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Modeled contributions of sediment sources to total suspended sediment flux in two mesoscale catchments
No full textMetadata describing the data presented in the article published by Uber et al (2021).Uber, M., Nord, G., Legout, C., and Cea, L.: How do modeling choices and erosion zone locations impact the representation of connectivity and the dynamics of suspended sediments in a multi-source soil erosion model?, Earth Surf. Dynam., 9, 123–144, https://doi.org/10.5194/esurf-9-123-2021, 2021.To download corresponding data files, please use the following link:https://doi.osug.fr/data/public/IGE_EROSION_MODEL_2020/Complete dataset can be vizualized using the following R application:https://shiny.osug.fr/app/EROSION_MODEL.2020The application enables to show the contribution of erosion zones that act as sediment sources to total suspended sediment load in percent simulated with the IBER soil erosion model. Model output can be visualized for two mesoscale Mediterranean catchments in southeastern France, the 42 km2 Claduègne catchment and the 20 km2 Galabre catchment and for different sets of scenarios: (i) CDA threshold: The threshold of contributing drainage area (CDA) defines the length of the river network. Values were varied from 15 ha to 500 ha. (ii) Manning's n: river: Manning's roughness parameter in the river network. Values were varied from 0.025 to 0.1. (iii) Manning's n: hillslopes: Manning's roughness parameter on the hillslopes. Values were varied from 0.2 to 0.8. (iv) Source classification: Source classification based on connectivity, i.e. sediment sources were subdivided based on their distance to the outlet and their distance to the river. In addition to the modeled source contributions the time series of rainfall intensity, liquid and solid discharge can be displayed
Etude des mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes à surface libre
No full textCe travail vise à étudier les mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes à surface libre. La recharge des nappes à surface libre est un maillon essentiel dans le cycle hydrochimique des bassins versants sur socle. Avant d'être transférés de la nappe vers le réseau hydrographique, les solutés transitent dans la zone non saturée constituée de sol et d'altérite. Nous nous intéressons aux solutés anioniques et plus particulièrement aux nitrates compte tenu des enjeux environnementaux que revêt la pollution diffuse azotée. Les mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes ont été caractérisés et étudiés en conditions naturelles sur le bassin versant de Kerbernez sur l'ensemble du continuum zone non saturé / zone de fluctuation de nappe / zone saturée en permanence, par modélisation numérique sur un versant théorique et par traçage sur une colonne d'arène granitique. L'activité bactérienne dans la zone non saturée profonde a été quantifiée par expérimentations en batch.Les observations faites dans la nappe à Kerbernez montrent que si les concentrations sont très stables en profondeur, elles présentent de fortes variations en surface à l'échelle de l'année hydrologique, particulièrement dans la zone de fluctuation de nappe. La zone de fluctuation de nappe est une zone active de mélange entre des eaux d'origine et d'âge différents, et où des transferts latéraux rapides peuvent avoir lieu. L'inaptitude des modèles classiques de transfert (Convection-Dispersion et Mobile-Immobile) à reproduire les traits caractéristiques des variations chimiques dans la zone de fluctuation de nappe a été montrée, confirmant la nécessité de prendre en compte l'hétérogénéité des écoulements.Ainsi, nous proposons une représentation du milieu sous forme de deux compartiments de porosité mobile, un lent et un rapide, expliquant l'origine des fortes variations chimiques intra-annuelles dans la zone de fluctuation de nappe. Les courbes d'élution en sortie de colonne au laboratoire montrent que la dispersion des solutés augmente en régime de fluctuation de nappe par rapport aux régimes d'écoulement stationnaire. Ces fortes dispersions seraient le résultat de l'activation alternée de chacun des deux compartiments de porosité mobile, activation contrôlée par le degré de saturation du milieu. Les variations inter-annuelles des concentrations en conditions naturelles dans la zone non saturée nous ont conduit à définir un troisième compartiment de porosité immobile échangeant par diffusion avec les autres compartiments de porosité. Nous avons par ailleurs montré à partir de l'analyse des concentrations mesurées sur le terrain et dans les incubations au laboratoire que de la dénitrification hétérotrophe se produisait dans la zone non saturée profonde. Le compartiment immobile de la porosité serait le lieu de cette dénitrification.Soo
Etude des mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes à surface libre
No full textCe travail vise à étudier les mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes à surface libre. La recharge des nappes à surface libre est un maillon essentiel dans le cycle hydrochimique des bassins versants sur socle. Avant d'être transférés de la nappe vers le réseau hydrographique, les solutés transitent dans la zone non saturée constituée de sol et d'altérite. Nous nous intéressons aux solutés anioniques et plus particulièrement aux nitrates compte tenu des enjeux environnementaux que revêt la pollution diffuse azotée. Les mécanismes hydrologiques et biogéochimiques de la recharge des nappes ont été caractérisés et étudiés en conditions naturelles sur le bassin versant de Kerbernez sur l'ensemble du continuum zone non saturé / zone de fluctuation de nappe / zone saturée en permanence, par modélisation numérique sur un versant théorique et par traçage sur une colonne d'arène granitique. L'activité bactérienne dans la zone non saturée profonde a été quantifiée par expérimentations en batch.Les observations faites dans la nappe à Kerbernez montrent que si les concentrations sont très stables en profondeur, elles présentent de fortes variations en surface à l'échelle de l'année hydrologique, particulièrement dans la zone de fluctuation de nappe. La zone de fluctuation de nappe est une zone active de mélange entre des eaux d'origine et d'âge différents, et où des transferts latéraux rapides peuvent avoir lieu. L'inaptitude des modèles classiques de transfert (Convection-Dispersion et Mobile-Immobile) à reproduire les traits caractéristiques des variations chimiques dans la zone de fluctuation de nappe a été montrée, confirmant la nécessité de prendre en compte l'hétérogénéité des écoulements.Ainsi, nous proposons une représentation du milieu sous forme de deux compartiments de porosité mobile, un lent et un rapide, expliquant l'origine des fortes variations chimiques intra-annuelles dans la zone de fluctuation de nappe. Les courbes d'élution en sortie de colonne au laboratoire montrent que la dispersion des solutés augmente en régime de fluctuation de nappe par rapport aux régimes d'écoulement stationnaire. Ces fortes dispersions seraient le résultat de l'activation alternée de chacun des deux compartiments de porosité mobile, activation contrôlée par le degré de saturation du milieu. Les variations inter-annuelles des concentrations en conditions naturelles dans la zone non saturée nous ont conduit à définir un troisième compartiment de porosité immobile échangeant par diffusion avec les autres compartiments de porosité. Nous avons par ailleurs montré à partir de l'analyse des concentrations mesurées sur le terrain et dans les incubations au laboratoire que de la dénitrification hétérotrophe se produisait dans la zone non saturée profonde. Le compartiment immobile de la porosité serait le lieu de cette dénitrification.Soo
Connected devices and privacy : a long journey ahead
No full textÀ l'ère de l'Internet des Objets (IdO), les maisons intelligentes sont de plus en plus équipés d'objets connectés, dont les implications sur la vie privée restent largement inconnues des utilisateurs finaux. Dans ce travail, je présenterai les problèmes qu'un utilisateur peut rencontrer lors de l'installation et de l'utilisation d'objets connectés, en focalisant mon étude sur des ampoules intelligentes représentatives et populaires venant de différents fabricants. J'analyserai les implications sur la vie privée des diverses techniques de contrôle de ces ampoules (c.-à-d., l'allumage et l'extinction de l'ampoule à l'aide de différentes applications smartphone, enceintes connectées et boutons intelligents). Je montrerai que les problèmes liés à la vie privée dans le contexte des maisons intelligentes dépendent en grande partie de la technique de contrôle adoptée par l'utilisateur pour contrôler un objet connecté, et non pas seulement l'objet lui-même. Je montrerai qu'il existe des problèmes de souveraineté, de fuites de données, d'inférences de comportements, de traçage, ou encore de conception des applications. Je montrerai dans un second temps les problèmes liés aux configurations des applications et aux chartes de vie privée et montrerai que les fabricants étudiés ne peuvent pas prétendre recueillir un consentement valide de l'utilisateur. Je soulignerai que, dans la plupart des cas, l'utilisateur final ne peut pas raisonnablement comprendre la situation qui est trop complexe (protocoles différents, quantité de données partagées, manque de connaissance). Par conséquent, la situation actuelle n'est ni respectueuse de la vie privée de l'utilisateur, ni légale (pas de consentement), ni souveraine (dépendances avec des acteurs étrangers). Je proposerai donc quelques pistes pour résoudre ces problèmes, notamment en préconisant l'utilisation d'objets connectés et applications fonctionnant localement, et en suggérant l'utilisation de tables de consentement afin de définir simplement ce à quoi l'utilisateur consent exactement.In the IoT era, smart homes are getting increasingly equiped withconnected devices, whose implications on privacy remain largelyunknown from end users. In this work, I will present the issues that auser can face when installing and using connected devices, by focusingmy study on smart bulbs comming from different manufacturers, whichare popular and representative. I will analyse the privacyimplications of multiple control techniques used for these bulbs(i.e., switching on and off the bulb, using different smartphoneapplications, smart speakers and smart buttons). I will show thatprivacy issues in the context of smart homes depend mostly on thecontrol technique chosen by the user to control his device, ratherthan the device itself. I will show that there are issues concerningsovereignty, data leaks, behaviour inferences, tracking, or evenapplications design. I will then show the issues concerning applicationconfigurations and privacy policies and demonstrate that manufacturerscannot pretend to collect a valid consent from users. I will highlightthat, in most cases, the end user cannot reasonably understand thesituation which is too complex (different protocols, volume of shareddata, lack of knowledge). Hence, the current situation is neitherprivacy-preserving, nor legal (no consent), nor sovereign (dependancyon remote actors). Therefore, I will sugest some ideas to solve theseissues, like using connected devices and applications that can worklocally, or creating tables of consent in order to easily define whata user consents to exactly
Synthesis of amphiphilic functional copolymers applied to the crystallization of calcium carbonate particles in supercritical CO2 medium by a continuous and eco-responsible emulsification processtitre
No full textL’objectif de ce travail était d’étudier un procédé de carbonatation par émulsification en phase CO2 supercritique pour l’élaboration de particules de CCP aux caractéristiques contrôlées (polymorphisme, taille et structure). Ce procédé́ repose sur la formulation d’une émulsion Eau/CO2 (E/C) dont la stabilisation est assurée par l’utilisation d’un copolymère amphiphile. Tout d’abord, la démarche proposée visait à (i) synthétiser par polymérisation radicalaire des copolymères amphiphile en comparant de l’activité́ interfaciale Eau/CO2 avec celles de copolymères commerciaux Pluronic® en vue de leur utilisation pour le contrôle de l’émulsion et de la stabilisation des gouttelettes aqueuses constituant le siège de la carbonatation. L’étude du comportement tensioactif des copolymères a été réalisée et corrélée à l’effet de leur structure moléculaire, en étudiant l’interface Eau/CO2 et leur impact à stabiliser des émulsions. Elle a été investiguée à l’aide d’un banc d’expérimentation développé et éprouvé au laboratoire muni d’un réacteur agité de visualisation de l’émulsion, d’un tensiomètre à goutte pendante et d’un analyseur in situ de diffusion dynamique de la lumière. Il a pu être démontré le caractère micellaire et thermosensible des copolymères de la famille PDMS13-b-POEGMAX. Un banc d’essai microfluidique a été développé dans le but d’étudier la mise en œuvre du procédé de carbonatation par émulsification continue impliquant les copolymères synthétisés ainsi qu’une sélection de polymères commerciaux. Différentes conditions hydrodynamiques, de pression et deux dispositifs de mis en contact des phases ont été également investigués au regard des caractéristiques des particules de CCP (taille, distribution, morphologie, polymorphisme).In this study, the objective was to develop a new process PCC particle with controlled characteristics (polymorphism, size and structure). The carbonation process is based on the formulation of a water / carbon dioxide supercritical emulsion (W/C) whose stabilization is ensured by the use of an amphiphilic diblock copolymer. First of all, the proposed approach aimed to (i) synthesize by radical polymerization of PDMS13-b-POEGMAx type and (ii) the comparative study of their E / C interfacial activity with commercial Pluronics® copolymers for their use for the emulsion control and the stabilization of the aqueous droplets constituting the site of carbonation. The study of the surfactant behavior of the copolymers was carried out and correlated with the effect of their molecular structure by studying W/C interface and their impact on stabilizing emulsions.It was investigated using an experimental bench developed and tested in the laboratory equipped with a stirred batch reactor for the emulsion visualization, a pendant drop tensiometer and an in situ dynamic light scattering technique. It has been possible to demonstrate the micellar and thermosensitive behavior of of the PDMS13-b-POEGMAx copolymers. Microfluidic bench was developed in order to study the implementation of the carbonation process by continuous emulsification involving copolymers. Different hydrodynamic and pressure conditions and two fluid contacting devices were also investigated with regard to the characteristics of the CCP particles (size, distribution, morphology, polymorphism
Synthèse de copolymères fonctionnels amphiphiles appliqués à la cristallisation de particules de carbonate de calcium en milieu CO2 supercritique par un procédé d'émulsification continu et écoresponsable
No full textIn this study, the objective was to develop a new process PCC particle with controlled characteristics (polymorphism, size and structure). The carbonation process is based on the formulation of a water / carbon dioxide supercritical emulsion (W/C) whose stabilization is ensured by the use of an amphiphilic diblock copolymer. First of all, the proposed approach aimed to (i) synthesize by radical polymerization of PDMS13-b-POEGMAx type and (ii) the comparative study of their E / C interfacial activity with commercial Pluronics® copolymers for their use for the emulsion control and the stabilization of the aqueous droplets constituting the site of carbonation. The study of the surfactant behavior of the copolymers was carried out and correlated with the effect of their molecular structure by studying W/C interface and their impact on stabilizing emulsions.It was investigated using an experimental bench developed and tested in the laboratory equipped with a stirred batch reactor for the emulsion visualization, a pendant drop tensiometer and an in situ dynamic light scattering technique. It has been possible to demonstrate the micellar and thermosensitive behavior of of the PDMS13-b-POEGMAx copolymers. Microfluidic bench was developed in order to study the implementation of the carbonation process by continuous emulsification involving copolymers. Different hydrodynamic and pressure conditions and two fluid contacting devices were also investigated with regard to the characteristics of the CCP particles (size, distribution, morphology, polymorphism.L’objectif de ce travail était d’étudier un procédé de carbonatation par émulsification en phase CO2 supercritique pour l’élaboration de particules de CCP aux caractéristiques contrôlées (polymorphisme, taille et structure). Ce procédé́ repose sur la formulation d’une émulsion Eau/CO2 (E/C) dont la stabilisation est assurée par l’utilisation d’un copolymère amphiphile. Tout d’abord, la démarche proposée visait à (i) synthétiser par polymérisation radicalaire des copolymères amphiphile en comparant de l’activité́ interfaciale Eau/CO2 avec celles de copolymères commerciaux Pluronic® en vue de leur utilisation pour le contrôle de l’émulsion et de la stabilisation des gouttelettes aqueuses constituant le siège de la carbonatation. L’étude du comportement tensioactif des copolymères a été réalisée et corrélée à l’effet de leur structure moléculaire, en étudiant l’interface Eau/CO2 et leur impact à stabiliser des émulsions. Elle a été investiguée à l’aide d’un banc d’expérimentation développé et éprouvé au laboratoire muni d’un réacteur agité de visualisation de l’émulsion, d’un tensiomètre à goutte pendante et d’un analyseur in situ de diffusion dynamique de la lumière. Il a pu être démontré le caractère micellaire et thermosensible des copolymères de la famille PDMS13-b-POEGMAX. Un banc d’essai microfluidique a été développé dans le but d’étudier la mise en œuvre du procédé de carbonatation par émulsification continue impliquant les copolymères synthétisés ainsi qu’une sélection de polymères commerciaux. Différentes conditions hydrodynamiques, de pression et deux dispositifs de mis en contact des phases ont été également investigués au regard des caractéristiques des particules de CCP (taille, distribution, morphologie, polymorphisme)
Compensating for the export of nutrients and restoration of degraded soils
No full textFrench forests are currently under increasing pressure from nutritional, forest management and climatic factors that may affect the sustainability of forest ecosystems and degrade the chemical, physical and biological components of the soil. This workshop presented the current state of knowledge and discussed how soils may be degraded and how soil degredation may be remediated and restored. It also provided an opportunity for discussing various approaches to ensure sustainable forest production by using different types of input (liming/ash, sludge, etc) or by producing biomass on industrial wastelands
Experimental and Modeling Investigation of Unsaturated Solute Transport with Water-Table Fluctuation
No full textCorresponding author: [email protected] audienceWe studied the transport of a nonreactive tracer in an unconsolidated weathered granite column under steady-state flow and transient flow induced by water-table fluctuation in the bottom half of the column. Experiments reproducing one-dimensional vertical flow and tracer transport were performed at two infiltration rates, 12 and 22 mm h–1. Breakthrough data were used (i) to compare tracer dispersion under steady-state and transient flow, (ii) to analyze the mechanisms responsible for tracer transport under both flow conditions, and (iii) to test the ability of existing transport models to reproduce observed breakthrough curves (BTCs). The BTCs under steady-state flow are typical of physical nonequilibrium transport in a dual-porosity medium. The shapes of BTCs under transient flow are less common, showing multiple peaks. The spreading of the tracer was one order of magnitude greater under transient flow than under steady-state flow. We attribute the multiple-peak shape of BTCs and the greater spreading under transient flow to rapid convection in a rapid mobile domain. Diffusion and advection could account for tracer exchanges between the slow mobile domain, which is active during unsaturated water flow, and the rapid mobile domain, which becomes active as soon as the pore space is fully saturated. Water flow was simulated with the Richards equation using HYDRUS-1D. A mobile–immobile transport model coupled to the Richards equation reproduced the BTCs satisfactorily under steady-state flow at both infiltration rates; however, it was unable to reproduce the multiple peaks of tracer concentrationse under a fluctuating water-table regime
Preferential flow and slow convective chloride transport through the soil of a forested landscape (Fougères, France)
No full textInternational audiencehis study aims to assess the water flow and non-reactive solute transfers occurring in a glossic acidic soil under a beech forest in Brittany (Fougères, France). The specific objectives were to study the water and chloride transfers in this soil, to understand the spatial and temporal variability of these transfers and to produce a data set in this forest site for future modelling. For this, we carried out a field tracer experiment and sprinkled chloride enriched solution over two areas of soil (2 × 66 m2) in March, 2006. Subsequently, we monitored the composition of the soil solutions collected by zero tension plate lysimeters and ceramic cup lysimeters installed at depths between 0 and 240 cm, over a period of 18 months. We prove that preferential flow through rapid-mobile porosity and slow transfers by convective flux though slow-mobile porosity coexist in the soils of the experimental plot, and that the time scales brought into play ranged from a few days to a yearly scale. The transfer velocities ranged between 2.38 mm day− 1 for the slowest convective flux and 600 mm day− 1 for the fastest preferential flows. We also prove that the rapid-mobile porosity represents only a small proportion of the soil volume (the mean of all depths, except 10 cm, was about 11%) but the quantity of solute transferred, which by-passes a large part of the rooting zone, may be important (around 17% of the tracer mass applied). The rapid transfer is mainly governed by the soil moisture combined with precipitation intensities and the slow transfer mainly by the cumulative percolation flux. Both transfers are also characterised by wide spatial and temporal variability. The wide transfer variability may be explained by the hydrodynamic dispersion related to the heterogeneity of the slow and rapid porosities, combined with the impact of the 2006 growing season, which slowed down the tracer displacement. Lastly, the experiment proves that the zero tension plate lysimeters mainly collect rapid drainage water, as preferential flows, while the ceramic cup lysimeters mainly collect slow-mobile water mixed with rapid drainage water
Clustering and Sharing Incentives in BitTorrent Systems
No full textThis article is the author version of a paper accepted at ACM SIGMETRICS'2007. In particular, this paper is different from the technical report inria-00112066, version 1 - 21 November 2006. The technical report inria-00112066, version 1 - 21 November 2006 is a extended version of this paper (same title and authors, but different content) Version 2 is the same content as version 1, but with a different class in order to match the camera ready format for SIGMETRICSPeer-to-peer protocols play an increasingly instrumental role in Internet content distribution. It is therefore important to gain a complete understanding of how these protocols behave in practice and how their operating parameters affect overall system performance. This paper presents the first detailed experimental investigation of the peer selection strategy in the popular BitTorrent protocol. By observing more than 40 nodes in instrumented private torrents, we validate three protocol properties that, though believed to hold, have not been previously demonstrated experimentally: the clustering of similar-bandwidth peers, the effectiveness of BitTorrent's sharing incentives, and the peers' high uplink utilization. In addition, we observe that BitTorrent's modified choking algorithm in seed state provides uniform service to all peers, and that an underprovisioned initial seed leads to absence of peer clustering and less effective sharing incentives. Based on our results, we provide guidelines for seed provisioning by content providers, and discuss a tracker protocol extension that addresses an identified limitation of the protocol
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