The overall objective is to improve the one-dimensional numerical prediction of the fine and non-cohesive bed material load in alluvial rivers, especially during high intensity episodes during which sediment beds are strongly remobilized. For this reason, we attempt to reduce the major inaccuracy sources coming from the alluvial resistance and bed material load relations needed to close the mathematical system. Through a shared parameter called the control factor m, the interactions occurring in alluvial rivers are incorporated more deeply into the mathematical model and more particularly into the closure laws: bed material load (SVRD, Suction-Vortex Resuspension Dynamics) and the energy slope (Verbanck et al. 2007). The control factor m is assumedly related to the Rossiter resonance modes of the separated flow downstream the bed form crest. <p><p>To further improve the representation of the flow-sediment-morphology interactions, a fully coupled model approach has been naturally chosen. In this work the terminology fully coupled means that the three equations forming the system are solved synchronously and that the terms often neglected by more traditional decoupled models are kept. <p><p>The feasibility of the new closure methodology has been drawn up by reproducing numerically the silt-flushing experiment conducted by the Yellow River Conservancy Commission (Y.R.C.C.) in the Lower Yellow River (LYR) in Northern China. The objective of the silt flushing experiment is to reverse the aggradation trend of the Lower Yellow River which, in the last decades, has become a perched river. The numerical simulation specifically reproduces the silt-flush effects in a reach of LYR located in the meandering part of the river. This reach (around 100 km) is delimited by Aishan and Luokou hydrometric stations.<p><p>Since the SVRD formulation has been developed from flume observations, the law has first been confronted to river datasets. The confrontation has revealed that the SVRD law becomes less suitable for fine sediment fluxes (ratio of water depth over median particle size > 5000). Therefore, a modified equation SVRD-2 has been built to enlarge the validity range.<p><p>The suitability of the SVRD-2 equation to predict fine sediment fluxes has been tested on data available from several hydrometric stations located in the meandering reach of the LYR: historical observations and measures collected during the flushes. The SVRD-2 has also been compared with relations specifically calibrated for this configuration. The comparison has pointed out that the performance of the two formulas is similar, which is encouraging for the SVRD-2 approach as it has not been calibrated on those data. <p><p>The closed equation system has been written on its quasi-linear form and is solved by a Finite Volume Method combined with a linearized Riemann algorithm. The numerical model has been checked up on two test cases: deposition upstream of a dam and the aggradation experiment conducted by Soni 1975. <p><p>As it is not yet possible to predict dynamically the value of the control factor m, a possible solution would be to extract its value from the measured data at the inlet cross section. Unfortunately, the necessary data are not measured locally. Moreover, a uniform value of the control factor m may not suffice to reproduce the flow along the whole reach. Therefore, it has been proposed to work temporarily in the reverse way. <p><p>From the comparison between the numerical results and the experimental data, a time evolution of the control factor m has effectively been extracted and it has been shown that it varies along the reach. At Aishan, the evolution of the control factor m corresponds to the evolution expected from the data analysis previously conducted on other data sets: the value of the control factor m decreases during the flush as it tries to reach the optimal value m=1. The time evolution at Luokou behaves differently to the one at Aishan, but remains in agreement with m evolution patterns observed historically for the river section flowing round Jinan City walls. For Luokou, the highlighted differences may come from three dimensional effects coming from the meander bend upstream the station.<p><p>Generally, the results obtained for the hydraulics, the sediment transport and bed adaptation are encouraging but still need improvements and additional feeding from the experimental data. The results for the concentration and therefore the bed elevation are very sensitive to the value of the control factor m as it influences most of the terms of the bed material load equation (SVRD-2). <p><p>The major remaining difficulties are, firstly, to deal with the rapid transients for which the model is less suitable and, secondly, to improve the prediction of the value of control factor m. Before paying more attention into the transients, enhancements concerning the flow along the reach (initial condition and discharge rates during the first days of the flush) must be conducted in priority. Indeed as the prediction of the bed or the cross section evolutions depend directly on the quality of the prediction of the sediment concentration and the hydraulics, one should first improve these aspects. To perform this study, more information about the water levels or sediment concentrations is necessary at some intermediate stations. One solution is to lengthen the studied reach, upstream to Sunkou and downstream to Lijin, totaling a river length of 456 Km.<p><p>A more entire signal of the energy slopes and the associated bed configurations at different stations would enlighten how the control factor m evolves along the reach during the silt-flush events. <p><p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’évaluation du débit en réseaux hydrauliques à surface libre est une problématique actuelle sur le plan scientifique, à forts enjeux technologiques, économiques et écologiques. Dans cette thèse, de nouvelles méthodologies d’instrumentation, basées sur une synergie entre mesures non intrusives de hauteur d’eau et modélisation numérique ont été développées. Celles-ci s’appliquent d’une part à des collecteurs dont le fonctionnement hydraulique est complexe et, d’autre part, à des ouvrages non-standard (Venturi, déversoirs d’orage). Ce travail de thèse multidisciplinaire vise une meilleure compréhension de l’écoulement pour en déduire des relations Q=f(hi) plus robustes, spécifiques à chaque site et associées à leurs incertitudes; mais également l’identification de possibles modifications du site de mesure afin d’améliorer l’estimation du débit. Au final, l’applicabilité des méthodologies développées a été éprouvée au travers de plusieurs études sur sites réels. / The evaluation of the flow rate in free surface water systems is a current scientific problem, related to high technological, economical and ecological issues. In this study, new methods of instrumentation based on a synergy between non-intrusive water level measurements and numerical modeling have been developed. These methods are applied first to sewer pipes with complex hydraulic conditions then to non-standard hydraulic structures (Venturi flumes, Combined Sewer Overflows). This multidisciplinary work aims at a better understanding of the flow to identify more robust site-specific Q=f(hi) relationships related to their uncertainties. It also aims at the identification of possible modification of the measurement site in order to improve the flow rate evaluation. Finally, the applicability of the developed methodologies has been tested through several real site studies.

Le pommier (Malus Xdomestica Borkh.) cultivé en climat à hiver doux, avec un manque d'une quantité suffisante d'heures de températures froides, présente des anomalies morphologiques et physiologiques. Sur le plan de la phénologie, il s'agit notamment d'un débourrement printanier tardif et désynchronisé entre les différents bourgeons d'un même arbre. Sur le plan agronomique, la floraison et la nouaison sont irrégulières et étalées dans le temps et conduisent à une faible production de fruits. L'objectif de ce travail de thèse est premièrement de mieux caractériser les effets des températures hivernales sur le débourrement et la croissance des bourgeons axillaires en distinguant les effets respectifs des températures hivernales et du génotype. Il s'agit ensuite de vérifier l'hypothèse que les effets des températures sur le débourrement du bourgeon s'effectue via les effets sur son statut hydrique. Les travaux ont été réalisés en France et au Brésil. En France, les expérimentations ont porté sur quatre cultivars à fort besoin (‘Granny Smith', ‘Royal Gala', ‘Starkrimson') ou faible besoin (‘Condessa') en froid, cultivés en hiver froid (conditions extérieures) et doux (serres climatisées). Nous montrons que le débourrement résulte d'une séquence d'évènements où la température hivernale joue un rôle primordial sur les mécanismes de sortie de dormance et donc sur le débourrement proprement dit, durant la période froide. Les caractéristiques propres du cultivar jouent par contre un rôle dans la croissance ultérieure des bourgeons et donc dans l'architecture finale de la pousse du pommier. Par ailleurs, la chute tardive des feuilles, caractéristique du pommier en hiver doux, a peu d'effets sur le débourrement et la croissance des bourgeons. L'analyse du statut hydrique des bourgeons a été réalisée sur le tiers distal des pousses de pommier caractérisé par une forte fréquence de ramification en climat à hiver froid. Nous montrons que, dans la période allant de l'endordormance à la phase de pré-débourrement, la conductance hydraulique à la jonction entre l'axe porteur et le bourgeon varie peu au cours de l'hiver et entre cultivars. Par ailleurs, durant cette même période le potentiel hydrique intra-bourgeon reste négatif, entre -4.35 and -2.24 MPa. Enfin, quel que soit le cultivar, nous ne montrons pas de relation entre les températures hivernales, le potentiel hydrique ou la teneur relative en eau des bourgeons, et l'aptitude au débourrement ultérieur. Ces résultats suggèrent que le bourgeon est hydrauliquement isolé de son axe porteur pendant toute la période hivernale jusqu'à quelques jours précédant le débourrement. Les expérimentations au Brésil ont porté sur le cultivar ‘Eva ‘ à faible besoin en froid, cultivés en conditions naturelles d'hiver doux. Il s'agissait de vérifier les effets possibles de la position du bourgeon le long de l'axe porteur sur sa taille et sa teneur relative en eau. Nous montrons que, tout au long de l'hiver, les bourgeons distaux sont caractérisés par une plus grande taille et une teneur relative en eau plus élevée que les bourgeons proximaux avec une forte augmentation de la teneur relative en eau une semaine avant le débourrement printanier. Le débourrement acrotone semble donc résulter d'une évolution rapide du statut hydrique du bourgeon en fin d'écodormance. L'ensemble des résultats acquis en France et au Brésil, sur des cultivars caractérisés par des besoins variables en froid hivernal, indique que l'aptitude au débourrement printanier des bourgeons de pommier est davantage lié à un « effet rameau entier » qu'au statut hydrique proprement dit des bourgeons individuels, tout au moins jusqu'à quelques jours avant le débourrement effectif. La pousse annuelle de pommier apparait donc comme une unité morphologique et physiologique intégrée qui, dans un contexte climatique donné, conditionne le statut hydrique de chaque bourgeon et son aptitude au débourrement. / The apple tree (Malus Xdomestica Borkh.) presents morphological and physiological anomalies when grown in mild winter climates with insufficient winter chilling to overcome winter dormancy. Symptoms are typically delayed and erratic budburst, entailing desynchronized flowering and fruit-set and poor agronomic performances. This thesis aimed at gaining more insights on the following issues. Firstly, what are the effects of winter temperatures on axillary burdburst and bud outgrowth, and what are the respective effects of winter temperatures and cultivar?, and secondly, is there a link between the temperature-dependent budburst and bud water status? Works were done in France and Brazil. In France, experiments were carried out in controlled conditions on four apple cultivars characterized by either high chilling (‘Granny Smith', ‘Royal Gala', ‘Starkrimson') or low chilling (‘Condessa') requirements and were submitted to outdoor-cold and greenhouse-mild winter temperatures. We showed that the actual shoot architecture and budburst resulted from an ordered sequence of events with a pivotal role of winter temperatures on the dormancy completion of individual lateral buds. Endogenous factors related to the cultivar branching pattern overtook the temperature effect on the lateral bud outgrowth. Furthermore, the delayed senescence and subsequent leaf persistence during winter, characterizing the apple tree in the mild winter temperature conditions, had only a weak effect on the topological distribution of budburst and lateral outgrowth. The analyses of bud water status were done on distal buds only, characterized by high budburst frequency in cold winter conditions. We showed that, from endodormancy to the pre-budburst stage, xylem conductance at the stem-to-bud junction did not show consistent changes across cultivars and winter temperature treatments. Bud water potential had negative values, between -4.35 and -2.24 MPa, depending on cultivars and winter temperature treatments. Moreover, whatever the cultivar, there were no significant trends across dates for the effects of winter temperatures on bud water potential and relative water content without a consistent relationship with actual spring budburst frequency. These results suggested that lateral buds were hydraulically isolated from the parent stem during winter until a few days before budburst. The other set of experiments was carried out in Brazil, under mild winter conditions, on the low chilling apple cultivar ‘Eva'. The objectives were to gain more insights on the effect of the position of the over-wintering lateral bud along the whole-parent shoot on bud size and water content. Results highlighted that distal buds were larger and had a higher water content than proximal buds with a strong increase of water content a week before spring budburst. It was concluded that the acrotonic pattern of budburst was mainly established during ecodormancy. As a whole, we showed that spring budburst seemed more related to a whole-shoot effect than to the water status of the individual bud during winter dormancy. Our study substantiated the importance of the whole shoot as an integrated morphological and physiological unit in driving budburst and further growth.

L’objectif général de cette thèse était d’améliorer l’utilisation des éléments de diagnostic des sites pollués par des hydrocarbures légers. En particulier, il s’agissait : • De valider la méthode d’estimation de la mobilité de l’huile dans le sol, en milieu hétérogène, appelée bail-down test. Et de définir quelle méthode d’interprétation est la plus adaptée. • Comprendre l’impact des variations de hauteur de nappe sur l’épaisseur d’huile mesurée dans les puits de surveillance et sur la mobilité de l’huile. Dans un premier temps, des simulations de bail-down tests ont été réalisées en laboratoire, sur un pilote radial, remplie d’une matrice homogène. Puis, un grand nombre de tests réalisés sur un terrain d’étude, a été interprété. Ces travaux ont permis de confirmer la validité des bail-down tests pour estimer la mobilité de l’huile dans le milieu. L’hypothèse principale pour expliquer la validité de ces tests, alors que les hypothèses théoriques ne sont à priori pas respectées lors des essais, réside dans la faible mobilité de l’huile liée à une viscosité élevée. Dans un deuxième temps, l’impact des variations de nappes a été suivi par des mesures manuelles et automatiques sur le terrain d’étude, pendant plusieurs mois. Ce suivi a permis de décrire de manière précise cet impact, qui est différent pour un hydrocarbure en nappe libre, ou en milieu confiné. Par ailleurs, un modèle a été développé et testé pour simuler les variations d’épaisseur d’huile en fonction des hauteurs de nappe. Ce modèle permet d’estimer l’épaisseur et la position de l’huile dans la formation, ainsi que sa conductivité hydraulique. Les conclusions de cette étude apportent des éléments importants pour améliorer les phases d’investigation de site pollués par des hydrocarbures légers, et pour optimiser l’utilisation des données collectées. Enfin, confirmant l’impact significatif des variations de nappe sur les épaisseurs d’huile dans les puits et en montrant la validité des bail-down tests pour estimer la mobilité de l’huile, cette étude montre la nécessité de baser le dimensionnement des réseaux d’extraction des hydrocarbures, non pas sur l’épaisseur, mais sur la mobilité du produit. / The overall objective of this thesis was to improve the use of investigation data from contaminated site with light hydrocarbons. In particular, this work focused on: • To confirm the validity of the method to estimate the oil mobility in the formation, for heterogeneous conditions, called bail-down test. And, to define which interpretation method is the most relevant. • To understand the impact of the groundwater table variations on the oil thickness in the monitoring wells, and on its mobility. First, bail-down test simulations were performed at laboratory scale, on a radial pilot, filled with homogeneous sand. Then, a significant number of tests were performed on a studied site and interpreted. This work allowed to confirm the bail-down test validity for estimating the oil mobility in the formation. The key assumption to explain why these tests are valid whereas some of the assumptions and boundary conditions are not met during the tests, is based on the low mobility of the oil due to its viscosity. Secondly, the impact of the groundwater table variations has been manually and automatically measured on the studied site, during months. These measurements allowed to describe in detail the impact, which is different between confined and non-confined oil conditions. In addition, a model has been proposed and tested to simulate oil thickness depending on groundwater table level. This model allowed to estimate the thickness and the position of the oil in the formation, and its hydraulic conductivity. Overall, this study gives key elements to improve the investigation phase of site contaminated with light hydrocarbons, and to optimize the use of the collected data. Last, confirming the significant impact of the groundwater table fluctuation on the oil thickness and the validation of the bail-down test to estimate the oil mobility, this study shows the need to consider the oil mobility rather than the oil thickness for designing an oil recovery project.

Afin de mieux appréhender la multiplicité et la complexité des processus biogéochimiques enzône cotière, un modèle 2D dé- crivant l’évolution d’espèces biogéniques dans les sédiments per-méables des zones intertidales a été développé. Ce modèle couple l’hydrodynamique générée parla marée aux processus de transport-réaction d’espèces biogéochimiques. L’infiltration de la maréedans ce milieu poreux variablement saturé est modélisée par l’équation de Richards. Des méthodesnumériques nécessaires à la ré- solution des équations décrivant le couplage ont été mises en place,comme la méthode de stabilisation SUPG (Streamline Upwind Petrov Galerkin) et une méthodede capture de choc. Le site très dynamique de la plage du Truc-Vert (côte Atlantique) a été choisicomme terrain de référence en raison principalement d’études biogéochimiques disponibles. Lesparamètres d’entrée du modèle font appel d’une part à ces données de terrain (missions ANR PRO-TIDAL et MOBISEA) et d’autre part à des paramètres issus de la bibliographie. La validation dumodèle a été effectuée à partir de la comparaison avec deux cas test issus de la littérature, le pre-mier concernant l’hydrodynamique sous le forçage de la marée et le second concernant l’équationde transport-réaction. Une première version du modèle a été déclinée pour décrire l’évolution de laconcentration en silice en milieu poreux sous le forçage de la marée. Les flux de silice vers l’océanet le temps de résidence de la silice dans les sédiments perméables des plages ont été estimés. Aubout de quelques jours, on peut observer la formation d’une lentille de faible concentration en si-lice dans la partie supérieure de la zone intertidale, caractéristique du forçage de la marée. Nousavons également étudié les variations de la géométrie de cette lentille et du temps de résidencesous l’influence de différents paramètres, tel que la pente de la plage, la conductivité hydraulique,l’amplitude de la marée et le coefficient de dispersion. Une deuxième version du modèle décrit la dégradation de la matière organique, l’évolution des concentrations en oxygène, en nitrates,en phosphates. Ainsi nous disposons de la répartition spatio-temporelle des concentra- tions deces différentes espèces chimiques dans le sédiment. Aujourd’hui les problèmes environnementauxs’avèrent fondamentaux pour notre société et la compréhension des interactions sédiments-océanen est une étape essentielle. Ce modèle nous permet de mieux percevoir le rôle joué par la ma-rée et de quantifier les processus qu’elle induit dans les sédiments variablement saturés des plagessableuses. Ce modèle participe de façon significative à la compréhension des processus biogéochi-miques se déroulant dans ces environnements particulièrement complexes et permet la structurationdes campagnes de mesure. / For a better understanding of the complexity of the biogeochemical processes in coastal re-gion, a 2D model has been developed. This model couples hydrodynamic forcing generated bythe tide and the transport-reaction processes of biogeochemical species. Di- scharge of the tideinto the variably-saturated porous media is modelled by Richards equation. Some numerical me-thods are required for solving this kind of complex problem, as Streamline Upwind Petrov Galerkin(SUPG) method and shock capturing method. The highly dynamical site of the Truc-Vert beach hasbeen chosen as reference field, mainly because of avalaible biogeochemical and hydrodynamicalstudies. The input parameters of the model come from these field data (ANR PROTIDAL and MO-BISEA projects) and from the bibliography. The validation of the model was made in regards oftwo case studies from published hydrodynamic simu- lations under tidal forcing and from avaliabletransport-reaction solutions. A first version of the model has been declined to describe silicic acidevolution into porous media under tidal forcing. The flux of the silicic acid to the ocean and theresidence time of silicic acid into permeable sandy sediments were estimated. After some days, weobserve the formation of a lens of low silicic acid concen- tration in the upper part of the intertidalzone. This lens is the main imprint of the tidal forcing. We studied also variations of the lens geo-metry and the residence time under influence of model parameters, such as the beach slope, the tideamplitude and the dispersion coefficient. A second version of the model describes the organic mat-ter degradation , and simulates the concentrations of oxygen, nitrates and phosphates. The modelreproduces the spatial (2D) and temporal distribution of the concentration of these different che-mical species into the sediment. Nowadays environmental problems are fondamental for our societyand the understanding of the sediment-ocean interactions is a crucial step. The new model allowsus a better understanding of the tidal impact on biogeochemical processes in permeable sediments and offers a quantitative approach on biogeochemical processes that occur into variably-saturatedsandy sediments. The model also offers a useful tool to optimize sampling strategy for field studies.

L’analyse de la controverse sur le gaz de schiste en France et au Québec à un niveauintermédiaire (méso) permet de souligner les processus de construction et contestation sociale etpolitique des différents cadrages soutenus par les réseaux d’acteurs en concurrence. Lesdynamiques d’intéressement à l’intérieur et à l’extérieur de l’action publique illustrent lesmultiples scènes et forums dans lesquels se déploie la controverse. L’analyse de la construction dece problème public et ses diverses redéfinitions démontre le rôle central du cadrage politique descontroverses. Les solutions retenues définissent tout autant qu’elles tentent de réduire le risquerelatif à cette nouvelle industrie gazière (face à un risque cadré comme technologique en France,on observe un cadrage sur l’acceptabilité sociale au Québec). Il s’agit alors d’insisterparticulièrement sur la dimension procédurale de problématisation des enjeux au regard du recoursà la participation publique et à l’expertise scientifique. Les multiples acteurs de cette controversesont interrogés : les participants à la mobilisation sociale mais aussi les acteurs de l’industrie et desstructures politiques et administratives, afin de dresser la cartographie de leur position mais ausside leurs discours depuis les prémices de cette nouvelle activité industrielle d’exploration du gaz deschiste (2008) jusqu’aux derniers rebondissements politiques (2015). Cette recherche s’appuie surun corpus d’entretiens qualitatifs (40) mais aussi d’articles de presse écrite (2 400) ainsi que surl’analyse qualitative et quantitative des divers rapports et commissions de travail sur le gaz deschiste. / The analysis of the shale gas controversy in France and Quebec at an intermediate (meso)level stresses the social and political construction and dispute processes of the various framingssupported by contesting actors’ networks. “Interestment” dynamics both inside and outside publicpolicies show the multiple scenes and forums in which the controversy unfold. The analysis ofhow this public problem is built and its various redefinitions shows the core role of politicalframing of controversies. The solutions define as well as they reduce the risk related to this newindustry (a technological risk in France and a frame on social acceptability in Quebec). It is thenimportant to stress the procedural dimension of problematizing the stakes regarding publicparticipation and scientific expertise. This study questions the various actors of the controversy,those of social mobilization, the industry and the political and administrative structures, to mapboth their position and their discourses since the beginnings of the new industrial activity ofexploring for shale gas (2008) to the latest political developments (2015). This study is based on acorpus of qualitative interviews (40), press articles (2 400) and a qualitative and quantitativeanalysis of the various reports and committees on shale gas.

Le cadre général de la thèse concerne la valorisation sous forme de production d'énergie électrique de la chaleur présente à quelques kilomètres de profondeur (3 à 5 km), en général dans des milieux peu perméables et fracturés. Notre objectif principal est d'étudier le phénomène des microséismes induits relativement au refroidissement, en nous basant sur une expérience de terrain de longue durée, menée sur le site de Rosemanowes (Cornwall, UK). Pour cela nous avons procédé à la mise en place d'un outil de calcul, FRACAS, capable de simuler ce phénomène en introduisant une approche à double milieu thermique pour mieux simuler le refroidissement du réservoir dû à l'injection de fluide à long terme, responsable des nouveaux mécanismes de ruptures dus à la traction de la roche. Dans ce contexte nous avons introduit un nouvel algorithme pour prendre en compte les manifestations d'instabilités, un mécanisme de « stick-slip » avec prise en compte d'une friction statique et d'une friction dynamique. La possibilité d'induire des microséismes est ensuite étudiée à partir des données issues d'un site particulier, avec deux modèles 3D proposant des approches géométriques différentes, un modèle déterministe et un modèle stochastique, dont les propriétés géométriques et physiques ont été tirées des observations et travaux antérieurs effectués sur ce site de Rosemanowes. La simulation thermo-hydro-mécanique (THM) du modèle déterministe nous a permis de modéliser les échanges thermiques en régime transitoire dans le réservoir formé par le système de forages RH12/RH15 et d'estimer un ordre de grandeur des tractions d'origine thermique. Pour mieux étudier l'effet induit par la contraction des blocs de roche dans le temps nous utilisons le modèle 3D stochastique dont l'objectif principal est de simuler de façon plus réaliste la progression dans l'espace les ruptures en cisaillement. Avec ce modèle nous avons constaté l'apparition différée d'une activité et l'effet d'un cycle de pulses de pression, ce qui suggère un moyen d'atténuer les fortes magnitudes potentielles des ruptures en cisaillement dues au refroidissement. / The general framework of our research deals with the development of geothermal energy for electricity production using the heat stored in geological formations at depths ranging in 3 to 5 km, Generally the environment is poorly permeable and fractured. Our main objective is to study the phenomenon of induced micro-earthquakes in relation to the cooling of the rock. The work is based on field experiences including long duration tests, conducted on the Rosemanowes site (Cornwall, UK). For this, we proceeded to the development of a calculation tool, FRACAS, able to simulate this phenomenon by introducing a dual thermal approach to better simulate the cooling of the reservoir due to long term fluid injections, which might be responsible for new failure mechanisms due to the induced tractions. In this context, we introduced a new algorithm to describe shear in stabilities, a mechanism of "stick-slip" type with the consideration of static/dynamic friction coefficients. The possibility of inducing micro-seismicity is then studied using the in situ data base, with two 3D models offering different geometric approaches, a deterministic model and a stochastic model whose geometrical and physical properties were obtained from observations and previous work on this Rosemanowes site. The Thermo-Hydro-Mechanical (THM) simulation using the deterministic model has allowed us to calibrate the transient heat transfer in the reservoir formed by the drilling system RH12/RH15 and to give an estimate of tensile stress of thermal origin. To better study the effect induced by the contraction of the rock during time, we use the stochastic 3D model whose main objective is to simulate a more realistic spatial migration of shear ruptures. With this model we found a delayed onset of shear activity and discuss the effect of pressure step tests. The results suggest a way to mitigate the potential impact of shear ruptures due to cooling.

La marée interne générée sur une topographie est un élément clé des transferts énergétiques des échelles de forçage de l'océan vers les échelles de mélange turbulent. Elle contribuerait à près de la moitié du mélange turbulent nécessaire au maintien de la stratification océanique. Une compréhension plus approfondie des processus mis en jeu est nécessaire pour décrire plus précisément son rôle dans le maintien de la circulation océanique. Cette thèse s'inscrit dans la continuité des travaux d'Y. Dossmann (2012) portant sur les ondes internes solitaires générées au dessus d'une dorsale océanique. Ces travaux reposent sur une utilisation complémentaire d'expériences physiques menées dans le grand canal du CNRM-GAME et d'expériences numériques à l'échelle du laboratoire effectuées avec le modèle d'océanographie côtière SNH. L'utilisation simultanée de ces deux outils a notamment permis d'évaluer la validité des hypothèses sous-jacentes de ce modèle et le développement de nouveaux schémas numériques. Dans cette thèse, des simulations numériques utilisant la version non-hydrostatique et non-Boussinesq du modèle SNH sont utilisées pour décrire les différents régimes d'ondes internes dans des régions " supercritiques ". Le terme supercritique désigne à la fois des courants de marée intenses dont la vitesse U est supérieure à la vitesse de propagation des ondes internes cn, et des topographies très abruptes dont l'angle de la pente est supérieur à l'angle du rayon d'onde interne dans la pycnocline . De telles conditions environnementales correspondent à des régions de mélange intense, jusqu'à 10 000 fois supérieur au mélange turbulent observé dans l'océan ouvert. Les processus physiques ayant lieu dans ces régions restent encore mal compris et mal représentés par les paramétrisations d'ondes internes existantes. De plus, ces régions sont également des zones propices à la génération d'ondes internes non-linéaires pouvant se propager pendant plusieurs jours et entraînant ainsi des transferts d'énergie significatifs loin de leur zone de génération. La description des processus turbulents en jeu dans ces régions " extrêmes " constitue le cœur de ma thèse. Dans une première partie, des configurations académiques à l'échelle du laboratoire sont mises en place pour étudier les processus en jeu dans différents régimes " supercritiques " de génération d'onde internes. Des simulations numériques directes sont réalisées et permettent d'identifier un nombre limité de paramètres physiques adimensionnés contrôlant la dynamique des ondes internes dans ces régions. Une attention particulière est portée sur le rôle joué par la topographie sur la génération des modes verticaux d'ondes internes et sur la formation de modes " hauts " d'ondes internes solitaires. Le second objectif de cette thèse est de faire le lien entre les précédentes études académiques à l'échelle du laboratoire et l'échelle océanique. Pour cela, un principe de similitude permettant de conserver la dynamique des ondes internes tout en modifiant l'échelle de l'écoulement est mise en place. Par le biais de ce principe de similitude, nous partons de cas idéalisés à l'échelle du laboratoire, que nous transposons à l'échelle océanique, pour nous rapprocher de cas océaniques plus réalistes et de plus en plus complexes. Puis notre étude de régime est étendue à deux régions océaniques " supercritiques " bien connues : le détroit de Gibraltar et le plateau situé à l'entrée du golfe du Maine (nommé " Georges Bank " en anglais). L'applicabilité de nos paramètres clés est étudiée dans le cas de ces deux environnements complexes par le biais de simulations haute résolution de grande échelle (LES). / Internal tides are involved in the Meridional Overturning Circulation energy balance. The issue about the relative importance of the mechanical and thermodynamical energy sources induces a need for a quantitative evaluation of the energy transfers and for a clear understanding of the physical processes involved in these energy transfers. In supercritical regions such as the strait of Gibraltar or the Hawaiian Ridge, large topography variations and strong currents lead to more complex generation mechanisms of internal waves and environmental interactions. They can be subject locally to spectacular breaking, with turbulent structures observed hundreds of meters above the seafloor, and driving turbulence orders of magnitude higher than open-ocean levels. These regions are also effective at generating nonlinear internal waves (ISWs) which persist for days after their generation and are suspected to be responsible for important remote energy transfers. In these "extreme" regions, ISWs dynamics is also more difficult to model. These situations are highly non-hydrostatic and non-linear with strong instabilities, strong velocity and density gradients and steep slopes. Moreover, in these regions, actual internal wave's parameterizations are often inadequate. So there is a real need to understand and represent better the ISWs dynamic in these areas. This thesis follows the line of research of Dossmann (2012), on topographically induced internal solitary waves which used a complementary approach relying on numerical and experimental configurations at laboratory scale. In this context, we continue to explore internal tide regimes but in "supercritical" regions: internal tide generation area with supercritical topography and hydraulic control. Simulations are performed using the nonhydrostatic and non-Boussinesq version of the regional oceanic circulation model SNH. In a first part, taking an idealized modeling approach at laboratory scale, we examined a range of different internal waves regimes in "supercritical" regions. Relying on quasi-direct numerical simulations (quasi-DNS), a regime analysis has been proposed using and identifying key non-dimensional parameters for ISWs dynamics. This analysis has permitted to recover a topographic control on vertical mode generation characterized by the ratio of vertical mode wavelength to topography width, even above supercritical topography. The topographic selection criterion has proven to be a useful indicator of high mode solitary wave formation in non-linear regime. The purpose of the second part is to extend the previous studies at laboratory scales towards more realistic oceanic conditions. In this regard, the regime analysis is applied to a idealized large scale oceanic strait through a similitude principle. The idealized strait configuration succeeds in representing laboratory scale strait regime at largest and realistic scales. Then our analysis is applied to two well-known realistic cases: the Strait of Gibraltar and Georges Bank through large eddy simulations. These two oceanographic "supercritical" regions are particularly interesting for their specific topography and stratification conditions.

L’évolution actuelle du contexte socio-économique oblige les différents acteurs du secteur des travaux publics à s’adapter aux problématiques du développement durable. Dans le domaine des ouvrages en terre, les entreprises doivent proposer des solutions techniques de valorisation des matériaux situés dans l’emprise des projets afin de limiter les emprunts extérieurs et la mise en dépôt des sols non utilisés. Les techniques de traitement des sols constituent une possibilité de valoriser ces matériaux. Cette étude se focalise sur quatre produits de traitement (kaolinite, bentonite, chaux et ciment) ainsi que sur leurs effets sur le comportement hydromécanique et la résistance à l’érosion interne d’un limon fin. Un dispositif d’érosion interne HET optimisé a été spécialement conçu dans le cadre de ce travail pour déterminer les caractéristiques d’érosion des sols traités notamment à la chaux et au ciment. Au-delà de la caractérisation des effets du traitement sur le comportement hydromécanique à court terme des sols, le travail de cette étude s’étend sur la durabilité des traitements et l’évolution du comportent hydromécanique à long terme des sols traités soumis à des sollicitations hydriques de séchage-humidification. Cette étude de la durabilité est effectuée à travers une approche multi-échelle fondée sur des données d’études en laboratoire sur des éprouvettes de sol traité et des investigations in situ sur des ouvrages hydrauliques en sol traité. L’étude montre que les sollicitations hydriques peuvent dégrader les performances du sol traité. Cette dégradation se traduit par une augmentation de la conductivité hydraulique, une diminution de la résistance mécanique et aussi une diminution de la contrainte critique qui exprime une diminution de la résistance à l’érosion interne. La cinétique de perte de performances est conditionnée par la nature du produit de traitement et son dosage utilisé, et aussi par le niveau d’exposition, le nombre et l’intensité des cycles hydriques. Cependant, l’étude in situ montre qu’il est possible de diminuer la cinétique de dégradation des performances de sols à travers des dispositions constructives adaptées. / The current evolution of the social and economic context requires from the different actors of the public works sector to adapt their practices to the challenges of sustainable development. In the field of earthworks, companies must offer technical solutions to reuse the materials located in the vicinity of the projects in order to limit the borrowing materials and unused soils deposits. Soil treatment may allow the reuse of these materials. This study was focused on four treatment products (kaolinite, bentonite, lime and cement) as well as their effects on the hydro-mechanical behavior and internal erosion resistance of a fine silt. An enhanced HET device was designed in the framework of this study to determine the internal erosion characteristics of treated soils especially with lime and cement. Beyond the characterization of treatment effects on short-term hydro-mechanical behavior of soils, the work of this study extends to the durability of treatment and the evolution of long-term hydro-mechanical behavior of treated soils subjected to drying-wetting cycles. This study of sustainability was carried out through a multi-scale approach based on laboratory study data on soil samples and field investigations on hydraulic structures made of treated soil. The study showed that hydraulic conditions variations can decrease the performance of treated soils. These degradations result on an increase in hydraulic conductivity, a decrease of the mechanical strength and also a reduction in the critical shear stress which expresses a decrease of the internal erosion resistance. The kinetic of performance loss depends to the nature of the treatment product and percentage used as well as the exposure level, the number and amplitude of the hydraulic variations. However, the field study showed that it is possible to reduce the kinetic degradation of the soil performance through an appropriate construction design.

La performance d'une plante repose en partie sur sa capacité à capturer l'énergie lumineuse via la croissance foliaire. La littérature souligne deux limitations majeures de la croissance, de nature métabolique ou hydraulique. Nous testons ici l'hypothèse originale que l'importance relative de ces deux limitations est structurée par l'ontogenèse de la feuille chez Arabidopsis thaliana. Nous montrons que la disponibilité en carbone restreint la croissance des jeunes feuilles, tandis qu'une compétition hydraulique entre croissance et transpiration s'accroît au cours de l'ontogenèse. La mise en place de cette limitation hydraulique s'explique par une dégradation de la capacité du xylème et probablement des aquaporines à approvisionner la feuille en eau, malgré une diminution ontogénétique de la transpiration. Cette dernière est la conséquence de l'acquisition progressive de la sensibilité des stomates aux signaux de fermeture, notamment l'obscurité et l'acide abscissique (ABA), hormone induite par la sécheresse. Enfin, nous mettons en évidence une nouvelle composante de la sensibilité stomatique à l'ABA, conservée chez des mutants décrits comme insensibles à cette hormone : l'ABA induit une diminution de la conductance hydraulique foliaire qui abaisse le potentiel hydrique foliaire et in fine la conductance stomatique. Ce mécanisme chez les feuilles développées contribuerait sous stress hydrique à rediriger le flux d'eau vers les feuilles en croissance. Plus généralement, le contrôle des stomates par des mécanismes hydrauliques induits par l'ABA pourrait être une composante majeure de l'ajustement entre offre et demande en eau chez les plantes soumises à un stress hydrique. / In plants, leaf growth is the central process allowing energy capture and space colonization. The literature suggests that leaf growth is predominantly determined by metabolic and hydraulic limitations. Here, we test the original hypothesis that the relative importance of metabolics and hydraulics on the control of leaf growth is organized according to leaf ontogeny in Arabidopsis thaliana. We show that leaf carbon balance limits growth of the young leaves which therefore grow at a slower rate in the nighttime, while a hydraulic limitation gradually establishes in the daytime, when growth and transpiration competes for water. This gradual hydraulic limitation is underlain by a deterioration of leaf venation and probably aquaporins capacity to supply water to the leaf, despite an ontogenetic decrease in transpiration. This decline in transpiration occurs because stomata acquire throughout leaf ontogeny their sensitivity to the major closure signals, including darkness and abscisic acid (ABA), a hormone induced by drought. Finally, we discover a novel component of stomatal sensitivity to ABA, conserved in mutants described as insensitive to ABA in isolated epidermis: ABA induces a decrease in leaf hydraulic conductance which lowers leaf water potential and stomatal conductance according to a hydraulic cascade. Decreasing leaf hydraulic conductance through ABA action in fully expanded leaves would contribute to redirect water flow to the young leaves under water stress. More generally, controlling stomata by ABA-induced hydraulic mechanisms could be a crucial component of the coordination between water supply and water demand in plants under water challenging conditions.