Watershed models can play an important role in regional planning. Their ability to consider large, spatially diverse regions and assess the impact of different land use scenarios on water resources can lead to better, more informed decision making. Recent legislation in Ontario has led to the adoption of watershed models as part of drinking water source protection planning processes. In this study, the ability of the SWAT model to simulate the hydrology of the Raisin River watershed, an area of 556km2 located in eastern Ontario, is examined. The model was calibrated using data from 1985 to 1994 and validated using data from 1995 to 2004. Weekly average flow rates were used to evaluate the model, producing a Nash Sutcliffe coefficient of 0.798 for the period of calibration and 0.788 for the validation period. Model error is most significant during the annual snowmelt period, suggesting deficiencies in the way snowmelt is modeled. Baseflow predictions are correct on an annual basis but exhibit more volatility than the observed flow. The Nash Sutcliffe coefficient is a common measure of hydrologic model performance but suffers from being strongly biased to certain times of the year. Specifically, it is insensitive to periods of low flow which are important for source protection planning. The possibility of transforming the observed and predicted flow rates to compensate is discussed. The methodology presented takes advantage of readily available standardised data, permitting a similar modeling exercise to be easily undertaken for a different region. Results and analysis as presented could be used directly in the development of source protection plans. Spatial and temporal variation of water budget components (runoff, recharge and evapotranspiration) throughout the watershed is discussed. The impact of land use and soil type on the water budget is also highlighted. / Les modèles de bassin d'eau peuvent jouer un rôle important dans la planification régionale. Leur capacité de considérer de grandes régions, diverses en espace et évaluer l'impact de scénarios d'utilisation de différentes terres sur des ressources en eau peut mener à des prises de décisions meilleures et plus informées. La récente législation en Ontario a mené à l'adoption de modèles de bassin d'eau faisant partie de processus de planification de protection de source d'eau potable. Dans cette étude, la capacité du modèle SWAT (Outil d'évaluation du sol et de l'eau) pour simuler l'hydrologie du bassin de la Rivière Raisin, un secteur de 556km2 situé à l'est de l'Ontario, est examiné. Le modèle a été calibré au cours de la période de 1985 à 1994 et validé au cours de la période de 1995 à 2004. Des débits hebdomadaires moyens ont été utilisés pour évaluer le modèle, produisant un coefficient Nash Sutcliffe de 0.798 pendant la période de calibrage et 0.788 pendant la période de validation. L'erreur modèle est la plus significative pendant la période de fonte de neige annuelle, suggérant des manques dans la manière que la fonte de neige est modelée. Les prédictions du débit de base sont correctes sur une base annuelle, mais exposent plus de volatilité que le flux observé. Le coefficient Nash Sutcliffe est une mesure commune de performance du modèle hydrologique, mais souffre en étant fortement influencé par certains temps de l'année. Spécifiquement, il est insensible aux périodes de bas débit qui sont importantes pour la planification de la protection de source. La possibilité de transformer les débits observés et prévus pour indemniser est discutée. La méthodologie présentée profite de données standardisées aisément disponibles, permettant à un exercice de modélisation semblable d'être facilement entrepris pour une région différente. Les résultats et l'analyse tel que présentés pourraient$

Although snow's behaviour is well known in rural contexts through a long standing and widespread network of measurement and recording, the specificity of existing urban datasets to where they were measured limits their applicability to other cities. In this study, snow measurements were performed in urban and suburban Montreal, Québec, Canada over the course of the winter of 2007-2008. Observations of density, depth and albedo showed general trends similar to those expected from rural snow but with density values closer to those measured in other urban studies. Snow properties were scaled up to the convective footprint of an eddy covariance flux tower. Convective fluxes showed little to no relationship with observed snow conditions. Snow evolution data was used in the validation of an offline version of the snow subroutine that is part of the ISBA land surface model. Best results were found for locations subjected to little or no disturbance. Worst results were found for highly disturbed locations. / Malgré que le comportement de la neige soit bien documenté en milieu rural grâce à des réseaux de mesure en place depuis longtemps, la complexité des milieux urbains fait en sorte que le transfert de données acquises dans une ville à une autre n'est pas justifiable. Dans le but de la recherche présentée dans cette thèse, des mesures de la couverture neigeuse ont été effectuées dans un quartier résidentiel de la ville de Montréal, Québec, Canada et dans une de ses banlieues au cours de la saison hivernale 2007-2008. Les tendances générales se comportent similairement à celles observées en milieu rural à l'exception que les valeurs de densité se rapprochaient plus de valeurs observées au cours d'autres études urbaines. Les propriétés de la neige ont alors été mises à l'échelle de la zone source convective d'équipements de mesure de flux énergétiques. Les flux convectifs n'ont pas montrés de signe d'une dépendance aux conditions de neige. La base de données de l'évolution des propriétés de la neige a également servi dans la validation d'une version autonome du modéle de neige faisant partie du modéle d'échange de surface ISBA. Les meilleurs résultats ont étés obtenus pour des endroits subissant le minimum de perturbations humaines. Les pires résultats découlent de la simulation d'endroits très dérangés.

Peatlands are significant soil carbon and freshwater reservoirs at the global scale, and thus play a key role in the global carbon and water cycles. Peatland inception and development are intrinsically related to optimal environmental conditions, including an adequate hydro-morphological setting that promotes the occurrence of waterlogged soils and low topographic gradients. This thesis investigates the hydrology of 0.2 km2 northern peatland complex, located in the region of Schefferville, Québec, Canada, in which a significant area has developed over a relatively steep topographic gradient. The objective of this thesis is to quantify and characterize the spatiotemporal flux of regional groundwater to the peatland local flow system in an attempt to evaluate the relative importance of this flux compared with other water inputs. A three-dimensional groundwater flow model, the finite-difference U.S. Geological Survey MODFLOW code, is used to simulate the peatland and characterize the groundwater flow system. The model is parameterized with data measured from June 17th to September 4th, 2009, including continuous meteorological measurements from an automatic weather station, 14 observation wells, and two 90° V-notch weirs gauging stream discharge. This study establishes that, over the measuring period, the regional groundwater influx accounted for 27% ± 0.4% of the total water inputs, the remainder 73% ± 0.4% consisting of precipitation (54% ± 0.4%), surface water inflow (14% ± 0.4%), and change in storage (5% ± 0.4%). Consequently, it is the main conclusion of this work that regional groundwater inflows were, volumetrically, the second most important source of water to the peatland local flow system. / Les tourbières représentent d'importants réservoirs naturels riches en carbone et en eau douce à l'échelle globale. Ils jouent par conséquent un rôle majeur à la fois dans le cycle du carbone et le cycle hydrologique. L'origine et le développement des tourbières sont liés à l'existence de circonstances environnementales optimales. Il s'agit essentiellement d'un contexte hydro-morphologique adéquat favorisant l'occurrence de sols saturés en eau sur des terrains relativement plats. Ce document présente les résultats d'une étude scientifique conduite dans un complexe tourbier nordique, situé dans la région de Schefferville, Québec, Canada. Ce terrain représente un cas particulier peu observé dans la nature : une large partie de l'accumulation de matière organique a eu lieu sur un gradient topographique prononcé. L'objectif de cette étude est de quantifier et caractériser le flux spatiotemporel du système de circulation de l'eau souterraine régional à la nappe d'aquifère du système tourbier local. Un modèle numérique de circulation de l'eau souterraine est utilisé afin de simuler le système tourbier et caractériser son régime hydraulique. Basé sur le code informatique du modèle MODFLOW, développé par le Service de Géologie des Etats Unis (McDonald and Harbaugh 1988), le modèle tridimensionnel est utilisé afin de simuler la circulation des eaux sou terraine. Le modèle incorpore une série de données météorologiques et hydrométriques en tant que paramètres d'entrée. Mesurées entre le 17 juin et le 4 septembre 2009, ces données proviennent d'une station météo installée pour les besoins de l'étude sur le terrain même, ainsi que 14 puits d'observations et 2 barrages pour mesure le débit. Cette étude établit que, sur l'ensemble de la période d'étude, le flux de l eau souterraine du système régional a représenté 27% des entrées en eau. Les 73% restant se divisent entre 54% pour la précipitation, 14% pour l influx de surface et 5% pour le changement de stockage hydraulique. En conséquence, la conclusion majeure de cette étude est que le flux régional d'eau souterraine est, d'un point de vue volumétrique, le deuxième flux le plus important dans le system tourbier nordique.

The Basin of Mexico, where the Mexico City Metropolitan Zone (MCMZ) and its 20 million inhabitants are located, has had a two-sided approach towards water management, as it has struggled to drain the lakes that once covered this region while at the same time it started to transport in water from adjacent basins in the 1950s for water supply. In addition, the large amount of water extracted from the Basin's aquifer has caused drawdown of the groundwater table and consequently, land subsidence which reaches 40 cm/yr in some areas.The inhabitants of the Basin of Mexico, which comprises five different political entities and in which different agencies are in charge of water supply rely on the Basin's aquifer system as its main water supply source. After analyzing the existing water management policies in the Basin, this work suggests that in order to improve water management a regional groundwater flow model is needed. In order to develop this regional model, different tasks need to be fulfilled: a regional database is needed and regional estimates of aquifer recharge are also required. In order to develop a regional hydrogeological database in this area, the use of both a Relational Database Management System (RDBMS) and a Geographic Information System (GIS) is proposed in order to improve regional data management in the study area. Data stored in this new database, the Basin of Mexico Hydrogeological Database (BMHDB) comprises data on climatological, borehole and runoff variables, readily providing information for the development of hydrogeological models.This work presents a daily soil water balance which uses different vegetation and soil types as well as the effect of topography on climatological variables and evapotranspiration used to estimate recharge to the regional aquifer. Through the application of this model, it has been shown that the mountains that enclose the Basin of Mexico are the main recharge areas of the Basin's regional aquifer system. The spati / La gestion de l'eau dans le bassin de Mexico (où se trouve la zone métropolitaine de la ville de Mexico avec ses 20 millions d'habitants), a eu deux approches opposées: d'abord on a lutté pour vider les lacs qui couvraient cette région auparavant puis dans les années 50 on commencé a importer de l'eau d'autres bassins.De plus, les grandes quantités d'eau extraites de la couche aquifère du bassin ont causé l'abaissement du niveau de la table d'eaux souterraines et par conséquent, l'aisément du terrain jusqu'à 40 cm/année dans quelques secteurs.Les habitants du Bassin de Mexico, qui comprend 5 entités politiques et où plusieurs organismes sont chargés de la gestion de l'eau, obtiennent leur eau essentiellement de l'aquifère. Après analyse des politiques actuelles de gestion de l'eau du bassin, ce travail suggère qu'a fin d'améliorer cette gestion, un modèle régional d'écoulement d'eaux souterraines est nécessaire. A fin de développer ce modèle régional il faut: une base de données hydrogéologiques et des évaluations de la recharge de la couche aquifère. En ce qui concerne la base de données hydrogéologiques régionale, on propose l'utilisation d'une base de données relationnelle et d'un système d'information géographique, ceci a fin d'améliorer la gestion des données. Les données stockées dans cette nouvelle base de données: "Base de Données Hydrogéologiques du Bassin de Mexico" sont des variables climatologiques, de forage et d'écoulement, fournissant aisément des informations pour le développement des modèles hydrogéologiques.Ce travail présente un bilan quotidien de l'eau (qui considère différents types de végétation et de sol ainsi que l'effet de la topographie sur des variables climatologiques et sur l'evapotranspiration) lequel est employé pour estimer la recharge à la couche aquifère régionale. Par l'application de ce modèle, on a montré que les montagnes qui renferment le bassin du Mexique sont les

Water resource planners need to develop contingency plans to deal with the potential impacts of climate variability and changes in the frequency and magnitude of riverflows. Recently, General Circulation Models (GCMs) have been recognized to be able to represent reasonably well the main features of the global atmospheric circulation for the current climate and could produce details of future climate conditions. This study is concerned with the development of statistical models that could describe accurately the linkage between large-scale GCM simulations and observations of the streamflow process at Eaton, Quebec, Canada. Such a linkage could be used to predict the resulting change of the selected streamflow characteristics from the projected change of climate conditions given by GCMs. These models are based on the application of linear regression methods to link historical streamflow data with climatic predictors at the daily scale as well as on the use of stochastic autoregressive modeling. Results of this numerical application have indicated that the combined regression-autoregressive model with log-normal random noise could provide accurate description of observed statistical daily flow properties at the study site. This model was then used to assess future streamflow conditions from CGCM1 (Coupled Global Climate Model from the Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis, version 1) and HadCM3 (Hadley Centre Coupled Model, version 3) outputs for different climate change scenarios. / L'étude des impacts potentiels des changements du climat et de sa variabilité sur les ressources en eau demande de modéliser l'évolution future des débits de rivières. Les Modèles de Circulation Générale (GCMs) sont de récents outils qui fournissent une l'information fiable sur l'évolution future des variables atmosphériques. La présente étude a pour but de développer des modèles statistiques permettant de relier ces variables climatiques aux variables de débit. De tels outils permettraient d'obtenir de l'information sur l'évolution future des débits à partir des simulations GCM. Ces modèles sont fondés sur l'utilisation conjointe à l'échelle journalière de techniques de régression linéaires et de techniques stochastiques autorégressives. En particulier, le modèle combiné régression-autorégression avec une génération aléatoire lognormale de résidus donne des résultats satisfaisants. Ce modèle a été utilisé pour évaluer l'évolution future des conditions de débit en utilisant des scénarios de changement climatique CGCM1 (Modèle couplé climatique global du Centre Canadien de la modélisation et de l'analyse climatique, version 1) et HadCM3 (Modèle couplé du centre Hadley, version 3).

Climate variability and change are expected to have important impacts on the hydrologic cycle at different temporal and spatial scales In order to build long-lasting drainage systems, civil engineers and urban planners should take into account these potential impacts in their hydrological simulations. However, even if Global Climate Models (GCM) are able to describe the large-scale features of the climate reasonably well, their coarse spatial and temporal resolutions prevent their outputs from being used directly in impact assessment models at regional or local scales. This study proposes a statistical downscaling approach, based on the scale invariance concept, to incorporate GCM outputs in the derivation of Intensity-Duration-Frequency (IDF) curves and the estimation of urban design storms for current and future climates under different climate change scenarios. The estimated design storms were then used in the estimations of runoff peaks and volumes for urban watersheds of different shapes and different levels of surface imperviousness using the popular Storm Water Management Model (SWMM). Finally, a regional analysis was performed to estimate the scaling parameters of extreme rainfall processes for locations with limited or without data. In summary, results of an illustrative application of the proposed statistical downscaling approach using rainfall data available in Quebec (Canada) have indicated that it is feasible to estimate the IDF relations and the resulting design storms and runoff characteristics for current and future climates in consideration of GCM-based climate change scenarios. Furthermore, based on the proposed regional analysis of the scaling properties of extreme rainfalls in Singapore, it has been demonstrated that it is feasible to estimate the IDF curves for partially-gaged or ungaged sites. / La variabilité et les changements climatiques devraient avoir des impacts considérables sur le cycle hydrologique aux différentes échelles spatio-temporelles. Afin de construire des systèmes de drainage durables, les ingénieurs se doivent de prendre en considération ses modifications probables dans leur simulation. Toutefois, si les Modèles de Circulation Globale (MCG) sont capables de reproduire raisonnablement bien les caractéristiques à grande échelle du climat, leurs résolutions sont trop grossières pour permettre une utilisation immédiate de leurs informations dans les modélisations urbaines.Cette étude propose une approche de mise à l’échelle statistique, basée sur les propriétés d’invariance d’échelle, afin d’incorporer les résultats des MCG dans la conception des courbes Intensité-Durée-Fréquence (IDF) futures. Ces courbes sont ensuite utilisées pour l’estimation de l’évolution des quantités de ruissèlement. Enfin, une analyse régionale permet une évaluation des paramètres de réduction d’échelle pour des stations partiellement jaugées, voir non jaugées. C’est ainsi que des courbes IDF peuvent être construites avec un nombre limité de données.

The largest naturally-occurring lake of hyperacid brine in the world is located in the crater of Kawah Ijen volcano in East Java, Indonesia. The hyperacid Banyu Pahit River flows down the side of Kawah Ijen and is a major source of regional natural pollution. Hydrothermal fluid, meteoric derived groundwater, seepage from the hyperacid crater lake, and water-rock interaction are the major sources and sinks of water and solutes from the volcano to the surrounding environment. The current research is focused on the upper Banyu Pahit River valley (within 3 km of the summit) which has been understudied to date. Detailed chemical analyses of the Banyu Pahit River, the crater lake, and all observed springs (neutral and acid) that contribute water to the river were made, including 46 major, minor and trace elements. The distinct chemical signature of each water source, as well as that of water-rock interaction, is determined. Several elements have been identified as conservative tracers of hydrologic sources and sinks as they enter the surface water system. Mass balance mixing analysis using the conservative tracers, combined with discharge measurements, is used to quantify the fluid and solute mass contribution of each source. The results of this analysis indicate that fluid from the deep hydrothermal system contributes the majority of the solute flux from Kawah Ijen, and that it also forms the headwaters of the Banyu Pahit River. The flux of crater lake seepage, which was previously assumed to be both the main source of acid water for the Kawah Ijen hydrologic system and the headwaters of the Banyu Pahit River, has now been determined to be a full order of magnitude lower than that of hydrothermal fluid (total calculated flux = 1.2 l/s crater lake seepage versus 15.4 l/s hydrothermal fluid). / Le plus grand lac naturel de saumure hyperacide du monde est situé dans le cratère du volcan Kawah Ijen, dans la province de Java Est, en Indonésie. La rivière hyperacide Banyu Pahit s'écoule sur le flan du Kawah Ijen et constitue une importante source de pollution naturelle régionale. Les fluides hydrothermaux, l'eau souterraine d'origine météorique, les eaux d'exfiltration provenant du lac du cratère et les interactions eau-roche représentent les principaux puits et sources d'eau et de solutés de ce basin. La présente étude est centrée sur la vallée du cours supérieur de la rivière Banyu Pahit (dans un rayon de 3 km du sommet), une région sur laquelle peu d'études se sont penché. Des analyses chimiques détaillées (incluant 46 éléments majeurs, mineurs et en traces) ont été effectuées sur les eaux de la rivière Banyu Pahit, du lac du cratère et de toutes les sources observées (neutres et acides) qui contribuent à l'écoulement de la rivière. La signature chimique distincte de toutes les sources d'eau, ainsi que celle des interactions eau-roche, a été établie. Plusieurs éléments s'avèrent être des traceurs conservatifs de sources et puits hydrologiques du système d'écoulement de surface. L'analyse de mélange basée sur le bilan massique des traceurs conservatifs, combinée aux mesures de débit d'écoulement, est utilisée pour quantifier la contribution massique de fluides et solutés de chaque source. Les résultats de cette analyse indiquent que les fluides provenant du système hydrothermal profond sont responsables de la majeure partie de l'apport de solutés provenant du Kawah Ijen et qu'ils constituent également la source de la rivière Banyu Pahit. Il est maintenant établi que l'apport du lac aux eaux de surface du basin, apport qui jusqu'à present était considéré comme dominant, est largement inférieur à l'apport associé aux fluides hydrothermaux (débit calculé total = 1,2 l/s pour l'apport du lac cont

A new model, DRAIN-WARMF, has been developed by integrating WARMF and DRAINMOD models, to simulate surface and subsurface flows and nitrogen transport in a tile-drained watershed in eastern Canada. The new model takes advantage of the strong surface flow modeling capabilities of WARMF and the higher accuracy of subsurface flow modeling of DRAINMOD, and is thus superior performance-wise to both of these models individually. The new model allows for simulations to be carried out for scenarios and management practices which were not possible using these models individually. The DRAIN-WARMF model was applied to St. Esprit watershed, located in southwestern Quebec. Simulations were carried out from 1994 to 1996. The new model was able to adequately simulate hydrologic response and nitrate losses from the watershed. Comparing the observed daily/monthly flows with the model's outputs returned Nash-Sutcliffe coefficient of efficiency (E) values of 0.75/0.97 over the validation period (1996). The model improved predictions of monthly NO3−-N loads, with an E value of 0.83. Overall, it was found that DRAIN-WARMF results, on a seasonal and monthly scale, were generally more reliable whereas daily simulations could be improved further by using a longer calibration period. / The potential impacts of climate change on flow and nitrogen pollution were also evaluated with DRAIN-WARMF. Simulations were performed based on the projected climate change conditions developed by the CRCM4.2.0 model for 1961 to 2100. The projected annual temperature and precipitation changes indicate that the climate in the study area would generally become warmer and wetter. The min/max temperatures would increase in winter, causing more rainfall-dominated regimes and less snow accumulations. The DRAIN-WARMF simulation results show an increase in the average annual surface and drainage outflows. The total flow will increase significantly during the months of March and April. It appears that climate change will be altering both the magnitude and the seasonality of flows. The impact of changed hydrologic conditions on nitrate-nitrogen losses was also assessed. The annual loss of NO3--N will increase from the watershed. In general, results suggest that flow and nitrogen loads in the study area would experience significant changes in future years. / Créé en intégrant les modèles WARMF and DRAINMOD, le modèle DRAIN-WARMF permit de simuler le transport de l'azote dans un bassin versant de l'est du Canada, desservi par un réseau de drainage souterrain. Ce nouveau modèle, surclassant ses composants, profita de l'excellente capacité de WARMF à simuler le ruissellement en surface, et de la grande précision de DRAIMOD quant à la modélisation de l'écoulement souterrain. Il permit aussi de simuler des situations et modes de gestions que les éléments composants du modèle n'étaient pas en mesure de faire individuellement. S'appuyant sur des données servant à l'étalonnage (1994, 1995) et à la validation (1996) provenant du bassin versant St. Esprit, situé au sud-ouest du Québec, DRAIN-WARMF se montra capable d'adéquatement simuler la réponse hydrologique et les pertes en nitrates du bassin versant. Une comparaison des débits quotidiens/mensuels aux prédictions du modèle pour la période de validation donna lieu à des valeurs du cœfficient d'efficacité Nash-Sutcliffe (E) de 0.75/0.97 (idéal 1.00). Le nouveau modèle améliora aussi la prédiction de la charge en NO3−-N, présentant une valeur de E = 0.83. Sur l'ensemble, la précision obtenue avec DRAIN-WARMF fut plus élevée à l'échelle saisonnière ou mensuelle, tandis qu'à l'échelle quotidienne elle pourrait être améliorée par une période d'étalonnage plus longue. / DRAIN-WARMF servit aussi à évaluer les effets potentiels des changements climatiques, en particulier ceux projetés par le modèle CRCM4.2.0 pour la période de 1961 à 2100. Ces projections indiquent que le climat de la région deviendra plus chaud et plus pluvieux. Une augmentation des températures hivernales min/max augmenterait la fréquence d'évènements dominés par le pluie, tout en réduisant les accumulations de neige. Des simulations avec DRAIN-WARMF indiquèrent une augmentation des moyennes annuelles du débit en surface et de l'écoulement sous terrain. Le débit total augmentera fortement aux mois de mars et avril. Les changements climatiques auront donc une influence à la fois sur l'ampleur et la saisonnalité des débits. Ces simulations indiquèrent aussi que ces modifications aux conditions hydrologiques auraient un impact sur les pertes en NO3−-N, qui augmenteraient sensiblement. En général, ces résultats suggèrent que le débit et les charges en azote dans l'aire d'étude changeraient sensiblement dans les années à venir.

Water availability is influencing crop yields in the Padmalaya watershed in Central Maharashtra, India, which are currently below potentially attainable yields. A number of rainwater harvesting structures such as in-stream check dams have been put in place, with the aim of improving water availability for agricultural production. The SWAT model was manually calibrated for hydrology using measured streamflow data from January to July 2010. Simulations were carried out for the period from 1977-2007 under various biophysical management conditions, with climatic data collected from the Jalgaon meteorological station. Future scenarios encompassing rainwater harvesting, climate change, land use change, and water conservation practices were evaluated. The simulation outputs were used to assess the impacts of the different factors on hydrological processes and crop yields for a 30-year period. Results show that in-stream structures significantly increase groundwater recharge. In addition, increased precipitation associated with climate change is likely to contribute to increased agricultural yields and crop water productivity. While the specific results from the simulations are limited to the Padmalaya watershed, the lessons learnt in terms of applicability of rainwater harvesting strategies in the context of climate change can be extended to similar agro-ecoregions of India. / La productivité des cultures dans le bassin versant Padmalaya en Inde est en-deçà de son plein potentiel, dû à une pauvre disponibilité des ressources en eau. Des structures de collection de l'eau pluviale ont été mises en place, ayant comme objectif d'augmenter la disponibilité de l'eau pour la production agricole. Le modèle hydrologique SWAT a été calibré manuellement pour l'aspect hydrologique, en utilisant des données de débit d'eau dans le basin versant de janvier à juillet 2010. Les simulations ont été faites pour la période 1977-2007, dans différentes conditions de gestion des terres, à l'aide de données météorologiques de la ville de Jalgaon. 16 scénarios ont été construits pour évaluer les impacts sur les processus hydrologiques et les rendements agricoles des changements climatiques, des systèmes de collection de l'eau pluviale, des changements d'affectation des terres, ainsi que des améliorations de pratiques de gestion de l'eau, sur une période de 30 ans. Les résultats des simulations démontrent que les structures de collection de l'eau pluviales contribuent de façon significative à la recharge des aquifères. De plus, l'augmentation des précipitations attribuable aux changements climatiques est susceptible d'engendrer une augmentation des rendements agricoles et de la productivité de l'eau pour les cultures. Malgré le fait que les résultats de ces simulations sont limités à ce bassin versant, les leçons apprises ici en termes d'applicabilité des stratégies de collection de l'eau pluviale dans le cadre des changements climatiques pourront être appliquées à de semblables agro-écorégions de l'Inde.

The retreat of the glaciers of Peru's Cordillera Blanca is a potential threat to the human, ecological and economic welfare within the Rio Santa watershed. In a context of increasing stress on regional water resources, the relative contributions of groundwater – a major component of the region's dry-season stream flows - remain poorly characterised and oversimplified in existing hydrological models. By characterising both the variability of the groundwater contribution in space and time, identifying the major relevant hydrogeological processes, and using these data to produce a new mass balance based hydrological model, I investigate to what extent the forecasted loss of volume of the Andean glaciers will affect regional hydrological regimes. The use of hydrochemical, isotopic and hydrological methods shows that groundwater is a major component of the dry-season stream discharge that drains the glacierized valleys of the Cordillera Blanca. This contribution is highly dependent on the preceding two to four years' precipitation. Spatially, it correlates with the watershed glacier cover. Talus slopes are identified as a key component of the groundwater system since they act as buffering units that collect water from areas at higher elevations and release it slowly, allowing connected springs to remain active during the dry season. Integrating the groundwater specific discharge estimated from the groundwater contribution evaluation, the modeling exercise suggests that seven of nine study watersheds have probably crossed a critical transition point and now exhibit a glacier retreat-related decrease in discharge. Once the glaciers completely melt, the annual discharge of the studied watersheds will be lower than present by 2–30% depending on the watershed. The influence of glacier retreat on discharge will be most pronounced during the dry season. At La Balsa, which receives discharge from the entire upper Rio Santa, glacier retreat could lead to a decrease in dry-season average discharge of 30% compared to present. Glacier-related decreases in discharge are not likely to reverse. / Le retrait des glaciers de la Cordillère Blanche au Pérou représente une menace potentielle pour les populations, l'économie et l'écologie de la vallée du Rio Santa. Dans un contexte régional de surexploitation de la ressource en eau, la contribution relative des eaux souterraines, une composante majeure des cours d'eau durant la saison sèche, reste mal comprise et sa modélisation hydrologique est souvent trop simplifiée. J'évalue dans quelle mesure le retrait glaciaire affectera le système hydrologique de la vallée du Rio Santa en caractérisant à la fois la variabilité de la contribution des eaux souterraines dans le temps et dans l'espace, en identifiant les processus hydrogéologiques qui y sont liés, puis en utilisant les données dans un nouveau modèle hydrologique. L'application de méthodes hydrochimiques, isotopiques et hydrologiques montre que les eaux souterraines contribuent de façon importante aux eaux de surface de la saison sèche des vallées partiellement englacées de le Cordillère Blanche. Cette contribution varie d'année en année en fonction des précipitations reçues durant les deux à quatre années précédentes. La variation dans l'espace est fortement dépendante de la couverture glaciaire du bassin. Les dépôts de débris rocheux situés au flanc des parois latérales des vallées glaciaires sont identifiés comme des composantes clefs du système hydrogéologique. Ces éléments, constitués de dépôts para-glaciaires et potentiellement de dépôts glaciaires, agissent comme des zones tampons. Ils collectent les eaux de ruissèlement provenant de plus hautes altitudes et les libèrent avec un délai suffisant pour assurer l'approvisionnement de sources même durant la saison sèche. L'exercice de modélisation, qui intègre les débits spécifiques des eaux souterraines résultant des premières phases de la recherche, suggère que sept des neuf bassins versants étudiés ont probablement passé un point de transition critique et sont maintenant dans une phase de réduction du débit de leur cours d'eau principal due au retrait glaciaire. Lorsque les glaciers auront disparu, le débit annuel de ces cours d'eau se situera, selon le bassin, entre -2 et -30 pourcent de leur niveau actuel. L'influence du retrait glaciaire sur l'hydrologie sera plus prononcée lors de la saison sèche que pour le reste de l'année. A La Blasa, station située à l'entrée du canyon Del Pato sur le Rio Santa, le retrait glaciaire pourrait générer une diminution du débit de la saison sèche du fleuve d'environ 30% par rapport à son niveau actuel. Ces baisses de débit des rivières dues au retrait glaciaire sont probablement irréversibles.