Intégration des principes du développement durable à la conception en ingénierie : la conception durable appliquée aux sytèmes municipaux d'assainissement des eaux usées

Le contexte dans lequel les ingénieurs évoluent a beaucoup changé au cours des deux dernières décennies. De nombreuses organisations désirent désormais orienter leurs activités pour s'inscrire dans un développement dit plus durable. En tant qu'employés de telles organisations, les ingénieurs sont appelés à modifier leurs pratiques professionnelles. Néanmoins, la prise en compte systématique des principes du développement durable en ingénierie est peu répandue et ce pour de nombreuses raisons. Le domaine du génie de l'environnement, auquel se rattache l'assainissement des eaux usées, occupe une position particulière face à l'ingénierie durable. Ce domaine est précurseur, car il se consacre à des problématiques environnementales spécifiques depuis plusieurs années. Toutefois, la considération d'une gamme variée d'enjeux de développement durable peut se voir entravée par un accent trop prononcé sur le volet environnemental. Au Québec, les infrastructures municipales d'assainissement des eaux usées ont en grande partie été construites au cours des années 1980 et 1990 et plusieurs de ces systèmes devront bientôt être modernisés ou remplacés. Il est donc pertinent, voire essentiel, de penser ces interventions pour maximiser leur contribution au développement urbain durable. De cette mise en contexte se dégagent les deux thèmes couverts dans la thèse, soit l'intégration des principes du développement durable à la pratique de l'ingénierie et la conception des systèmes municipaux d'assainissement des eaux usées (SMAEU) selon ces principes. Le premier thème a été traité par l'analyse des principes pour l'ingénierie durable ainsi que par la synthèse des concepts, modèles et théories abordant les phénomènes socio-environnementaux selon une approche systémique. II en a résulté une liste structurée de principes ainsi qu'un cadre conceptuel pour l'ingénierie durable. Les particularités de la conception durable, peu traitées dans la littérature, ont aussi été étudiées. Un processus intégré de conception durable pour l'ingénierie (P1CDI) a été ensuite élaboré. Les tâches du P1CDI couvrent six dimensions permettant de distinguer la conception durable de la conception conventionnelle. Pour le second thème, le PICDI a été appliqué au projet de modernisation du SMAEU de Deauville, suite à l'évaluation de celui-ci dans sa configuration existante à l'aide de critères techniques et de développement durable. L'évaluation du SMAEU existant et des options envisagées pour sa modernisation ont reposé sur de nombreux outils, notamment l'analyse environnementale sur le cycle de vie (AECV), l'analyse des coûts sur le cycle de vie (ACCV) et la consultation des parties prenantes. D'après la revue de littérature ces outils sont peu appliqués à des SMAEU desservant des petites communautés et aucune étude recensée ne porte sur les technologies mobilisées par le SMAEU de Deauville pour la collecte et l'épuration des eaux usées. D'après l'AECV et l'ACCV du système existant, les principaux impacts environnementaux et coûts du système existant sont associés au réseau de collecte. Ce dernier engendre aussi les principales lacunes sur le volet social. Des résultats similaires ont été obtenus lors de l'évaluation des options considérées pour la modernisation du SMAEU de Deauville. L'utilisation du PICDI pour ce projet a permis l'atteinte de teintes acceptables ou élevées pour la plupart des dimensions de la conception durable. Toutefois, aucune des options envisagées ne permet des gains majeurs selon les trois volets du développement durable. Ainsi, une contribution accrue des SMAEU au développement urbain durable passe probablement par une refonte d'envergure majeure, permettant notamment la valorisation de l'énergie et des nutriments présents dans les eaux usées

Étude d'un réseau de capteur UWB pour la localisation et la communication dans un environnement minier

Le jour n'est peut-être pas très loin où une mine pourra compter sur un système de communication sans fil pour échanger des données, transmettre des informations ou localiser des travailleurs dans le cas d'une activité normale ou en cas d'urgence. Au point de vue de la sécurité, un système de communications sans fil aurait l'avantage de localiser en temps réel un travailleur ou un engin. Les travailleurs se déplacent sans cesse dans une mine. Avec une technologie sans fil permanente, on pourrait localiser les personnes de manière relativement précise. Même en cas d'éboulement, avec une technologie adaptée, il serait possible de savoir où se trouve la personne en détresse. Notre travail de recherche s'inscrit dans la perspective du développement d'un réseau de capteurs ultra large bande (UWB) pour deux applications : l'aide à la radiolocalisation et l'extension du réseau de capteurs sans fil dans la mine. Cette étude est focalisée sur trois aspects. La première partie de notre étude consiste à étudier tous les problèmes reliés à la radiolocalisation dans la mine. Vue l'importance de cette application, nous avons mis en oeuvre un réseau de capteurs en tenant compte d'un futur déploiement dans la mine. La technologie utilisée repose sur la technologie ultra large bande. Comme il n'existe pas de travaux qui traitent ce genre de problèmes, nous avons commencé notre étude par une caractérisation du canal UWB dans les mines souterraines. Pour atteindre ces objectifs, plusieurs campagnes de mesure sur site (mine expérimentale) ont été menées. Nous sommes parvenus à une modélisation du canal de propagation et à avancer des recommandations pour aider au dimensionnement d'un réseau de capteurs dans ce type d'environnement. Dans la première partie, le but est d'étudier le problème de radiolocalisation avec les réseaux de capteurs. Notre scénario proposé serait de placer des capteurs sur chaque agent (mineur, engin). On suppose que chaque noeud (agent) qui circule à travers un réseau d'ancre maillé (déjà déployé), va extraire des informations de distance (en utilisant le critère de temps d'arrivée), ensuite il va utiliser un algorithme de positionnement distribué afin de déterminer sa propre position. Lors de cette partie nous avons aussi étudié quelques estimateurs cohérents et non-cohérents du temps d'arrivée. La caractérisation de l'erreur de mesure utilisant le temps d'arrivée dans un environnement minier a été aussi évaluée. Enfin, dans la dernière partie, nous avons analysé par simulations un déploiement d'un réseau de capteurs UWB ad hoc dans la mine. Nous avons choisi d'adopter une approche théorique afin d'évaluer les performances de cette configuration. Une conception intercouche pour un routage optimal a été étudiée. Nous avons utilisé la couche physique/réseau afin de minimiser l'énergie consommée lors de l'acheminement du données

Réponses hydrosédimentaires de chenaux latéraux restaurés du Rhône français: Structures spatiales et dynamiques temporelles des patrons et des processus, pérennité et recommandations opérationnelles

Over the past two centuries, the hydrological regime and the fluvial dynamics of the Rhône River have been highly modified, leading to a drastic decrease in the structural and functional habitat diversity of the main river channel and floodplains. An ambitious restoration project was initiated at the end of the 1990's. This thesis deals with the monitoring of 18 floodplain channels, which were restored between 1999 and 2006. We combined analysis based on grain size of deposits, fine sediment thicknesses, water depth, topographical and hydrological data and airborne imagery. We used pre-restoration data for 12 floodplain channels coupled with between three and seven post-restoration surveys for each channel, ranging from 5 to 15 years after restoration. To assess the adjustment of hydromorphological conditions, the physical functional diversity and the persistence of floodplain channels as aquatic habitats, we used statistical analysis and a modeling approach that allowed us to forecast conditions. Results demonstrate that both (i) grain size patterns and (ii) fine sediment accumulation rates can be predicted using simple hydrologic and/or hydraulic descriptors (upstream overflow frequency, shear stress, back-flowing capacity), which reflect the control exerted by the geometry of floodplain channels on their flooding regime (upstream overflow frequency, shear stress and backflow capacity). Such empirical statistical relationships can be used a priori to estimate the potential effects of different floodplain channel geometries on the propensity to accumulate fine sediment and the grain sizes of this sediment. Estimates of potential ranges of floodplain channel life spans are provided and discussed according to multiple trend models. This research has direct application and provides tools to river managers that will help guide this type of floodplain channel restoration design in the future on the Rhône River.Au cours des deux derniers siècles, le Rhône a connu de fortes modifications de son régime hydrologique et de sa dynamique fluviale, aboutissant à une diminution drastique de la diversité structurelle et fonctionnelle des habitats, à la fois sur le fleuve et ses marges. Un programme de restauration ambitieux du fleuve a ainsi été lancé à la fin des années 1990. Cette thèse s'inscrit dans le suivi des travaux de restauration, entrepris entre 1999 et 2006, sur 18 chenaux latéraux. Elle se fonde sur l'analyse croisée de mesures in situ de la granulométrie du substrat, des épaisseurs de lames d'eau et de sédiments fins dans les chenaux latéraux, de données topographiques et hydrologiques ainsi que d’acquisitions photographiques aéroportées. Nous disposons de données avant travaux pour 12 chenaux latéraux et de 3 à 7 campagnes de mesures post-travaux, couvrant de 5 à 15 années. Afin d'évaluer l'ajustement des conditions hydromorphologiques, la diversité fonctionnelle et la pérennité des chenaux latéraux en tant qu'habitats aquatiques, l'étude s'appuie sur des statistiques et de la modélisation à portée prédictive. Nous démontrons que les patrons granulométriques et les vitesses d'accumulation des alluvions fines peuvent être relativement bien estimés à partir de descripteurs de l'hydrodynamisme des écoulements de crue dans les bras dépendant de leur géométrie (fréquence de connexion amont, contrainte de cisaillement et capacité de reflux). Les relations statistiques empiriques établies indiquent qu'il est possible d'estimer, a priori, l’effet de la modification de la géométrie des bras restaurés sur les patrons granulométriques et la quantité de fines qui s’y déposent. La durée de vie potentielle des bras est également estimée à partir des données acquises et discutée en fonction de différents modèles tendanciels. A l’issue de ces analyses, des outils opérationnels sont ainsi proposés, permettant de guider les futures opérations de restauration de ce type sur le Rhône

13th International Conference on Modeling, Optimization and Simulation - MOSIM 2020

Comité d’organisation: Université Internationale d’Agadir – Agadir (Maroc) Laboratoire Conception Fabrication Commande – Metz (France)Session RS-1 “Simulation et Optimisation” / “Simulation and Optimization” Session RS-2 “Planification des Besoins Matières Pilotée par la Demande” / ”Demand-Driven Material Requirements Planning” Session RS-3 “Ingénierie de Systèmes Basées sur les Modèles” / “Model-Based System Engineering” Session RS-4 “Recherche Opérationnelle en Gestion de Production” / "Operations Research in Production Management" Session RS-5 "Planification des Matières et des Ressources / Planification de la Production” / “Material and Resource Planning / Production Planning" Session RS-6 “Maintenance Industrielle” / “Industrial Maintenance” Session RS-7 "Etudes de Cas Industriels” / “Industrial Case Studies" Session RS-8 "Données de Masse / Analyse de Données” / “Big Data / Data Analytics" Session RS-9 "Gestion des Systèmes de Transport” / “Transportation System Management" Session RS-10 "Economie Circulaire / Développement Durable" / "Circular Economie / Sustainable Development" Session RS-11 "Conception et Gestion des Chaînes Logistiques” / “Supply Chain Design and Management" Session SP-1 “Intelligence Artificielle & Analyse de Données pour la Production 4.0” / “Artificial Intelligence & Data Analytics in Manufacturing 4.0” Session SP-2 “Gestion des Risques en Logistique” / “Risk Management in Logistics” Session SP-3 “Gestion des Risques et Evaluation de Performance” / “Risk Management and Performance Assessment” Session SP-4 "Indicateurs Clés de Performance 4.0 et Dynamique de Prise de Décision” / ”4.0 Key Performance Indicators and Decision-Making Dynamics" Session SP-5 "Logistique Maritime” / “Marine Logistics" Session SP-6 “Territoire et Logistique : Un Système Complexe” / “Territory and Logistics: A Complex System” Session SP-7 "Nouvelles Avancées et Applications de la Logique Floue en Production Durable et en Logistique” / “Recent Advances and Fuzzy-Logic Applications in Sustainable Manufacturing and Logistics" Session SP-8 “Gestion des Soins de Santé” / ”Health Care Management” Session SP-9 “Ingénierie Organisationnelle et Gestion de la Continuité de Service des Systèmes de Santé dans l’Ere de la Transformation Numérique de la Société” / “Organizational Engineering and Management of Business Continuity of Healthcare Systems in the Era of Numerical Society Transformation” Session SP-10 “Planification et Commande de la Production pour l’Industrie 4.0” / “Production Planning and Control for Industry 4.0” Session SP-11 “Optimisation des Systèmes de Production dans le Contexte 4.0 Utilisant l’Amélioration Continue” / “Production System Optimization in 4.0 Context Using Continuous Improvement” Session SP-12 “Défis pour la Conception des Systèmes de Production Cyber-Physiques” / “Challenges for the Design of Cyber Physical Production Systems” Session SP-13 “Production Avisée et Développement Durable” / “Smart Manufacturing and Sustainable Development” Session SP-14 “L’Humain dans l’Usine du Futur” / “Human in the Factory of the Future” Session SP-15 “Ordonnancement et Prévision de Chaînes Logistiques Résilientes” / “Scheduling and Forecasting for Resilient Supply Chains

Économie du développement soutenable

La question écologique redessine les frontières des disciplines scientifiques. La physique et la chimie, la biologie et la géologie se rapprochent, s’articulent et s’intègrent en une science de la Terre (Earth science) dont l’étude en systèmes (Earth systems) monte en puissance dans les meilleures universités du monde. Ce savoir nouveau ne pourra toutefois se muer en une véritable science de la soutenabilité qu’avec le concours des sciences sociales et des humanités, qui elles-mêmes commencent à organiser leur dialogue méthodologique sur le terrain écologique. La question de la place de l’économie dans cette recomposition fondamentale est donc aujourd’hui posée. Cet ouvrage collectif entend, à sa mesure, contribuer à l’éclairer. [Premier paragraphe

Economie du développement soutenable.

La question écologique redessine les frontières des disciplines scientifiques. La physique et la chimie, la biologie et la géologie se rapprochent, s’articulent et s’intègrent en une science de la Terre (Earth science) dont l’étude en systèmes (Earth systems) monte en puissance dans les meilleures universités du monde. Ce savoir nouveau ne pourra toutefois se muer en une véritable science de la soutenabilité qu’avec le concours des sciences sociales et des humanités, qui elles-mêmes commencent à organiser leur dialogue méthodologique sur le terrain écologique. La question de la place de l’économie dans cette recomposition fondamentale est donc aujourd’hui posée. Cet ouvrage collectif entend, à sa mesure, contribuer à l’éclairer.

Déterminants de la capacité d'adaptation des agriculteurs et méthode d'évaluation de la vulnérabilité au changement climatique, en cas des exploitations maïsicoles en Occitanie

Le changement climatique est un (si ce n’est le) défi de notre siècle. Il impacte fortement l’agriculture française et particulièrement la culture de maïs, de plus en plus vulnérable du fait de ses besoins en eau pendant la période estivale. Les maïsiculteurs doivent s’adapter pour tendre vers des systèmes résilients capables de maintenir la production, l’activité économique des régions productrices ainsi que le revenu des agriculteurs de ces régions. La communauté scientifique a déjà proposé une multitude de stratégies d’adaptation, qui sont cependant adoptées de façon hétérogène dans des situations similaires (même région et niveau de production) En outre, parmi les adoptants, certaines stratégies s’avèrent parfois être des maladaptations. Ainsi, il est essentiel de proposer des stratégies adoptables par les agriculteurs et adaptées au cas par cas. Pour y contribuer, l’objectif de ma thèse était de construire des méthodes d’évaluation de la vulnérabilité au changement climatique des exploitations agricoles. L’approche mobilisée peut être qualifiée de systémique, participative et interdisciplinaire. Dans un premier temps, ma thèse vise à mieux caractériser les dimensions de la vulnérabilité telle que définie par le GIEC. Il s’agit en particulier d’identifier les déterminants de la capacité d’adaptation, dimension encore peu étudiée et pourtant essentielle pour comprendre et accompagner le choix des stratégies d’adaptation par les agriculteurs. En empruntant des approches et des outils à l’économie comportementale, cette première étape de ma thèse a permis de mettre en évidence le rôle du profil cognitif et psychologique de l’agriculteur dans sa capacité d’adaptation, dans un contexte de changement climatique. Dans un second temps, je développe un cadre conceptuel de la vulnérabilité au changement climatique intégrant les déterminants de la capacité d’adaptation précédemment identifiés. Ce cadre sert ensuite de guide pour l’élicitation d’indicateurs d’évaluation au cours d’entretiens semi-directifs auprès d’agriculteurs. A partir de ces indicateurs, ma thèse propose en troisième partie une méthodologie de construction d’une méthode d’évaluation de la vulnérabilité au changement climatique à l’échelle de l’exploitation. La concrétisation de ce travail de recherche à travers la création d’un outil d’évaluation opérationnel et adoptable par les agriculteurs et leurs conseillers est en cours de développement. Cet outil permettrait (i) le diagnostic de la vulnérabilité au changement climatique, (ii) le dialogue autour des leviers permettant d’améliorer la capacité d’adaptation de l’agriculteur, et (iii) le test de stratégies à mettre en place afin de réduire la vulnérabilité au changement climatique de l’exploitation