Bootstrap for panel data models with an application to the evaluation of public policies

Le but de cette thèse est d étendre la théorie du bootstrap aux modèles de données de panel. Les données de panel s obtiennent en observant plusieurs unités statistiques sur plusieurs périodes de temps. Leur double dimension individuelle et temporelle permet de contrôler l 'hétérogénéité non observable entre individus et entre les périodes de temps et donc de faire des études plus riches que les séries chronologiques ou les données en coupe instantanée. L 'avantage du bootstrap est de permettre d obtenir une inférence plus précise que celle avec la théorie asymptotique classique ou une inférence impossible en cas de paramètre de nuisance. La méthode consiste à tirer des échantillons aléatoires qui ressemblent le plus possible à l échantillon d analyse. L 'objet statitstique d intérêt est estimé sur chacun de ses échantillons aléatoires et on utilise l ensemble des valeurs estimées pour faire de l inférence. Il existe dans la littérature certaines application du bootstrap aux données de panels sans justi cation théorique rigoureuse ou sous de fortes hypothèses. Cette thèse propose une méthode de bootstrap plus appropriée aux données de panels. Les trois chapitres analysent sa validité et son application. Le premier chapitre postule un modèle simple avec un seul paramètre et s 'attaque aux propriétés théoriques de l estimateur de la moyenne. Nous montrons que le double rééchantillonnage que nous proposons et qui tient compte à la fois de la dimension individuelle et la dimension temporelle est valide avec ces modèles. Le rééchantillonnage seulement dans la dimension individuelle n est pas valide en présence d hétérogénéité temporelle. Le ré-échantillonnage dans la dimension temporelle n est pas valide en présence d'hétérogénéité individuelle. Le deuxième chapitre étend le précédent au modèle panel de régression. linéaire. Trois types de régresseurs sont considérés : les caractéristiques individuelles, les caractéristiques temporelles et les régresseurs qui évoluent dans le temps et par individu. En utilisant un modèle à erreurs composées doubles, l'estimateur des moindres carrés ordinaires et la méthode de bootstrap des résidus, on montre que le rééchantillonnage dans la seule dimension individuelle est valide pour l'inférence sur les coe¢ cients associés aux régresseurs qui changent uniquement par individu. Le rééchantillonnage dans la dimen- sion temporelle est valide seulement pour le sous vecteur des paramètres associés aux régresseurs qui évoluent uniquement dans le temps. Le double rééchantillonnage est quand à lui est valide pour faire de l inférence pour tout le vecteur des paramètres. Le troisième chapitre re-examine l exercice de l estimateur de différence en di¤érence de Bertrand, Duflo et Mullainathan (2004). Cet estimateur est couramment utilisé dans la littérature pour évaluer l impact de certaines poli- tiques publiques. L exercice empirique utilise des données de panel provenant du Current Population Survey sur le salaire des femmes dans les 50 états des Etats-Unis d Amérique de 1979 à 1999. Des variables de pseudo-interventions publiques au niveau des états sont générées et on s attend à ce que les tests arrivent à la conclusion qu il n y a pas d e¤et de ces politiques placebos sur le salaire des femmes. Bertrand, Du o et Mullainathan (2004) montre que la non-prise en compte de l hétérogénéité et de la dépendance temporelle entraîne d importantes distorsions de niveau de test lorsqu'on évalue l'impact de politiques publiques en utilisant des données de panel. Une des solutions préconisées est d utiliser la méthode de bootstrap. La méthode de double ré-échantillonnage développée dans cette thèse permet de corriger le problème de niveau de test et donc d'évaluer correctement l'impact des politiques publiques.

Statistiques appliquées en chirurgie cardiaque adulte : analyses de survie et applications du “propensity score”

L'objectif principal de ce travail est d’étudier en profondeur certaines techniques biostatistiques avancées en recherche évaluative en chirurgie cardiaque adulte. Les études ont été conçues pour intégrer les concepts d'analyse de survie, analyse de régression avec “propensity score”, et analyse de coûts. Le premier manuscrit évalue la survie après la réparation chirurgicale de la dissection aigüe de l’aorte ascendante. Les analyses statistiques utilisées comprennent : analyses de survie avec régression paramétrique des phases de risque et d'autres méthodes paramétriques (exponentielle, Weibull), semi-paramétriques (Cox) ou non-paramétriques (Kaplan-Meier) ; survie comparée à une cohorte appariée pour l’âge, le sexe et la race utilisant des tables de statistiques de survie gouvernementales ; modèles de régression avec “bootstrapping” et “multinomial logit model”. L'étude a démontrée que la survie s'est améliorée sur 25 ans en lien avec des changements dans les techniques chirurgicales et d’imagerie diagnostique. Le second manuscrit est axé sur les résultats des pontages coronariens isolés chez des patients ayant des antécédents d'intervention coronarienne percutanée. Les analyses statistiques utilisées comprennent : modèles de régression avec “propensity score” ; algorithme complexe d'appariement (1:3) ; analyses statistiques appropriées pour les groupes appariés (différences standardisées, “generalized estimating equations”, modèle de Cox stratifié). L'étude a démontrée que l’intervention coronarienne percutanée subie 14 jours ou plus avant la chirurgie de pontages coronariens n'est pas associée à des résultats négatifs à court ou long terme. Le troisième manuscrit évalue les conséquences financières et les changements démographiques survenant pour un centre hospitalier universitaire suite à la mise en place d'un programme de chirurgie cardiaque satellite. Les analyses statistiques utilisées comprennent : modèles de régression multivariée “two-way” ANOVA (logistique, linéaire ou ordinale) ; “propensity score” ; analyses de coûts avec modèles paramétriques Log-Normal. Des modèles d’analyse de « survie » ont également été explorés, utilisant les «coûts» au lieu du « temps » comme variable dépendante, et ont menés à des conclusions similaires. L'étude a démontrée que, après la mise en place du programme satellite, moins de patients de faible complexité étaient référés de la région du programme satellite au centre hospitalier universitaire, avec une augmentation de la charge de travail infirmier et des coûts.

Environnement alimentaire local et son association avec les habitudes alimentaires de personnes âgées

Contexte : Un accès adéquat aux aliments sains dans les environnements résidentiels peut contribuer aux saines habitudes alimentaires. Un tel accès est d’autant plus important pour les personnes âgées, où les changements associés au vieillissement peuvent accentuer leur dépendance aux ressources disponibles dans le voisinage. Cependant, cette relation n’a pas encore été établie chez les aînés. Objectifs : La présente thèse vise à quantifier les associations entre l’environnement alimentaire local et les habitudes alimentaires de personnes âgées vivant à domicile en milieu urbain. La thèse s’est insérée dans un projet plus large qui a apparié les données provenant d’une cohorte d’aînés québécois vivant dans la région métropolitaine montréalaise avec des données provenant d’un système d’information géographique. Trois études répondent aux objectifs spécifiques suivants : (1) développer des indices relatifs de mixité alimentaire pour qualifier l’offre d’aliments sains dans les magasins d’alimentation et l’offre de restaurants situés dans les quartiers faisant partie du territoire à l’étude et en examiner la validité; (2) quantifier les associations entre la disponibilité relative de magasins d’alimentation et de restaurants près du domicile et les habitudes alimentaires des aînés; (3) examiner l’influence des connaissances subjectives en nutrition dans la relation entre l’environnement alimentaire près du domicile et les habitudes alimentaires chez les hommes et les femmes âgés. Méthodes : Le devis consiste en une analyse secondaire de données transversales provenant de trois sources : les données du cycle 1 pour 848 participants de l’Étude longitudinale québécoise « La nutrition comme déterminant d’un vieillissement réussi » (2003-2008), le Recensement de 2001 de Statistique Canada et un registre privé de commerces et services (2005), ces derniers regroupés dans un système d’information géographique nommé Mégaphone. Des analyses bivariées non paramétriques ont été appliquées pour répondre à l’objectif 1. Les associations entre l’exposition aux commerces alimentaires dans le voisinage et les habitudes alimentaires (objectif 2), ainsi que l’influence des connaissances subjectives en nutrition dans cette relation (objectif 3), ont été vérifiées au moyen d’analyses de régression linéaires. Résultats : Les analyses ont révélé trois résultats importants. Premièrement, l’utilisation d’indices relatifs pour caractériser l’offre alimentaire s’avère pertinente pour l’étude des habitudes alimentaires, plus particulièrement pour l’offre de restaurants-minute. Deuxièmement, l’omniprésence d’aspects défavorables dans l’environnement, caractérisé par une offre relativement plus élevée de restaurants-minute, semble nuire davantage aux saines habitudes alimentaires que la présence d’opportunités d’achats d’aliments sains dans les magasins d’alimentation. Troisièmement, un environnement alimentaire plus favorable aux saines habitudes pourrait réduire les écarts quant à la qualité de l’alimentation chez les femmes ayant de plus faibles connaissances subjectives en nutrition par rapport aux femmes mieux informées. Conclusion : Ces résultats mettent en relief la complexité des liens entre l’environnement local et l’alimentation. Dans l’éventualité où ces résultats seraient reproduits dans des recherches futures, des stratégies populationnelles visant à résoudre un déséquilibre entre l’accès aux sources d’aliments sains par rapport aux aliments peu nutritifs semblent prometteuses.

Santé reproductive et santé mentale des femmes qui ont subi la violence sexuelle en temps de conflit armé : cas de la République Démocratique du Congo

Problématique : Depuis bientôt deux décennies, la République Démocratique du Congo (RDC) est le territoire d’un conflit armé qui, selon l’International Rescue Commite, aurait occasionné plus de 3 millions de décès et autant de déplacés internes. Plusieurs rapports font également cas des nombreux actes de violence sexuelle (les viols, les mutilations, l’esclavage, l’exploitation sexuelle, etc.) commis envers les filles, les femmes et dans une moindre ampleur les hommes. S’il existe un consensus sur le côté barbare des actes de violence sexuelle liés aux conflits armés, rares sont les études qui ont évalué leurs conséquences sur la santé reproductive des survivantes surtout en termes d’issues telles que les fistules, les douleurs pelviennes chroniques (DPC), le désir de rapports sexuels, le désir d’enfant et le désir d’interruption de la grossesse issue de tels actes. Par ailleurs, même si la santé mentale des populations en zones de conflit représente un sujet d’intérêt, l’impact spécifique de la violence sexuelle liée au conflit sur la santé mentale des survivantes a été peu étudié. De plus, ces travaux s’intéressent aux effets de la violence sexuelle liée au conflit sur la santé mentale et sur la santé reproductive séparément et ce, sans évaluer les relations qui peuvent exister entre ces deux dimensions qui, pourtant, s’influencent mutuellement. Aussi, l’impact social de la violence sexuelle liée au conflit, ainsi que la contribution des normes socioculturelles aux difficultés que rencontrent les survivantes, a été peu étudié. Pourtant, l’impact social de la violence sexuelle liée au conflit peut permettre de mieux comprendre comment l’expérience d’un tel acte peut affecter la santé mentale. Enfin, aucune étude n’a évalué les effets de la violence sexuelle liée au conflit en la comparant à la violence sexuelle non liée au conflit (VSNLC). Pourtant, il est reconnu qu’à de nombreux égards, la violence sexuelle liée au conflit est bien différente de la VSNLC puisqu’elle est perpétrée avec l’intention de créer le maximum d’effets adverses pour la victime et sa communauté. Objectifs : Les objectifs poursuivis dans cette thèse visent à : 1) évaluer les effets de la violence sexuelle liée au conflit sur la santé reproductive; 2) évaluer les effets de la violence sexuelle liée au conflit sur la santé mentale en termes de sévérité des symptômes de stress posttraumatique (PTSD), de sévérité des symptômes de détresse psychologique et de probabilité de souffrir de troubles mentaux communs (TMC); 3) évaluer la contribution des troubles physiques de santé reproductive, en particulier les fistules et les douleurs pelviennes chroniques (DPC), aux effets de la violence sexuelle liée au conflit sur la santé mentale; 4) évaluer la contribution de l’état de santé mentale aux effets de la violence sexuelle liée au conflit sur le désir de rapports sexuels et le désir d’enfant; et 5) étudier l’impact de la violence sexuelle liée au conflit sur le plan social ainsi que la contribution des normes socioculturelles à ses effets adverses et la façon dont ces effets pourraient à leur tour influencer la santé des femmes et leur relation avec l’enfant issu de l’acte de violence sexuelle subi. Méthodologie : Un devis mixte de nature convergente a permis de collecter des données quantitatives auprès de l’ensemble des participantes (étude transversale) et des données qualitatives sur un nombre plus restreint de femmes (étude phénoménologique). Une étude transversale populationnelle a été conduite entre juillet et août 2012 auprès de 320 femmes âgées de 15 à 45 ans habitant quatre (4) quartiers de la ville de Goma située dans la province du Nord-Kivu en RDC. Les femmes ont été recrutées à travers des annonces faites par les responsables des programmes d’alphabétisation et de résolution de conflits implantés dans les différents quartiers par le Collectif Alpha Ujuvi, une ONG locale. Les issues de santé reproductive évaluées sont : les fistules, les DPC, le désir de rapports sexuels, le désir d’enfant et le désir d’interruption de la grossesse issue d’un acte de violence sexuelle. Les variables de santé mentale d’intérêt sont : la sévérité des symptômes de détresse psychologique, la sévérité des symptômes de PTSD et la probabilité de souffrir de TMC. Pour les analyses, l’exposition a été définie en trois (3) catégories selon l’expérience passée de violence sexuelle : les femmes qui ont vécu des actes de violence sexuelle liée au conflit, celles qui ont vécu des actes de VSNLC et celles qui ont déclaré n’avoir jamais subi d’acte de violence sexuelle au cours de leur vie. Les variables de confusion potentielles mesurées sont : l’âge, le statut matrimonial, le nombre d’enfants, le niveau d’éducation le plus élevé atteint et l’occupation professionnelle. Les mesures d’associations ont été évaluées à l’aide de modèles de régressions logistiques et linéaires simples et multiples. Des tests d’interaction multiplicative et des analyses stratifiées ont été également conduits pour évaluer l’effet potentiellement modificateur de quelques variables (âge, statut matrimonial, nombre d’enfants) sur la relation entre la violence sexuelle et les variables de santé reproductive ou de santé mentale. Ces tests ont également été utilisés pour évaluer la contribution d’une variable de santé reproductive ou de santé mentale aux effets de la violence sexuelle sur l’autre dimension de la santé d’intérêt dans cette étude. Une étude phénoménologique a été conduite dans le même intervalle de temps auprès de 12 femmes ayant participé à la partie quantitative de l’étude qui ont vécu la violence sexuelle liée au conflit et ont eu un enfant issu d’une agression sexuelle. Les sujets explorés incluent : la perception de l’acte de violence sexuelle liée au conflit vécu et de la vie quotidienne par les victimes; la perception de l’acte de violence sexuelle liée au conflit par la famille et l’entourage et leurs réactions après l’agression; la perception de la grossesse issue de l’acte de violence sexuelle par la victime; la perception de l’enfant issu de la violence sexuelle liée au conflit par la victime ainsi que son entourage; les conséquences sociales de l’expérience de violence sexuelle liée au conflit et les besoins des victimes pour leur réhabilitation. Une analyse thématique avec un codage ouvert a permis de ressortir les thèmes clés des récits des participantes. Par la suite, l’approche de théorisation ancrée a été utilisée pour induire un cadre décrivant l’impact social de l’expérience de la violence sexuelle liée au conflit et les facteurs y contribuant. Résultats : Le premier article de cette thèse montre que, comparées aux femmes qui n’ont jamais vécu un acte de violence sexuelle, celles qui ont vécu la violence sexuelle liée au conflit ont une probabilité plus élevée d’avoir une fistule (OR=11.1, IC 95% [3.1-39.3]), des DPC (OR=5.1, IC 95% [2.4-10.9]), de rapporter une absence de désir de rapports sexuels (OR=3.5, IC 95% [1.7-6.9]) et une absence de désir d’enfant (OR=3.5, IC 95% [1.6-7.8]). Comparées aux mêmes femmes, celles qui ont vécu la VSNLC ont plus de probabilité de souffrir de DPC (OR=2.3, IC 95% [0.95-5.8]) et de rapporter une absence de désir d’enfant (OR=2.7, IC 95% [1.1-6.5]). Comparées aux femmes qui ont vécu la VSNLC, celles qui ont vécu la violence sexuelle liée au conflit ont également une probabilité plus élevée d’avoir une fistule (OR=9.5, IC 95% [1.6-56.4]), des DPC (OR=2.2, IC 95% [0.8-5.7]) et de rapporter une absence de désir de rapports sexuels (OR=2.5, IC 95% [1.1-6.1]). En ce qui concerne les grossesses issues des viols, comparées aux femmes qui ont vécu la VSNLC, celles qui ont vécu la violence sexuelle liée au conflit sont plus nombreuses à souhaiter avorter (55% vs 25% pour celles qui ont vécu la VSNLC). Elles sont également plus nombreuses à déclarer qu’elles auraient avorté si les soins appropriés étaient accessibles (39% vs 21% pour celles qui ont vécu la VSNLC). Le second article montre qu’en comparaison aux femmes qui n’ont jamais subi de violence sexuelle, celles qui ont vécu la violence sexuelle liée au conflit présentent des symptômes de détresse psychologique (moyennes de score respectives 8.6 et 12.6, p<0.0001) et des symptômes de PTSD (moyennes de score respectives 2.2 et 2.6, p<0.0001) plus sévères et ont plus de probabilité d’être dépistées comme un cas de TMC (30% vs 76%, p<0.0001). De plus, comparées aux femmes qui ont vécu la VSNLC, celles qui ont vécu la violence sexuelle liée au conflit présentent des symptômes de détresse psychologique (moyennes de score respectives 10.1 et 12.6, p<0.0001) et des symptômes de PTSD (moyennes de score respectives 2.2 et 2.6, p<0.0001) plus sévères et ont plus de probabilité d’être dépistées comme un cas de TMC (48% vs 76%, p<0.001). Les valeurs minimales et maximales de score de sévérité de symptômes de détresse psychologique sont de 0/12 pour les femmes qui n’ont jamais vécu de violence sexuelle, 4/19 pour celles qui ont vécu la VSNLC et de 5/18 pour celles qui ont vécu la violence sexuelle liée au confit. En ce qui concerne la sévérité des symptômes de PTSD, les scores minimal et maximal sont respectivement de 0.36/3.22, 0.41/3.41 et 0.95/3.45. Le fait d’avoir développé une fistule ou de souffrir de DPC après l’agression sexuelle augmente la force des associations entre la violence sexuelle et la santé mentale. Les femmes qui ont subi la violence sexuelle liée au conflit et qui ont souffert de fistules présentent des symptômes de détresse psychologique et de PTSD plus sévères comparées aux femmes qui ont subi la violence sexuelle liée au conflit mais n’ont pas de fistules. Les résultats sont similaires pour les femmes qui ont subi la violence sexuelle liée au conflit et qui souffrent de DPC. Des résultats complémentaires suggèrent que le statut matrimonial modifie l’effet de la violence sexuelle sur la sévérité des symptômes de détresse psychologique, les femmes divorcées/séparées et les veuves étant celles qui ont les moyennes de score les plus élevées (respectivement 11.3 et 12.1 vs 9.26 et 9.49 pour les célibataires et les mariées). Par ailleurs, la sévérité des symptômes de détresse psychologique modifie l’association entre la violence sexuelle liée au conflit et le désir d’enfant. Le troisième article montre que, sur le plan social, l’expérience de violence sexuelle liée au conflit entraine également de lourdes conséquences. Toutes celles qui ont vécu ce type d’acte décrivent leur vie de survivante et de mère d’un enfant issu d’une agression sexuelle comme difficile, oppressive, faite de peines et de soucis et sans valeur. Plusieurs facteurs influencent la description que les victimes de violence sexuelle liée au conflit font de leur vie quotidienne, et ils sont tous reliés aux normes socioculturelles qui font de la femme une citoyenne de seconde zone, ne font aucune différence entre un viol et un adultère, condamnent les victimes de violence sexuelle plutôt que leurs agresseurs, rejettent et stigmatisent les victimes de tels actes ainsi que l’enfant qui en est issu. En réponse au rejet et au manque de considération, les femmes victimes de violence sexuelle liée au conflit ont tendance à s’isoler pour éviter les insultes et à garder le silence sur leur agression. En plus, les réactions de leur entourage/communauté ont tendance à leur faire revivre l’agression sexuelle subie, autant d’éléments qui nuisent davantage à leur réhabilitation. D’autres résultats démontrent que les enfants issus d’actes de violence sexuelle liée au conflit sont également rejetés par leur communauté, leur famille adoptive ainsi que le conjoint de leur mère, ce qui affecte davantage les survivantes. Avec leurs mères, les relations développées varient entre le rejet, la résignation et l’affection. Néanmoins, ces relations sont plus souvent tendues probablement à cause de la stigmatisation de la communauté. Conclusion: La violence sexuelle liée au conflit a des effets adverses sur la santé reproductive, la santé mentale mais également sur le plan social. Ces trois dimensions sont loin d’être isolées puisque cette étude a permis de démontrer qu’elles s’influencent mutuellement. Ceci suggère que la prise en charge des victimes de violence sexuelle liée au conflit ne doit pas se concentrer sur un aspect ou un autre de la santé mais prendre en compte l’ensemble des dimensions de la femme pour offrir une aide holistique, plus adaptée et qui sera plus efficace à long terme.

Aggression and accountability : how caregivers and law enforcers cope

Objectif. L’objectif est de comprendre comment les intervenants en relation d’aide et les agents des forces de l’ordre composent avec la violence au travail et le stress lié à l’imputabilité. Un cadre théorique basé sur l’identité professionnelle est proposé afin de comprendre la modulation de la santé psychologique au travail et testé via le Professional Quality of Life des intervenants en protection de la jeunesse. Les facteurs de prédiction de la banalisation de la violence au travail et des impacts psychologiques de cette banalisation sont également étudiés. Méthodologie. Un sondage mené auprès d’un échantillon représentatif constitué de 301 intervenants en protection de la jeunesse a permis d’examiner le Professional Quality of Life. Les effets de l’exposition à la violence en milieu de travail, à l’exposition au matériel traumatique et du stress lié à l’imputabilité sur la fatigue de compassion ont été analysés à l’aide d’équation structurelle. Les effets indirects attribuables au genre, au soutien organisationnel perçu, à l’adhésion à l’identité professionnelle, aux stratégies d’adaptation et à la confiance en ses moyens pour gérer un client agressif ont été mesurés. Pour l’examen des facteurs de prédiction de la banalisation de la violence au travail, les résultats d’un sondage mené auprès de 1141 intervenants en relation d’aide et des forces de l’ordre ont été analysés à l’aide de régression linéaire. L’analyse des réponses des 376 intervenants de cet échantillon ayant rapporté avoir été perturbé par un acte de violence au travail a permis de mesurer l’impact de la banalisation sur les conséquences psychologiques suite à une victimisation au travail. Les effets indirects attribuables à la banalisation de la violence ont été mesurés. Des analyses différenciées en fonction du sexe ont également été menées. Résultats. L’exposition à la violence, le sentiment d’imputabilité et l’évitement amplifiaient la fatigue de compassion chez les intervenants en protection de la jeunesse sondés. Les attitudes masculines, l’adhésion à l’identité professionnelle, la confiance en ses moyens pour gérer les clients agressifs l’atténuaient. Quant aux facteurs de prédiction de la banalisation de la violence au travail, les participants masculins étaient plus enclins que les femmes à la normaliser. Les agents des forces de l’ordre percevaient davantage la violence comme tabou que les intervenants en relation d’aide. Les facteurs organisationnels avaient tous un effet négatif sur le tabou entourant la violence au travail. Finalement, l’âge, les victimisations antérieures, les blessures graves et percevoir la violence au travail comme un tabou augmentaient le nombre de conséquences psychologiques suite à une victimisation. Les analyses différenciées en fonction du sexe ont identifié des facteurs de prédiction spécifiques aux hommes et aux femmes. Implications. Lors de déploiement de stratégies organisationnelles afin d’aider les employés à gérer avec les stress liés au travail, les organisations doivent considérer l’identité professionnelle de leur travailleur ainsi que des différences en fonction du sexe et du genre.

Modélisation statistique de l’érosion de cavitation d’une turbine hydraulique selon les paramètres d’opération

Dans une turbine hydraulique, la rotation des aubes dans l’eau crée une zone de basse pression, amenant l’eau à passer de l’état liquide à l’état gazeux. Ce phénomène de changement de phase est appelé cavitation et est similaire à l’ébullition. Lorsque les cavités de vapeur formées implosent près des parois, il en résulte une érosion sévère des matériaux, accélérant de façon importante la dégradation de la turbine. Un système de détection de l’érosion de cavitation à l’aide de mesures vibratoires, employable sur les turbines en opération, a donc été installé sur quatre groupes turbine-alternateur d’une centrale et permet d’estimer précisément le taux d’érosion en kg/ 10 000 h. Le présent projet vise à répondre à deux objectifs principaux. Premièrement, étudier le comportement de la cavitation sur un groupe turbine-alternateur cible et construire un modèle statistique, dans le but de prédire la variable cavitation en fonction des variables opératoires (tels l’ouverture de vannage, le débit, les niveaux amont et aval, etc.). Deuxièmement, élaborer une méthodologie permettant la reproductibilité de l’étude à d’autres sites. Une étude rétrospective sera effectuée et on se concentrera sur les données disponibles depuis la mise à jour du système en 2010. Des résultats préliminaires ont mis en évidence l’hétérogénéité du comportement de cavitation ainsi que des changements entre la relation entre la cavitation et diverses variables opératoires. Nous nous proposons de développer un modèle probabiliste adapté, en utilisant notamment le regroupement hiérarchique et des modèles de régression linéaire multiple.

Participation in leisure and physical activity among children and adolescents with juvenile idiopathic arthritis

Contexte: L’arthrite juvénile idiopathique (AJI) est l’une des maladies chroniques auto-immune les plus répandues chez les enfants et est caractérisée par des enflures articulaires (maladie active), de la douleur, de la fatigue et des raideurs matinales pouvant restreindre leur niveau de participation aux activités quotidiennes (par exemple: les loisirs, l’activité physique, la mobilité et les soins personnels) à la maison comme à l’école. Participer aux activités de loisirs et à l’activité physique a des bienfaits au niveau de la santé et du développement de tous les enfants et démontrent aussi des effets positifs qui réduisent les symptômes des maladies chroniques telle l’AJI. Malgré ces bienfaits la participation aux loisirs chez les jeunes avec l’AJI demeure largement sous-étudiée. Objectifs: Cette étude vise à évaluer le niveau de participation aux loisirs et à l’activité physique chez les enfants et les adolescents atteints d’AJI, ainsi qu’à identifier les facteurs liés à la maladie, la personne et l’environnement. Méthodes : L’évaluation du niveau de participation et l’exploration des facteurs associés aux loisirs et à l’activité physique ont été complétés par l’entremise d’une revue systématique de la littérature, l’analyse de données d’un échantillon national représentatif d’enfants canadiens atteints d’arthrite âgés entre 5 et 14 ans (npondéré = 4350), ainsi que l’analyse standardisée du niveau de participation aux loisirs à l’aide du Children’s Assessment of Participation and Enjoyment (n=107) et la mesure objective de l’activité physique par accéléromètre (n=76) auprès d’un échantillon d’enfants (âgés entre 8 et 11 ans ) et d’adolescents (âgés entre 12 et 17 ans) suivis en clinique de rhumatologie à l’hôpital de Montréal pour enfants, Centre Universitaire de Santé McGill. Les résultats cliniques ont été comparés à des données normatives, ainsi qu’à un groupe contrôle sans AJI. Nous avons exploré les facteurs associés avec le niveau de participation aux loisirs et à l’activité physique en utilisant les modèles de régression linéaire multiple et l’analyse hiérarchique. Résultats : Les enfants et les adolescents atteints d’AJI participent à une multitude d’activités de loisirs; cependant ils sont moins souvent impliqués dans des activités physiques et de raffinement en comparaison aux autres types d’activités de loisirs. Ceux avec l’AJI étaient en général moins actifs que leurs pairs sans arthrite et la plupart n’atteignaient pas les recommandations nationales d’activité physique. Les garçons avec l’AJI participent plus souvent à des activités physiques et moins aux activités sociales, de raffinement et de développement de soi en comparaison avec les filles ayant l’AJI. En général, être un garçon, être plus âgé, avoir une meilleure motivation pour participer aux activités de motricité globale, avoir un statut socio-économique plus élevé et être d’origine culturelle canadienne sont associés à un niveau de participation plus élevé aux activités physiques. La préférence pour les activités de raffinement, un niveau d’éducation maternelle plus élevé et être une fille étaient associés à un niveau de participation plus élevé aux activités de raffinement. Conclusion: La participation aux loisirs et à l’activité physique en AJI est un concept complexe et semble surtout être expliqué par des facteurs personnels et environnementaux. L’identification des facteurs associés aux loisirs et à l’activité physique est très importante en AJI puisqu’elle peut permettre aux professionnels de la santé de développer des interventions significatives basées sur les activités préférées des enfants, améliorer l’observance au traitement et promouvoir des habitudes de vie saine.

Finite Element Analysis of Warship Structures

Warships are generally sleek, slender with V shaped sections and block coefficient below 0.5, compared to fuller forms and higher values for commercial ships. They normally operate in the higher Froude number regime, and the hydrodynamic design is primarily aimed at achieving higher speeds with the minimum power. Therefore the structural design and analysis methods are different from those for commercial ships. Certain design guidelines have been given in documents like Naval Engineering Standards and one of the new developments in this regard is the introduction of classification society rules for the design of warships.The marine environment imposes subjective and objective uncertainties on ship structure. The uncertainties in loads, material properties etc.,. make reliable predictions of ship structural response a difficult task. Strength, stiffness and durability criteria for warship structures can be established by investigations on elastic analysis, ultimate strength analysis and reliability analysis. For analysis of complicated warship structures, special means and valid approximations are required.Preliminary structural design of a frigate size ship has been carried out . A finite element model of the hold model, representative of the complexities in the geometric configuration has been created using the finite element software NISA. Two other models representing the geometry to a limited extent also have been created —- one with two transverse frames and the attached plating alongwith the longitudinal members and the other representing the plating and longitudinal stiffeners between two transverse frames. Linear static analysis of the three models have been carried out and each one with three different boundary conditions. The structural responses have been checked for deflections and stresses against the permissible values. The structure has been found adequate in all the cases. The stresses and deflections predicted by the frame model are comparable with those of the hold model. But no such comparison has been realized for the interstiffener plating model with the other two models.Progressive collapse analyses of the models have been conducted for the three boundary conditions, considering geometric nonlinearity and then combined geometric and material nonlinearity for the hold and the frame models. von Mises — lllyushin yield criteria with elastic-perfectly plastic stress-strain curve has been chosen. ln each case, P-Delta curves have been generated and the ultimate load causing failure (ultimate load factor) has been identified as a multiple of the design load specified by NES.Reliability analysis of the hull module under combined geometric and material nonlinearities have been conducted. The Young's Modulus and the shell thickness have been chosen as the variables. Randomly generated values have been used in the analysis. First Order Second Moment has been used to predict the reliability index and thereafter, the probability of failure. The values have been compared against standard values published in literature.

Weather and climate of Penisular India modulated by Extrinsic factors- Empirical and Numerical Perspectives

The Doctoral thesis focuses on the factors that influence the weather and climate over Peninsular Indias. The first chapter provides a general introduction about the climatic features over peninsular India, various factors dealt in subsequent chapters, such as solar forcing on climate, SST variability in the northern Indian Ocean and its influence on Indian monsoon, moisture content of the atmosphere and its importance in the climate system, empirical formulation of regression forecast of climate and some aspects of regional climate modeling. Chapter 2 deals with the variability in the vertically integrated moisture (VIM) over Peninsular India on various time scales. The third Chapter discusses the influence of solar activity in the low frequency variability in the rainfall of Peninsular India. The study also investigates the influence of solar activity on the horizontal and vertical components of wind and the difference in the forcing before and after the so-called regime shift in the climate system before and after mid-1970s.In Chapter 4 on Peninsular Indian Rainfall and its association with meteorological and oceanic parameters over adjoining oceanic region, a linear regression model was developed and tested for the seasonal rainfall prediction of Peninsular India.

A study on the performance of flexible pavements on mature soil subgrades

The country has witnessed tremendous increase in the vehicle population and increased axle loading pattern during the last decade, leaving its road network overstressed and leading to premature failure. The type of deterioration present in the pavement should be considered for determining whether it has a functional or structural deficiency, so that appropriate overlay type and design can be developed. Structural failure arises from the conditions that adversely affect the load carrying capability of the pavement structure. Inadequate thickness, cracking, distortion and disintegration cause structural deficiency. Functional deficiency arises when the pavement does not provide a smooth riding surface and comfort to the user. This can be due to poor surface friction and texture, hydro planning and splash from wheel path, rutting and excess surface distortion such as potholes, corrugation, faulting, blow up, settlement, heaves etc. Functional condition determines the level of service provided by the facility to its users at a particular time and also the Vehicle Operating Costs (VOC), thus influencing the national economy. Prediction of the pavement deterioration is helpful to assess the remaining effective service life (RSL) of the pavement structure on the basis of reduction in performance levels, and apply various alternative designs and rehabilitation strategies with a long range funding requirement for pavement preservation. In addition, they can predict the impact of treatment on the condition of the sections. The infrastructure prediction models can thus be classified into four groups, namely primary response models, structural performance models, functional performance models and damage models. The factors affecting the deterioration of the roads are very complex in nature and vary from place to place. Hence there is need to have a thorough study of the deterioration mechanism under varied climatic zones and soil conditions before arriving at a definite strategy of road improvement. Realizing the need for a detailed study involving all types of roads in the state with varying traffic and soil conditions, the present study has been attempted. This study attempts to identify the parameters that affect the performance of roads and to develop performance models suitable to Kerala conditions. A critical review of the various factors that contribute to the pavement performance has been presented based on the data collected from selected road stretches and also from five corporations of Kerala. These roads represent the urban conditions as well as National Highways, State Highways and Major District Roads in the sub urban and rural conditions. This research work is a pursuit towards a study of the road condition of Kerala with respect to varying soil, traffic and climatic conditions, periodic performance evaluation of selected roads of representative types and development of distress prediction models for roads of Kerala. In order to achieve this aim, the study is focused into 2 parts. The first part deals with the study of the pavement condition and subgrade soil properties of urban roads distributed in 5 Corporations of Kerala; namely Thiruvananthapuram, Kollam, Kochi, Thrissur and Kozhikode. From selected 44 roads, 68 homogeneous sections were studied. The data collected on the functional and structural condition of the surface include pavement distress in terms of cracks, potholes, rutting, raveling and pothole patching. The structural strength of the pavement was measured as rebound deflection using Benkelman Beam deflection studies. In order to collect the details of the pavement layers and find out the subgrade soil properties, trial pits were dug and the in-situ field density was found using the Sand Replacement Method. Laboratory investigations were carried out to find out the subgrade soil properties, soil classification, Atterberg limits, Optimum Moisture Content, Field Moisture Content and 4 days soaked CBR. The relative compaction in the field was also determined. The traffic details were also collected by conducting traffic volume count survey and axle load survey. From the data thus collected, the strength of the pavement was calculated which is a function of the layer coefficient and thickness and is represented as Structural Number (SN). This was further related to the CBR value of the soil and the Modified Structural Number (MSN) was found out. The condition of the pavement was represented in terms of the Pavement Condition Index (PCI) which is a function of the distress of the surface at the time of the investigation and calculated in the present study using deduct value method developed by U S Army Corps of Engineers. The influence of subgrade soil type and pavement condition on the relationship between MSN and rebound deflection was studied using appropriate plots for predominant types of soil and for classified value of Pavement Condition Index. The relationship will be helpful for practicing engineers to design the overlay thickness required for the pavement, without conducting the BBD test. Regression analysis using SPSS was done with various trials to find out the best fit relationship between the rebound deflection and CBR, and other soil properties for Gravel, Sand, Silt & Clay fractions. The second part of the study deals with periodic performance evaluation of selected road stretches representing National Highway (NH), State Highway (SH) and Major District Road (MDR), located in different geographical conditions and with varying traffic. 8 road sections divided into 15 homogeneous sections were selected for the study and 6 sets of continuous periodic data were collected. The periodic data collected include the functional and structural condition in terms of distress (pothole, pothole patch, cracks, rutting and raveling), skid resistance using a portable skid resistance pendulum, surface unevenness using Bump Integrator, texture depth using sand patch method and rebound deflection using Benkelman Beam. Baseline data of the study stretches were collected as one time data. Pavement history was obtained as secondary data. Pavement drainage characteristics were collected in terms of camber or cross slope using camber board (slope meter) for the carriage way and shoulders, availability of longitudinal side drain, presence of valley, terrain condition, soil moisture content, water table data, High Flood Level, rainfall data, land use and cross slope of the adjoining land. These data were used for finding out the drainage condition of the study stretches. Traffic studies were conducted, including classified volume count and axle load studies. From the field data thus collected, the progression of each parameter was plotted for all the study roads; and validated for their accuracy. Structural Number (SN) and Modified Structural Number (MSN) were calculated for the study stretches. Progression of the deflection, distress, unevenness, skid resistance and macro texture of the study roads were evaluated. Since the deterioration of the pavement is a complex phenomena contributed by all the above factors, pavement deterioration models were developed as non linear regression models, using SPSS with the periodic data collected for all the above road stretches. General models were developed for cracking progression, raveling progression, pothole progression and roughness progression using SPSS. A model for construction quality was also developed. Calibration of HDM–4 pavement deterioration models for local conditions was done using the data for Cracking, Raveling, Pothole and Roughness. Validation was done using the data collected in 2013. The application of HDM-4 to compare different maintenance and rehabilitation options were studied considering the deterioration parameters like cracking, pothole and raveling. The alternatives considered for analysis were base alternative with crack sealing and patching, overlay with 40 mm BC using ordinary bitumen, overlay with 40 mm BC using Natural Rubber Modified Bitumen and an overlay of Ultra Thin White Topping. Economic analysis of these options was done considering the Life Cycle Cost (LCC). The average speed that can be obtained by applying these options were also compared. The results were in favour of Ultra Thin White Topping over flexible pavements. Hence, Design Charts were also plotted for estimation of maximum wheel load stresses for different slab thickness under different soil conditions. The design charts showed the maximum stress for a particular slab thickness and different soil conditions incorporating different k values. These charts can be handy for a design engineer. Fuzzy rule based models developed for site specific conditions were compared with regression models developed using SPSS. The Riding Comfort Index (RCI) was calculated and correlated with unevenness to develop a relationship. Relationships were developed between Skid Number and Macro Texture of the pavement. The effort made through this research work will be helpful to highway engineers in understanding the behaviour of flexible pavements in Kerala conditions and for arriving at suitable maintenance and rehabilitation strategies. Key Words: Flexible Pavements – Performance Evaluation – Urban Roads – NH – SH and other roads – Performance Models – Deflection – Riding Comfort Index – Skid Resistance – Texture Depth – Unevenness – Ultra Thin White Topping

Aspekte der linearen Minimax-Schätzung

Es werde das lineare Regressionsmodell y = X b + e mit den ueblichen Bedingungen betrachtet. Weiter werde angenommen, dass der Parametervektor aus einem Ellipsoid stammt. Ein optimaler Schaetzer fuer den Parametervektor ist durch den Minimax-Schaetzer gegeben. Nach der entscheidungstheoretischen Formulierung des Minimax-Schaetzproblems werden mit dem Bayesschen Ansatz, Spektralen Methoden und der Darstellung von Hoffmann und Laeuter Wege zur Bestimmung des Minimax- Schaetzers dargestellt und in Beziehung gebracht. Eine Betrachtung von Modellen mit drei Einflussgroeßen und gemeinsamen Eigenvektor fuehrt zu einer Strukturierung des Problems nach der Vielfachheit des maximalen Eigenwerts. Die Bestimmung des Minimax-Schaetzers in einem noch nicht geloesten Fall kann auf die Bestimmung einer Nullstelle einer nichtlinearen reellwertigen Funktion gefuehrt werden. Es wird ein Beispiel gefunden, in dem die Nullstelle nicht durch Radikale angegeben werden kann. Durch das Intervallschachtelungs-Prinzip oder Newton-Verfahren ist die numerische Bestimmung der Nullstelle moeglich. Durch Entwicklung einer Fixpunktgleichung aus der Darstellung von Hoffmann und Laeuter war es in einer Simulation moeglich die angestrebten Loesungen zu finden.

Statistical Analysis of Diabetes Mellitus

Diabetes mellitus is a disease where the glucosis-content of the blood does not automatically decrease to a ”normal” value between 70 mg/dl and 120 mg/dl (3,89 mmol/l and 6,67 mmol/l) between perhaps one hour (or two hours) after eating. Several instruments can be used to arrive at a relative low increase of the glucosis-content. Besides drugs (oral antidiabetica, insulin) the blood-sugar content can mainly be influenced by (i) eating, i.e., consumption of the right amount of food at the right time (ii) physical training (walking, cycling, swimming). In a recent paper the author has performed a regression analysis on the influence of eating during the night. The result was that one ”bread-unit” (12g carbon-hydrats) increases the blood-sugar by about 50 mg/dl, while one hour after eating the blood-sugar decreases by about 10 mg/dl per hour. By applying this result-assuming its correctness - it is easy to eat the right amount during the night and to arrive at a fastening blood-sugar (glucosis-content) in the morning of about 100 mg/dl (5,56 mmol/l). In this paper we try to incorporate some physical exercise into the model.

Hyperspectral field measurements to determine dry matter yield and nutritive value of legume-grass swards

Summary: Productivity, botanical composition and forage quality of legume-grass swards are important factors for successful arable farming in both organic and conventional farming systems. As these attributes can vary considerably within a field, a non-destructive method of detection while doing other tasks would facilitate a more targeted management of crops, forage and nutrients in the soil-plant-animal system. This study was undertaken to explore the potential of field spectral measurements for a non destructive prediction of dry matter (DM) yield, legume proportion in the sward, metabolizable energy (ME), ash content, crude protein (CP) and acid detergent fiber (ADF) of legume-grass mixtures. Two experiments were conducted in a greenhouse under controlled conditions which allowed collecting spectral measurements which were free from interferences such as wind, passing clouds and changing angles of solar irradiation. In a second step this initial investigation was evaluated in the field by a two year experiment with the same legume-grass swards. Several techniques for analysis of the hyperspectral data set were examined in this study: four vegetation indices (VIs): simple ratio (SR), normalized difference vegetation index (NDVI), enhanced vegetation index (EVI) and red edge position (REP), two-waveband reflectance ratios, modified partial least squares (MPLS) regression and stepwise multiple linear regression (SMLR). The results showed the potential of field spectroscopy and proved its usefulness for the prediction of DM yield, ash content and CP across a wide range of legume proportion and growth stage. In all investigations prediction accuracy of DM yield, ash content and CP could be improved by legume-specific calibrations which included mixtures and pure swards of perennial ryegrass and of the respective legume species. The comparison between the greenhouse and the field experiments showed that the interaction between spectral reflectance and weather conditions as well as incidence angle of light interfered with an accurate determination of DM yield. Further research is hence needed to improve the validity of spectral measurements in the field. Furthermore, the developed models should be tested on varying sites and vegetation periods to enhance the robustness and portability of the models to other environmental conditions.

Managing Quality Properties of Web Service Compositions

Web services from different partners can be combined to applications that realize a more complex business goal. Such applications built as Web service compositions define how interactions between Web services take place in order to implement the business logic. Web service compositions not only have to provide the desired functionality but also have to comply with certain Quality of Service (QoS) levels. Maximizing the users' satisfaction, also reflected as Quality of Experience (QoE), is a primary goal to be achieved in a Service-Oriented Architecture (SOA). Unfortunately, in a dynamic environment like SOA unforeseen situations might appear like services not being available or not responding in the desired time frame. In such situations, appropriate actions need to be triggered in order to avoid the violation of QoS and QoE constraints. In this thesis, proper solutions are developed to manage Web services and Web service compositions with regard to QoS and QoE requirements. The Business Process Rules Language (BPRules) was developed to manage Web service compositions when undesired QoS or QoE values are detected. BPRules provides a rich set of management actions that may be triggered for controlling the service composition and for improving its quality behavior. Regarding the quality properties, BPRules allows to distinguish between the QoS values as they are promised by the service providers, QoE values that were assigned by end-users, the monitored QoS as measured by our BPR framework, and the predicted QoS and QoE values. BPRules facilitates the specification of certain user groups characterized by different context properties and allows triggering a personalized, context-aware service selection tailored for the specified user groups. In a service market where a multitude of services with the same functionality and different quality values are available, the right services need to be selected for realizing the service composition. We developed new and efficient heuristic algorithms that are applied to choose high quality services for the composition. BPRules offers the possibility to integrate multiple service selection algorithms. The selection algorithms are applicable also for non-linear objective functions and constraints. The BPR framework includes new approaches for context-aware service selection and quality property predictions. We consider the location information of users and services as context dimension for the prediction of response time and throughput. The BPR framework combines all new features and contributions to a comprehensive management solution. Furthermore, it facilitates flexible monitoring of QoS properties without having to modify the description of the service composition. We show how the different modules of the BPR framework work together in order to execute the management rules. We evaluate how our selection algorithms outperform a genetic algorithm from related research. The evaluation reveals how context data can be used for a personalized prediction of response time and throughput.

The prediction of seasonal and inter-annual climate variations and their impacts on the water resources in the eastern seaboard of Thailand

The research of this thesis dissertation covers developments and applications of short-and long-term climate predictions. The short-term prediction emphasizes monthly and seasonal climate, i.e. forecasting from up to the next month over a season to up to a year or so. The long-term predictions pertain to the analysis of inter-annual- and decadal climate variations over the whole 21st century. These two climate prediction methods are validated and applied in the study area, namely, Khlong Yai (KY) water basin located in the eastern seaboard of Thailand which is a major industrial zone of the country and which has been suffering from severe drought and water shortage in recent years. Since water resources are essential for the further industrial development in this region, a thorough analysis of the potential climate change with its subsequent impact on the water supply in the area is at the heart of this thesis research. The short-term forecast of the next-season climate, such as temperatures and rainfall, offers a potential general guideline for water management and reservoir operation. To that avail, statistical models based on autoregressive techniques, i.e., AR-, ARIMA- and ARIMAex-, which includes additional external regressors, and multiple linear regression- (MLR) models, are developed and applied in the study region. Teleconnections between ocean states and the local climate are investigated and used as extra external predictors in the ARIMAex- and the MLR-model and shown to enhance the accuracy of the short-term predictions significantly. However, as the ocean state – local climate teleconnective relationships provide only a one- to four-month ahead lead time, the ocean state indices can support only a one-season-ahead forecast. Hence, GCM- climate predictors are also suggested as an additional predictor-set for a more reliable and somewhat longer short-term forecast. For the preparation of “pre-warning” information for up-coming possible future climate change with potential adverse hydrological impacts in the study region, the long-term climate prediction methodology is applied. The latter is based on the downscaling of climate predictions from several single- and multi-domain GCMs, using the two well-known downscaling methods SDSM and LARS-WG and a newly developed MLR-downscaling technique that allows the incorporation of a multitude of monthly or daily climate predictors from one- or several (multi-domain) parent GCMs. The numerous downscaling experiments indicate that the MLR- method is more accurate than SDSM and LARS-WG in predicting the recent past 20th-century (1971-2000) long-term monthly climate in the region. The MLR-model is, consequently, then employed to downscale 21st-century GCM- climate predictions under SRES-scenarios A1B, A2 and B1. However, since the hydrological watershed model requires daily-scale climate input data, a new stochastic daily climate generator is developed to rescale monthly observed or predicted climate series to daily series, while adhering to the statistical and geospatial distributional attributes of observed (past) daily climate series in the calibration phase. Employing this daily climate generator, 30 realizations of future daily climate series from downscaled monthly GCM-climate predictor sets are produced and used as input in the SWAT- distributed watershed model, to simulate future streamflow and other hydrological water budget components in the study region in a multi-realization manner. In addition to a general examination of the future changes of the hydrological regime in the KY-basin, potential future changes of the water budgets of three main reservoirs in the basin are analysed, as these are a major source of water supply in the study region. The results of the long-term 21st-century downscaled climate predictions provide evidence that, compared with the past 20th-reference period, the future climate in the study area will be more extreme, particularly, for SRES A1B. Thus, the temperatures will be higher and exhibit larger fluctuations. Although the future intensity of the rainfall is nearly constant, its spatial distribution across the region is partially changing. There is further evidence that the sequential rainfall occurrence will be decreased, so that short periods of high intensities will be followed by longer dry spells. This change in the sequential rainfall pattern will also lead to seasonal reductions of the streamflow and seasonal changes (decreases) of the water storage in the reservoirs. In any case, these predicted future climate changes with their hydrological impacts should encourage water planner and policy makers to develop adaptation strategies to properly handle the future water supply in this area, following the guidelines suggested in this study.