Les fossés avaloirs sont des aménagements hydro-agricoles formés d'un remblai et d'un tuyau vertical perforé, nommé avaloir, permettant de retenir temporairement l'eau de ruissellement dans un bassin de sédimentation. La littérature scientifique actuellement disponible suggère une réduction de plus de 80 % des matières en suspension, de plus de 75 % de l'azote total et de plus de 50 % du phosphore total grâce à ces fossés avaloirs. Dans le cadre de la présente étude, l'élaboration d'un protocole expérimental a permis d'analyser des centaines d'échantillons d'eau de ruissellement provenant de différents types de fossés avaloirs installés dans un champ agricole où des pratiques standard de travail minimal du sol étaient utilisées. Les résultats obtenus démontrent que, dans les conditions étudiées, les fossés avaloirs ne permettent pas d'atteindre les proportions de rétention des matières en suspension généralement rapportée dans la littérature scientifique. Lorsque comparé à un fossé témoin, nos observations démontrent une réduction des matières en suspension de 22 % et de 71 % respectivement pour le fossé avaloir Hickenbottom et le fossé avaloir doté d'une écumoire flottante. Pour ce qui est des nutriments, la réduction des phosphates, qui est la forme dissoute la plus abondante du phosphore, a été plus faible. Nos observations démontrent une réduction de 15 % pour le fossé avaloir Hickenbottom et de 34 % pour le fossé avaloir équipé d'une écumoire flottante. Quant à l'azote total, les valeurs sont plus élevées que celle d'un fossé témoin de 5 % pour le fossé avaloir Hickenbottom et de 120 % pour le fossé avaloir avec écumoire flottante. Sans pour autant déconseiller l'usage de ce type d'aménagement hydro-agricole en milieu agricole québécois, les résultats obtenus pourraient en diminuer les attentes environnementales. Des travaux supplémentaires pourraient permettre de développer ces aménagements pour les rendre plus efficaces dans les conditions du Québec.

Les semiconducteurs basés sur les nitrures III - N à large bande interdite présentent un intérêt croissant pour la recherche et le monde industriel. Parmi eux, les composants de puissance à base de nitrure de gallium constituent un domaine de recherche majeur de l'électronique à l'état solide pour les applications hyperfréquences. Les travaux décrits dans cette thèse correspondent à la conception et à la réalisation de transistors de puissance à haute mobilité pour l'amplification en bandes X et Ku (8-18 GHz). L'évolution continue des hétérostructures demande de constantes rétroactions avec le procédé technologique. Dans ce but, l'approche utilisée a consisté au développement et à l'optimisation des briques technologiques de base, associée à l'analyse physique indispensable à l'optimisation des choix technologiques. Une étude fine des contacts ohmique et Schottky a été entreprise. Une optimisation des conditions de réalisation des fossés de grille, du contact ohmique, des métallisations, du prétraitement de surface et de la nature du diélectrique de passivation a été nécessaire. L'ajout d'une électrode de champ a été étudiée afin d'améliorer davantage la tenue en tension des composants et minimiser l'impact des pièges de surface. Dans ce cadre, nous avons conçu et développé différentes topologies de plaque de champ. Plusieurs diélectriques innovants comme le nitrure de bore ont été testés afin d'établir les potentialités de ces transistors HEMTs à grille isolée. L'ensemble de cette technologie optimisée a été appliquée sur une couche HEMT AlGaN/GaN sur substrat Si (001) et a permis d'établir un état de l'art en puissance à 10GHz pour cette nouvelle filière bas coût. / III-N based semiconductors due to their wide bandgap properties present more and more interest in research and industry. ln this frame, the microwave power devices based on gallium nitride constitute a major research field in electronics regarding solid state for microwave applications. The work described in this thesis is the design and the fabrication of high mobility power transistors for amplification in X and Ku band (8-18 GHz). The constantly improvement of epitaxies is correlated to a constant feedback with the technology. ln this way, the approach used in the development and optimization of base modules is associated to the physical analysis necessary to optimize the technological choices. A detailed study of Schottky and ohmic contacts is undertaken. An optimization of technological process conditions for gate recess, ohmic contact, the metallization, the surface pretreatment and the nature of the dielectric passivation was necessary. Fieldplate structure are also studied to further improve the withstanding voltage of components and minimize the impact of surface traps. ln this context, different fieldplate topologies are designed and developed. Several innovative dielectric material as boron nitride are tested to determine the capabilities of these insulated gate HEMTs transistors. The optimized process is applied to AlGaN/GaN HEMT on Si substrate (100) demonstrating a microwave power state-of-the-art at 10GHz for low-cost applications.

Les fossés agricoles sont des lieux préférentiels d’écoulement des pesticides à l’échelle du bassin versant depuis les parcelles agricoles vers les masses d’eau avales de surface et souterraines. Du fait de leur capacité de rétention ils sont réputés pouvoir exercer un pouvoir tampon pour limiter la dispersion des pesticides dans l’environnement. Les opérations d’entretien des fossés sont identifiées comme un moyen d’améliorer ce pouvoir tampon. Cependant, la connaissance du pouvoir tampon des fossés en fonction de leurs caractéristiques et de leur entretien est très limitée. L’objectif de ce travail est ainsi de quantifier l’impact des principales pratiques d’entretien sur l’évolution du pouvoir tampon d’une gamme de fossés infiltrants.La démarche suivie repose sur i) une caractérisation expérimentale de l’effet des principales pratiques d’entretien sur l’évolution des propriétés des fossés, ii) une analyse de l’influence de ces propriétés sur deux processus clé modulant la rétention des herbicides : la sorption et l’infiltration, iii) une exploration numérique, conçue sur la base des expérimentations, de l’effet de chaque pratique sur l’évolution annuelle du pouvoir tampon des fossés. Le dispositif expérimental a combiné des observations in situ à l’échelle du fossé élémentaire sur 3 bassins versants et des expérimentations au laboratoire et a concerné l’étude du comportement de 3 herbicides, glyphosate, diuron et isoproturon.Les résultats de ce travail ont mis en évidence que les opérations de brûlis, fauche et désherbage chimique améliorent le pouvoir tampon des fossés par rapport à un fossé non-entretenu alors que le curage le détériore. Ils ont aussi permis d’améliorer notre connaissance des propriétés et de la variabilité des matériaux formant les fossés, de proposer un nouvel indicateur de la capacité de rétention des fossés et d’évaluer des approches de modélisation de la rétention des pesticides par un bief de fossé infiltrant. / By linking cropped fields to downstream groundwater and surface water bodies, farm ditches constitute preferential pathways for pesticide dispersal at the catchment scale. But thanks to their pesticide retention capacity ditches are known for buffering pesticide non-point source pollutions. Ditch management operations were identified as mean to improve ditch buffering capacities. However, little is known about how pesticide retention capacities of ditches vary as a function of ditch properties and management. Accordingly, the objective of this work is to quantify how pesticide retention capacity in a range of infiltrating ditches evolves subsequently to the main management operations.The methodology relies on i) an experimental characterization of the main management operation effects on the evolution of ditch properties, ii) an analysis of how these properties influence two key processes regulating herbicides retention: sorption and infiltration, iii) a numerical exploration, based on the previously mentioned experimentations, of each operation effects on the yearly evolution of pesticide retention capacity of ditches. The experimental design combined in situ observations at the reach scale on 3 catchments as well as laboratory experimentations and concerned the behavior of 3 herbicides, glyphosate, diuron and isoproturon.The results of this works highlighted the fact that burning, mowing and chemical weeding operations increase pesticide retention capacities of the ditches as compared to an unmanaged ditch while dredging deteriorates it. They also allowed us to improve our knowledge on ditch materials properties and variability, to propose a new indicator of ditch retention capacity and to evaluate different modelling approaches of pesticide retention by infiltrating ditches.

Ce mémoire présente l'information relative à l'efficacité de différents fossés avaloirs utilisés en milieu agricole. Son objectif principal est d'évaluer l'efficacité de trois bassins de sédimentation créés à l'aide de différents avaloirs. Pour ce faire la caractérisation de l'eau a été réalisée. La campagne d'échantillonnage et de prise de mesures a été réalisée durant la période estivale de l'année 2013. Le but de cette campagne est d'évaluer le débit, d'analyser les concentrations ainsi que les charges des matières en suspension, d'azote et de phosphore, et de caractériser la pluviométrie. Les résultats obtenus mettent en évidence quel type de fossé avaloir est le plus efficace pour retenir une partie des polluants, pour contrôler le débit de pointe et pour réduire l'impact de la pollution agricole.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'influence des fossés dans les phénomènes de crue, d'érosion hydrique des sols ou de transferts de polluants agricoles est bien connue à l'échelle locale. Cependant, on ne dispose que de peu de connaissances sur la variabilité spatio-temporelle des réseaux de fossés et de l'effet de cette variabilité sur les processus hydrologiques. L'objectif de ce travail de thèse vise donc à quantifier la relation entre l'organisation spatiale et temporelle des réseaux de fossés, éléments de la structure du paysage, et le fonctionnement hydrologique des paysages viticoles méditerranéens.Dans un premier temps, on propose d'analyser comment la densité des réseaux de fossés varie dans les paysages et à quel point elle est conditionnée par le milieu physique. Ensuite, un algorithme de simulation de réseaux est chaîné à un modèle hydrologique afin de quantifier le rôle de la densité des réseaux dans la régulation des écoulements de surface. En lien avec son rôle d'interception du ruissellement, l'effet anti-érosif des réseaux de fossés est alors analysé grâce à l'utilisation d'indicateurs géomorphologiques.Dans un second temps, on s'intéresse à la dynamique spatio-temporelle de la végétation des fossés et à son impact sur les transferts de pesticides. Pour cela, on caractérise puis simule les pratiques d'entretien des fossés et leurs impacts sur la végétation. On montre alors en mobilisant différents indicateurs que les pratiques actuelles ne sont pas optimales d'un point de vue de la rétention des pesticides.Cette thèse, qui s'appuie sur des méthodes de simulation du paysage, montre l'intérêt du chaînage entre modèles de structure et de fonctionnement du paysage. Ce chaînage a permis de quantifier le rôle des réseaux de fossés dans la modulation des processus hydrologiques. / The impact of ditch networks on runoff, soil erosion and pollutant transfer is well known at local scale. However, the spatio-temporal variability of ditch networks and the impact of this variability on hydrological processes has not been quantified. The aim of this thesis is thus to quantify the relation between the spatial configuration of ditch networks and the hydrological functioning of Mediterranean vineyards.First, the variability of ditch network density and the extent to which this density depends on the landscape attributes are analyzed. Then, a network simulator is used with a hydrological model to quantify the impact of ditch network density on runoff. In relation to the role of ditch networks in the interception of runoff on hillslopes, the protection against soil erosion procured by ditch networks is studied thanks to geomorphological indicators.Secondly, the spatio-temporal evolution of vegetation covers in ditch networks and its impact on the transfer of pesticides is analyzed. The ditch management regimes and their impact on ditch vegetation are simulated. Thanks to several indicators, it is shown that current management regimes are not optimal in view of pesticide retention.This thesis shows the interest in using a landscape structure model and a landscape functioning model. This allowed to quantify the impact of ditch networks on hydrological processes.

La mise en place de réseaux écologiques est considérée comme l'un des moyens de pallier aux effets néfastes de la fragmentation sur la biodiversité. Dans les paysages agricoles, les éléments linéaires non cultivés peuvent constituer de larges réseaux, et jouer un rôle d'habitat-refuge et/ou de corridor de dispersion pour les espèces végétales. L'objectif de cette thèse est de comprendre quel rôle un réseau dense de fossés de drainage peut jouer dans le maintien et la dispersion d'espèces végétales dans un paysage agricole intensif du nord de la France. Nous avons également cherché à savoir dans quelle mesure les caractéristiques du paysage, la connectivité du réseau et les traits d'histoire de vie des espèces végétales impactent la dispersion des propagules au sein du réseau de fossés. Nos résultats montrent que les fossés jouent bien un rôle de corridor écologique pour les espèces végétales. En ciblant plus précisément les espèces hydrochores, nous avons démontré qu'elles dépendaient essentiellement de la composition et de la connectivité du réseau de fossés et des éléments immédiatement adjacents aux berges. Le réseau détermine également la structuration des flux de gènes chez deux espèces végétales de berges de fossés. Enfin, nos résultats montrent que la réponse des espèces à un gradient de connectivité du réseau dépend d'une combinaison de traits de dispersion, et qu'une diminution de cette connectivité entraîne une convergence fonctionnelle de ces traits à l'échelle de la métacommunauté. L'ensemble de ces résultats permet de mieux comprendre le rôle de corridor des fossés pour les espèces végétales, afin de permettre leur intégration au sein des projets de continuités écologiques dans les paysages agricoles. / The establishment of ecological networks is considered as one of the solutions to mitigate the negative effects of fragmentation on biodiversity. In agricultural landscapes, non-crop linear elements may form large networks, and constitute refuge habitats and/or dispersal corridors for plant species. The objective of this study is to understand which role may a dense drainage ditch network play for the maintenance and dispersal of plant species in an intensive agricultural landscape located in northern France. In addition, we also investigated the impact of landscape characteristics, network connectivity and plant species life-history traits on propagule dispersal within the ditch network. Our results indicate that ditches are indeed ecological corridors for plant species. By focusing more specifically on hydrochorous species, we demonstrated that they essentially depend on ditch network composition and connectivity and on elements immediately adjacent to the banks. The network also drives patterns of gene flow for two ditch bank plant species. Finally, our results also indicate that species’ response to ditch network connectivity depends on a combination of dispersal traits, and that connectivity reduction leads to functional convergence of those traits at the metacommunity scale. Together, these results provide a better understanding of the corridor role of ditches for plant species, in order to include these features into ecological network planning in agricultural landscapes.

L’étude présentée a pour objectif de mieux comprendre l’influence de l’hydrodynamique sur le transfert de produits phytosanitaires lors d’écoulement dans les fossés agricoles. Quatre paramètres ont plus particulièrement été étudiés : i) la vitesse de l’écoulement de surface ; ii) la submergence, définie comme le rapport moyen entre la hauteur des formes du lit et la hauteur d’eau ; iii) la forme du lit et iv) le degré de saturation en eau du lit avant la contamination par les produits phytosanitaires. L’influence de ces paramètres a été étudiée en conditions semicontrôlées à travers la mise en oeuvre d’expérimentations en canal expérimental, au fond duquel a été fixé pour chaque expérimentation un substrat type constitué d’un assemblage de fibres de chanvre utilisé pour approcher de manière simplifiée un système naturel relativement complexe et hétérogène (en considération des nombreux substrats rencontrés dans le lit des fossés naturels : herbes, feuilles mortes, végétation en décomposition, paille, sédiments, …). Les fibres de chanvre ont été choisies après une étude préliminaire en laboratoire visant à comparer les possibilités d’adsorption et de désorption des produits phytosanitaires sélectionnés sur diverses fibres couramment utilisées dans l’industrie géotextile (jute, lin, chanvre, polyamide, polypropylène et polyester). Les expérimentations en canal expérimental ont été menées de manière à tester l’influence spécifique des paramètres étudiés. La comparaison des différentes expérimentations indique qu’une augmentation de la vitesse de l’écoulement de surface augmente la quantité de produits phytosanitaires transférés de l’écoulement de surface vers le lit, ainsi que la cinétique de ce transfert. Le constat est le même lorsqu’on augmente la submergence, ou bien lorsqu’on passe d’une géométrie de petites formes en « dunes » à une géométrie de grandes formes en « créneau ». Enfin, le fait que le lit soit saturé en eau en début d’expérimentation réduit fortement le transfert de la lame d’eau vers le lit. On observe également que l’influence de chaque paramètre semble être interdépendante. Devant le coût en temps et en argent de ces expérimentations, un modèle a été sélectionné dans la littérature, codé et utilisé pour conforter et compléter l’interprétation des données expérimentales. / The aim of this work was to better understand the influence of hydrodynamics on the transfer of pesticides in water flows in agricultural ditches. Special attention was given to four parameters: i) the speed of the surface water flow, ii) the submergence, defined as the mean ratio between the height of the bedforms and the water depth, iii) the shape of the bedforms and iv) the water content of the bed substrate before contamination by pesticides. The influence of these various parameters was investigated with an experimental flume, using a standard of substrate made of hemp fibres. Hemp fibres were chosen as a simplified model of natural substrates such as grass, dead leaves, decaying vegetation, straw and sediments, which are rather complex and heterogeneous. Hemp fibres were selected from preliminary laboratory studies which allowed to compare the adsorption and desorption characteristics of various pesticides for different fibres often used in the geotextile industry (jute, linen, hemp, polyamide, polypropylene and polyester). The flume experiments were designed in order to assess the influence of the four parameters mentioned above. The comparison between the different experiments shows that an increase in surface water speed results in an increase in the amount of pesticides transferred from the water to the bed substrate and the transfer kinetics. A similar result is observed when increasing the submergence, or when going from small sinusoidal bedforms to larger rectangular bedforms. In addition, the data show that the transfer of pesticides from surface water to the bed substrate is strongly decreased when the substrate was saturated with water at the beginning of the experiments. Also, it appears that there is a link between the influence of the differents parameters. When considering the long time duration and the cost of the experiments, it was decided to use a model from the literature which was adapted and used to confirm and extend the interpretation of the experimental data.

L'influence des fossés dans les phénomènes de crue, d'érosion hydrique des sols ou de transferts de polluants agricoles est bien connue à l'échelle locale. Cependant, on ne dispose que de peu de connaissances sur la variabilité spatio-temporelle des réseaux de fossés et de l'effet de cette variabilité sur les processus hydrologiques. L'objectif de ce travail de thèse vise donc à quantifier la relation entre l'organisation spatiale et temporelle des réseaux de fossés, éléments de la structure du paysage, et le fonctionnement hydrologique des paysages viticoles méditerranéens. Dans un premier temps, on propose d'analyser comment la densité des réseaux de fossés varie dans les paysages et à quel point elle est conditionnée par le milieu physique. Ensuite, un algorithme de simulation de réseaux est chaîné à un modèle hydrologique afin de quantifier le rôle de la densité des réseaux dans la régulation des écoulements de surface. En lien avec son rôle d'interception du ruissellement, l'effet anti-érosif des réseaux de fossés est alors analysé grâce à l'utilisation d'indicateurs géomorphologiques. Dans un second temps, on s'intéresse à la dynamique spatio-temporelle de la végétation des fossés et à son impact sur les transferts de pesticides. Pour cela, on caractérise puis simule les pratiques d'entretien des fossés et leurs impacts sur la végétation. On montre alors en mobilisant différents indicateurs que les pratiques actuelles ne sont pas optimales d'un point de vue de la rétention des pesticides. Cette thèse, qui s'appuie sur des méthodes de simulation du paysage, montre l'intérêt du chaînage entre modèles de structure et de fonctionnement du paysage. Ce chaînage a permis de quantifier le rôle des réseaux de fossés dans la modulation des processus hydrologiques.

Ce travail présente la morphogenèse, les fonctions et l'évolution de la centuriation B d'Orange et un essai de restitution des paléopaysages durant les périodes historiques du Tricastin (Drôme-Vaucluse), région située en moyenne vallée du Rhône. Cette centuriation a fait l'objet depuis de nombreuses années de travaux archéomorphologiques qui se sont intéressés à définir sa zone d'extension et le mode agencement de son découpage. En revanche, avant cette étude, peu de travaux archéologiques n'avaient été réalisés. Ainsi, sa matérialisation et son fonctionnement et son évolution demeuraient encore à définir précisément. Les opérations archéologiques que nous avons pu mener dans le cadre d'une opération d'archéologie préventive, nous ont permis d'analyser ce réseau cadastral en de multiples secteurs et de reconnaître de manière précise sa fonction, sa matérialisation et son évolution. Les résultats issus des analyses morphologiques, de la lecture des images satellitales, des calculs métrologiques sur les parcellaires et des études pédosédimentaires et archéologiques sur le terrain, nous ont permis de définir l'importance du milieu et des dynamiques sédimentaires dans la constitution, la morphologie et la pérennité des limites parcellaires. Ainsi, nous avons pu démontrer la variation de la matérialisation des axes centuriés et des limites parcellaires en fonction de leur localisation au sein du géosystème et des unités morphopédologiques que nous avons pu mettre en évidence. Nous avons remarqué en effet une grande hétérogénéité de la matérialisation et de l'agencement de l'ensemble de ces éléments centuriés. Ce constat permet d'assouplir et même remettre en partie en cause l'idée d'une organisation très rigide et stéréotypée de ces réseaux, qui est encore largement répandue dans la communauté scientifique. Les processus taphonomiques entrant en jeu dans la conservation différenciée des limites parcellaires ont également été abordés et définis. Nous avons pu, par cette même approche pluridisciplinaire déterminer précisément la fonction des fossés cadastraux, qui sont les éléments constitutifs de la centuriation les plus répandus. Ainsi, nous avons pu démontrer leur importance dans la gestion des eaux de la plaine du Tricastin. La multiplicité des approches et des points d'observations nous ont également permis de proposer un schéma de fonctionnement de l'écoulement des eaux de cette plaine durant l'Antiquité. Par ailleurs, les résultats des analyses paléoenvironnementales, effectuées sur les phases de remplissage des structures fossoyées du réseau cadastral, permettent de saisir les variations du paysage cultivé de cette région et de raisonner sur les modes agro-pastoraux et leurs mutations. La comparaison entre les données paléoenvironnementales, les données de l'archéologie spatiale et celles montrant les phases de fonctionnement du réseau cadastral, nous permet de percevoir combien ces différentes dynamiques ont un fonctionnement synchrone. Ainsi, les phases où une forte emprise du paysage agricole est reconnue, d'après les analyses paléobotaniques, correspondent à celles où les réseaux fossoyés sont les plus actifs et le réseau de peuplement très développé. A contrario, les phases de déprise agraire sont concomitantes avec celles d'abandon des réseaux fossoyés et correspondent à une mutation dans l'occupation de l'espace.