Hydrodynamique, analyse et caractérisation du transport particulaire et des polluants au-dessus de paroi rugueuse ou végétalisée - impacts environnementaux, application à la Medjerda
Cette thèse s'inscrit dans une démarche intégrée d'analyse environnementale des écoulements fluviaux, en lien avec le transport de sédiments et de polluants, dans un objectif de gestion durable de l'oued Medjerda, principal cours d'eau de Tunisie. L'étude se concentre sur la...
Sparad:
| Huvudupphovsman: | |
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| Övriga upphovsmän: | , , , , , , |
| Materialtyp: | Thèse numérique |
| Språk: | Français |
| Publicerad: |
2025.
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| Ämnen: | |
| Länkar: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1073_va.pdf https://theses.fr/2025ORLE1073/abes https://theses.hal.science/tel-05618875 |
| Anmärkning: |
Thèse soutenue en co-tutelle Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : PRISME - Laboratoire Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes et Mécanique Energétique (Laboratoire), Institut national agronomique de Tunisie (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Nicolas Mazellier (Président du jury) ; Taoufik Hermassi, Ludovic Chatellier, Hamadi Habaieb, Abdelkader Mojtabi (Membre(s) du jury) ; Taoufik Hermassi, Ludovic Chatellier (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Hydrodynamics, analysis and characterization of particulate and pollutant transport over rough or vegetated beds - environmental impacts, application to the Medjerda |
| Sammanfattning: | Cette thèse s'inscrit dans une démarche intégrée d'analyse environnementale des écoulements fluviaux, en lien avec le transport de sédiments et de polluants, dans un objectif de gestion durable de l'oued Medjerda, principal cours d'eau de Tunisie. L'étude se concentre sur la région de Boussalem, exposée à l'envasement, aux rejets urbains, à la prolifération végétale et aux risques d'inondation. L'objectif principal est de mieux comprendre les interactions entre l'écoulement, la structure du lit, la végétation et le transport particulaire ou dissous. Pour cela, une approche combinant modélisation numérique multi-échelle (HEC-RAS, TELEMAC-2D, SISYPHE) et expérimentations en canal a été adoptée. La modélisation hydrodynamique a permis de comparer HEC-RAS et TELEMAC-2D dans la simulation de crues historiques (2003) et théoriques (20, 50, 100 ans). Les résultats montrent une bonne concordance globale, malgré quelques écarts dans les zones faiblement inondées. Cela a permis de cartographier les aléas, d'ajuster les coefficients de rugosité selon l'occupation du sol, et d'évaluer l'effet des curages sur la végétation. À partir de cette base hydrodynamique, une modélisation du transport de polluants issus de la station d'épuration de Boussalem a été menée sur un tronçon de 7 km. Les zones critiques de concentration ont été identifiées, avec des valeurs dépassant les seuils admissibles pour l'eau potable. Des expériences en canal ont confirmé que la végétation (Tamarix) joue un rôle atténuateur sur la dispersion latérale. Le modèle TELEMAC-SISYPHE a ensuite été utilisé pour analyser l'effet de la rugosité sur le transport sédimentaire. L'augmentation de la rugosité liée à la végétation réduit la vitesse d'écoulement, le cisaillement et l'érosion, comme le confirment les simulations sur 17,8 km de la Medjerda. Enfin, des expérimentations en canal ont mis en évidence l'effet du débit, du mode d'injection et de la végétation sur la dispersion des polluants ainsi que l'érosion et le dépôt des sédiments. Ces données ont validé les hypothèses numériques et renforcé leur calibration. Cette recherche propose une lecture multi échelle du fonctionnement fluvial de la Medjerda, en intégrant les dynamiques hydrodynamiques, sédimentaires et polluantes, et en mettant en évidence leurs impacts environnementaux sur la qualité de l'eau, la stabilité du lit et les écosystèmes riverains. This thesis is part of an integrated environmental analysis approach to river flows, focusing on sediment and pollutant transport, with the objective of ensuring the sustainable management of the Medjerda River, the main watercourse in Tunisia. The study focuses on the Boussalem region, which faces increasing pressures due to siltation, urban discharges, vegetation proliferation, and heightened flood risks. The main objective is to better understand the complex interactions between flow dynamics, bed structure, vegetation, and the transport of particulate or dissolved substances. To achieve this, a methodology combining multi-scale numerical modeling (HEC-RAS, TELEMAC-2D, SISYPHE) and flume experiments was adopted. Hydrodynamic modeling enabled a comparison between HEC-RAS and TELEMAC-2D in simulating historical floods (notably 2003) and theoretical floods corresponding to 20-, 50-, and 100-year return periods. The results showed good overall agreement, despite some discrepancies in low-flooded areas. This modeling allowed hazard mapping, calibration of roughness coefficients based on land use, and assessment of the impact of dredging, particularly on existing vegetation. Based on this hydrodynamic foundation, a pollutant transport model was developed using TELEMAC-2D over a 7 km river section downstream of the Boussalem wastewater treatment plant. Critical concentration zones were identified, with values exceeding potable water thresholds. Flume experiments confirmed the attenuating role of riparian vegetation (Tamarix) on lateral dispersion. The TELEMAC-SISYPHE model was then used to assess the effect of bank roughness on sediment transport. Increased roughness due to vegetation significantly reduced flow velocity, bed shear stress, and sediment mobilization, as confirmed by simulations over a 17.8 km stretch of the Medjerda. Finally, flume experiments highlighted the influence of flow rate, injection method, and vegetation on pollutant dispersion, as well as sediment erosion and deposition. These results validated the numerical assumptions and strengthened model calibration. This research provides a multi-scale understanding of the fluvial functioning of the Medjerda River by integrating hydrodynamic, sedimentary, and pollutant dynamics, and by highlighting their environmental impacts on water quality, bed stability, and riparian ecosystems. |
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| Beskrivning: | Thèse soutenue en co-tutelle Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : PRISME - Laboratoire Pluridisciplinaire de Recherche en Ingénierie des Systèmes et Mécanique Energétique (Laboratoire), Institut national agronomique de Tunisie (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Nicolas Mazellier (Président du jury) ; Taoufik Hermassi, Ludovic Chatellier, Hamadi Habaieb, Abdelkader Mojtabi (Membre(s) du jury) ; Taoufik Hermassi, Ludovic Chatellier (Rapporteur(s)) |
| Materialtyp: | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |