Multi-scale micro-structure generation strategy for up-scaling transport in clays

Clays and claystones are used as backfill and barrier materials in the design of waste repositories, because they act as hydraulic barriers and retain contaminants. Transport through such barriers occurs mainly by molecular diffusion. There is thus an interest to relate the diffusion properties of clays to their structural properties. In previous work, we have developed a concept for up-scaling pore-scale molecular diffusion coefficients using a grid-based model for the sample pore structure. Here we present an operational algorithm which can generate such model pore structures of polymineral materials. The obtained pore maps match the rock’s mineralogical components and its macroscopic properties such as porosity, grain and pore size distributions. Representative ensembles of grains in 2D or 3D are created by a lattice Monte Carlo (MC) method, which minimizes the interfacial energy of grains starting from an initial grain distribution. Pores are generated at grain boundaries and/or within grains. The method is general and allows to generate anisotropic structures with grains of approximately predetermined shapes, or with mixtures of different grain types. A specific focus of this study was on the simulation of clay-like materials. The generated clay pore maps were then used to derive upscaled effective diffusion coefficients for non-sorbing tracers using a homogenization technique. The large number of generated maps allowed to check the relations between micro-structural features of clays and their effective transport parameters, as is required to explain and extrapolate experimental diffusion results. As examples, we present a set of 2D and 3D simulations and investigated the effects of nanopores within particles (interlayer pores) and micropores between particles. Archie’s simple power law is followed in systems with only micropores. When nanopores are present, additional parameters are required; the data reveal that effective diffusion coefficients could be described by a sum of two power functions, related to the micro- and nanoporosity. We further used the model to investigate the relationships between particle orientation and effective transport properties of the sample.

Dilution of non-reactive tracers in variably saturated sandy structures

Based on a dye tracer experiment in a sand tank we addressed the problem of local dispersion of conservative tracers in the unsaturated zone. The sand bedding was designed to have a defined spatial heterogeneity with a strong anisotropy. We estimated the parameters that characterize the local dispersion and dilution from concentration maps of a high spatial and temporal resolution obtained by image analysis. The plume spreading and mixing behavior was quantified on the basis of the coefficient of variation of the concentration and of the dilution index. The heterogeneous structure modified the flow pattern depending on water saturation. The shape of the tracer plumes revealed the structural signature of the sand bedding at low saturation only. In this case pronounced preferential flow was observed. At higher flow rates the structure remained hidden by a spatially almost homogeneous behavior of the plumes. In this context, we mainly discuss the mechanism of re-distributing a finite mass of inert solutes over a large volume, due to macro- and micro-heterogeneities of the structure. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. AU rights reserved.

Pour une approche ressourcielle du développement durable

Cet article défend la thèse de la pertinence d’une approche « ressourcielle » du développement durable. Pour ce faire, l’article montre dans quelle mesure la gestion durable des systèmes de ressource – et notamment des ressources communes, que celles-ci soient naturelles, infrastructurelles ou encore culturelles – constitue une condition sine qua non de la durabilité ; ceci dans la mesure où les questions de ressources sont autant des questions « environnementales », que « sociales » et « économiques », et qu’elles concernent ou mieux, relient – en montrant leur interdépendance – les trois dimensions de la durabilité. Pour ce faire, l’article propose un cadre d’analyse fondé sur les concepts de « ressource » et de « régime institutionnel de ressource » et illustre ces deux concepts à l’aide d’une application empirique à des ressources infrastructurelles que sont les réseaux de transport aérien et ferroviaire.

Gentrification alpine : Lorsque le village de montagne devient un arrondissement métropolitain. Les nouveaux résidents partagés entre amour du paysage et capital symbolique

Cet article aborde la transformation de régions de montagne en lieux de résidence remplaçant des secteurs économiques plus anciens (agriculture, industrie manufacturière, tourisme) dans les montagnes européennes. Il se place dans la perspective du développement régional et de son impact sur les ressources régionales fixes, le « capital territorial ». Cette nouvelle tendance affecte les montagnes européennes de deux manières, et participe à la formation de régions métropolitaines qui combinent centres métropolitains et environnements de loisirs fondés sur les attraits du paysage pour constituer de nouvelles entités intégrées. Au cours du processus, le paysage devient un bien de consommation nouveau et rare, qui joue un rôle dans l’accumulation du capital investi. L’article établit que les concepts d’esthétique du paysage et d’agréments ne suffisent pas à expliquer cette nouvelle dynamique, car ils méconnaissent les processus spatio-économiques ainsi que le rôle de la marchandisation du paysage pour les nouveaux résidents. Ces nouveaux résidents ont un profil plus « multilocal » que migrant. La multilocalité et l’usage sélectif des produits du paysage freinent le processus d’intégration, crucial pour entretenir et développer le capital territorial. On peut poser que la présence non permanente des nouveaux résidents risque d’affaiblir et non de renforcer les structures locales existantes. Il semble donc nécessaire de déployer des efforts particuliers auprès de chaque groupe de nouveaux résidents pour que de simples résidents à temps partiel deviennent des acteurs régionaux (au moins à temps partiel). De plus, le concept du développement régional centré sur les acteurs innovants doit être remis en question dans la mesure où l’aspect « consommation » domine le rapport du paysage.

Natural Resources in 2025 - Implications for Development : Opportunity of a trunaround: An expert reassessment

In recent years developing countries have faced highly dynamic changes affecting their natural resource base and their potential for development. Taking into account these changes in the development context, InfoResources initiated a critical reassessment of the results of InfoResources Trends 2005 and again invited experts from around the world to assess trends that least developed countries are likely to be facing by 2025. The unanimous signal conveyed by the international experts for this assessment is alarming: The degradation of natural resources is progressing. By 2025 it will reach a point where livelihoods in least developing countries will be significantly threatened and an increasing number of agro-ecosystems will lose their capacity to deliver important services. Expected positive social trends will not suffice as leverage to reverse the degradation of natural resources and thus alleviate poverty and hunger. However, the present reassessment clearly reveals that a change in thinking and a shift in paradigms have begun to take place. However, a turnaround can only succeed if the emerging awareness of the need to reorient policy-making and the economy is followed by concrete action. It will be crucial that policies and institutions regain regulating power over greedy economic forces. This reassessment does not claim to be comprehensive. However, the present publication, which synthesises the experts’ inputs, aims at providing food for thought and initiating discussions.

Identification et analyse des éléments caractérisant la participation de la population locale et les paramètres à considérer pour l'élaboration d'un plan d'aménagement et de gestion de terroir: Cas du Fokontany Ambohibary Sokafana - Corridor Anjozorobe Angavo

La gestion durable des ressources naturelles est actuellement perçue comme une condition essentielle pour le développement durable, et surtout pour les pays en développement comme Madagascar. Face à la dégradation continue des ressources naturelles et surtout forestières, diverses stratégies sont adoptées par l’état malgache, dont l’extension des aires protégées qui veut allier la protection intégrale de certaines parties des ressources, et la satisfaction des besoins des populations riveraines. Le Code des Aires Protégées constitue un outil destiné à la gestion de ces aires de conservation. Toutefois, l’élaboration du plan d’aménagement ne prend pas souvent en compte des paramètres tels que l’augmentation de la population et les besoins qui s’en suivent, ou bien la participation de ces populations au processus d’élaboration et de mise en oeuvre du plan. Le défi est d’arriver à intégrer ces deux logiques de protection et de satisfaction des besoins de la population locale en réalisant des plans d’aménagement et de gestion concertés. Le cas du fokontany Ambohibary Sokafana dans le Corridor Anjozorobe Angavo est étudié pour identifier les paramètres à considérer si on veut atteindre cet objectif : paramètres écologiques et socio-économiques influençant la gestion des ressources forestières, critères permettant de définir la participation des acteurs dans cette gestion. Une revue des ouvrages spécifiques traitant du sujet ainsi que des observations et rencontres avec les divers acteurs sur terrain ont été menées afin de pouvoir identifier ces divers paramètres. Les analyses ont permis d’avancer deux scénarii qui traduisent l’intégration de la protection des forêts et la satisfaction des besoins en bois et en produits vivriers des populations riveraines, en tenant compte des motivations de ces dernières à participer au processus d’appropriation du plan d’aménagement et de gestion.

Etude de l'importance socio-économique des produits agricoles et des produits forestiers ligneux en vue d'une amélioration des revenus de la population locale. Cas de la zone de Mandraka

La zone de Mandraka, située sur la première falaise orientale, constitue une région typiquement forestière dont la topographie ne favorise pas l’extension agricole. Cependant, compte tenu des besoins de sécurisation alimentaire, le besoin graduel en terres fait que la population se trouve dans l’obligeance d’accroître les zones d’agriculture et ainsi de recourir aux ressources forestières. Cette étude dessine alors comme objectif de définir les lignes d’actions principales combinant la gestion des ressources agricoles et la valorisation durable des ressources forestières. Aussi, des enquêtes socioéconomiques (formelles et informelles) ont été entreprises afin de parvenir aux résultats escomptés. Malgré les efforts en matière de valorisation agricole, l’autosuffisance alimentaire reste encore un problème fondamental à surmonter. De ce fait, le revenu agricole ne constitue que 22,54% du revenu des ménages. Il est également constaté que l’exploitation forestière évaluée prometteuse (61,07% du revenu) semble majorer les intérêts des grands collecteurs au détriment de la masse paysanne. Par conséquent, les difficultés quant aux besoins financiers persistent et les actions tendent vers la production (exploitation) à outrance, de plus que la demande en ville ne cesse d’augmenter. Face à cette situation, l’amélioration progressive des formes d’exploitation agricole constitue une alternative complémentaire vivement incitée. De même, la rénovation de l’organisation de la filière « Produits forestiers ligneux », principalement le charbonnage demeure impérative. Il constitue la principale activité génératrice de revenu à court terme de la population. Cependant, à long terme, il contribue activement à la dégradation des ressources naturelles en l’occurrence les formations secondaires, vestige de la forêt naturelle. Il s’agit ainsi, de promouvoir les cultures vivrières et les cultures de rente visant le marché d’une part, et d’apporter des améliorations au niveau des techniques d’exploitation des ressources forestières en vue d’un rendement optimum d’autre part.

Définition d'un état zero et mise en place d'un système de suivi écologique permanent de l'arboretum de la station forestière de Mandraka

Mandraka possède de nombreux écosystèmes, dominés surtout par les forêts. Cette zone est située sur la première falaise orientale malgache et affiche des reliefs accidentés (pentes supérieures à 60%). Elle est exposée à un régime climatique à forte influence orientale se traduisant par une humidité permanente et un régime cyclonique fréquent. Les paramètres stationnels sont ainsi rudes, or ils sont écologiquement très importants car plusieurs caractéristiques physionomiques et comportementales des espèces forestières en dépendent. Cette étude s'intéresse à la station forestière de Mandraka, particulièrement à l'arboretum. Ce dernier fût créé dans les années cinquante et est actuellement géré par le Département des Eaux et Forêts. Ce site est actuellement à vocation pédagogique et écotouristique. Son état écologique est inconnu jusqu'à maintenant, et depuis sa création, aucun système n'a été mis en place pour mesurer et suivre sa viabilité. D'où, l'intitulé de ce travail de mémoire : « Définition d'un état zéro et mise en place d'un système de suivi écologique permanent de l'arboretum de la station forestière de Mandraka ». Les objectifs étant de collecter des données concernant l'état écologique actuel du site, d'identifier des indicateurs de suivi pour mesurer sa viabilité, et d'inclure un système de suivi écologique permanent dans une proposition de plan d'aménagement pour l'arboretum. Le suivi est en effet un outil très important pour l'analyse des ressources forestières. Il permet de cadrer toutes les interventions. Les diverses analyses menées lors de cette étude ont révélé une viabilité moyenne de l'arboretum. Cela est induit par une qualité de peuplement moyennement stable, une mortalité élevée (plus de 14%), et un potentiel d'avenir très faible, voire inexistant (taux de régénération à 0%). L'envahissement de la forêt artificielle par les espèces autochtones constitue la pression la plus importante de cet arboretum vu qu'il se trouve au milieu des forêts naturelles. L'analyse sylvicole effectuée sur les deux types dendrologiques révèle que les peuplements de conifères présentent des caractéristiques sylvicoles plus favorables que les feuillus. Ce niveau moyen de viabilité de l'arboretum implique ainsi la proposition d'un plan d'aménagement pour l'améliorer; le suivi est une activité primordiale, d'où la proposition d'un plan de suivi permanent pour l'arboretum. A noter que malgré la considération du critère de représentativité pour l'échantillonnage, toutes les questions ne pourront être répondues du fait que plusieurs mosaïques de peuplements artificiels de différentes espèces constituent l'arboretum, et que chacune de ces espèces plantées ont leurs propres caractéristiques. La mise en place des plots permanents d'observation ne servira ainsi que de référence (Etat zéro), mais on propose de prévoir un suivi intégral ainsi que diverses interventions pour l'arboretum en général. Ce travail constitue ainsi une base de données pour l'arboretum et pour la station forestière de Mandraka, mais il ne représente qu'une des facettes à prendre en considération dans une finalité d'amélioration de la viabilité. L'élaboration de cartes thématiques et d'évolution spatio-temporelle à l'issue de SIG (Système d'Information Géographique) permettra d'enrichir les informations établies et admettra un suivi plus précis.

Shaping Institutions for Natural Resource Management

This InfoResources Focus tries to clarify challenges people face when shaping institutions for sustainable NRM and discusses key elements for implementing processes of institutional change. Emphasis is put on local institutions embedded in national, regional and global institutional schemes.