Particles mobilized by stormwater negatively affect receiving surface waters. Stormwater best management practices (BMPs) can reduce solids along with associated pollutants in runoff but engineers and environmental managers have been long vexed by the problem of choosing the optimal BMP for a given situation. A common BMP process for solids removal is sedimentation. This thesis addresses the question of whether the effectiveness (and thus choice) of a sedimentation device can be estimated (and thus optimized) from the particle size properties of runoff, which, in turn, could be associated with specific runoff zones or land uses. Presented here is a series of experiments to determine the solids-removal capabilities of a manufactured oil-water separator that also removes solids via sedimentation. A statistical model developed from the experimental data shows that, under normal operating conditions, influent particle size can be used to accurately estimate effluent total suspended solids (TSS) for BMPs of this type. Relationships between particle size and particle-bound metal concentrations for Cu, Zn and Pb were then obtained from the literature and incorporated into the model to allow estimates of metal removal efficiencies based on TSS and PSD. The model can be used with an arbitrary particle size distribution (PSD); this allows effluent quality predictions to be made considering that particle sizes entering stormwater BMPs could vary due to anthropogenic, hydraulic or hydrologic factors. To place these experimental and modeling results in the context of an urban environment, samples of deposited stormwater solids were collected from residential areas, commercial areas and an industrial zone in Portland, Oregon, and the PSD of each sample was determined using light obstruction particle sizing. PSDs ranging over sizes from 3μm to 200μm vary among these locations. Areas with high anthropogenic impact were found to have PSDs skewed toward the smallest particle sizes. The statistical model developed here was then used to show that the effluent quality of the BMP tested would differ depending on the locations where solids were collected. The evidence presented in this thesis thus indicates that device performance will correlate with geographic locations or land use zone and validates further investigation into delineating the City of Portland's characteristic runoff zones and using the runoff characteristics of each zone to map it to the most desirable treatment practices.

Les composites à matrice céramique ont initialement été développés pour des applications aérospatiales, aéronautiques militaires ou énergétiques en raison de leurs bonnes propriétés à haute température. Ils sont généralement fabriqués par le procédé CVI (Chemical Vapour Infiltration). Un nouveau procédé hybride combinant l’imprégnation de poudre au sein de préformes, suivie de la CVI Réactive(RCVI), est proposé afin de réduire les temps de production. Cette voie est basé sur l’adaptation du procédé RCVD à l’infiltration en milieu poreux. En RCVD, l’absence d’une partie des éléments du dépôt de carbure dans la phase gazeuse implique une consommation/conversion du substrat solide. Dans cette étude, la croissance et la consommation associée ont été étudiées en fonction de divers paramètres dans le système chimique Ti-H-Cl-C. Cette étude est accompagnée d’analyses (DRX, XPS, IRTF) des produits issus de la réaction chimique de formation du TiC. Ensuite, la conversion partielle d’une poudre de carbone submicronique enTiC et la consolidation des zones compactes de poudre par l’infiltration RCVI utilisant le mélange gazeux H2/TiCl4 a été étudiée. La porosité résiduelle et la teneur en TiC ont été mesurées par analyse d’image à différentes distance de la surface des matériaux. Selon la température, plusieurs centaines de micromètres infiltrés ont été obtenus. Finalement, les résultats ont été transposés à l’infiltration RCVI de préformes type CMC. Malgré une teneur minimale de 25% de TiC dans l’ensemble de la préforme, les résultats montrent une mauvaise homogénéité d’infiltration et une mauvaise cohésion des blocs de poudre consolidés avecles fibres de leurs environnements. / Ceramic matrix composites were originally developed for aerospace,military aeronautics or energyapplications thanks to their good properties at high temperature. They are generally made by ChemicalVapor Infiltration (CVI). A new short hybrid process combining fiber preforms lurry impregnation ofceramic powders with an innovative Reactive CVI (RCVI) route is proposed to reduce the productiontime. This route is based on the combination of Reactive Chemical Vapour Deposition (RCVD), whichis often used to deposit coatings on fibres, with the Chemical Vapor Infiltration (CVI).In RCVD, the absence of one element of the deposited carbide in the initial gas phase involves theconsumption/conversion of the solid substrate. In this work, the RCVD growth and the associatedconsumption were studied with different parameters in the Ti-H-Cl-C chemical system. The study hasbeen completed with the chemical products analysis, combining XRD, XPS and FTIR. Then, the partialconversion of sub-micrometer carbon powders into titaniumcarbide and the consolidation of greenbodies by RCVI from H2/TiCl4 gaseous infiltration were studied. The residual porosity and the final TiCcontent were measured in the bulk of the infiltrated powders by image analysis from scanning electronmicroscopy. Depending on temperature, few hundred micrometers-depth infiltrations are obtained.Finally, the results have been transposed to the RCVI into CMC-type preforms. Despite aminimalTiC content of 25% in the overall preform, the results shown a bad homogeneity of the infiltration anda poor cohesion of fibres with RCVI consolidated powder of their environment.

L'impact des infrastructures de transport sur l'environnement est une des préoccupations du ministère en charge de l'environnement. Le ruissellement des eaux de pluie sur les surfaces urbanisées engendre un effluent complexe plus ou moins pollué. L'objet de ce travail était de préciser le rôle de la fraction colloïdale sur la mobilité des éléments traces en assainissement routier. Pour cela nous avons procédé à deux échelles, d'une part d'une manière globale en instrumentant un bassin d'infiltration des eaux pluviales, afin de collecter et de qualifier l'effluent au cours de la chaîne d'infiltration depuis la route jusqu'aux eaux interstitielles ; d'autre part en simulant à l'échelle de la colonne de laboratoire, les sollicitations subies par le sédiment au cours de l'année, c'est à dire des variations de force ionique et des variations de charge hydraulique. L'isolement de la fraction colloïdale a été assurépar un protocole d'ultrafiltration et la caractérisation a été réalisée en couplant les analyses physicochimiques (ICP-AES, SAA, MEB, MEBE, MET, XPS) et un code de calcul géochimique. Les résultats obtenus sur le terrain mettent en évidence l'existence et la grande variabilité de la fraction colloïdale. Seul le cuivre y est toujours présent entre 4 et 59 % de sa concentration totale. Une méthodologie visant à réduire l'incertitude a été mise au point. La chute de la force ionique entraîne une mobilisation colloïdale d'aluminium, de cuivre, de plomb et de matière organique, alors que les cycles d'arrêt-reprise du débit mobilisent le cuivre, le fer, le zinc, le nickel et des composés organiques. La caractérisation colloïdale des éluats montre que les éléments traces sont associés à des oxydes d'aluminium et de fer accompagnés de substances organiques issues de la dégradation biologique mais qui sont à identifier.

L'objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement hydraulique d'un système de nappe superficielle de fond de vallée, alimentée par un versant et drainée par un fossé en régime transitoire. Ceci doit aboutir à terme à un outil de modélisation permettant de tester des scénarios de gestion ou d'aménagements de ces zones humides. Le parti (pari ?) choisi a été de fonder les efforts de modélisation sur l'approche " saturée 1D " (équation de Boussinesq), tout en utilisant des modèles plus sophistiqués (Laplace, Richards) afin de servir de référence lors de la discussion et l'élaboration des hypothèses simplificatrices. En particulier, certaines conditions aux limites ont été étudiées : (i) hétérogénéité de la recharge de la nappe ; (ii) déterminisme des phénomènes de surface de suintement ; (iii) l'affleurement ; (ij) une condition aval transitoire. Des expérimentations ont été menées sur modèle physique au laboratoire (maquette MASHyNS) et sur le terrain (bassin versant du Ru de Cétrais, Loire Atlantique). Un modèle (SIDRA 2+), fondé sur une résolution numérique de l'équation de Boussinesq, a été utilisé et adapté à la prise en compte des conditions aux limites particulières évoquées. Le modèle a été calé et validé à partir des données expérimentales et a permis de prédire avec une excellente précision la position de la surface libre de la nappe à différentes distances du ru de Cétrais, en période hivernale.

Ce mémoire est consacré à la modélisation de l'infiltration chimique en phase vapeur (CVI), procédé utilisé pour la fabrication des composites thermostructuraux et en particulier les carbone-carbone (C/C). Il s'articule autour de deux axes : le premier concerne la mise au point d'un outil de simulation globale du procédé, c'est-à-dire à l'échelle d'un four, et le second la détermination d'un modèle chimique apte à décrire de manière réaliste le dépôt de pyrocarbone et suffisamment simple pour être utilisé dans une simulation globale. La modélisation globale inclut une description mathématique détaillée des phénomènes de transfert de masse (convection et diffusion multicomposant) et de chaleur, des réactions chimiques homogènes et hétérogènes, et des relations d'interface entre les milieux libre (le four) et poreux (la préforme). Un outil de simulation globale a ensuite été développé avec une résolution en couplage faible (milieu libre / milieu poreux). Les potentialités de cette approche quantitative sont mises en valeur à travers une étude de modélisation de la CVI du carbure de silicium, avec variation des paramètres débit de gaz réactif et diamètre de réacteur. Un modèle chimique du dépôt de pyrocarbone à partir du précurseur propane, comprenant deux espèces légères moyennes conduisant au pyrocarbone laminaire lisse et une espèce moyenne plus lourde (HAP) conduisant au pyrocarbone laminaire rugueux, est ensuite proposé. Il reproduit les résultats expérimentaux de dépôt CVD. Pour l'identifier également en CVI, des milieux poreux modèles constitués d'un empilement quasi-compact de filaments ont été élaborés, densifiés et caractérisés. Il a été nécessaire d'affiner le modèle chimique pour que le calcul reproduise ces résultats expérimentaux de CVI. Enfin, la comparaison entre les résultats d'expériences de CVD et CVI acquises dans diverses conditions et le cadre de modélisation a permis de mieux interpréter ceux-ci. Ainsi, l'existence d'un nouveau mode de dépôt de pyrocarbone fortement anisotrope a été confirmée.

L'application du procédé de Déshydratation-Imprégnation par Immersion (DII) dans des solutions ternaires (eau, NaCl, sirop de glucose) à basse température a été proposée pour la transformation de la viande de dinde. La connaissance des propriétés des solutions utilisées conjuguée à celle des transports de matière entre le produit et la solution ont permis de dégager un domaine d'applications rationnelles du procédé de DII à la viande de dinde, en fonction des caractéristiques finales du produit transformé souhaité. Afin de s'affranchir en partie de la lenteur des mécanismes diffusifs qui régissent les transports de matière en DII et également d'élargir la gamme potentielle des produits pouvant être obtenus par immersion de viande de volaille dans des solutions concentrées, le procédé d'Immersion sous Vide Pulsé dans une solution saturée en sel a été proposé. Il s'agit d'immerger le produit dans une solution et de le soumettre à un traitement alternant des phases sous pression résiduelle et des phases à pression atmosphérique. L'IVP a pour effet une forte augmentation du gain en sel et une diminution de la perte en eau, ce qui a pour conséquence une augmentation du rendement massique. Les principales variables de commande de ce procédé ont été identifiées et leurs effets sur les transports de matière ont été quantifiés. Cette étude a montré l'importance de la structure de la viande et de la présence de gaz occlus et/ou dissous dans la viande. Les essais conduits sur viande et sur gels modèles ont permis de proposer un modèle de représentation des phénomènes intervenant dans les transports de matière en IVP. Ainsi, le traitement sous vide permet-il de dégazer les pores de la viande et la remise à pression atmosphérique se traduit par une infiltration de solution dans ces pores, les gaz encore présents dans ces pores étant alors comprimés. Cette infiltration se traduit également par une augmentation de la surface d'échanges entre la viande et la solution. Cependant, la solution infiltrée est très rapidement diluée et cette dilution diminue notablement, voire inverse, les transports d'eau. Enfin, le séquençage des opérations de DII et/ou d'IVP a été proposé pour obtenir plus rapidement certains produits et pour formuler d'autres produits, impossibles à obtenir par DII dans des conditions satisfaisantes.

La matrice des composites thermostructuraux est obtenue par infiltration chimique en phase vapeur : une préforme placée dans un four est pénétrée par des gaz précurseur qui vont déclencher la formation matricielle par réaction hétérogène. Une modélisation numérique de ce procédé est proposée. Deux programmes furent développés puis validés. Le premier est dédié au calcul des propriétés effectives de la préforme à l'échelle de la fibre tandis que second les exploite propriétés pour accomplir une infiltration macroscopique. Ils s'appuient sur des algorithmes de marche aléatoire et requièrent des images 3D de la préforme. Dans cette optique, plusieurs tomographies de préformes ont été acquises aux deux échelles d'intérêt. Par cette méthode, l'étude des prévisions de densification de composites SiC/SiC a permis de comparer leur infiltrabilité. De plus, l'outil développé, combiné à un modèle chimique, simule l'infiltration de composites C/C et anticipe la microtexture de la matrice déposée.

Partant de l'hypothèse que, d'une part, aucun rejet ne peut se trouver à une température rigoureusement identique à celle des eaux drainées dans le réseau, et que, d'autre part, la température de la nappe phréatique est systématiquement plus basse que celle de différents rejets domestiques ou industriels, nous avons conçu une sonde autonome à double paramètre : température et conductivité, baptisée Ichtyotherme, pour l'auscultation des réseaux. L'appareil développé est couplé à un microordinateur qui sert à la commande de la mesure, au traitement et à la sauvegarde des données et enfin, à la gestion de la distance ; la corrélation "paramètre-distance" est établie en fonction du temps (cadence de la mesure). Le système développé est défini par une liaison "On-Line" (distance en temps réel) permettant le traitement des données en "Batch-processing". Différents types de réponse des entrées d'eaux parasites ont été obtenus lors des essais d'auscultations de réseaux effectués en région parisienne. La stabilité de la mesure de la température obtenue dans des réseaux ne recevant pas d'eaux parasites présente un grand intérêt : toute entrée d'eau parasite ou rejet se traduit donc par une variation de la température. Une approche mathématique des rejets thermiques dans un écoulement turbulent est abordée et les simulations effectuées à l'aide d'un modèle de diffusion Gaussien correspondent aux résultats obtenus sur le terrain. Deux notions ressortent des résultats obtenus : la notion d'infiltration et la notion de drainage. Ce modèle en outre, détermine les limites théoriques de détection des eaux parasites à l'aide du paramètre "température". L'interprétation des résultats d'auscultation présuppose une connaissance du site de mesure relative aux industries raccordées, au niveau de la nappe phréatique sous-jacente, à l'alimentation en eau potable, etc. Ces connaissances deviennent indispensables dès qu'il s'agit de surveiller la qualité des rejets à l'aide du paramètre conductivité. Une approche systémique des eaux parasites est abordée dans cette thèse et quelques données de base sont établies pour rendre aisé un dressage de diagnostics juste et précis. Les trois approches développées dans cette thèse, l'approche analytique, l'approche mathématique et l'approche systémique, permettent d'apprécier les limites de détection des eaux parasites et facilitent l'interprétation des résultats à partir du matériel étudié.

Une chambre environnementale a été développée pour étudier le comportement de l'interface sol-atmosphère durant l'infiltration et l'évaporation. Un volume d'environ un mètre cube d'argile verte de Romainville a été mis en place par compactage. Près de cent capteurs ont été utilisés pour assurer un suivi très large des paramètres du sol (succion, teneur en eau, température, gonflement à la surface) et de l'air (vitesse du vent, humidité relative, température). La température à la surface ainsi que la fissuration due au séchage ont été également suivies. Les mesures pendant la première phase d'humidification ont permis la détermination de la conductivité hydraulique en fonction de la succion et de la courbe de rétention d'eau du sol. La deuxième phase comporte quatre essais de séchage dont deux pour l'évaluation du taux d'évaporation potentiel PE et deux autres pour la détermination du rapport du taux d'évaporation réel AE au taux d'évaporation potentiel PE. Les résultats obtenus ont permis l'élaboration d'une nouvelle approche de calcul de PE, et le développement d'une nouvelle approche de calcul de AE en tenant compte de la fissuration en surface du sol.

<p>The project was conducted on a small-scale catchment at Goedertrou in the Riebeek- Kasteel district. The focus of this study was to address some of the hydrological processes active in the research catchment, namely infiltration, run-off and sediment mobilisation on different soil types. It was done to investigate the origin of Berg River pollutants. To answer the overall question about what influence the natural salt load of the Berg River, a number of subprojects have been identified, one of which is to understand the hydrological processes in the soil mantle and vadose zone. Hence, the study aimed to answer the research questions mentioned and discussed in section 1.3 of Chapter 1. Considering the results, it could be suggested that decayed root systems from the rows of plants, soil cracks, small channels and openings created by small animals, as well as slope orientation and, therefore, soil composition, all played a major role in influencing the ability of the soil to absorb the simulated rainfall. In this study, the factors that influenced run-off are micro topography, soil moisture, root system, animal activities in soil profile, soil crack dimensions and the hydraulic conductivity. The main factors that played a major role to influence sediments mobilisation are strongly believed to be the micro topography within the ring, slope gradient and length, vegetation cover and rainfall-simulation intensity. After using different techniques, the results show that farmers must be aware that with storm rainfall, particles smaller than 65 &mu / m are subject to mobilisation. It is important to let land-users know that they need proper and appropriate methods for land-use.</p>