Selon la Directive Cadre européenne sur l’Eau (DCE), le bon état écologique de tous les milieux aquatiques devra être atteint d’ici 2015. Cet état s’évalue en grande partie au moyen de paramètres biologiques, eux-mêmes régis par les conditions physico-chimiques et hydromorphologiques des masses d’eau. Pour atteindre les objectifs de la DCE, l’évaluation de l’état physique du réseau hydrographique apparaît comme une phase essentielle alors que cette question relève encore pour certains aspects de la recherche fondamentale. La mise en oeuvre de cette étape à l’échelle du bassin du Rhône entraîne un certain nombre de questions scientifiques auxquelles il est nécessaire de répondre avant d’envisager toute application. En effet, les connaissances dans les domaines de la géomorphologie ou de l’hydrologie sont aujourd’hui suffisantes à l’échelle locale pour envisager de régionaliser ce type d’informations. Cependant le changement d’échelle est à l’origine de contraintes méthodologiques importantes liées notamment à la très grande hétérogénéité des milieux à caractériser.L'objectif de cette thèse est donc double. D’une part, il s’agit de mettre en place des outils géomatiques permettant d’obtenir une vision globale et homogène des caractéristiques physiques du réseau hydrographique. Pour cela, nous proposons (i) de développer une méthodologie d’extraction de l’information à partir de données vectorielles ou rasters, et (ii) de définir des indicateurs pertinents de caractérisation hydrogéomorphologique. D’autre part, ces outils et cette méthode ont été testés et appliqués sur le réseau hydrographique du Rhône afin d’évaluer leur efficacité et de proposer des éléments fiables de caractérisation des conditions physiques à large échelle. / According to the Water Framework Directive (WFD), the good ecological status of all aquatic environments should be achieved by 2015. This status is evaluated largely using biological parameters, which are controlled by the physico-chemical and hydromorphological conditions of water bodies. To achieve the objectives of the WFD, assessing the physical condition of the hydrographic network appears to be a prerequisite, yet this issue still requires research of a fundamental nature. This stage in the basin of the Rhône raises a number of scientific issues which it is necessary to answer before considering practical application. In fact, knowledge of geomorphology and hydrology is now sufficient at a local scale and we can envisage applying this information at a regional scale. However, the change of scale results in important methodological constraints linked in particular to the great heterogeneity of environments.This thesis has two objectives. The first one is to implement geomatic tools to obtain an overall and homogeneous characterisation of the physical network. We propose to develop a methodology to extract information. Second, these tools and methodology will be tested and applied to the Rhône River system to evaluate their effectiveness and to provide reliable evidence for the characterization of large-scale physical conditions.

Selon la Directive Cadre européenne sur l'Eau (DCE), le bon état écologique de tous les milieux aquatiques devra être atteint d'ici 2015. Cet état s'évalue en grande partie au moyen de paramètres biologiques, eux-mêmes régis par les conditions physico-chimiques et hydromorphologiques des masses d'eau. Pour atteindre les objectifs de la DCE, l'évaluation de l'état physique du réseau hydrographique apparaît comme une phase essentielle alors que cette question relève encore pour certains aspects de la recherche fondamentale. La mise en oeuvre de cette étape à l'échelle du bassin du Rhône entraîne un certain nombre de questions scientifiques auxquelles il est nécessaire de répondre avant d'envisager toute application. En effet, les connaissances dans les domaines de la géomorphologie ou de l'hydrologie sont aujourd'hui suffisantes à l'échelle locale pour envisager de régionaliser ce type d'informations. Cependant le changement d'échelle est à l'origine de contraintes méthodologiques importantes liées notamment à la très grande hétérogénéité des milieux à caractériser.L'objectif de cette thèse est donc double. D'une part, il s'agit de mettre en place des outils géomatiques permettant d'obtenir une vision globale et homogène des caractéristiques physiques du réseau hydrographique. Pour cela, nous proposons (i) de développer une méthodologie d'extraction de l'information à partir de données vectorielles ou rasters, et (ii) de définir des indicateurs pertinents de caractérisation hydrogéomorphologique. D'autre part, ces outils et cette méthode ont été testés et appliqués sur le réseau hydrographique du Rhône afin d'évaluer leur efficacité et de proposer des éléments fiables de caractérisation des conditions physiques à large échelle.

L’irrigation a connu de grands changements dans le bassin du Rhône français durant les trente dernières années du vingtième siècle. La mise en œuvre d’un Système d’Information sur le bassin du Rhône (SIR) montre l’existence de quatre grands systèmes d’irrigation qui s’individualisent au sein de plusieurs « régions d’irrigation ». Ces dernières révèlent des dynamiques contrastées, mettant à mal l’idée que l’irrigation aurait connu une expansion continue et homogène, même si les superficies irriguées augmentent globalement. Ces dynamiques spatiales s’expliquent par les profondes transformations d’une pratique modernisée, utilisant des techniques toujours plus économes en eau. C’est d’ailleurs le deuxième enseignement de la recherche : l’accroissement général des superficies irriguées n’a pas entraîné une augmentation des demandes en eau. Celles-ci ont plutôt tendance à diminuer, de l’ordre de 30 % en trente ans. Sous l’impulsion des gestionnaires, les irrigants font un usage de plus en plus raisonné des ressources en eau et, à terme, il ne faut certainement pas considérer l’irrigation comme une menace généralisée pour les équilibres environnementaux... Le mémoire de thèse s’accompagne d’un système de gestion de l’information géographique et d’un atlas en version électronique. / Over the last thirty years of the twentieth century, irrigation in the French basin of the Rhône river has undergone substantial change. The implementation of a Geographic Information System on the Rhône basin (SIR) demonstrates the existence of four main irrigation systems individualized within several “irrigation regions.” These reveal in turn a series of contrasted dynamics, putting into question the idea that irrigation expansion had been both continuous and homogeneous, even though the total surface area irrigated actually increased. These spatial dynamics can be accounted for by the deep transformations due to a modernised practice that relies on techniques ever more sparing with water. This is in fact the second lesson one can draw from this study : the general increase in irrigated surface areas did not lead to an increase in water demand. On the contrary, water demand has tended to diminish, in the order of 30% over thirty years. Driven by management, the cultivators’ use of water resources is more and more reasoned, so that in the long run irrigation is surely no global threat to environmental balance. The thesis includes a system for managing geographic information as well as an electronic atlas.

Le paysage des rivières en tresses est constitué d’une riche mosaïque d’habitats diversifiés, déterminée par un ensemble de facteurs biophysiques qui interagissent à différentes échelles spatiales et temporelles.A partir d’une sélection de 53 tronçons en tresses, nous avons réalisé une analyse comparative à l’échelle régionale du bassin du Rhône et en fonction de plusieurs échelles temporelles, en mobilisant les techniques de télédétection.Premièrement, nous avons étudié la variabilité de la structure des habitats aquatiques et du patron des chenaux. Nous montrons que le patron de tressage et des habitats aquatiques n’est pas uniquement lié au débit, mais aussi aux conditions locales liées aux apports sédimentaires et à la présence de la nappe phréatique.Deuxièmement, nous avons abordé une approche diachronique afin de comprendre l’évolution à moyen terme du paysage fluvial de ces tronçons, depuis la moitié du siècle dernier. Les résultats montrent que toutes les tresses du bassin rhodanien ne sont pas déliquescentes et que certains tronçons sont encore très actifs. Cela dépend d’un ensemble de facteurs : la position géographique du tronçon, son évolution à court terme liée aux épisodes de crues et l’histoire des conditions anthropiques environnantes.Enfin nous avons analysé les trajectoires évolutives suivies par un sous-ensemble de 12 sites, analysés à une échelle temporelle plus fine (5 observations par site sur 50 ans). Nous observons que les tronçons suivent des trajectoires différentes, en fonction des conditions hydrologiques observables à un moment donnée (ex. crues), de la position géographique du tronçon et du contexte anthropique. De plus, certaines conditions locales (topographie et humidité relative) semblent aussi nécessaire à la compréhension du patron biogéomorphologique des tronçons étudiés.A partir de ces résultats des éléments de perspectives pour une gestion intégrée des rivières en tresses du district rhodanien sont proposés. / The landscape of the braided rivers is characterised by a rich and diversified mosaic of habitats. The variability of the braided riverscape depends upon the combination of bio-physical factors, which interact at the different spatial and temporal scales.We did a comparative analysis at the regional scale of 53 braided reaches selected in the Rhône basin district. We used a remote sensing-based approach.At first, we analysed the aquatic habitat and the river channel pattern. We showed that the braiding and aquatic habitat patterns do not depend only on the flow regime but also on some local scale conditions, such us the sediment regime and the presence of the “near-floor” groundwater.Secondly, we moved on the overall riverscape corridor, and we applied a diachronic analysis comparing the present state of reaches with their state at the mid of the last century. The results show that not all studied braided reaches are narrower today compared to the 1950s and that some reaches are even wider. It is linked to a combination of several factors, such as the geographical position of a reach in its catchment and the short-term evolution ruled by recent large floods, as well as the history of the catchment linked to human settlements.Then we focused on the evolutionary trajectories followed by a sub-set of 12 braided reaches through time, and we increased the temporal resolution, for a total of five dates per reach. The results show that reaches follow different trajectories depending on: the hydrological conditions at a given period (e.g. floods), the geographical position of a reach at the regional scale and the anthropic context. Additionally, it seems that also local conditions (in terms of topography, sedimentation, and soil moisture), play an important role in determining the biogeomorphological pattern of the studied reaches.From these results, we discussed some perspectives for the braided river management in the Rhône basin district.