are identified based on dedicated homogenization methods, from which specific wave equations are formulated - Burgers and Boussinesq equations - the dispersion properties of which are analyzed

Ces travaux ont pour objectif de modéliser les mécanismes de dispersion dans les aquifères. L’hétérogénéité du champ de vitesse et le transfert de masse entre zones immobiles et mobiles sont deux origines possibles du comportement non-Fickéen, jusqu’alors étudiées de façon séparée. Notre hypothèse de départ est que ces deux mécanismes coexistent. Nos travaux comprennent : 1) des expériences de traçage sur colonnes de billes de verre et carottes de grès de Berea, en mode flow-through et push-pull, et 2) des simulations numériques réalisées à partir d’images en microtomographie RX segmentées en trois phases : solide, vide et microporosité. L’analyse du champ de vitesse (Stokes) montre l’importance de la discrétisation spatiale et de la prise en compte de la microporosité. Les résultats des simulations de transport (en utilisant la méthode time domain random walk) permettent de quantifier l’effet combiné de l’hétérogénéité du champ de vitesse et des transferts diffusifs dans la fraction micro-poreuse de la roche sur la dispersion non-Fickéenne, caractérisée à partir des courbes de restitution (BTC). Ces résultats sont cohérents avec les observations expérimentales. Nous concluons que ces deux effets doivent être pris en compte même si leur identification à partir de la forme des BTCs issues des traçages des milieux naturels (souvent caractérisés par de faible valeurs du nombre de Peclet ) reste difficile. Enfin, un modèle moyen macroscopique 1D est proposé dans le cadre d’une approche de type continuous time random walk dans laquelle des distributions spécifiques du temps de transfert des particules sont construites pour chacun des deux mécanismes de transport. / His work aims at modeling hydrodynamic dispersion mechanisms in aquifers. So far both flow field heterogeneity and mobile-immobile mass transfer have been studied separately for explaining the ubiquitously observed non-Fickian behaviors, but we postulate that both mechanisms contribute simultaneously. Our investigations combine laboratory experiments and pore scale numerical modeling. The experimental rig was designed to enable push-pull and flow through tracer tests on glass bead columns and Berea sandstone cores. Modeling consists in solving Stokes flow and solute transport on 3D X-ray microtomography images segmented into three phases: solid, void and microporosity. Transport is modeled using time domain random walk. Statistical analysis of the flow field emphasizes the importance of the mesh resolution and the inclusion of the microporosity. Results from the simulations show that both the flow field heterogeneity and the diffusive transport in the microporous fraction of the rock contribute to the overall non-Fickian transport behavior observed, for instance, on the breakthrough curves (BTC). These results are supported by our experiments. We conclude that, in general, this dual control must be taken into account, even if these different influences can hardly be distinguished from a qualitative appraisal of the BTC shape, specifically for the low values of the Peclet number that occurs in natural conditions. Finally, a 1D up-scaled model is developed in the framework of the continuous time random walk, where the influences of the flow field heterogeneity and mobile-immobile mass transfer are both taken into account using distinct transition time distributions.

La transition énergétique « bas carbone » au Maghreb, analysée sous l’angle du déploiement de l’énergie solaire pour la production d’électricité, est appréhendée dans un double contexte euro-méditerranéen et national. Elle est notamment le fruit de projets imaginés par des structures supranationales et décidés au plus haut niveau des États. À l’échelle euro-méditerranéenne, des initiatives ont été mises en place pour appuyer le développement à grande échelle de l’énergie solaire, qu’elles émanent de dispositifs intergouvernementaux (Plan Solaire Méditerranéen en 2008) et de consortia industriels privés (Desertec Industrial Initiative, Medgrid en 2009). À l’échelle nationale, les trois pays du Maghreb (Algérie, Maroc, Tunisie) ont formulé, surtout depuis 2009, des politiques de développement des énergies renouvelables, et élaboré, pour leur mise en œuvre, des plans et programmes nationaux. L’objet de cette thèse est d’analyser la mise en œuvre de la transition énergétique « bas carbone » au Maghreb et d’en montrer les implications spatiales et relationnelles aux échelles euro-méditerranéenne et nationale. Ainsi, nous montrons en quoi l’électricité contribue à redéfinir la mise en réseau des espaces régionaux et dans quelles mesures la diffusion des technologies solaires participe à redessiner la géographie de l’électricité au Maghreb. L’objet technique (infrastructure de réseau et unité de production d’électricité à partir de l’énergie solaire) est appréhendé à partir d’une approche systémique, à l’interface des sphères spatiale, politique et économique et sociale. / The « low carbon » transition in the Maghreb, analyzed with a focus on the deployment of solar energy for electricity generation, is considered in both a Euro-Mediterranean and national context. This transition is the result of projects that were designed by supranational organizations and agreed on at the highest level. On a Euro-Mediterranean level, initiatives were implemented to support a large scale development of solar energy, whether it be at an intergovernmental level (Mediterranean Solar Plan, 2008), by private industrial consortia (Desertec Industrial Initiative, Medgrid 2009). At national level, the three Maghreb countries (Algeria, Morocco, Tunisia), have formulated explicit renewables development policies, (especially since 2009), and established national plans and programs (Moroccan Solar Plan, Tunisian Solar Plan, National Renewable and Efficiency Energy Program in Algeria). The purpose of this thesis is to explore the implementation of the « low carbon » transition in the Maghreb and show what spatial and relational implications it had both at European and national level. Thus, we explain how electrical energy contributes to redefine how regional areas connect and to what extent the implementation of solar technologies helps reshape the geography of electrical energy in the Maghreb. The technical aspect (network infrastructure and electricity production unit by solar energy) will be studied following a systemic approach, at the crossroads of spatial, social, political and economical spheres. / الملخص تسعى الأطروحة إ لى تحليل الانتقال نحو الطاقات الىتجددة وخاصة الشمسية بأقطار الىغرب العربي من خلالإطارين : إطارأورو - متوسطي و إطار قطري مح . يبدو الانتقال الطاقي وكأنه نتاج لىشاريع أعدتها هياكل فوق قطرية .ك ما أن إقرارها تم لى تموضع مبادرات تهدف إ لى ، أ ع ا لى ستويات السياسية . فع الىستوى ا لا ورو - متوسطي استعمال الطاقة الشمسية ع نطاق واسع وهذه الىبادرات ناشئةعن ترتيبات ب ين .(2008 - خطة الطاقة الشمسية الىتوسطية 2009 الحكومات ) مبادرة ديزرتاك اهتمت الأطروحة بأقطار الىغرب العربي الثلاثة )تونس - الجزائر - الىغرب ( مجسدة لى ثلاثة برامج كلى ى : خطة الطاقة الشمسية الىغربية، الىخطط الشم التون ، ا ل لىنامج الوطني للطاقة الىتجددة وكفاءة الطاقة لى الجزائر . إن الغرض من الأطروحة هو كذلك تحليل الانتقال الطاقي بشمال إفريقيا وإبراز أثارها الىجالية والعلائقية ع الىستوىا لا ورو - متوسطي و ع الىستويات الوطنية، ك ما نسعى إ لى إبراز كيفة مساعدة الطاقة الشمسية ع إعادة تعريف الشبكات غ الىستوى الإقليمي وكيف أن إعادة توزيع تكنولوجيا الطاقة الشمسية تشارك لى إعادة رسم جغرافية الكهرباء بشمال إفريقيا .