La construction est l'un des secteurs de l'industrie les plus polluants. C'est la raison pour laquelle développer l'usage de matériaux de construction durables est un intérêt majeur. La terre crue est de plus en plus étudiée en tant que matériau de construction pour son faible impact environnemental, son abondance ou ses capacités à réguler l'humidité intérieure, améliorant ainsi le confort de l'occupant. Pour optimiser certaines de ses performances, des fibres ou granulats végétaux sont incorporés à la terre depuis des millénaires. Toutefois, les études scientifiques n'ont débuté qu'il y a une trentaine d'années, laissant une marge importante de compréhension du matériau. Actuellement, l'ajout de matière végétale peut s'effectuer par le biais de la valorisation d'agroressources, qui permet par ailleurs de piéger du dioxyde de carbone au sein des briques. Cette thèse, qui s'inscrit dans le cadre du projet Bioterra financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR), a pour objectif de contribuer au développement d'un matériau à base de terre crue et de granulats végétaux, pour une utilisation sous forme de briques. Après une caractérisation approfondie de différentes ressources végétales (paille d'orge, chènevotte et rafle de maïs), une approche comparative des propriétés d'usage et de la durabilité des matériaux composites est réalisée. Une étude sur la disponibilité des bio-ressources en France a montré que les coproduits de l'agriculture utilisés dans ce travail de recherche sont disponibles en quantités importantes, bien que leur utilisation pour l'alimentation humaine ou animale soit prioritaire. Les résultats des essais expérimentaux ont montré que les résistances mécaniques sont diminuées avec l'ajout de végétaux, mais que la ductilité est améliorée. La paille, grâce à sa forme allongée, donne toutefois de meilleurs résultats que les autres agroressources. En ce qui concerne les propriétés hygrothermiques, la conductivité thermique est améliorée et la capacité de sorption de vapeur est légèrement augmentée. Toutefois, la terre seule étant très perméable à l'eau, l'ajout de particules végétales n'a pas d'effet bénéfique sur la perméabilité apparente des composites à la vapeur d'eau. Finalement, les granulats végétaux améliorent certains critères de durabilité comme la résistance à l'impact ou l'érosion à l'eau, mais limitent la résistance à l'abrasion. Vis-à-vis de la résistance au feu, les bio-composites, bien que contenant une quantité importante de matière ligno-cellulosique, sont toujours incombustibles. Ils sont toutefois transformés avec la cuisson de la terre et la consumation des végétaux. Enfin, l'étude de la prolifération de micro-organismes a abouti à la mise en place d'une méthodologie expérimentale. L'incorporation de paille semble faciliter l'apparition de moisissures par rapport à la terre seule. Néanmoins, la prolifération apparaît uniquement dans des conditions optimales de 30°C et 93% d'humidité relative après inoculation de souche d'Aspergillus brasiliensis. L'addition de différentes ressources végétales dans une matrice de terre améliorera donc certaines propriétés d'usage mais en dégradera d'autres. La formulation du matériau composite (nature et dosage en granulats végétaux notamment) sera donc conditionnée par sa destination dans le bâtiment. Un compromis devra être trouvé entre les différentes propriétés. / Construction is one of the most polluting sectors of industry, and this is why developing sustainable building materials is of world-wide interest. Earth is being increasingly studied as a building material because of its low environmental impact and its abilities to regulate indoor moisture and to improve the building occupants' comfort. Plant aggregates and fibers have been incorporated into the earth matrix for thousands of years to enhance its performance, but scientific studies began quite recently. Nowadays, the addition of renewable resources can be achieved with agricultural by-products, thus allowing carbon dioxide to be captured. As part of the Bioterra project funded by the French National Research Agency (ANR), this thesis has the objective of contributing to the development of earth-based materials containing plant aggregates that can be used in bricks. After an extensive characterization of the different plant resources, namely barley straw, hemp shiv and corn cob, a comparative study of the use and durability properties of the composite materials is made. A survey of the production and use of bio-resources in France showed good availability of the resources studied in the present research, although they are primarily used as human food and animal litter. In the experimental tests, a decrease of the mechanical strength was observed with the addition of plant aggregates. However, the ductility of the bio-composites increased. Thanks to its elongated shape, straw is the plant aggregate that gives the best results. Concerning hygrothermal properties, thermal conductivity is reduced and the vapor sorption capacity is slightly increased. Nevertheless, earth alone is very permeable. The addition of plant aggregates thus brings no benefit concerning the apparent water vapor permeability. Finally, plant aggregates improve some durability criteria, such as impact or erosion resistance, but limit abrasion resistance. With regard to fire, bio-composites are still not combustible, even if they contain a significant quantity of lignocellulosic matter. They are, however, transformed with firing, when the earth is fired and the plant material smolder. Lastly, the study on microbial growth contributed to the development of an experimental methodology. The incorporation of straw seems to facilitate mold growth in comparison with earth alone. However, proliferation appears only in the worst conditions: for material subjected to a temperature of 30°C and a relative humidity of 93%, after inoculation with Aspergillus brasiliensis strain. To summarize, the addition of different plant aggregates in an earth matrix improves some properties but deteriorates others. The formulation of a composite material (particularly the nature and the content of the plant aggregate) will thus depend on its intended use in the building. Therefore, a compromise has to be found among the different properties.

La dynamique des matières en suspension joue un rôle primordial au sein de la zone côtière en étant le principal vecteur de matière particulaire depuis les sources (rivières) vers les puits (marges continentales, canyons sous-marins, océan profond). Le suivi de cette dynamique, notamment pendant les évènements de crues des fleuves et des tempêtes, est primordial afin d’estimer les budgets sédimentaires des marges continentales, de suivre l’évolution des habitats benthiques et de déterminer le rôle de cette dynamique dans le transport de contaminants. Cette thèse a pour objet l’étude des impacts de tels évènements sur la dynamique des particules en suspension au sein du Golfe du Lion (Méditerranée). Une approche multiplateforme, couplant les différentes plateformes de mesures existantes (campagne en mer, glider, satellite, mouillage, bouée côtière) et basée sur la mesure de la turbidité en terme quantitatif et qualitatif a été adoptée. Les résultats ont permis de décrire 1) la dynamique des néphéloïdes en fonction des forçages (vents, vagues, courants) durant des évènements de crue du Rhône et de tempête marine, 2) la variabilité spatiale et temporelle de l’assemblage particulaire lors de ces mêmes évènements par une caractérisation in situ et 3) de montrer le rôle des plateformes autonomes du type gliders dans le suivi de la dynamique des matières en suspension en zone côtière. / Coastal suspended particulate matter dynamics play a main role in the fate of land-derived material from the source (rivers) to sink (continental margins, submarine canyons, deep sea). The monitoring of this dynamic, especially during flooding and storm conditions, is decisive to understand factors impacting sedimentary budgets of continental margins, health of benthic habitats and spread of contaminants. The aim of this PhD is to study the impacts of such events on the suspended particles dynamics over the shelf of the Gulf of Lions (NW Mediteranean). A multi-platform approach, combining existing observation platforms (survey, glider, satellite, mooring and coastal buoy) and based on the measurement of the turbidity was adopted. Results enabled to describe 1) the impacts of forcings (winds, waves, currents) on the dynamics of nepheloid layers during flooding and storm conditions, 2) the variability of the particle assemblage during such events through an in situ characterization and 3) the role of gliders in the monitoring of suspended particles dynamics within the coastal zone.

Les karsts sont l'une des formations aquifères les plus présentes au monde. Exploités, ils fournissent de l'eau potable pour près de 25% de la population mondiale. Cependant la forte hétérogénéité de leur structure implique un comportement non-linéaire et les rendent particulièrement difficiles à étudier, à simuler et à prévoir. Les réseaux de neurones formels sont des modèles d'apprentissage statistiques qui ont été largement utilisés en hydrologie de surface depuis les années 1990, grâce à leurs propriétés de parcimonie et d'approximation universelle.Dans cette thèse, il est proposé d'utiliser les réseaux de neurones pour étudier le comportement des aquifères karstiques. L'aquifère du Lez est choisi pour appliquer le modèle par réseaux de neurones. Cet aquifère, situé près de l'agglomération de Montpellier (400 000 habitant), est exploité pour fournir de l'eau potable à une grande partie de l'agglomération.Dans un premier temps, un réseau de neurones « classique », de type boîte noire, est appliqué à la simulation et à la prévision des débits de la source du Lez. Une méthode de sélection des entrées de pluie est proposée, couplant analyse par corrélations croisées et méthode de validation croisée. Les résultats montrent l'adéquation du modèle neuronal pour la simulation et la prévision du débit de la source d'un aquifère karstique complexe. Le test du modèle est effectué sur les deux cycles hydrologiques comportant les crues les plus intenses de la base de données. Les hydrogrammes montrent que le modèle neuronal a été capable d'extrapoler puisque les débits prévus pour les crues majeures en test sont corrects et supérieurs aux débits présents dans la base d'apprentissage du modèle. La prévision est acceptable jusqu'à un horizon de prévision de un jour. Dans un second temps, une méthode d'extraction des données contenues dans la boîte noire est proposée. Afin de contraindre le modèle neuronal à donner des valeurs physiquement interprétables, des connaissances a priori sur la géologie de l'aquifère sont incluses dans l'architecture du réseau de neurones. La méthode KnoX (Knowledge eXtraction) proposée dans cette étude permet d'extraire du modèle les contributions des différentes zones géologiques à la source du lez ainsi que les temps de réponse correspondants. L'application de la méthode KnoX a un hydrosystème fictif dont on contrôle en particulier les temps de réponse et les contributions des différents sous-hydrosystèmes fictifs a permis de valider cette méthode. Les résultats obtenus sur le bassin du Lez sont très satisfaisants et en adéquation avec les connaissances actuelles que l'on a sur ce système. De plus la méthode a permis d'affiner ces connaissances, notamment l'infiltration retardée par des aquifères perchés et concernant la limite du bassin d'alimentation de la source du Lez. Enfin, la méthode KnoX est générique et applicable à tout hydrosystème pour lequel on dispose de mesures de pluie et de débit. / Karst is one of the most widespread aquifer formations in the worlds. Their exploitation provides fresh water to practically 25% of the global population. The high level of structure heterogeneity in these aquifers however makes them complex and their behavior is difficult to study, simulate and forecast.Artificial neural networks are machine learning models widely used in surface hydrology since the 90's thanks to their properties of parsimony and universal approximation.In this thesis, artificial neural networks are used to study karst aquifer behavior. Application is done in the Lez. This aquifer situated near Montpellier conurbation (400 000 inhabitants) provides fresh water for a large part of this population.First, a “classical” black box neural network is applied to simulate and forecast Lez spring discharge. A rainfall input selection method is proposed, using cross correlation analysis and cross validation method at the same time. Results show neural model efficiency in order to simulate and forecast the spring discharge of a complex karstic aquifer. The model was tested using two hydrologic cycles including the two most intense floods of the database. Hydrographs shows that neural model was able to extrapolate the maximum flood discharge of the learning database. Forecasting is satisfactory until a one-day horizon.In a second time, extraction of the knowledge data included in the black box is proposed. In order to constrain the model to give physically plausible solution, a priori knowledge about aquifer geology is included into the network architecture. KnoX (Knowledge eXtraction) method proposed in this study aims at extract geological zone contributions to the Lez spring and corresponding response times. The KnoX methodology was applied to a fictitious hydrosystem built using a model with controlled parameters, in particular contributions of subbasin to the outlet and lag time of each subbasin. This application permitted to validate the KnoX methodology. Results obtained on the Lez basin are satisfactory and agree with current knowledge about this hydrosystem. In addition, the KnoX methodology allows to refine this knowledge, in particular concerning delayed infiltration because of infiltration in perched aquifer and concerning Lez spring alimentation basin boundaries. Lastly the KnoX methodology is a generic methodology that can be applied on any basin with available discharge and rainfall data.

Les problèmes climatiques planétaires nous poussent à concevoir des systèmes constructifs à faible consommation d’énergie. L’utilisation des murs constitués d’écomatériaux (ossature bois avec un remplissage de brique de terre crue et assemblage parmortier minéral) apparaît comme une solution alternative intéressante et conforme aux objectifs en matière de développement durable. Dans une démarche de conception de ce type de système constructif, un outil de modélisation thermo-hydro-mécanique a été développé. Il vise d’une part à prédire la capacité de la paroi à réguler les conditions hygrothermiques ambiantes lors des alternances jour/nuit en fonction des différentes stratégies de ventilation, et d’autre part à identifier les différents scénarios décrits en termes de température et d’humidité pouvant induire l’apparition de fissures dans la paroi, aussi bien en phase de construction qu’en conditions de service. La rareté des travaux réalisés sur les propriétés de la terre crue nous a poussés à développer une campagne expérimentale multidisciplinaire pour caractériser les propriétés thermiques, hydriques et mécaniques sous différents états hydriques. Ces propriétés alimentent le modèle, dont les adaptations nécessaires sont présentées. Les résultats portent à la fois sur l’impact sur le confort hygrothermique et sur l’effet des variations hydriques sur la durabilité mécanique de la paroi. / Global climate problems push us to design energy-saving constructive systems. The use of walls made of eco-materials (wooden frame with a filling of brick of raw earth and assembled by mineral mortar) appears as an interesting alternative solution being in linewith the objectives in terms of sustainable development. In order to use a numerical simulation approach to this type of constructive system, a thermo-hydro-mechanical modeling tool was developed. On the one hand, it aims to predict the wall's ability to regulate the ambient hygrothermal conditions during day / night alternations according to the different ventilation assumptions and, on the other hand, to identify the various scenarios described in terms of temperature which can induce the appearance of cracks in the wall, both during construction and operating conditions. The originality of the work carried out on the properties of the raw earth make us able to develop a multidisciplinary experimental campaign to characterize the thermal, hydric and mechanical properties under different humidity conditions. These properties feed the numerical model with the necessary adaptations presented. The results present both the impact on hygrothermal comfort and to the effect of humidity changes on the mechanical durability of the wall.

ALa terre crue est l’un des principaux matériaux de construction utilisés depuis les temps les plus reculés. C’est un matériau abondant, qui nécessite très peu d'énergie pour sa fabrication et qui ne génère pas de déchets. Construire aujourd’hui avec des matériaux à base de terre crue nécessite de ces derniers des performances mécaniques remarquables. Pour atteindre ces performances, le traitement des sols aux liants est l’une des techniques utilisées pour améliorer la résistance mécanique et la durabilité de ces matériaux. On s’intéresse dans cette thèse à l’étude de la terre crue traitée aux liants pour deux applications différentes : un remblai expérimental pour une application en travaux publics (conception innovante de digue par l’utilisation de matériaux obtenus via un traitement à la chaux) et un béton de terre dénommé « Cématerre » pour une application en bâtiment (éléments structuraux et cloisons présentant de bonnes performances hygro-thermiques). Dans les deux cas, le but est de caractériser, et éventuellement d’améliorer, la résistance mécanique, la rigidité, les caractéristiques hydriques et hydrauliques, ainsi que les propriétés hygro-thermiques. Concernant le béton de terre « Cématerre », les études préliminaires menées selon un protocole expérimental établi conformément au cahier des charges du CSTB, ont permis sa qualification, matérialisée par l’obtention d’une ATEx A. La phase suivante a consisté à améliorer sa formulation avec comme objectif l’amélioration de la résistance mécanique du matériau. Les plans d’expériences utilisés ont permis d’établir des modèles de formulations ciblant les résistances mécaniques recherchées. L’étude du comportement hygro-thermique du béton de terre est abordé en analysant les transferts couplés de chaleur et d’humidité. Pour cela un certain nombre de paramètres hygro-thermiques du matériau Cématerre ont été déterminés au laboratoire. La mesure de ces paramètres a permis la réalisation de simulations hygro-thermiques dynamiques qui ont mis en évidence l’intérêt de ce matériau par rapport au béton « classique ». Concernant le limon traité à la chaux et compacté, les résultats ont montré que le module en petites déformations E augmente avec la contrainte de confinement et l’âge du matériau et décroit légèrement avec le niveau de déformation dans le domaine des contraintes testées. Une loi de type E = ßo1m décrit la variation du module, β et m étant des paramètres fonctions de l’âge et du niveau du déviateur. Par ailleurs, les coefficients de perméabilité saturée et non saturée n’évoluent pas avec le temps de cure. Le fluage volumique ne semble pas non plus être influencé par le temps de cure, autrement dit, l’augmentation de la rigidité du matériau liée au développement des réactions pouzollaniques n’a pas empêché le matériau de fluer autant à 28 jours qu’après un an de temps de cure. / AEarthen construction is one of the most common construction technique used since the earliest times. The raw material is abundant, requires very little energy to manufacture, and does not generate waste. Building today with raw materials made from the earth requires outstanding mechanical performance from such non-fired materials. To achieve this performance, the treatment of the soil with binders is one of the techniques used to improve the strength and durability of these materials. The aim of the present PhD dissertation is to study the treated soils with binders for two different applications: an experimental compacted embankment for application in public works ( a dam innovative design, through the use of materials obtained by treatment with lime ) and earthen concrete called " Cematerre " for application in building ( walls and structural elements with good hygrothermal performance). In both cases, the goal is to characterize and possibly improve the mechanical strength, stiffness, hydric and hydraulic characteristics and the hygrothermal properties. For the earthen concrete " Cematerre ", the preliminary studies according to an experimental protocol under CSTB specifications have led to the so-called “ATEx A” official qualification. The next phase was to improve the formulation with the aim of improving the mechanical strength of the material. The design of experiments has been used to establish models formulations targeting the sought strength. The study of hygrothermal behavior of earthen concrete is addressed by analyzing the coupled transfer phenomenon of heat and moisture. Hygrothermal parameters were determined in the laboratory. The measurement of these parameters has allowed the realization of dynamic thermal simulations that have highlighted the benefit of this material when compared with standard concrete. For silt treated with lime and compacted, the results showed that the small strain modulus E increases with the confining stress and the curing time and decreases slightly with the strain level in the range of stress tested. A power law E = ßo1m describes the variation of the modulus, β and m are functions of the curing time and the strain level. Moreover, the coefficients of saturated and unsaturated permeability do not change with the curing time. The volumetric creep does not appear to be influenced by the curing time, i.e. , the increase in stiffness due to the development of pozzolanic reactions did not prevent the material from creeping as much after 28 days as after a year of curing time.

Ce travail de thèse s'inscrit dans la problématique générale de la caractérisation de l'aléa inondation. Plus précisément, cette étude cherche à caractériser l'influence des eaux souterraines sur la genèse et la propagation des crues en surface dans les cas d'un bassin versant à forte composante karstique. Le site expérimental du bassin versant du Coulazou, rivière temporaire qui traverse le massif karstique du Causse d'Aumelas à l'Ouest de Montpellier a été retenu pour étudier de manière approfondie les interactions entre les écoulements de surface et les écoulements souterrains en situation de crue.<br />L'étude hydrodynamique de ce système karst/rivière s'appuie sur un dispositif expérimental adapté à l'observation des phénomènes hydrologiques (pluie, ruissellement) et hydrogéologiques (piézométrie en forage et dans les drains karstiques, suivi hydrodynamique des exutoires du système) très rapides et très intenses. La dynamique de ces écoulements est liée au contexte climatique Méditerranéen mais aussi aux structures de drainage en surface et en souterrain qui permettent un transfert et un transit très rapide des eaux au sein du système karst/rivière.<br />Une description hydrodynamique classique est complétée par une approche fonctionnelle des échanges karst/rivière dans le but de mieux comprendre le fonctionnement hydrodynamique d'un tel système et de mettre en avant des indicateurs utilisables dans une démarche de modélisation des échanges surface/souterrain. Un premier modèle est présenté dans la dernière partie de ce document.

Ce mémoire traite de l'estimation de la fréquence d'occurrence des crues éclair, dans des petits cours d'eau de la région méditerranéenne. Pour préciser l'étude statistique de ces événements, relativement rares, l'idée développée a été de reconstituer des historiques de crues sur une période pouvant aller jusqu'à deux siècles. Quatre petits cours d'eau affluents de l'Aude, dont la surface n'excède pas 200 km2, ont été étudiés. Une méthodologie de recherche d'informations historiques, déjà appliquée avec succès à des cours d'eau français plus importants, a été reprise. Elle a permis de mettre en évidence les fonds d'archives dignes d'intérêt dans le cas de l'étude des cours d'eau de petite taille. Ces fonds sont essentiellement locaux (archives départementales, et archives des services de l'état chargés de l'hydrométrie et de l'annonce des crues). Les fonds à caractère national (Archives Nationales, fonds M.Pardé, fonds historique de l'ENPC), en revanche, présentent un intérêt secondaire, et l'exploitation des archives de la presse s'est également avérée décevante. Les documents d'archives finalement valorisés proviennent pour l'essentiel des Services des Ponts et Chaussées, et des Services Vicinaux (séries S et O aux Archives Départementales). Ces documents s'avèrent suffisamment riches, dans les quatre cas étudiés, pour reconstituer des historiques de crues d'une durée d'un à deux siècles. Il est également possible d'évaluer le seuil de perception associé à ces séries, ainsi que le débit de pointe des principales crues. Les estimations de débit réalisées restent toutefois incertaines et ont pour cette raison été représentées sous forme d'intervalles de débits possibles. L'exploitation statistique de ces séries met tout d'abord en évidence l'hétérogénéité des débits de crues parmi les cours d'eau étudiés. L'intérêt des données historiques est ensuite clairement mis en évidence, à la fois pour effectuer le choix de distributions statistiques aptes à représenter les séries observées, puis pour préciser le calage de ces distributions. Il apparaît surtout que les risques d'erreurs sont extrêmement importants, lorsque ces méthodes consistant à ajuster des distributions statistiques aux séries observées, sont appliquées à partir des séries systématiques de courte durée. Les informations historiques permettent de fiabiliser ces méthodes, même lorsque les informations valorisées sont très incomplètes (par exemple limitées au décompte des dépassements d'un seuil ou à une crue historique unique). Par comparaison, la méthode du Gradex apparaît beaucoup plus robuste lorsque seules les données systématiques sont disponibles. Elle donne des résultats très cohérents avec les données historiques, et reproduit notamment très bien, à condition d'évaluer correctement le facteur de forme, la variabilité des débits parmi les bassins étudiés. Mais cette variabilité des débits devra tout de même être mieux expliquée, avant d'espérer extrapoler les résultats obtenus à des bassins non jaugés notamment.

En Baie de Seine sud-orientale (shoreface à plate-forme interne), la sédimentation fine est étudiée à des échelles de temps variées, des dépôts holocènes argilo-tourbeux continentaux (9000 ans BP) aux événements de dépôt instantanés actuels liés à des "crues estuariennes". Lors de ces crues, succédant à de faibles débits prolongés, sont combinés les apports d'un stock de sédiments fins intra-estuariens et les MES originaires du bassin versant amont. Des placages de vase se mettent alors en place dans les petits fonds ouverts sableux. Ces fonds correspondent actuellement à un contexte d'ensemble érosif, où sont mises à l'affleurement les argiles holocènes; une reconstitution lithochronostratigraphique de ces dépôts fossiles est proposée. Il est montré l'importance: à l'échelle décennale et pluri-annuelle, d'un envasement progressif des sables subtidaux et, à l'échelle de la saison, d'épisodes paroxysmiques de dépôts de vase éphémères, remaniés par les houles et les courants de marée.

La gestion et la maîtrise de la qualité des cours d'eau passent par une bonne connaissance des flux de Matières En Suspension (MES), leur quantité, leur origine et leur dynamique au cours du temps. Cette thèse s'intéresse, d'une part, à la mesure et à la description des flux de MES dans un petit bassin versant agricole, d'autre part, à leur mise en relation avec les origines des MES, les déterminants climatiques et l'ordre des cours d'eau. Les flux de MES sont suivis depuis plusieurs années à l'exutoire du bassin versant du Moulinet (4,5 km2, Basse- Normandie) ; l'Oir, rivière d'ordre supérieur (bassin de 87 km2), a été instrumentée dans le cadre de cette thèse. Outre la mesure du charriage qui permet de déterminer le critère de mobilisation des particules du fond du ruisseau, la mesure des [MES] à partir de la turbidité a été approfondie. La dynamique temporelle des MES a été analysée par différentes approches (relation [MES]-débit, statistique, modélisation) à différentes échelles de temps (année, saison et mois, jour, crue). Sur le Moulinet, la tension réduite de frottement critique de Shields, τ*cr, est de 0,052. Avec cette tension critique, les limons et argiles sont quasiment toujours mobiles, et les sédiments de diamètre médian 8 mm sont susceptibles d'être mis en suspension pour les débits supérieurs à 75 l/s, soit plus de 75% du temps. Au laboratoire, nous avons montré que le turbidimètre est très sensible à la concentration des particules les plus fines (argiles, limons fins), y compris lorsque celles-ci sont mélangées à des particules plus grossières. La turbidité spécifique (rapport entre turbidité et [MES]) varie linéairement avec l'inverse du diamètre moyen des particules. Son évolution au cours des fortes crues témoigne de la mobilisation de MES plus grossières en montée de crue qu'en décrue Sur le Moulinet, les flux solides annuels sont de l'ordre de 60 t/km², avec une double origine : (1) un stock de sédiments dans le fond du cours d'eau et provenant des berges dégradées par le bétail, maximum à la fin de l'été, remis en suspension en automne, moins important en hiver ; (2) l'érosion des versants produisant des flux de MES pouvant être très importants en octobre ou en mai, liées à des pratiques agricoles à risque (labour avant céréales d'hiver ou de printemps). Au cours des crues, la concentration maximale en MES est mieux corrélée à la vitesse de montée du débit qu'au débit maximal. Les relations univoques entre le flux solide Qs et le débit Q correspondent à la remise en suspension d'un stock de sédiments non limitant. Les relations d'hystérésis horaire correspondent à la remise en suspension d'un stock dont la disponibilité diminue plus l'érosion des sols se met rapidement en place pendant la montée de crue. Pour toute année la relation entre Qs et Q moyen journalier est grande dispersée et n'est pas représentée par une loi puissance Qs = aQb unique. Une première comparaison entre le Moulinet et l'Oir montre que malgré un fonctionnement hydrologique similaire, le Moulinet est plus productif en MES que l'Oir et plus réactif à l'échelle de la crue.

Les karsts sont l'une des formations aquifères les plus présentes au monde. Exploités, ils fournissent de l'eau potable pour près de 25% de la population mondiale. Cependant la forte hétérogénéité de leur structure implique un comportement non-linéaire particulièrement difficile à simuler et à prévoir. Les réseaux de neurones formels sont des modèles d'apprentissage statistique qui ont été largement utilisés en hydrologie de surface depuis les années 1990, grâce à leurs propriétés de parcimonie et d'approximation universelle. Dans cette thèse, il est proposé d'utiliser les réseaux de neurones pour étudier le comportement des aquifères karstiques. L'aquifère du Lez est choisi pour appliquer le modèle par réseaux de neurones. Cet aquifère, situé près de l'agglomération de Montpellier (400 000 habitants), est exploité pour fournir de l'eau potable à une grande partie de l'agglomération. Dans un premier temps, un réseau de neurones " classique ", de type boîte noire, est appliqué à la simulation et à la prévision des débits de la source du Lez. Une méthode de sélection des entrées de pluie est proposée, couplant analyse par corrélations croisées et méthode de validation croisée. Les résultats montrent l'adéquation du modèle neuronal pour la simulation et la prévision du débit de la source d'un aquifère karstique complexe. Le test du modèle est effectué sur les deux cycles hydrologiques comportant les crues les plus intenses de la base de données. Les hydrogrammes montrent que le modèle neuronal a été capable de correctement prévoir les débits des crues majeures en test, qui sont supérieurs aux débits présents dans la base d'apprentissage du modèle. La prévision est acceptable jusqu'à un horizon de prévision de un jour. Dans un second temps, une méthode d'extraction des données contenues dans la boîte noire est proposée. Afin de contraindre le modèle neuronal à donner des valeurs physiquement interprétables, des connaissances a priori sur la géologie de l'aquifère sont incluses dans l'architecture du réseau de neurones. La méthode KnoX (Knowledge eXtraction) proposée dans cette étude permet d'extraire du modèle les contributions des différentes zones géologiques à la source du Lez ainsi que les temps de réponse correspondants. L'application de la méthode KnoX à un hydrosystème fictif dont on contrôle en particulier les temps de réponse et contributions des différents sous-hydrosystèmes fictifs a permis de valider cette méthode. Les résultats obtenus sur le bassin du Lez sont très satisfaisants et en adéquation avec les connaissances actuelles que l'on a sur ce système. De plus la méthode a permis d'affiner ces connaissances, notamment l'infiltration retardée par des aquifères perchés et les limites du bassin d'alimentation de la source du Lez. Enfin, la méthode KnoX est générique et applicable à tout hydrosystème pour lequel on dispose de mesures de pluie et de débit.