Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The present PhD thesis is devoted to the numerical simulation and analysis of shear on cohesive granular materials. In the framework of the Contact Dynamics method, we developed a model of cohesive bonding, which mimics cohesion by cementation. This model involves three contact strength parameters (a tensile strength, a coefficient of sliding friction, and a coefficient of rolling friction) as well as a local criterion, which controls the creation and the breaking of cohesive bonds. All contacts are cohesive at the beginning of the numerical simulations, and contact rupture leads to an irreversible loss of tensile strength (debonding). We varied systematically the three contact strength parameters and studied their influence on the shear strength, the dilatancy, and the microstructure of the granular media. Our results show that internal friction and macroscopic tensile strength have different origins at the contact scale. We also find that the microstructure of the granular media, when sheared at the steady state (also known as the `critical state"), is strongly affected by the local coefficients of sliding and rolling friction. In particular, the mechanical role of the weak network changes with these two contact parameters, which results from the formation of a new structure of force transmission. On the other hand, we also applied the same numerical simulation method to the simulation of landslides. We developed a methodology, which takes into account the initial morphology of the hillslope, the strength of geomaterials, and a triggering factor, integrating in the same model the initiation and propagation phases of the landslide. To illustrate this methodology, we applied it to the simulation of a hypothetical example of avalanche triggered by the progressive rise of a water table.
Ce travail de thèse porte sur la modélisation numérique et l'analyse du cisaillement dans les milieux granulaires cohésifs. Dans le cadre de la méthode de la Dynamique des Contacts, nous avons développé un modèle de cohésion qui cherche à imiter la cohésion par cimentation. Ce modèle fait intervenir trois paramètres de résistance au niveau des contacts (une résistance à la traction, un coefficient de frottement de glissement, et un coefficient de frottement de roulement) ainsi qu'un critère de création et de rupture des liens cohésifs. Les contacts sont cohésifs au début des simulations et leur rupture entraîne la perte irréversible de la résistance à la traction. Nous avons fait varier les trois paramètres microscopiques et nous avons étudié leur influence dans la résistance au cisaillement, la dilatance, et la microstructure du milieu. Nos résultats montrent que le frottement interne et l'adhésion macroscopiques ont des origines microscopiques différentes. Nous observons aussi que la microstructure du milieu cisaillé à l'état stationnaire (aussi connu comme ``l'état critique") est fortement affectée par l'angle de frottement et la résistance au roulement au niveau des contacts. En particulier, le rôle mécanique du réseau faible change avec ces deux paramètres microscopiques, ce qui résulte de la formation d'une nouvelle structure de transmission de forces. D'autre part, nous avons appliqué cette méthode de simulation numérique à l'étude d'un processus naturel : les glissements de terrain. Nous avons développé une méthodologie qui tient compte de la morphologie initiale du système, de la résistance des géomatériaux, et d'un mécanisme de déclanchement, ce qui permet d'intégrer dans le même modèle les phases d'initiation et de propagation du glissement. Pour illustrer cette méthodologie, nous l'avons appliquée à la modélisation d'un exemple hypothétique d'avalanche déclenchée par la montée progressive du niveau d'une nappe d'eau.
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Éditeur(s) : HAL CCSD CRDP de Guyane : ISBN : 978-2-35793-010-0
Résumé : Cet ouvrage collectif rédigé sous la direction de Rodica AILINCAI et Marie-Françoise CROUZIER arrive à un moment important de la vie du système éducatif, en particulier dans le domaine de la formation des enseignants. Les missions dévolues aux personnels enseignants de Guyane sont, comme sur le reste du territoire national, multiples et variées mais de plus, s'inscrivent dans un contexte territorial d'une certaine complexité. Le caractère exceptionnel de ce contexte d'enseignement mérite d'être souligné. La réalité sociologique, culturelle et linguistique dans laquelle bon nombre d'enseignants de cette académie sont amenés à exercer est à la fois source de défi et facteur d'enrichissement professionnel. Il est vrai que dans un tel contexte nos enseignants rencontrent des difficultés récurrentes dans la mise en œuvre de leurs apprentissages et dès lors peuvent se sentir en situation d'échec. Il apparaît donc important qu'une aide pertinente puisse leur être apportée à travers des éléments de réponse adaptés à la situation. Ainsi un tel ouvrage est de nature à aider bon nombre d'entre eux, aussi bien ceux en formation initiale que ceux déjà en poste. Quant aux étudiants en formation à l'université et qui aspirent à exercer ce noble métier, ils peuvent y trouver une source de réflexion et de données pertinente. Cet ouvrage apporte des éclairages intéressants sur beaucoup de questionnements qui ont ja- lonné et jalonnent encore la vie quotidienne de notre institution. Le questionnement sur un enseignement en contexte guyanais est important et il faut prendre la précaution de pas d'aborder cette question sous la simple forme d'une cartographie socio-culturelle et linguis- tique. Il s'agit bien de s'approprier toutes les données propres à cette société guyanaise pluri- lingue et multiculturelle, validée entre autre par une démarche scientifique, afin de pouvoir les intégrer dans des démarches d'apprentissages réfléchies au centre desquelles on place l'enfant-apprenant. Les formateurs ont apporté une contribution significative à la rédaction de cet ouvrage, c'est un moment important à travers lequel ils font partager à d'autres collègues leur expérience et leur réflexion sur une démarche de formation d'enseignants en Guyane. Une pluralité d'activités est décrite avec bien souvent une approche de la pluridisciplinarité qui semble tel- lement nécessaire mais qui a si souvent du mal à se mettre concrètement en place au sein des établissements. Je les encourage à continuer ce type de productions car elles ne peuvent qu'être bénéfiques aux collègues qui sont souvent faces à leur quotidien et n'ont pas ou peu de temps pour appro- fondir la réflexion sur leur pratique. Le système éducatif en Guyane a besoin de données et d'approches complémentaires pour l'amélioration de la formation des enseignants et ceci au profit des élèves de l'académie. La rédaction de cet ouvrage me semble être par ailleurs un signe fort de la maturité acquise dans la professionnalité de l'équipe pédagogique de l'IUFM. Que tous les auteurs de cet ouvrage soient remerciés pour leurs contributions et plus particu- lièrement Rodica et Marie-Françoise pour leur implication dans la direction de ce premier ouvrage. Antoine PRIMEROSE, Directeur de l'IUFM de la Guyane
Enseigner en Guyane : comment faire, quand on commence ? Et comment tirer profit de l'expérience d'un professeur des écoles à Cayenne ou à Saint-Laurent-du-Maroni si l'on tra-vaille ailleurs ? La situation guyanaise L'Académie de la Guyane présente depuis longtemps des résultats qui la placent au dernier rang, DOM compris (Durand et Guyard, 1999). Même si ceux-ci se sont nettement améliorés au cours des dernières années comme le montre l'évolution des taux de réussite aux examens, ils restent insatisfaisants. La proportion de bacheliers d'une génération selon le lieu de rési-dence, toutes séries confondues, est encore loin de la moyenne nationale. À la session 2004, elle était de 33 ,1 % (61,6 % en France métropolitaine + DOM). Conjointement, le nombre de sorties sans qualification du système scolaire s'avère préoccupant. En 2004, au niveau V , il était de 36 % (25 % en France métropolitaine + DOM) ; au niveau V bis et IV de 21 % (7% en France métropolitaine + DOM). Ces chiffres indiquent l'insuffisance de formation d'une partie de la population, à corréler avec le taux de chômage (22,7 % contre 9,6 en France mé-tropolitaine + DOM en 2005). Plus que jamais, l'urgence est de faire acquérir au minimum à chaque élève un " socle commun de connaissances et de compétences " pour que chacun puisse exercer son rôle de citoyen dans le monde du XXIe siècle et poursuivre sa formation tout au long de la vie. L'enjeu est politique, démocratique mais aussi économique : les retom-bées de l'amélioration générale des qualifications d'une population en matière de développe-ment d'un territoire ne sont plus à démontrer. Les réformes récentes du système éducatif fran-çais tracent une voie générale pour y parvenir. Cependant, les particularités locales du dépar-tement de la Guyane, qui peuvent constituer intrinsèquement des obstacles à la réussite de certains élèves , méritent d'être étudiées avec attention. Quelques aspects territoriaux sont à préciser. Le pourcentage de communes n'ayant pas d'écoles est très bas (4,5 %), comparati-vement à ce qui peut être observé ailleurs (France métropolitaine + DOM : 32,2 %). Dans un espace globalement peu peuplé (2 habitants au km2 en moyenne), les écoles sont donc disper-sées et, en raison de la difficulté fréquente des déplacements, souvent isolées les unes des au-tres . Elles ont aussi pour caractéristique de constituer des groupes scolaires plus importants en moyenne que dans d'autres départements. Selon les données ministérielles de 2004 , le pourcentage d'écoles de plus de huit classes est de 58, 4 % (13,1 % en France métropolitaine + DOM), d'écoles de 3 classes et moins : 14,4 % (44,9 % en France métropolitaine + DOM), d'écoles à classe unique : 6,4 % (13,1 % en France métropolitaine + DOM). Or, la taille d'un groupe scolaire n'est pas sans influence sur la vie qui s'y développe. Plus le nombre de clas-ses est élevé, moins la structure favorise les relations individualisées et personnalisantes. Au delà des aspects sociogéographiques, la situation plurilingue et pluriculturelle présente un caractère exceptionnel. Multiforme, elle s'inscrit entre deux pôles (Goury, 2002 ; Goury, Launey, Lescure et Puren, 2005) : un pôle où les élèves d'une classe partagent une même culture et langue maternelle, situation typique des sites isolés de l'intérieur du pays (Bushi-nenge et amérindiens sur les fleuves Maroni et Oyapock), et un pôle linguistiquement et cultu-rellement hétérogène, situation rencontrée plutôt sur le littoral, dans les sites urbains. De nombreuses publications portent déjà sur la situation sociolinguistique guyanaise , et un cer-tain nombre d'entre elles sur la relation que l'école entretient avec ce plurilinguisme . Elles mettent toutes en évidence la spécificité du contexte guyanais de ce point de vue : " On dénombre plus d'une trentaine de langues en Guyane. Les unes et les autres pesant un poids - numérique, économique, symbolique, etc. - plus ou moins important. Sur cette trentaine de langues, [...] une vingtaine est parlée par des groupes de locuteurs - 'natifs' ou non - représentant plus de 1 % de la population " Léglise (2007, p. 39). Ainsi, parmi les langues parlées par plus de 1 % de la population, distingue-t-on selon cet auteur : - six langues amérindiennes parlées par un peu moins de 5 % de la population ; - cinq langues créoles à base française ; le créole guyanais serait la langue première (L1) d'un tiers de la population, il est langue véhiculaire d'une partie du territoire ; le créole haïtien se-rait parlé par 10 % ou 20 % de la population , les créoles martiniquais et guadeloupéen se-raient parlés par environ 5 % de la population et le créole saint-lucien) ; - quatre créoles à base anglaise avec trois variétés de nenge(e) (aluku, ndyuka, pamaka, parlés par plus d'un tiers de la population) et le sranan tongo (utilisé essentiellement comme véhicu-laire) ; - un créole à base anglaise partiellement relexifié en portugais, le saramaka ; - cinq variétés de langues européennes : outre le français, le portugais du Brésil (5% à 10%), l'anglais du Guyana (2% environ), le néerlandais et l'espagnol ; - trois langues originaires d'Asie (le hmong et des langues de Chine du Sud, le hakka et le can-tonais). Une bonne partie de cette " non-francophonie ", parfois non scolarisée, se définit non seule-ment par son caractère étranger (28 % d'élèves sont issus de l'immigration) mais aussi large-ment par son caractère autochtone (de nombreux élèves sont nés français et alloglottes). Les caractéristiques professionnelles du personnel enseignant représentent également une donnée non négligeable à prendre en compte. Les enseignants du premier degré sont nettement plus jeunes que dans d'autres départements, et la tendance s'accentue au fil des ans. Par exemple, en 2003 les professeurs de plus de 50 ans représentaient 11,4 % de la cohorte. En 2005 ils ne sont plus que 10,6 %, alors qu'en métropole le taux est de 21,6 % du corps. Le nombre de non-titulaires, qui décroît nettement (en 2003 17,6 % ; en 2005 11,6 %) est cependant plus de quatre fois supérieur à celui de la France métropolitaine plus DOM (2,5 %). À cette inexpé-rience s'ajoute une formation institutionnelle très " nationale ", peu ou pas assez en prise avec les réalités locales. La très insuffisante préparation des professeurs, majoritairement métropo-litains, à enseigner dans un contexte marqué par une très forte proportion d'élèves alloglottes (Puren 2005, Alby et Launey, 2007) et souvent par d'importantes difficultés matérielles liées à la dispersion des écoles, pourrait être un facteur explicatif du taux d'échec scolaire en Guyane. Par conséquent, l'enseignement dans cette Académie constitue un terrain de recher-che d'une importance majeure. Nombre de recherches universitaires ont déjà été conduites. Celles concernant la réussite scolaire soulignent depuis longtemps l'importance des représen-tations que le sujet se construit autour de l'école. Ces représentations chez l'enfant "primo-arrivant" qui aborde l'apprentissage initial, viennent de la famille, mais aussi de l'école, des pairs, des médias. En référence à un modèle écologique et culturel du développement proposé par Ogbu (1981), il est possible de considérer qu'elles jouent un rôle sur la manière dont les familles et les enfants vont investir les activités scolaires. Ces conceptions préliminaires et implicites colorent aussi largement les attitudes spontanées des professionnels qui découvrent le département ou qui entrent dans le métier. Le domaine éducatif restant largement à explo-rer, de nouvelles voies ont fait l'objet de recherches fondamentales, recherches appliquées et activités pratiques ayant fait leur preuve. Notre ouvrage Enseigner en contexte guyanais ne va pas de soi. Ce sera notre première partie. Le dé-paysement, en termes géographique et culturel, peut être source d'inquiétudes ou de déstabili-sation. Être nommé dans une école des fleuves, par exemple, est une expérience qui, pour être bien vécue et pour éviter le choc de l'inconnu, nécessite informations et adaptation prospecti-ve. Que faut-il savoir et à quoi faut-il se préparer ? Rejoindre un poste caractérisé par l'enseignement bilingue français/créole peut tout autant désorienter. La connaissance des ca-ractéristiques socioculturelles et sociolinguistiques d'un lieu, la familiarisation avec des pro-jets et organisations spécifiques qui en découlent font partie de l'équipement professionnel des impétrants. Mais la centration sur une commune, une école ou une classe ne suffit pas. Le contexte culturel au sens large, riche et parfois très éloigné des références européennes, gagne à être appréhendé par différentes entrées. L'étude de l'" oraliture " et son utilisation réflé-chie en classe, souvent considérées comme une approche incontournable, méritent d'être questionnées. Quels en sont les bénéfices pour les élèves ? Faut-il privilégier l'utilisation du conte en dehors des constructions pédagogiques traditionnelles ou au contraire la rattacher aux pratiques d'écriture ? À quelles conditions la mise en valeur du patrimoine local, oral, peut-elle jeter des passerelles entres les modes de pensées des cultures d'origine et ceux de la culture scolaire en langue française ? Une voie d'exploitation de la culture environnante peut aussi passer par les visites de musées ou par diverses expositions. L'enjeu est de faire de l'élève un visiteur acteur, de le mettre en situation d'apprentissage hors de l'enceinte de la classe et de modifier la place de l'adulte, enseignant ou accompagnateur, à ses côtés. N'est-ce pas là actualiser une démarche préconisée depuis longtemps par de célèbres pédagogues tel Comenius ? Une autre exploration du contexte peut se centrer sur les espaces d'apprentissage informels, c'est-à-dire non encadrés par l'école. Les jeux en cour de récréation, la musique et la danse en pratiques locales sont autant d'objets et d'expériences métissées qui permettent de plonger dans la tradition orale et d'appréhender des modalités de transmissions déroutantes. Quelle est la place de l'individu face au groupe et vice-versa ? Quelles leçons en tirer pour le positionnement du maître et de l'élève, pour les nécessaires consensus à accepter en vue d'une plus grande efficacité de notre système éducatif ? Si les pratiques d'enseignement peuvent être améliorées par l'observation du contexte, l'introduction de supports particuliers - qui constitue notre deuxième partie - peut également favoriser la cohérence des pratiques éducatives tout en ouvrant à des valeurs universelles. Il s'agit de diversifier les activités d'apprentissage qui ont pour objectif le développement de compétences stratégiques susceptibles de neutraliser rapidement les lacunes engendrées par la spirale de l'échec. Plusieurs exemples nous en montrent le chemin. Les situations d'apprentissage collaboratif soutenu par ordinateur, et notamment les activités de débat argu-menté, sont-elles susceptibles de favoriser les interactions langagières entre élèves primo-arrivants ? Le scrabble, au-delà de la maîtrise du calcul mental et du vocabulaire en langue française, permet de conjuguer coopération et compétition. Peut-il devenir un outil privilégié de construction de la citoyenneté ? L'interrogation vaut aussi pour le jeu d'échecs. Celui-ci, plus complexe, s'il facilite la compréhension de base de concepts mathématiques et le raison-nement lors de situations problèmes, entraîne aussi l'acquisition de bien d'autres compétences transversales... L'apprentissage de la numération dès l'école maternelle, à partir de collec-tions de comptines numériques et d'activités de dénombrement, montre que la manipulation, la mise en action à la fois individuelle et négociée en groupe sont partie prenante de la cons-truction d'une identité singulière et multiple. Face à des élèves parfois difficiles ou apparemment différents, il convient de parfaire sa pra-tique enseignante. Ce point formera la troisième partie de notre ouvrage. L'indiscipline constitue la première hantise des débutants. Par delà les techniques voire les ficelles toujours très appréciées par leur pouvoir de réassurance, la question est de trouver les moyens d'installer profondément chez les élèves les valeurs de respect et de dignité humaine. Le pluri-linguisme n'est pas sans effrayer non plus. Or la langue inconnue de l'autre, loin d'être un obstacle, est un atout pour celui qui la maîtrise. Comment prendre en compte la compétence plurilingue existante ? Comment la développer chez les élèves ? Ce parti pris modifie le rap-port de l'enseignant à l'élève et au savoir, et vivifie par conséquent le désir d'apprendre et l'engagement dans les apprentissages. Le handicap et la méconnaissance dont il s'accompagne parfois suscite également des mouvements de recul. Quels en sont les méca-nismes ? Est-il possible d'accompagner efficacement les élèves handicapés ? Avec qui et de quelle façon ? Autant d'interrogations qui trouvent des réponses à travers les dispositifs exis-tants et le témoignage d'une expérience particulière. Favoriser l'interculturel, - dernière partie de notre ouvrage - met en lumière le principe vital à développer à brève échéance. Paradoxalement, dans de nombreuses enquêtes de terrain, la Guyane est présentée comme une société multiculturelle harmonieuse tout en étant composée de groupes socioculturels repliés sur eux-mêmes. Qu'en est-il réellement dans les écoles ? Quelle place les enseignants accordent-ils aux cultures et langues maternelles au sein de la classe ? Quelle pédagogie peut-on proposer pour lutter contre le racisme insidieux qui s'installe dans les classes ? La description des structures spécifiques pour élèves non franco-phones, CLIN et CRI, et l'analyse de la politique éducative contextualisée qui en découle il-lustrent autrement la nécessité d'une pédagogie spécifique. Enseigner dans un contexte pluri-culturel ne s'improvise pas. L'objectif n'est pas d'éradiquer préjugés et stéréotypes mais de construire une démarche permettant de prévenir les conflits. L'observation des interactions en situation d'hétérogénéité culturelle peut-elle mettre au jour des invariants ? Elle questionne l'éducation interculturelle qui, pour certains, semble être une perspective positive, voire la réponse à privilégier.
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Résumé : La thèse est consacrée à la recherche des catastrophes marines (tsunamis, ondes de tempête) dans les Antilles françaises, en utilisant des modèles analytiques et numériques de mécanique des fluides. L'accent est mis sur le développement de modèles de mouvement de glissements de terrain et des vagues causées par ces glissements. Le modèle le plus simple du glissement de terrain «solide block» est utilisé pour évaluer les caractéristiques des flux pyroclastiques du volcan Soufrière-Hills (Montserrat). Un modèle plus complexe de modélisation de glissement de terrain (modèle de Savage-Hutter) a été étudié analytiquement, donnant ainsi une nouvelle famille de solutions exactes décrivant le mouvement de l'écoulement par gravité non linéaire dans une vallée ou dans un canyon sous-marin. Le modèle comprend des ondes simples (Riemann waves),le cas d'un barrage qui cède (dam-break problem), des solutions auto-similaires dans la M-fonne et « chapeaux paraboliques ». Grâce à la théorie linéaire de l'eau peu profonde nous avons étudié le processus de génération de tsunamis par des glissements de terrain de volume variable, se déplaçant à une vitesse variable dans un bassin de profondeur variable. Dans le cas d'un fond marin particulier (cas sans "réflexion"), les phénomènes de résonnance ont été étudiés dans un bassin à profondeur variable. Nous avons utilisé des méthodes numériques pour la résolution non-linéaire des équations des eaux peu profondes afin d'analyser des catastrophes marines réelles (les ondes de tempête causées par le cyclone Lili en 2002, le tsunami volcanique de 2003 à Montserrat) et probables (un tsunami prés des côtes de la Martinique). Des données sur les catastrophes
The dissertation is devoted to research in the field of marine natural hazards (tsunamis, storm surges) in the French West Indies, using analytical and numerical models of fluid mechanics. Emphasis is placed on the development of models of landslide motion and generated tsunami waves. The simple "solid block" model is used to evaluate the characteristics of pyroclastic flow Soufriere Hills volcano (Montserrat). The "fluid model" of a landslide (so called Savage-Hutter model) is studied analytically; within this model a new family of exact solutions that describe the motion of nonlinear gravity flow in a valley or underwater canyon is found: nonlinear Riemann wave, dan break problem, self-similar solutions (M - wave and parabolic cap). In the framework of the linear shallow water theory the process of generation of tsunami waves by landslides of variable volume moving with variable velocity above the basin of variable depth is studied. For the specific bottom profile ("reflectionless" one) the resonant phenomena is investigated in the basin of variable depth. Numerical methods are used to analyze marine hazards: historical (storm surges, caused by Cyclone LILI in 2002; volcanic tsunami 2003 on Montserrat) and possible events (possible tsunami of the coast of Martinique). Various data on marine natural disasters are obtained during field surveys (volcanic tsunami in 2003, stonn surges caused by Hurricane Dean in 2007). Designed catalogs of tsunamis and storm surges are created based on results of numerical modeling and field studies; some statistical analysis is perfomed

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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Today, one of the main challenges in the oil industry is the exploitation of new resources in naturally fractured reservoirs often located in structurally complex areas such as plate boundaries, mountain ranges or near salt structures. While numerical models of rock deformation based on continuum mechanics are becoming industry standard in providing efficient means for modelling natural fractures in reservoirs, the knowledge of past perturbed stress fields, which is referred as the type (normal, wrench or reverse), orientation and magnitude of the regional or local tectonic stresses that needs to be applied as boundary condition in numerical simulations, is often unknown or approximated.The essence of this thesis is to improve the recovery of the paleostress field needed to constrain numerical simulations. I first described and discuss through a comprehensive mechanically-based multi-parametric study how far we can rely on the commonly used paleostress inversion methods based on fault slip data and the Wallace and Bott assumptions. I then compared this method with a new generation technique based on geomechanics using field observations. Since slip markers on faults are hardly observed in core or image log, I used observed natural fracture data as main drivers for the inversion of the paleostress using geomechanically-based method. I demonstrated, through various outcrop and subsurface examples, how this can efficiently be done. Finally, I aimed at addressing the problem of polyphase fracture data sets with unknown mechanical type (joints, faults, stylolites ...) and expanded the mechanical stress inversion to the separation of tectonic phases.
Aujourd'hui, l'un des principaux défis dans l'industrie pétrolière est l'exploitation de nouvelles ressources dans les réservoirs naturellement fracturés souvent situés dans des zones structurellement complexes tels que les frontières de plaques, les chaînes de montagnes ou les structures de proches des dômes de sel. Alors que les modèles numériques de déformation des roches basée sur la mécanique des milieux continus fournissant des moyens efficaces pour la modélisation de fractures naturelles dans les réservoirs, sont devenus la norme dans l'industrie, les paléo-contraintes régionales ou locales appliquées comme condition aux limites dans les simulations numériques, définies par le régime (normal, décrochant ou inverse), l'orientation, et la magnitude des contraintes tectoniques, sont souvent inconnues ou approximées.L'essence de cette thèse est d'améliorer la prédiction du champ de paléo-contrainte nécessaire pour contraindre les simulations numériques. J’ai décrit dans un premier temps à travers une étude comparative multi-paramétrique complète basée sur la mécanique, dans quelle mesure nous pouvions compter sur les méthodes d'inversion des paléo-contraintes basées sur les hypothèses de Wallace et Bott et les données de glissement sur les failles. J’ai ensuite comparé ces méthodes avec une technique d’inversion de nouvelle génération basée sur la géomécanique en utilisant les observations de terrain. Puisque les marqueurs de glissement sur les failles sont rarement observés le long du forage, j’ai utilisé l’inversion géomécanique des contraintes pour les données de fractures naturelles observées. J’ai alors démontré, l’efficacité de cette technique à travers divers exemples d'affleurements et de subsurface. Enfin, j’ai proposé une solution afin de résoudre le problème des données de fractures polyphasées à type cinématique inconnu (joints, failles, stylolites ...) et étendu l’inversion de contrainte basée sur la géomécanique à la séparation des phases tectoniques.
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Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
Tropical islands are characterized by thermal and orographical forcings which may generate microscale air mass circulations. The Lesser Antilles Arc includes small tropical islands (width lower than 50 km) where a total of one-and-a-half million people live. Air quality over this region is affected by anthropogenic and volcanic emissions, or saharan dust. To reduce risks for the population health, the atmospheric dispersion of emitted pollutants must be predicted. In this study, the dispersion of anthropogenic nitrogen oxides (NOx) is numerically modelled over the densely populated area of the Guadeloupe archipelago under weak trade winds, during a typical case of severe pollution. The main goal is to analyze how microscale resolutions affect air pollution in a small tropical island. Three resolutions of domain grid are selected: 1 km, 333 m and 111 m. The Weather Research and Forecasting model (WRF) is used to produce real nested microscale meteorological fields. Then the weather outputs initialize the Lagrangian Particle Dispersion Model (FLEXPART). The forward simulations of a power plant plume showed good ability to reproduce nocturnal peaks recorded by an urban air quality station. The increase in resolution resulted in an improvement of model sensitivity. The nesting to subkilometer grids helped to reduce an overestimation bias mainly because the LES domains better simulate the turbulent motions governing nocturnal flows. For peaks observed at two air quality stations, the backward sensitivity outputs identified realistic sources of NOx in the area. The increase in resolution produced a sharper inverse plume with a more accurate source area. This study showed the first application of the FLEXPART-WRF model to microscale resolutions. Overall, the coupling model WRF-LES-FLEXPART is useful to simulate the pollutant dispersion during a real case of calm wind regime over a complex terrain area. The forward and backward simulation results showed clearly that the subkilometer resolution of 333 m is necessary to reproduce realistic air pollution patterns in this case of short-range transport over a complex terrain area. Globally, this work contributes to enrich the sparsely documented domain of real nested microscale air pollution modelling. This study dealing with the determination of the proper resolution grid and proper turbulence scheme, is of significant interest to the near-source and complex terrain air quality research community.
ISSN: 1352-2310

hal-01349208
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DOI : 10.1016/j.atmosenv.2016.05.028

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Among erosion processes, river incision is classicaly described as a key process controlling erosion of landscapes. Incision efficiency is mainly influenced by climate and erodibility. This latter is not only dependent on the nature of the bedrock, but also on its past deformation, which affects its rheological effective properties, such as fracture density. The main objectives of this thesis are: (1) to better constrain the relationship between effective properties and erodibility, and (2) to quantify the influence of erodibility and erosion on both the temporal and spatial building or decay of the topography. Several numerical tools are developed. A 1D formalism of landscape evolution is introduced, including river incision with stochastic distribution of water discharge and hillslope landsliding. A new remeshing algorithm called Surface Lagrangian Remeshing (SLR) is developed as a complement to remeshing algorithms dealing with internal elements. It allows one to take into account long-term erosion into 2D Lagrangian numerical codes based on triangular finite elements. Then the potentiality of measuring erodibility in-situ using a Schmidt hammer (R) is assessed for the active orogen of Taiwan, the diagenetic Annot sandstones and St Clement fault zone. Results suggest a strong control of R by effective properties. A linear model based on effective medium theory is applied to a fault zone with an unmacthed resolution (750 measures, 25 measures per square meter). The model successfully correlates R to fracture density. These results demonstrate that effective elasticity as well as erodibility are sensitive to the density and type of fractures. Finally I focus on the erosional and rheological conditions that allows reproducing post-orogenic evolution of mountain belts. A model coupling surface erosion and regional isostatic uplift is consistent with observations. The topographic decay and decrease of the ratio of surface elevation over crustal root thickness is at first order controlled by the initial geometry of the mountain belt and erosion efficiency. This new model highlights the control ofclimate and erodibility on the topographic decay and of lithospheric rheology on the perseverance of crustal roots.
Parmi les processus d'érosion, l'incision des rivières est classiquement décrit comme un processus clé contrôlant l'érosion des paysages. L'efficacité de l'incision est principalement influencée par le climat et par l'érodabilité. Ce dernier paramètre ne dépend pas seulement de la nature du substratum rocheux, mais aussi de sa déformation passée qui affecte ses propriétés rhéologiques équivalentes. Les principaux objectifs de cette thèse sont: (1) de mieux contraindre les relations entre propriétés équivalentes et érodabilité, et (2) de quantifier l'influence de l'érosion et de l'érodabilité sur la formation ou la décadence, spatiale et temporelle, de la topographie. Plusieurs outils numériques sont développés. Un formalisme 1D d'évolution des paysages est proposé, prenant en compte simultanément l'incision des rivières avec une distribution stochastique des débits en eau et l'érosion des versants par glissements de terrain. Un nouvel algorithme de remaillage appelé Surface Lagrangian Remeshing (SLR) est développé. Il permet de prendre en compte l'érosion à long terme dans les codes numériques 2D Lagrangiens basés sur des éléments finis triangulaires. Ensuite, la possibilité de mesurer in-situ l'érodabilité avec un marteau de Schmidt (R) est évaluée pour: l'orogène actif de Taiwan, les grès diagénétiques d'Annot et la zone de faille de St Clément. Les résultats suggèrent un fort contrôle de R par les propriétés équivalentes des roches testées. Un modèle linéaire, basé sur la théorie des milieux équivalents, est appliqué à une zone de faille avec une résolution inégalée (750 mesures, 25 mesures par mètre carré). Le modèle permet de corréler avec succès la densité de fracture et R. Ces résultats démontrent empiriquement que l'élasticité équivalente ainsi que l'érodabilité sont sensibles à la densité et à la nature des fractures. Enfin j'étudie les conditions d'érosion et de rhéologie qui permettent de reproduire l'évolution des chaînes de montagnes post-orogéniques. Un modèle couplant érosion en surface et soulèvement isostatique régional est compatible avec les observations. Les taux de décroissance topographique et de diminution du rapport de l'élévation de surface sur l'épaisseur de racine crustale sont contrôlés au premier ordre par la géométrie initiale de la chaîne de montagne et par l'efficacité de l'érosion. Ce nouveau modèle met en évidence le contrôle du climat et de l'érodabilité sur la décroissance topographique et de la rhéologie lithosphérique sur la persévérance des racines crustales.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : International audience
Energy is a critical enabler. In tropical countries, access to modern electricity is vital to reducing poverty and improving health, increasing productivity and promoting economic growth. However, the International Energy Agency reported in 2015 more than 1.2 billion people still did not have access to electricity in 2013, around 80% of them live in developing and tropical countries. Then, the same agency report also in 2016 around 6.5 million premature deaths each year can be attributed to air pollution. Therefore, it is time to support appropriate renewable energy developments, particularly the river hydrokinetic developments seems to be a better solution in tropics because of large and powerful rivers in these areas.In French Guiana, 35% of the inland populations are still not connected to the electrical grid (Région Guyane, 2012). This could be ascribed to the fact that extending grid wires hundreds of kilometers through difficult terrain and thick jungles just to serve a small remote village is economically unviable initiative (Ajan et al., 2003; Anyi et al., 2010). As an alternative, French Guiana and most of the tropical countries resort to diesel-powered generators which requires significant imports of expensive fuel, difficult to bring into remote areas (Région Guyane, 2012).This works proposes guidelines to estimate river hydrokinetic fluxes in the vicinity of remote communities in tropics. The method is applied to identify and characterise potential sites along an important reach of the Maroni river in French Guiana. First, a novel method to carry out river terrain elevation model is presented and some results about the Maroni river are reported. It begins from how to conduct ADCP survey, which corrections on them should be made and ends up by interpolating bathymetry over curvilinear profiles which handle the flow lines. That approach involves how mutli-source data (sparse ADCP-cross profiles, incomplete LiDAR tiles and hydroligic data) are merged and combined to estimate local cross section shape, maximum water depth and carry out cross profile in ungauged sites.This is followed by a deep characterisation about time-evolution of hydrokinetic fluxes field in the areas of interest by implementation of a full 2D hydrodynamic model (TELEMAC2D) over an important reach of the Maroni river. To optimise computational cost, river sections outside the areas of interest are modelled as a porous media where only the flows variables up and down stream must fulfil the field data.
CAS
Deshaies, Guadeloupe

hal-01514240
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