Le système turbiditique du Var présente la particularité d'être fréquemment parcouru par des écoulements gravitaires. Cela en fait un endroit privilégié pour étudier simultanément les facteurs déclenchant des courants de turbidité, leurs caractéristiques hydrodynamiques, leur contenu particulaire et les dépôts associés. Dans le cadre du projet Européen HERMES (6ème Programme Cadre), nous avons acquis pendant 2 ans dans le canyon du Var et dans la vallée turbiditique (1) des séries temporelles dans la colonne d'eau (30 m et 400 m au dessus du fond) sur la vitesse des courants, la température et le flux particulaire, et (2) des prélèvements répétés par carottage du sédiment de surface. Nos résultats mettent en évidence deux types de transport sédimentaire: (1) des écoulements gravitaires, et (2) des remises en suspension sur le fond par le Courant Nord. L'étude des caractéristiques hydrodynamiques des courants gravitaires permet de préciser nos connaissances sur leur mécanisme de formation. Les courants gravitaires peuvent être initiés par des déstabilisations dans le canyon ou par le plongement en mer de l'eau turbide du fleuve (courant de turbidité hyperpycnal). Ces derniers peuvent être générés lorsque le débit liquide du fleuve franchit un seuil de 306 m3.s-1 à l'embouchure, et à condition que la crue soit étendue à l'ensemble du réseau hydrographique. L'étude combinée des mesures sur les deux années et des faciès sédimentaires dans les dépôts du siècle dernier souligne la prépondérance des courants de turbidité hyperpycnaux, qui représentent 80 % des écoulements gravitaires. De plus, cette étude combinée montre que les écoulements de faible magnitude (résultant de petites instabilités ou de crues annuelles du fleuve) s'arrêtent généralement au débouché de la vallée supérieure et ne déposent du sédiment que sur une terrasse située à 70 m au dessus du fond de la vallée. Les courants gravitaires de grande magnitude (résultant de larges instabilités ou de crues majeures du fleuve) sont fortement érosifs dans la partie du système située avant le pied de pente, et déposent des séquences sédimentaires sur les terrasses, la levée, et localement dans le chenal. Le cadre chrono-stratigraphique établi pour l'étude des séquences sédimentaires permet de mieux contraindre la manière dont ces courants gravitaires sont enregistrés et préservés, à plusieurs échelles de temps.

Le Rhône est la principale source d'eau douce et de matériels terrigènes vers le bassin méditerranéen. Le prodelta du Rhône est caractérisé par des taux d'accumulation sédimentaire élevés et par une reminéralisation intense de la matière organique sédimentée, ce qui est typique des environnements deltaïques. Une question est soulevée sur le devenir de ces grandes quantités de carbone organique délivrées par le fleuve vers le milieu marin et en particulier leur impact sur les communautés microbiennes benthiques et l'intensité du recyclage de la matière organique. Le programme multi-disciplinaire "Climate and Human-induced Alterations in Carbon Cycling at the River seA connection" (CHACCRA) a été conçu pour étudier le devenir des éléments nutritifs et de la matière organique délivrée par le Rhône sur la marge continentale adjacente. Lors de quatre campagnes de terrain réalisées en avril 2007, mai 2008, décembre 2008 et juin 2009, des carottes de sédiments ont été prélevées à l'embouchure du fleuve et sur le plateau adjacent. La contribution des apports continentaux et leur distribution ont été étudiées à l'aide de paramètres globaux (granulométrie, azote total et carbone organique), tandis que les descripteurs moléculaires (pigments, acides gras, acides aminés totaux et biodisponibles) ont permis de déterminer l'origine, et d'évaluer la qualité ainsi que l'état de dégradation de la matière organique dans les sédiments. La structure de la communauté bactérienne a été caractérisée par la technique de polymorphisme de conformation des simples brins par électrophorèse capillaire (CE-SSCP). Ces travaux mettent en évidence des gradients d'origine et de qualité depuis l'embouchure vers le large. De plus, l'influence des événements de crue est clairement visible dans les sédiments, et les signatures biochimiques des dépôts sont différentes selon le type de crue. Enfin, l'incubation des sédiments a permis d'évaluer la dégradabilité en condition oxique de la matière organique sédimentaire à l'embouchure et de montrer que la fraction labile était très réactive à la dégradation.

En zone méditerranéenne, d’intenses précipitations automnales sont responsables de crues particulièrement violentes : les crues « éclair ». L’intensité et la variabilité des précipitations ainsi que la complexité des processus hydrologiques responsables de la production des écoulements sur ces bassins limitent la prédictibilité de ces phénomènes. Une meilleure compréhension des processus impliqués dans les réponses hydrologiques des bassins versants et responsables de la variabilité spatio-temporelle des chemins de l’eau peut permettre d’améliorer les modélisations de ce type d’évènement. S’insérant dans le cadre de l’hydrologie spatialisée, cette thèse se propose d'étudier l'apport des potentialités satellitales, et notamment des produits 3D à très haute résolution pour la caractérisation spatiale des bassins et de leurs réseaux hydrographiques, afin d’étudier les origines géomorphologiques des variations spatio-temporelles des réponses hydrologiques et en vue d’améliorer la compréhension des mécanismes responsables des épisodes de crue. Pour cela, ce travail s’articule autour de deux axes. Le premier consiste à caractériser, à partir de données spatiales, le drain « potentiel » représentant le réseau géomorphologique sec formé par la suite continue des lignes de thalweg des bassins. Un algorithme original utilisant une structure de MNT sous forme triangulaire (TIN) a été développé spécifiquement dans ce but, afin d’obtenir un tracé des réseaux fidèle à leur tracé réel et de fournir des éléments sur leur géomorphologie ainsi que sur celle des bassins. Le deuxième axe concerne l’étude de la dynamique drain en eau ou « réel ». Il s’agit d’améliorer la compréhension des dynamiques spatiales de mise en eau des drains à travers différents épisodes de crue. Dans ce cadre, un réseau spatialisé de capteurs légers a été distribué sur deux bassins expérimentaux (< 1Km²) situés sur le Gardon d’Anduze afin de suivre les variations spatio-temporelles des dynamiques hydrologiques au sein des réseaux en eau. La confrontation des caractéristiques géomorphologiques et des réponses hydrologiques observées a permis de confirmer la prédominance des écoulements sub-surfaciques sur les bassins étudiés, de mettre en évidence deux types de réseaux aux fonctionnements différenciés (le réseau principal et le réseau secondaire), l’importante influence des pentes et de leur changement sur l’initiation et la pérennité des écoulements au sein des réseaux, et de proposer des hypothèses de fonctionnements différenciés en fonction des épisodes. / In Mediterranean areas, heavy rainfalls can generate flash floods during fall season. The rainfall intensities and their high spatial variability combined with complex processes of run-off generation reduce drastically the predictability of these phenomena. Although rainfall intensities monitoring techniques are progressing, another way to better understand and predict the hydrological responses of the catchments is to better understand the hydrological processes underlying the spatial and temporal variability of water pathways on upstream elementary catchments where concentrated flows begin. In the framework of spatial hydrology, this PhD proposes to study the potentialities of remote sensing, in particular the emergent high spatial resolution 3D products, to characterize catchments drainage elementary networks in order to relate some derivated geomorphologic traits to the observed hydrological responses all over catchments. This permits to identify the involved hydrological processes during flow dynamics on upstream mountainous catchments. This work is organized in two axes. The first one consists in characterizing, from 3D satellite data, the “potential” drain corresponding to the dry morphological network of a basin, formed by the continuum of thalweg lines within a catchment. An original algorithm, based on a TIN DEM structure, has been specifically designed for this purpose. This algorithm allows the delineation of thalwegs networks and provides geomorphological traits of catchments and networks. The second axe concern the study of the spatial dynamic of the “real” drain, which is the drain with effective flow. The goal is to enhance the understanding of flow networks spatial dynamics during rainfall events. A specific sensor network has been specially distributed on two experimental sub-catchments of the Gardon d’Anduze watershed in order to monitor the spatio-temporal variations of flow and network dynamics. The relationship between computed geomorphologic features and observed hydrological responses along networks tends to confirm the prevalence of sub-surface flows on the studied catchments. This exhibits two types of hydrographic networks, showing two distinct hydrological behaviors (the principal and secondary networks). Results also show the great influence of slopes and their variations on flow initiation and durability, and to propose hypothesis of hydrological mechanisms, in function of the observed events.

L’approche géoarchéologique a pour objectif de discuter l’intérêt des archives sédimentaires des rammadiyat pour appréhender les dynamiques d’occupation des sols au Capsien et Néolithique. Les rammadiyat se présentent sous forme de monticules dont la stratigraphie est peu exprimée. Les fouilles récentes ont mis en évidence des sols d’occupation renouvelant les questionnements sur les modes d’occupation de ces populations capsiennes. L’approche géoarchéologique repose sur la micromorphologie des sols. Elle a été menée sur 5 sites capsiens de Tunisie et d’Algérie. Elle a permis de caractériser les modes de formation de ces rammadiyat. Les informations recueillies montrent que les rammadiyat relèvent principalement des processus liés aux activités humaines, qui ont interagi à des degrés variables avec les processus naturels. Elles ont permis de construire un modèle qualitatif de la dynamique de formation des rammadiyat, exprimé par une classification des faciès sédimentaires identifiés, selon les pratiques d’aménagement, selon les activités et selon le degré de fréquentation. Ce modèle met en évidence un premier schéma de l’organisation spatiale des sols d’occupation, matérialisant trois types espaces : un espace construit (bâtiment), un espace de cour segmenté avec des aires domestiques, voies de passage et zones de rejets et un espace peu fréquenté, en marge de l’occupation principale. L’enregistrement sédimentaire témoigne d’un mode d’occupation continu, localement rythmé par des variations dans le degré de fréquentation. Des épisodes d’abandon temporaire ou de très faible fréquentation sont ainsi observés. Cependant, leur généralisation à l’ensemble du site reste à préciser. / The aim of the geoarchaeological approach is to discuss the interest of sedimentary archives of rammadiyat, in order to understand the dynamics of soil occupancy at the Capsian and Neolithic period. The rammadiyat present the shape of a small mound, whose stratigraphy is quite undifferentiated. Recent excavations show the presence of occupation surfaces, renewing the questions about the settlement strategies and of these capsian populations. The geoarchaeological approach is based on soil micromorphology .This research was conducted on 5 capsian sites in Tunisia and Algeria and allowed us to characterize the formation processes of these rammadiyat. The collected data show that rammadiyatis mainly formed by anthropic processes related to human activity interacting with natural processes on varying degrees. It’s then possible to construct a qualitative model relating to the formation dynamics of rammadiyat, expressed by a classification of the identified sedimentary facies, according to the building practices, the activities and the intensity of human occupation. This model highlights a first framework of the spatial organization of occupation surfaces, materializing three types of spaces: a built space (dwelling), a segmented yard space with domestic areas, passageways and dump areas, and a marginal area, showing a sporadic occupation. The sedimentary record shows a continuous occupancy, locally punctuated by variations in the intensity of human occupation. Episodes of temporary abandonment or very low occupation are observed. However, their generalization to the whole site remains to be clarified.

Les crues rapides sont à l'origine des catastrophes naturelles présentant le plus fort taux de mortalité du fait de leur rapidité d'occurrence et de leur extrême violence. Surprenant les populations dans leurs activités quotidiennes, elles frappent en particulier les personnes en déplacement pendant la crise, si bien que les automobilistes représentent jusqu'à la moitié des décès. Les recherches hydro-météorologiques ont permis d'augmenter les échéances de prévision et de diminuer en partie les incertitudes associées, alors qu'en matière de vulnérabilité sociale beaucoup reste à faire. Les experts appellent à une approche compréhensive intégrant sciences sociales et naturelles pour s'intéresser aux réponses des populations. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette recherche sur la vulnérabilité des pratiques de mobilité lors de crues rapides. Deux sources d'inadaptation de ces pratiques sont envisagées : d'une part la réticence à sortir d'un mode de fonctionnement « quotidien » au profit d'un fonctionnement « de crise » ; d'autre part l'inadéquation des représentations spatio-temporelles individuelles du phénomène de crues rapides. <br /><br />Utilisant l'enquête par questionnaires ou la cartographie mentale auprès d'un total de 1 428 résidents et touristes en visite dans le Gard, nous avons montré que les pratiques de mobilité à risque sont le résultat de la combinaison de trois facteurs : l'exposition spatio-temporelle, les représentations du risque sur la route ainsi que les contraintes familiales et professionnelles quotidiennes des résidents. Sur la base de ce diagnostic de vulnérabilité, des pistes d'actions préventives ciblées sont ensuite proposées.

Une zone d’élargissement/rétrécissement (ZER) du chenal principal de la Loire moyenne (France), incluant une bifurcation asymétrique, est étudiée par courantométrie, bathymétrie multifaisceaux et jaugeages solides. Elle offre une morphologie dont l’évolution est influencée par la morphodynamique des barres sédimentaires. Les forçages induits par les variations de largeur du chenal et la configuration des barres structurent les flux liquides et solides qui, par rétroaction, conditionnent l’évolution des barres. En crue, les relations entre l’hydrodynamique, le charriage et la dynamique des dunes s’ajustent aux variations de débit et engendrent l’érosion du lit en montée des eaux puis son aggradation en décrue. En période de basses eaux, la forte mobilité des sédiments favorise une active morphogenèse. Le charriage total est estimé à 480 000 t pour 2010. La bifurcation module la structure des écoulements seulement après submersion totale du seuil d’entrée du chenal secondaire. L’exportation de la charge de fond vers l’annexe hydraulique semble facilitée par l’érosion du seuil d’entrée ainsi que par la présence d’une barre au pied de cette même marche. / A widening/narrowing area (ZER) of the main channel of the middle reaches of the Loire River (France), including an asymmetrical bifurcation, are studied from hydraulic measurements, multibeam bathymetries and sediment sampling. The evolution of the ZER’s morphology is influenced by the morphodynamics of bars. The forcing effects induced by channel width variations and by bars configuration determine the structure of water and sediment fluxes which affect, in turn, the bars evolution. During floods, the links between hydrodynamics, bedload transport and dunes dynamics adjust to discharges variations and cause bed erosion before the flood’s peak and bed aggradation after. Due to the high sediment mobility, the low flow periods highly affect the morphological evolution of the ZER. In 2010, the total bedload transport reached 480 000 t. The bifurcation influences the flow structure only after the total submersion of the inlet step of the secondary channel. The exportation of the bed-material load toward the secondary channel becomes probably significant after the erosion of the inlet step as well as by the presence of a bar in front of this step.

En Afrique Sub-Saharienne, les zones humides forment d'importantes zones de pâturages pour bon nombre de pastoralistes. Le régime d'inondation de ces plaines influence leur fonc tionnement et leur productivité. Pour comprendre et maitriser ces régimes, il est donc essentiel d'évaluer l'impact de l'infrastructure hydro-électrique sur les dynamiques d'inondations en aval des barrages. Pourtant, le manque de données disponibles, l'absence de modèles validés et la forte variabilité environnementale rendent cet exercice difficile. Cette thèse contribue à quantifier l'impact du changement des ressources hydriques sur la productivité fourragère des prairies inondables dans le Delta du fleuve Tana, au Kenya. 1/ Les caractéristiques de croissance et la productivité d'une prairie inondable à Echinochloa stagnina (Retz) P. Beauv. ont été déterminées pour différents régimes de fauche, d'irrigation et conditions d'inondations. Ensuite, un modèle de croissance adapté à des Graminées en C4, tropicales et pérennes, de prairies inondables a été développé. Il constitue, à notre connaissance, le premier modèle éco-physiologique adapté à ce type de prairies. 2/ Des processus hydrologiques importants pour le fonctionnement des écosystèmes (étendue, période, durée et fréquence d'inondation) ont été caractérisés grâce à un modèle de bilan hydrologique et à l'utilisation de techniques de télédétection, et cela en dépit de la faible instrumentalisation du bassin, du peu de données topographiques et d'un fort couvert nuageux. 3/ Une analyse préliminaire de l'impact de différents scénarios d'inondations sur la production fourragère a été effectuée en utilisant des indicateurs de services écosystémiques. Cette thèse participe à l'amélioration de nos connaissances des services écosystémiques des zones humides par la construction de modèles et par l'évaluation de scénarios dans une région du monde où ce type de données est rare. / Wetlands are a vital resource for many pastoralists in Sub-Saharan Africa as they provide dry-season grazing zones. As floods are essential for wetland ecosystems, the assessment of water abstraction and hydroelectric infrastructure on downstream flooding dynamics is crucial. Yet, scarce data, environmental variability and the lack of models make this challenging. This research contributes to quantifying the influence of changing water resources on fodder pro- duction of floodplain grasslands in the Tana River Delta, Kenya. 1/ Growth characteristics of floodplain grasslands of Echinochloa stagnina (Retz) P. Beauv. for different flood and manage- ment options were determined and a quantification of their productivity achieved. This kind of data is scarce for floodplain grasslands. A plant growth model adapted to tropical floodplain conditions and perennial C4 grasses was developed, and is the first known physiologically based model for floodplain grasslands. 2/ Hydrological processes of ecological importance (flood extent, timing, duration, frequency) were characterized in a poorly gauged basin using a water-balance model combined with remote-sensing techniques, despite precise knowledge of discharge rates, topography and a high cloud cover. 3/ A preliminary analysis explored different flooding scenarios and their impact on fodder production through the use of simple ecosystem service indicators. This PhD contributes to the repertoire of wetland ecosystem ser- vices by building biophysically based simulation models and exploring possible scenarios in a region of the world and an ecosystem where these type of evaluations are rare.

Cette thèse traite de l'architecture d'un village du Sud présaharien au Maroc, avec l'objectif de comprendre les origines et le développement de l'architecture traditionnelle dans cette région dans son contexte culturel et historique. Le village choisi ici comme exemple représentatif est le qsar d'Asrir n'Ilemchane dans la vallée du Drā. Cette agglomération est un exemple très spécifique de ces groupements fortifiés aux maisons mitoyennes à puits de lumière central. Au-delà de la dénomination courante d' « architecture berbère », l'étude vise à comprendre l'énigme de son origine à travers une analyse détaillée et compréhensive de l'architecture villageoise. À cette fin nous essayons de distinguer les contributions respectives des groupes sociaux qui l'habitent, principalement deux, les Draoua ou Haratines, habitants originels, agriculteurs-jardiniers de l'oasis, et les Berbères Ayt Ātta, semi-nomades transhumants de la montagne proche, le jbel Saghro, installés plus récemment, comme protecteurs des sédentaires. Après une présentation du contexte naturel et historique de la vallée et de son peuplement composite, notre démarche de recherche s'appuie sur une documentation architecturale détaillée, relevés et dessins, d'une trentaine de maisons, une observation participative et des entretiens avec les habitants dont quelques « anciens ». Nous examinons le mode constructif de ces maisons en terre crue, adobes et pisé, savoir-faire spécifique des maçons haratines. Cet habitat est mis en perspective avec le mode de vie et l'organisation sociale de la population, en lien avec l'agriculture de palmeraie et le système d'irrigation. L'analyse des maisons a permis de forger des hypothèses sur le développement du village et de son enceinte au cours des siècles, puis son extension hors les murs. Ainsi a été étayée une première conclusion : si cette architecture dans sa facture première de « maison-grenier » est de conception draoua, elle a été ensuite modifiée et enrichie par les Berbères. Pour terminer, nous évoquons les transformations de cet habitat en tension entre tradition et modernité. Elles sont marquées à la fois par l'usage de techniques et de matériaux constructifs différents et par les modifications profondes de l'environnement local, national et global, d'autant que, rejoint spatialement par Zagora, la ville toute proche, le qsar que nous étudions a fini par y être intégré comme quartier. Cette situation a créé de nombreux bouleversements à la fois dans la forme du qsar que dans sa vie quotidienne. / This thesis treats the architecture of a traditional village in the southern pre-Sahara in Morocco, with the aim to understand the origins and development of traditional architecture in this region in its cultural and historical context. The village chosen here as representative example is the ksar of Asrir do Ilemchane in the Drâa Valley. This settlement is a highly specific example of fortified agglomeration of living houses with central light shafts.Beyond a general designation as "Berber architecture", this study aimed to understand the enigma of its origin through a detailed and comprehensive analysis of the village architecture. To this end, we tried to distinguish the individual contributions of its dwellers, divided into two main groups: the Draoua or Haratins - the original inhabitants of the village who are farmers-gardeners in the oasis - and the semi-nomadic Ayt Atta Berbers, who practice nomadic grazing in the near the Jbel Saghro mountains and settled more recently as protectors of the sedentary group.Following a presentation of the valley’s natural and historical context and of its composite population, our research approach is based on a detailed architectural documentation in plans and drawings of about thirty houses; participant observation; and a series of interviews with dwellers - including some elders.We study how these houses were built from mud, adobe and rammed-earth, according to the specific expertise of the Haratin builders. This type of housing is put in perspective with the related lifestyle and social organization of the population, both in correlation with palm farming and the irrigation system.This analysis of architecture has allowed to construct hypotheses concerning the spatial development of the village and its protective walls over centuries, and about the recent extension of the village beyond these outer walls. We were thus able to achieve to a first conclusion: although the original concept of a “fortified house-granary”is of Draoua origin, it was later modified and enriched by the Berbers.Lastly, we will discuss how this housing was transformed in tension between tradition and modernity. These transformations are marked by the use of different building techniques and materials, and by the major changes of the local, national and global environment - all the more so since the nearest town, Zagora, expanded up to this particular ksar and eventually absorbed it as a town quarter. This situation created many disruptions in both the ksar form and its daily life.

Ce travail de recherche vise à caractériser les propriétés hydrodynamiques des sols des Cévennes, une zone de moyenne montagne du sud de la France connue pour être sujette à des crues à cinétique rapide, appelées « crues éclair ». Il s'agit donc de déterminer les paramètres relatifs à la conductivité hydraulique et à la rétention en eau du modèle de Mualem-van Genuchten, leur variabilité spatiale à l'échelle du versant ou du petit bassin, et les facteurs qui expliquent cette variabilité spatiale. Il s'agit également d'évaluer la perméabilité du sous-sol constitué d'une roche plus ou moins altérée, et d'en déduire des informations sur les processus de saturation des sols pouvant être à l'origine de ruissellement.Les propriétés hydrodynamiques des sols et du sous-sol ont été estimées par modélisation inverse de la teneur en eau sols, à partir d'une station pilote sur le site de Sumène et d'un réseau de 50 stations de mesure répartis sur 4 versants granitiques (site de Valescure) et 2 versants schisteux (site de Tourgueille). La station pilote comprend 3 sondes de mesure installées à 20, 40, 60 cm de profondeur, et les stations installées sur les versants comprennent chacune 2 sondes de mesure installées à des profondeurs variables allant de 15 à 45 cm. Les teneurs en eau du sol ainsi que les précipitations ont été mesurées en continu au pas de temps 15 min sur les différents sites. La procédure de modélisation inverse est basée sur l'algorithme génétique multi-objectif NSGA-II. Cette procédure a été appliquée pour chaque station, en considérant que le sol d'épaisseur variable constitué de la superposition de 2 horizons, surmontant un troisième horizon figurant la roche altérée sous-jacente. Au total, quinze paramètres doivent être calibrés pour chaque station, et sont estimés à partir de périodes sélectionnées correspondant aux épisodes de pluie les plus importants. Les processus d'évapotranspiration ont été considérés comme négligeables au cours de ces épisodes. L'analyse des propriétés de rétention et de conductivité obtenues a mis en évidence la très forte conductivité hydraulique des sols étudiés, de l'ordre de 1000 à 2000 mm/h, et leur faible rétention en eau. Les teneurs en eau à saturation estimées s'échelonnent de 0.30 à 0.60 cm3.cm-3, traduisant une grande hétérogénéité locale. On retrouve cette forte variabilité pour l'estimation des profondeurs de sol qui varient de 31 à 120 cm. Pour l'horizon représentant le sous-sol, les perméabilités sont très contrastées, avec des valeurs de conductivités hydrauliques variant de quelques unités à plus d'une centaine de mm/h. Les stations présentant les sols les moins profondes et des sous-sols moins perméables génèrent des zones saturées qui se développent à la base du profil de sol, comme ça a été observé et simulé lors des épisodes pluvieux les plus intenses. Si les propriétés des sols apparaissent très variables d'une station à une autre et d'un versant à un autre, les résultats n'ont pas montré d'organisation particulière de cette variabilité spatiale. La position de la station sur le versant n'apparaît pas être déterminante pour les porosités, les profondeurs, les perméabilités et les rétentions en eau des sols ; les distributions de ces propriétés, calculées à l'échelle des différents versants, ne semblent pas reliées aux grands traits du paysage : géologie, orientation, végétation. / This research work aims to characterize soil hydrodynamic properties of the Cévennes area, a low mountain region known to be prone to flash floods. We thus chose to estimate hydraulic conductivity and water retention properties of the Mualem –van Genuchten model and their spatial variability at the hillslope scale and between multiple hillslope profiles. The objectives are also to evaluate the weathered bedrock permeability, and consequently to enhance our understanding of the soil saturation processes.The soil and bedrock hydrodynamic properties were estimated by inverse modelling of soil moisture from a pilot station and a network of 50 stations distributed on 4 granitic hillslope and 2 schist hillslope. The pilot station was instrumented with 3 soil moisture sensors located at 20, 40 and 60 cm deep whereas the hillslope stations were instrumented with 2 soil moisture sensors located variably from 15 to 45 cm deep. Both soil moisture and precipitation were recorded with a 15 min time step for every station. The inverse modelling procedure is based on the multi-objective genetic algorithm NSGA-II. This procedure was used for every station considering a variably deep soil composed by 2 layers surmounting a 100 cm deep third layer representing the weathered bedrock. Fifteen parameters were calibrated for every station, and were estimated from small selected rainfall periods of 1 to 15 days corresponding to the major rainfall events during the monitoring period. Evapotranspiration has been considered as negligible during those events. The analysis of those retention and conductivity properties shows a very important hydraulic conductivity for the studied soils, ranging from 1000 to 2000 mm/h, and their low retention capacity. The soil saturated water content varies from 0.30 to 0.60 cm3.cm-3, which is a consequence of the important soil heterogeneity at the hillslope scale. We also find that heterogeneity on the estimation of soil depth which varies from 31 to 120 cm. For the weathered bedrock layer, we also found contrasted permeability varying from a few units to a hundred of mm/h. Stations with the shallowest soils and the less permeable bedrock presenting a saturation process at the soil/bedrock contact, as monitored and simulated during the most intense rainfalls. If the estimated soil hydrodynamic properties exhibit important variations at the hillslope scale from a station to another, results showed no specific spatial organization of this variability. The station's position on the hillslope is not decisive to estimate saturated soil moisture, soil depth, soil permeability or water retention capacity. The distribution of those properties, calculated for the 6 studied hillslope is not either correlated to the landscape general characteristic: geology, orientation, land cover.

Les concentrations élevées en pesticides dans les eaux de surface drainant des bassins versants agricoles sont devenues une préoccupation majeure en Europe depuis une cinquantaine d'années. Les pesticides sont transférés dans l'environnement par différentes voies (le ruissellement de surface et de sub-surface, le flux de nappe), soit en solution soit adsorbés aux particules de sol en suspension dans l'eau. Les eaux de ruissellement et de percolation entraînent avec elles des charges de contaminants dont les concentrations en solution peuvent s'avérer toxiques pour la faune et la flore aquatique et rendre l'eau impropre à la consommation humaine si le réseau de drainage est une source de captage pour l'alimentation en eau potable. Les crues constituent donc des événements hydrologiques de première importance dans la contamination des eaux continentales par les pesticides. Les objectifs de cette thèse ont été de (1) caractériser, à l'aide d'un modèle agro-hydrologique, la dynamique des transferts de pesticides à l'échelle du bassin versant dans une région agricole, notamment en période de crue ; (2) identifier les facteurs de contrôle du transfert de pesticides et (3) améliorer, le cas échéant, les équations formalisées dans le modèle. Deux approches ont été menées de front afin de répondre aux questions posées : l'analyse de données mesurées et modélisées sur le bassin versant agricole de la Save (sud-ouest de la France). Une étude de faisabilité réalisée en préliminaire a montré que le modèle Soil and Water Assessment Tool (SWAT - Arnold et al., 1998) était adapté à la modélisation du transfert de pesticides, dans les phases dissoute et particulaire, à l'échelle du bassin versant. L'hydrologie et les concentrations à l'exutoire des phases dissoute et particulaire (respectivement les nitrates et les matières en suspension) ont été calibrées. Les voies privilégiées de transfert des pesticides en fonction des conditions hydrologiques ont été identifiées. La modélisation a ensuite été mise en œuvre avec des itinéraires techniques plus détaillés en entrée du modèle et des mesures sub-journalières de pesticides en crue. Les différentes voies de transfert des pesticides dans les deux phases, ainsi que leurs facteurs de contrôle environnementaux, ont été étudiés. Deux facteurs de contrôle, respectivement dépendant des pratiques agricoles (la date d'application des pesticides, qui est un facteur anthropique) et intrinsèque aux molécules de pesticides (le coefficient Kd de partition entre phases dissoute et particulaire, qui est un facteur physico-chimique) ont été abordés plus en détail. Le rôle de la typologie du bassin versant sur les transferts est discuté. Des cartes de risque de contamination des eaux de surface par les pesticides sont présentées pour le bassin de la Save. Dans la perspective d'améliorer le formalisme des modèles de transfert des pesticides, une équation qui relie le coefficient Kd au coefficient de distribution octanol/eau Kow et à la concentration en matières en suspension a été proposée. / Rising pesticide levels in streams draining intensively managed agricultural land has become a widespread problem throughout Europe in recent decades. Pesticides are transferred into the environment through various pathways (surface and sub-surface runoff, groundwater return flow), either in solution or sorbed onto particles. Runoff and percolating water carry contaminants loads which concentrations in solution may be harmful to terrestrial and aquatic ecosystems rendering water unfit to human consumption if the draining network is a source for drinking water. Floods are hydrological events of major importance in continental waters contamination by pesticides. The objectives of this PhD thesis were (1) to characterise pesticides transfer dynamics at catchment scale in an agricultural area during floods; (2) to identify the factors controlling pesticides transfer and (3) to improve modelling by changing formalism with more suitable equations. Two approaches were set up: analysing both measured and simulated data sets, stemming from the River Save catchment (south-western France). A preliminary feasibility study showed that the Soil and Water Assessment Tool (SWAT - Arnold et al., 1998) was adapted for pesticides transfer modelling in both dissolved and sorbed phases, at catchment scale. Water discharge, dissolved and sorbed phases (respectively nitrate and suspended sediments) were calibrated. Pesticides transfer preferred pathways depending on hydrological conditions were identified. Modelling was then carried on more detailed management practices as input and on sub-daily pesticides concentration measurements during flood events. The various transfer pathways in both phases together with the environmental controlling factors were assessed. At last, two controlling factors, respectively depending on management practices (application date, an anthropogenic factor) and on an intrinsic pesticide molecule property (the partition coefficient Kd which is a physico-chemical factor) were studied. The role of catchment typology was discussed. Surface water contamination risk maps were drawn on Save catchment. In order to improve the formalism of pesticide transfer models, an equation was proposed that relates Kd to the octanol/water partition coefficient Kow and to suspended matter concentration.