DEFOURNY Agathe (ULg)
Push-pull tests for the characterization of heterogeneity in alluvial aquifers
Supervised : Dr. Serge Brouyère
« In the scope of polluted site management, the heterogeneity of the subsoil is an important factor to take into account in the sizing of a remediation plan. This thesis aims at assessing the heterogeneity of an alluvial aquifer through the use of push-pull tests. Push pull tests are single-well tracer tests consisting in the injection of a tracing substance in the aquifer (« push »), followed by the extraction of the mixture of tracing substance and groundwater from the same well (« pull »). These tests are especially suited to polluted sites considering their ease of implementation and the small volume of potentially polluted water involved.
Four tests were performed, during which a potassium chloride tracing solution was injected and then withdrawn from the aquifer. The differences between the tests was either the resting time that separated the injection and extraction phases, the injection rate or the injected volume. The influence of the resting period, of the injected volume and of the injection rate was studied. The mass recovery ratio was computed for each test and ranged between 70 and 80 %, ensuring a good representativity of the results.
An analytical expression of a retardation coefficient was established, taking into account the natural flow in the aquifer. This expression is based on the recovery of the centre of mass of the tracer. Considering that the chosen tracer does not sorb on solid surface and that the dispersion effect is minimised in push-pull tests due to the flow reversal, the computed retardation highlights the importance of diffusion or immobile water effects. Indeed, the tracer recovery will be delayed as mass exchanges develop between high permeability zones and immobile water zones. Theses effects will be greater as the heterogeneity in the medium is important. The estimated retardation coefficients were comprised between 1 and 2.3 for the different tests but are expected to stabilise to a value of 2.4 as the elapsed time between the injection and extraction period increased. The stabilised value of the retardation is expected to correspond to the reaching of the equilibrium between the tracer concentration in high and in low permeability zones.
The retardation coefficient is however highly dependent on the estimation of several parameters that are strongly correlated: the pore water velocity, the effective porosity and the dispersivity coefficient. Several propositions to make these estimations more robust have been presented. »
MASSINON Babette (ULg-Gx)
Dynamique de la fertilité des prairies subalpines selon leurs usages – Cas de l’Adret de Villar d’Arene (Hautes-Alpes France)
Co-Promoteurs : Sandra Lavorel et Marc Dufrene
« Suite aux changements socio-économiques depuis la Seconde Guerre Mondiale, l’extensification de la gestion des prairies permanentes de montagne est un phénomène largement répandu, en particulier dans les Alpes européennes. L’extensification agricole se répercute sur la dynamique de l’azote (N) et, de ce fait, sur la fertilité des prairies. Dans ce travail de fin d’études, deux approches complémentaires ont été utilisées pour analyser les effets de l’évolution du système agropastoral dans une commune française des Hautes-Alpes sur la dynamique de l’N et la fertilité des prairies subalpines, où l’extensification se traduit par une baisse de la fertilisation organique et une conversion de la fauche vers le pâturage
La première approche est une modélisation des bilans azotés pour l’ensemble du versant agricole comparant les années 1970 avec la période actuelle. Elle a mis en évidence que le bilan azoté du versant, auparavant à l’équilibre, est à présent en déficit, et que la cause principale de ce déséquilibre est le manque de retour d’N sur les prés de fauche.
La deuxième approche est une analyse sur le terrain de l’évolution au cours de la dernière décennie de la fertilité des prairies et du stock de leur sol en carbone et N en fonction de leur usage. Elle a révélé que la baisse de fertilisation des prairies de fauche en terrasses provoquait une diminution sensible des trois paramètres mesurés, mais que les prés de fauche restaient globalement autant voire plus fertiles que les pâturages.
La conclusion est que pour assurer la pérennité de l’agriculture dans cette région et le maintien des prés de fauche, abritant une riche biodiversité et ont une valeur culturelle importante, la gestion de l’N doit être améliorée. La proposition est de mettre en place une démarche d’expérimentations en matière de fertilisation organique en collaboration avec les agriculteurs, en vue d’identifier des pratiques de fertilisation durables – non seulement du point de vue écologique, mais aussi de la charge de travail qu’elles impliquent et de leur coût. »
MICHEL Hadrien (ULg)
Inversion and Prediction-Focused Approach (PFA) imaging of multiple loops Surface Nuclear Magnetic Resonance (SNMR) data
Superviseur : Prof. Dr. Frédéric Nguyen
« La résonance magnétique protonique (RMP) est une expérience géophysique qui permet de récupérer les paramètres hydrogéologiques de la subsurface à l’aide de mesures en surface. Cependant, la méthode souffre d’un faible rapport signal/bruit.
Pour surmonter cet obstacle, une nouvelle configuration expérimentale, appelée configuration à multi-boucles (ou multi- centrale), est introduite, bénéficiant à la fois d’un rapport signal/bruit amélioré et d’une sensibilité accrue à la subsurface peu profonde. Afin de profiter de ces avantages, une adaptation de l’inversion QT à la pointe de la technologie est proposée.
D’autre part, une nouvelle approche innovante pour l’interprétation des données SNMR est développée et testée. Cette approche, appelée imagerie par approche prédictive (Prediction-Focused Approach, PFA), fait partie d’une méthode alternative, plus large, d’exploitation des données géophysiques : l’apprentissage probant bayé́sien (Bayesian Evidential Learning, BEL). La PFA permet une quantification de l’incertitude sur les paramètres de modèles à l’aide de relations statistiques entre des modèles et des données simulées. Pour démontrer la faisabilité et la précision de la méthode, le procédé a été appliqué tant à des données synthétiques qu’à des données réelles (Mont Rigi, Belgique).
Les résultats obtenus ont été comparés avec les résultats issus de l’inversion QT, démontrant la supériorité de l’approche prédictive. Enfin, l’inversion QT et l’imagerie PFA sont testées sur des expériences multi-boucles synthétiques et réelles. Les résultats ont été comparés à la configuration coïncidente classique, prouvant l’utilité de la configuration multi-boucles dans des contextes spécifiques, où l’intérêt est porté sur les premiers mètres de la subsurface par exemple. »
MOREAU Hélie (ULB)
Autoconsommation collective d’électricité photovoltaïque en Région de Bruxelles Capitale. Une solution pour davantage d’électricité verte
Directeur : Directeur : Michel HUART, Co-directeur : Grégoire WALLENBORN
« Ce travail porte sur les conditions de mise en place d’une règlementation permettant l’autoconsommation collective d’électricité photovoltaïque en Région de Bruxelles Capitale. Il s’inscrit dans le contexte de la fin du mécanisme de compensation qui permettait aux installations photovoltaïques d’être financièrement rentables à Bruxelles. L’autoconsommation collective est une solution pour combler ce manque de rentabilité et ainsi permettre le développement du photovoltaïque. L’étude cherche les conditions qui permettront son développement juste et optimum. Pour cela, une analyse des formes d’autoconsommation collective qui existent principalement en France et en Allemagne est effecutée. Un certain nombre de paramètres sont retenu qui diffèrent d’un cas à l’autre.
Cette analyse permet de proposer une grille de paramètres qui regroupe des questions par thème. Cette grille des paramètres a ensuite été soumise sous forme de questionnaires à huit acteurs du réseau bruxellois sélectionnés pour le rôle que joue l’entité dans laquelle ils travaillent. Les huit acteurs représentent la chaîne d’approvisionnement de l’électricité photovoltaïque en RBC.
Une analyse SWOT est réalisée qui met en évidence les principaux éléments positifs et négatifs influant sur le développement de l’autoconsommation collective en RBC. Ainsi, l’autoconsommation collective incite à réduire le pic d’injection d’électricité, incite à soulager le réseau, permet de créer un lien entre producteurs et consommateurs, met fin aux problèmes rencontrés quant à l’installation de panneaux photovoltaïque (moyens financiers et techniques), ne nuit pas à la sécurité d’approvisionnement. Ces éléments sont regroupés à la fin de la partie 2 dans le graphique de l’analyse SWOT.
Dans la partie 3, les réponses recueillies lors des entretiens pour chaque question posée sont analysées et une solution qui semble juste et qui vise à faire consensus est proposée. Au final, deux schémas d’autoconsommation collective, l’un avec compteur communicant et l’autre sans, sont présentés. Une tarification qui différencie les consommations autoproduites des consommations alloproduites (qui proviennent du réseau haute tension) est proposée. Ce travail, qui est principalement destiné aux acteurs publics, aux lobbyistes des énergies renouvelables et au régulateur bruxellois apporte des propositions concrètes et propose des éléments pour analyser ces propositions. Il permet donc à chacun de construire son point de vue sur l’autoconsommation collective. »
PELICAEN Erik (VUB-Bruface)
Development of an adaptive shading device using a biomimetic approach. Redesign of the South facade of the Arab Institute
Supervisor: Prof. Ahmed Z. Khan and Prof. Niels De Temmerman, Adviser: Ir François Denis
« Environmental issues like climate change and energy overconsumption have steadily gained global awareness in the construction industry. The urgent demand for sustainable solutions to meet future energy targets has stimulated the interest for dynamic features in building envelopes, regulating the energy metabolism of an edifice. These so-called climate adaptive facades are able to respond to changing weather conditions and may therefore significantly reduce the energy demands of active HVAC devices to maintain indoor comfort.
One of the first buildings accommodating an adaptive shading system was the Arab World Institute in Paris (1987). However, the technical complexity and maintenance-intensity of the device caused it yet to become inoperable in its early years. Despite the architectural and sociocultural prestige of the building, an alternative mechanism to replace the iris-like diaphragms on its south facade has not yet been explored.
Since nature provides an inexhaustible resource of evolutionary success stories, the investigation of biological responsive systems can be interesting for the development of an adaptive shading device. Biomimetic solutions have proven to be promising for energy efficient designs but their application in kinetic architecture remains largely unexploited.
This master thesis explores the development of bio-inspired kinetic shading systems and focuses on their potential to retrofit the defective diaphragms of the Arab World Institute. Through an analysis of the building from an engineering as well as an architectural perspective, a proposal for the redesign is made by drawing inspiration from existing projects incorporating biomimetic adaptive facade systems. The prototyping of two biomimetic techniques (thermo-bimetal curling and curved-line folding) provides guidelines and recommendations for future research and encourages the development of innovative adaptive facade systems. »
SMESSAERT Jacob (ULg-Gx)
From commodification to politisation. An essay on capitalism’s engagement with nature
Référents : Kevin Maréchal (ULg) et Bruno Villalba (AgroParisTech)
« Le mémoire analyse de manière critique les interactions entre le capitalisme et différentes visions occidentales de la nature pour mettre en évidence les manières variées dont le capitalisme transforme discursivement et matériellement ce que nous entendons par la nature.
Les différents processus de marchandisation de la nature (connus en anglais sous le terme de commodification) sont une expression très concrète du paradigme de croissance intrinsèque au capitalisme, ce dernier portant une responsabilité historique et actuelle dans la crise écologique en cours (changement climatique, perte de biodiversité, dégradation d’habitat, etc.). Plutôt que d’accepter la solution capitaliste à la crise écologique, qui consiste en « selling nature to save it », ce travail aborde cette crise comme une crise politique avant tout, une crise de notre relation politique aux non humains, afin de proposer des perspectives de politisation de la nature.
Deux perspectives de politisation sont développées, l’une aristotélicienne, l’autre machiavélienne, qui se situent respectivement au cœur et à la marge du projet démocratique occidental actuel. Cette politisation ferait enfin émerger la nature au centre de l’espace démocratique, en ce qu’elle pose un attachement inconditionnel aux valeurs de liberté et d’égalité dans nos réponses collectives aux changements rapides que traverse notre monde commun.
L’aspect innovant de la démarche consiste à lier la discussion sur la commodification de la nature avec celle de sa politisation, en montrant que cette dernière sert justement à questionner l’emprise économique sur l’espace démocratique et les façons dont cette emprise conditionne les décisions collectives actuelles et futures. »