Cette étude hydogéologique et hydrochimique concerne les eaux thermominérales de Brides-les-bains, de Salins-les-Thermes, de La Léchère, de La Coche Usine de Ste Hélène en Tarentaise et de l'Echaillon en Maurienne. Elle les situe dans un contexte géologique et tectonique sous une nouvelle interprétation. (1980)

Les études isotopiques couplées avec des informations géothermiques peuvent constituer des outils pertinents pour l'exploration des eaux souterraines en tant que ressources en eau potable ou géothermiques. Ce travail combine les deux approches, isotopes de l'environnement et radioactifs associés à des données de température sur des aquifères profonds, dans l'objectif d'enrichir et d'améliorer la connaissance des mécanismes de recharge (Bassin d'Aquitaine, France) ainsi que des mécanismes de recharge et du potentiel géothermique (Bassin Crétacé de Bohème, République Tchèque). Les isotopes stables (18O, 2H, 13C) utilisés conjointement avec des radioisotopes (14C, 3H) sont utilisés pour estimer l'époque de la recharge ainsi que les conditions climatiques qui prévalaient lors de l'infiltration depuis la fin de Pléistocène jusqu'à nos jours. Définir le type de recharge et les conditions d'écoulement est nécessaire pour parvenir à modéliser de façon satisfaisante et fiable les grands systèmes aquifères profonds. Trois types de recharge ont été définis en Europe - (i) continue, (ii) interrompue lors du dernier maximum glaciaire (LGM) - un troisième type (iii) correspond à des situations particulières de recharge. Les conditions géographiques et climatiques très différentes rencontrées en France et en République Tchèque ont engendrées une importante hétérogénéité des conditions et processus de recharge. Le sud de la France, avec un climat relativement doux depuis les derniers 40 ka BP, n'a pas enregistré d'interruption de la recharge. Le temps de séjour des eaux souterraines en Bohème est estimé à environ 11 ka BP au maximum. Cependant, l'appauvrissement des teneurs en isotopes stables enregistré suggère une recharge liée à la fonte de la calotte glaciaire Nord Européenne après le dernier maximum glaciaire (LGM), autour de 18-20 ka BP. Des investigations sur les isotopes du carbone minéral dissous des eaux souterraines du bassin de Bohème ont montrées d'importantes interactions avec différentes sources de carbone qui ont été identifiées. Pour le site d'étude tchèque, les informations apportées par la géochimie ont été complétées par des données géothermiques afin d'améliorer la connaissance des flux et de la dynamique des eaux souterraines. Plus d'une centaine d'enregistrements diagraphiques de température ont été utilisés pour estimer le gradient géothermique. Plusieurs phénomènes viennent perturber le gradient géothermique de la région. Les flux d'eau souterraine verticaux et les variations lithologiques et topographiques sont à l'origine d'une distribution complexe du flux de chaleur, étant majoritairement conditionné par les écoulements souterraines. Les discontinuités peu profondes et les nombreux pointements volcaniques exercent aussi une influence importante sur l'écoulement souterrain et donc aussi sur le potentiel géothermique du réservoir. Les investigations sur la géothermie ont ainsi fourni des informations fondamentales sur le potentiel géothermique mais aussi sur les conditions d'écoulement des eaux souterraines. La prise en compte de ces informations s'avère nécessaire afin de proposer des modèles mathématiques d'écoulement réalistes.

Cette étude porte sur l'utilisation des outils de la géostatistique pour évaluer l'importance des phénomènes de sédimentation dans le barrage Akdarya en Ouzbékistan. Les analyses de variogrammes et les techniques d'interpolation par krigeage ont permis de générer des données dans les zones non échantillonnées du barrage. A l'aide des données de terrain complétées par les données produites par les outils géostatistiques, de nouvelles cartes bathymétriques du barrage ont été générées et ont permis de calculer de façon précise l'évolution du volume d'eau stocké en fonction du taux de sédimentation.

Les déversements des eaux des réseaux unitaires dans le milieu naturel ont pour conséquences en période d'étiage des perturbations du régime hydraulique et une forte dégradation de la qualité des eaux du milieu naturel. Cette thèse étudie les relations entre les débits et charges déversées et la qualité des eaux du milieu naturel et a pour but de définir le modèle le mieux adapté pour l'étude de ces phénomènes. La zone d'étude est limitée à la Seine entre les barrages de Port-à-l'Anglais à l'amont de Paris et de Suresnes à l'aval de Paris soit un tronçon de 25 km. Les déversoirs d'orage considérés sont ceux de la ville de Paris intra-muros.

Les sécheresses exceptionnelles observées ces dernières années, ont montré la vulnérabilité de certaines activités humaines face à une pénurie de la ressource en eau. Le retour d'expérience de la sécheresse de 2003 a montré que cette situation aurait pu être mieux anticipée, incitant les services qui ont à charge la gestion des cours d'eau à se doter d'outils de prévision des étiages. Cette recherche porte sur l'analyse des étiages des cours d'eau de l'est de la France situés dans les bassins du Rhin et de la Meuse. L'objectif est de proposer une modélisation conceptuelle applicable pour la prévision opérationnelle. Un des intérêts réside dans le choix d'un nombre élevé de bassins, situés dans un contexte climatique homogène, mais aux caractéristiques géologiques diversifiées. Cet échantillonnage permet d'aborder une étude comparée du comportement des bassins et d'en expliquer la variabilité spatiale des écoulements en étiage. Dans un souci de transposabilité nous avons cherché à orienter notre démarche vers des méthodes uniques, applicables et reproductibles pour l'ensemble des bassins. Au final, malgré la diversité des milieux géologiques des bassins étudiés, des modèles uniques, aux paramètres descripteurs d'une réalité de terrain sont adoptés. Enfin, les incertitudes liées à la démarche conceptuelle ont pu être réduites grâce à l'analyse statistique, en proposant un compromis entre les fondements conceptuels et les applications employant les approches probabilistes.

Le présent mémoire propose une synthèse de près de 12 années de recherche et d'expertise au Cemagref, successivement au sein des Unités de Recherche « Ouvrages pour le Drainage et l'Etanchéité » (DEAN) et, depuis 2005, « Hydrosystèmes et Bioprocédés » (HBAN). Sur le plan disciplinaire, les recherches menées se situent à l'interface entre l'hydrologie à base physique et le génie rural. Cette dualité s'est imposée par l'objet même support des travaux : les hydrosystèmes à nappes superficielles drainées. Les hydrosystèmes à nappes superficielles sont relativement ubiquistes. Les petits bassins versants agricoles (ordre 1 à 3) du nord et de l'ouest de l'Europe comportent souvent des zones hydromorphes d'extension plus ou moins importante. Ces zones se situent soit dans les fonds de vallées, soit sur les plateaux où elles font alors le plus souvent l'objet de drainage agricole. Le drainage des terres agricoles a été (et continue d'être) un acte majeur de maîtrise de la contrainte en eau pour de nombreux bassins versants à dominante agricole. On estime en effet à 10% de la Surface Agricole Utile (SAU) la surface drainée artificiellement en France, 25% aux USA, 30% en Allemagne, voire plus de 50% au Royaume Uni... Des superficies tout à fait considérables, souvent le produit d'une longue histoire, et dont les récentes évolutions ont accompagné l'intensification de l'agriculture. Au niveau hydrologique, le caractère hydromorphe se caractérise par la présence d'une nappe temporaire ou permanente, perchée ou non, très proche de la surface du sol en période humide. La connexion de ces nappes avec le réseau hydrographique naturel (ru, rivière) ou anthropique (drainage, fossés d'assainissement) détermine alors fortement le transfert des écoulements souterrains et de surface (ruissellement) vers le réseau. La dynamique de la nappe superficielle est dans ce contexte un élément clé de compréhension des processus liant hydrologie des versants et hydraulique du réseau. La connaissance des processus contrôlant le fonctionnement hydrologique des systèmes à nappes superficielles drainées est ainsi déterminante afin : (i) de comprendre leur rôle vis à vis des fonctions de stockage et de transfert dans les bassins versants ; (ii) d'évaluer l'impact des aménagements hydro-agricoles sur le régime et la qualité des eaux, et en particulier des pratiques de dimensionnement de ces aménagements ; (iii) de proposer à terme des critères de choix, de dimensionnement et de localisation d'actions de réhabilitation de ces zones, dans une perspective de restauration/utilisation de leurs capacités tampons. Le mémoire présente un état des lieux des travaux et des collaborations menés par l'auteur et son équipe sur l'ensemble de ces questions et propose un ensemble de pistes de recherches. Les travaux menés touchent : (1) à la connaissance et à la modélisation des processus de transfert d'eau et de solutés à l'échelle parcellaire ; (2) à l'analyse et à le représentation d'une hiérarchie des processus à l'échelle du petit bassin versant drainé (1 à 50 km²) ; (3) à une réflexion sur les pistes de modélisation visant à intégrer efficacement les aménagements hydro-agricoles dans les modèles hydrologiques spatialisés. Le document détaille par ailleurs les titres et travaux de l'auteur ainsi que ses contributions à des actions d'enseignement, d'encadrement et d'expertise.

Afin d'étudier le cycle de l'eau à l'échelle régionale, le couplage d'ISBA (le schéma de surface de Météo-France) avec MODCOU (le modèle hydrologique de l'Ecole des Mines de Paris) a été mis au point sur le Rhône pour l'année 1987/88 par Habets (1998). En raison de la forte composante nivale alpine du bassin, CROCUS (le modèle de neige de Météo-France) a été rajouté dans le système complet. La simulation du bassin versant du Rhône a ensuite été étendue à 14 années (de 1981 à 1994). Les forçages atmosphériques ont été analysés à l'aide du système SAFRAN, spécialement conçu pour les zones de relief. Bien qu'aucun étalonnage sur les débits n'ait été réalisé, les résultats du système sont validés de manière satisfaisante par comparaison avec les débits quotidiens observés en 145 stations de jaugeage sur les grands cours d'eau du bassin versant du Rhône. L'enneigement simulé reproduit bien les hauteurs de neige observées quotidiennement pour 24 postes d'altitude. Le bilan hydrique du bassin apparaît très contrasté et met en lumière trois grands ensembles : les bassins nivo-pluviaux et humides du nord (Saône, Doubs, Ain), les bassins pluviaux et secs du sud (basse Durance, Ardèche) et les bassins alpins fortement enneigés (Isère, Drac, Haute-Durance). L'outil ainsi validé a ensuite été utilisé pour évaluer l'impact d'un changement climatique sur les grandes composantes hydriques du bassin versant. Une attention particulière a également été apportée à l'impact d'une augmentation de la résolution des calculs sur la qualité de la simulation du bassin nival de la Haute-Durance.

L'Etat du Koweit, étant un pays aride dans lequel beaucoup de travaux intéressants sur les eaux souterraines ont été effectues et dont la plus grande partie des ressources en eaux souterraines est saumâtre, représente un exemple attrayant à considérer par les planificateurs des ressources en eaux et par les étudiants en hydrogéologie, soit pour en profiter dans les pays de conditions similaires, soit pour analyser les questions qu'il pose. Dans ce cadre, le but de cette étude est d'examiner les méthodes pratiques d'exploitation des eaux souterraines suivies dans l'Etat du Koweit à la lumière des conditions hydrogéologiques de gisement des eaux souterraines d'une part, et des besoins en eaux d'autre part. Quelques problèmes concernant les méthodes d'évaluation des ressources en eaux souterraines,la localisation et le dessin des champs des puits, la construction et les méthodes de développement des puits, l'alimentation artificielle des nappes souterraines, les possibilités d'exploitation d'autres aquifères etla conservation des eaux souterraines seront considerées.

Utilisation des isotopes et du tritium dans les études limnologiques.

Un des objets essentiels de l'hydroloqie fluviale est l'étude des régimes des rivières : c' est-à-dire avant tout des débits et de leurs variations au cours du temps. On peut distinguer essentiellement deux sortes de variations selon l'échelle de temps que nous considérons : 1) Les variations saisonnères. Ce sont les variations du débit au cours de l'année ; elles se reproduisent plus ou moins régulièrenent chaque année selon les conditions climatiques et géographiques . La date des plus hautes eaux et des plus basses eaux ordinaires en est le trait le plus significatif. 2) Les variations interannuelles : Ce sont les variations, d'une année à l'autre et au cours d'une longue période, des écoulements annuels. C'est cette question qui retiendra toute notre attention : nous nous interesserons donc, pour une rivière donnée en un point de son cours, à la variation des quantités d'eau s'écoulant chaque année. Deux aspects de cette question seront successivement traités : le premier est purement descriptif et donne une idée sommaire de la variabilité, interannuelle selon les pays , les climats et les régimes et ceci plus particulièrement pour les rivières françaises. Le second aspect sur lequel nous avons insisté est le suivant : existe-t-il des lois de probabilité relativement courantes et d'utilisation simple permettant de fournir un schéma probabiliste de ces variations ? Ce problème est d'une importance économique certaine dans toute question d'aménagement hydraulique . Que ce soit pour calculer les dimensions des ouvrages de régularisation des débits ou pour garantir la bonne exploitation d' un aménagement d'irrigation, il est nécessaire de préciser de façon quantitative ces variations interannuelles.