L'étude de la propagation de crues est un problème assez complexe et fastidieux du fait des nombreuses données hydrologiques et hydrauliques nécessaires et des calculs impliqués par la résolution numérique des équations de Saint Venant. Il est donc utile, en particulier dans le domaine de l'hydrologie, de disposer de méthodes simples et assez fiables pour traiter ce phénomène. Dans ce travail on a cherché à avoir une vision globale du phénomène, par la connaissance approchée du rôle de quelques paramètres descriptifs des cours d'eau et des crues. L'utilisation de ces paramètres dans des modèles simplifiés de propagation a été l'objectif de cette thèse. Tout d'abord, à partir d'un modèle diffusif linéaire, proposé par Hayami, et moyennant quelques hypothèses simplificatrices sur la forme des hydrogrammes, on a pu proposer une méthodologie d'évaluation de la propagation de pointes de crues. Ensuite on s'est intéressé au modèle complet de Saint Venant et à partir d'une analyse a posteriori des résultats de plusieurs simulations de propagation selon ce modèle, on a proposé des modèles simplifiés de propagation, portant toujours sur la pointe de crue. Enfin on a étudié l'applicabilité de ces modèles sur des cours d'eau et des crues réels.

La récupération in situ (ISR) est une méthode d'exploitation minière qui consiste à extraire le minerai in situ par le biais de solutions d'attaque acides ou alcalines. Comme l'ISR a lieu en sous-sol, la gestion de l'ISR reste globalement empirique. La modélisation numérique de cette technique minière permettrait d'optimiser la conduite de ce type d'exploitation. Trois types de phénomènes doivent être pris en compte pour la modélisation de la lixiviation de l'uranium par ISR: (1) les réactions géochimiques; (2) les cinétiques de ces réactions et (3) l'influence du transport hydrodynamique sur ces réactions. Des tests de lessivage ont été menés sur des échantillons du site minier de Tortkuduk (Kazakhstan), où l'ISR de l'uranium est réalisée par voie acide. Deux types de tests de lessivage ont été menés en laboratoire : (1) des essais en batchs; (2) des essais sur colonnes. Les hypothèses concernant les mécanismes de lessivage ont été testées et validées en modélisant ces tests avec les codes de calcul CHESS et HYTEC, développés à Mines ParisTech. Un modèle 1D couplant géochimie et transport du procédé ISR à l'échelle du laboratoire a été proposé. Il permet de traduire la séquence des mises en solutions en une séquence de réactions géochimiques. Les facteurs contrôlant la dissolution de l'uranium et les précipitations secondaires ont été mis en évidence ainsi que leur importance relative.

En Bretagne, l'alimentation en eau potable est assurée à 20% par les ressources en eaux souterraines contenues, principalement dans le socle fracturé. Du fait de la géométrie du réseau de fractures et des propriétés hydrauliques des roches, la productivité des aquifères bretons est généralement faible (400 à 1000 m3/j). A Ploemeur(Morbihan), un important gisement d'eau souterraine est exploité pour l'alimentation en eau potable, depuis juin 1991, à un débit moyen de 3000 m3/j. Les caractéristiques principales de cet aquifère sont 1) des arrivées d'eaux importantes, localisées au niveau de filons de pegmatites fracturées, et 2) une eau brute de bonne qualité ([N03]<1 Omg/I). Dans les milieux fracturés, les circulations de fluide et le transport de matière sont fortement dépendantes de la géométrie du réseau de fracture. C'est pourquoi, une meilleure compréhension du fonctionnement hydrogéologique est fondamentale quant à la gestion et la protection des ressources en eaux souterraines. Nous avons entrepris une caractérisation hydrogéologique afin de définir la structure du sous-sol e~ d'identifier les principaux processus à l'origine de la productivité de cet aquifère et de la qualité de l'eau. Cette étude pluridisciplinaire est basée sur des observations de terrain et sur l'utilisation de méthodes géophysiques, hydrauliques et hydrochimiques. La zone fracturée se trouve au contact entre des micaschistes et du granite et possède une géométrie subhorizontale favorisant sa recharge donc sa productivité. Ce modèle contraste avec ce qui est traditionnellement proposé pour les milieux fracturés en Bretagne. L'imagerie géophysique donne grossièrement la géométrie mais ne permet pas une détection fine des filons de pegmatites fracturés. Des essais de pompage ont permis de caractériser les propriétés hydrauliques. Ce type d'aquifère ne répond pas aux modèles standards développés en hydrogéologie; à la 1 fois, par son hétérogénéité intrinsèque et par la dimension de la zone d'écoulement. Par conséquent, le modèle mOy9n qui semble approprié est un aquifère fractal de dimension 1,4. Enfin l'analyse des chroniques chimiques, notamment des nitrates, a mis en évidence les processus 1) de mélange d'une eau récente (infiltrée après 1950 et polluée par les nitrates) avec une eau ancienne et 2) de dénitrification naturelle par oxydation de la pyrite. Une modélisation de ces chroniques sur la base d'une dénitrification bactérienne a permis de quantifier la cinétique de cette réaction d'oxydo-réduction et la dynamique du mélange qui évolue pendant le - ~ - pompage, par la mise en écoulement de drains préférentiels, entre la surface et la zone fracturée profonde.

Après avoir rapidement rappelé les objectifs de la modélisation du système lémanique, et étudié ses propriétés principales, le choix de la modélisation s'est porté sur la réalisation d'un modèle unidimensionnel vertical thermique couplé à un modèle biogéochimique du cycle du phosphore, et d'un modèle bidimensionnel vertical longitudinal, hydrodynamique et thermique. Le modèle unidimensionnel vertical permet de décrire un comportement moyen du lac. Il a été calibré sur une année et vérifié sur les trois années suivantes. Il a été nécessaire afin d'obtenir un bon ajustement pluriannuel d'étudier en détail la formulation du coefficient de dispersion verticale. Les résultats rendent alors bien compte de l'évolution saisonnière en surface et de l'augmentation lente de la température des couches profondes (0,2°C sur 4 ans). Sur la base de ce modèle, une étude approfondie de l'évolution de la couche mélangée en hiver a été effectuée qui a permis de déboucher sur un premier modèle prédictif stochastique de la hauteur de la couche mélangée annuelle en fonction du profil thermique au début de l'hiver. Le modèle bidimensionnel élaboré sous différentes versions dépendant d'hypothèses influant sur la durée d'exécution, permet de prendre en compte l'hétérogénéité horizontale du lac. Les résultats en température montrent la plus faible inertie du petit lac, qui se traduit par des températures hivernales plus froides et des variations de température plus importantes en été. Sur le plan hydrodynamique, le modèle permet d'évaluer l'ordre de grandeur des flux d'eau au cours de l'année à divers points du lac, point important dans l'objectif d'un établissement d'un modèle écologique par boites. Un modèle biogéochimique du cycle du phosphore a été couplé au modèle unidimensionnel thermique. Comprenant deux compartiments, le phosphore minéral dissous, et le phosphore organique particulaire, ce modèle reprend les principales étapes du cycle : Production, Décomposition, Sédimentation et Relargage. Les résultats obtenus sont dans l'ensemble en bon accord avec les mesures, sur les quatre années de la simulation. Des simulations, prenant en compte les apports de différentes manières ont montré la faible sensibilité, sur un an. du modèle à ce terme. En particulier, considérer l'ensemble des apports en phosphore total comme directement assimilable par le milieu, n'influe pas sensiblement sur les résultats. On met ainsi en valeur la grande inertie du lac vis à vis des nutriments.

Cette étude vise à définir les caractéristiques des mouvements de terrain (ainsi que leurs mécanismes de déclenchement) rencontrés sur un versant où seuls des terrains houillers apparaissent (Houiller briançonnais de la rive droite de l'Arc en Maurienne). L'essentiel de l'étude est consitué par une analyse des conditions géologiques (lithologie, structure, fracturation, hydrogéologie) pouvant influer sur la stabilité des versants, ainsi qu'une description détaillée, à l'aide d'exemples, des différents mécanismes de déclenchement et de progression des mouvement!' gravitaires anciens. Il est montré qu'en raison de la densité de fracturation du massif, ce sont les ruptures de type circulaire qui prédominent. Toutes les données recueillies sur le terrain sont présentées soit à l'aide de cartes monographiques (par glissement), soit à l'aide de cartes analytiques générales: cartes des pentes, carte du réseau hydrographique et des sources, carte litholo: gique et structurale, carte des instabilités. Une carte synthétique essaie de rendre compte du degré de stabi lité des versants étudiés, préparant ainsi le dessin de cartes de type " risques naturels " .

Cette étude concerne le delta du Nestos (Grèce du Nord) et les deltas dont la formation est plutôt influencée par l'action fluviatile et l'action de la houle. Les forages et les sondages électriques ont permis de constater, pendant le dernier stade de l'évolution du delta, une translation de l'écoulement du Nestos d'Ouest en Est. Ceci est aussi vérifié par l'analyse des conditions géomorphologiques et fut déterminant pour le régime hydrogéologique des deux secteurs du delta. Après l'aménagement de la rivière, commence la phase de destruction du delta. Les barrages naturels des îles de Thassopoula et Thassos n'ont pas permis la formation des profils sous-marins typiques, sauf dans le cas des côtes orientales. L'effet de la houle a donné trois types de côtes. Le transport des sédiments et la formation de la plate-forme sous-marine sont influencés par la présence des îles ci-dessus mentionnées. L'analyse morphométrique du delta exprime la distribution du volume des sédiments et indique que la convexité ou la concavité des côtes et des profils sous-marins résulte de cette distribution. Plus encore, cette analyse peut être utilisée pour la connaissance des conditions hydrogéologiques, avant la réalisation de recherches précises. Les analyses minéralogiques des sédiments et la détermination des fossiles ont complété la connaissance sur la formation du delta, et les conditions paléoécologiques. L'étude des conditions hydrogéologiques a été faite, pour les marbres, des bordures du delta, à l'aide de la géologie, des mesures du d~bit des sources et l'analyse des courbes, des analyses chimiques et isotopiques et de l'analyse tectonique des affleurements des marbres. Cette étude pour les systèmes aquifères de la plaine deltaïque, qui résultent par la formation du delta, est basée sur les essais de pompage, ainsi que sur les analyses chimiques et isotopiques. Dans ce domaine, on a essayé de critiquer les méthodes d'essais de pompage dans les conditions hétérogènes du delta et dans les conditions d'utilisation des forages qui exploitent toutes les couches aquifères traversées. En tenant compte des pertes de charge dans les forages, en essayant d'établir une corrélation entre le Débit Spécifiques des forages et la Transmissivité on est arrivé à établir un cadre d'application des méthodes des essais de pompage sous les conditions ci-dessus mentionnées. L'étude inclut encore la description des conditions hydrogéologiques et hydrochimiques de la nappe phréatique et du système des nappes profondes, leurs variations et leurs conditions d'alimentation.

L'analyse des donnees climatiques montre qu'en Iran pays semi aride, des constrastes importants existent entre régions abondament arrosées et régions désertiques. La répartition temporelle des précipitations est très irreguliére. Compte tenu des conditions géologiques et hydrogéologiques observées sur les deux versants de la chaine du Zagros, les bilans des ressources en eau superficielles et souterraines amènent a définir les ouvrages nécessaires à leur régularisation et à préconiser des aménagements de transfert des eaux. Une critique de l'un des aménagements deja réalisès fait apparaitre les améliorations à apporter dans l'avenir. Les conséquences des crues et des aménagements sur l'environnement sont analysées de façon statistique et dynamique. Un programme d'équipement hydro-electrique est proposé. Le bilan énergétique et financier des réalisations préconiéees est proposé et replace dans le cadre de la politique de l'eau en Iran et de l'économie générale du pays.

Les questions qui se posent à propos de l'érosion à la Réunion et auxquelles nous avons tenté de répondre dans ce travail sont : La Réunion représente-t-elle vraiment un contexte favorable à l'érosion ? Quels sont les mécanismes d'érosion présents à l'échelle géologique sur l'île ? Pouvons nous les identifier aisément sur le terrain ? Pouvons nous proposer une quantification des vitesses d'érosion à l'échelle géologique pour l'île ? Pour y répondre, nous avons abordé l'érosion mécanique à La Réunion : - en proposant une synthèse complète des principaux facteurs d'érosion sur l'île, et en les comparant à ceux d'autres îles dans un contexte similaire : îles Hawaï et îles Canaries, -en identifiant, par des études de terrain ciblées, les principales familles de produit de l'érosion et leurs mécanismes de mise en place à l'échelle géologique, -en réalisant des expérimentions en laboratoire pour identifier et comprendre les processus de base impliqués dans la formation des rivières et des ravines de La Réunion. -en effectuant une étude de l'érosion actuelle à l'échelle d'un bassin versant, -et en étudiant le Modèle Numérique de Terrain de la Réunion pour quantifier et généraliser nos résultats à l'ensemble de l'île. Les différentes approches de ce travail permettent (i) de porter un regard nouveau sur les phénomènes érosifs majeurs d'une île volcanique jeune telle que La Réunion et (ii) d'apporter des ordres de grandeurs pour les différents phénomènes considérés.

Jadis délaissés au profit des milieux plus simples et/ou accessibles, les milieux souterrains fracturés, notamment ceux de socle cristallin, bénéficient désormais d'un intérêt croissant vue leur capacité à constituer de réelles ressources en eau. La compréhension de ces systèmes apparaît donc comme un enjeu majeur en hydrogéologie. Nous explorons avant tout la possibilité de structures portant une ressource en eau autres que celles jusqu'à présent identifiées i.e. la zone altérée et les fractures régionales sub-verticales. Nous identifions à ce propos les fractures locales à faible pente, confirmant ainsi certaines observations de site comme celles réalisées sur l'aquifère de socle cristallin de Ploemeur (Bretagne). Nous étudions ensuite l'apport des données d'" âge " pour la caractérisation des systèmes hétérogènes complexes et de leur ressource. Issues de mesures de concentration, elles sont classiquement utilisées dans les milieux peu hétérogènes pour quantifier la recharge. Nous reconsidérons ici leur sensibilité et montrons, en cohérence avec le degré d'incertitude des propriétés, qu'elles peuvent autant servir à caractériser la structure du champ de vitesse plutôt que sa magnitude. Par une réflexion plus générale sur leur contenu informationnel, nous montrons aussi qu'elles ne peuvent seules identifier le modèle d'écoulement et la distribution des temps de résidence associée, en raison de leur caractère intégrateur. Il en résulte pléthore de modèles cohérents avec les données même si peu pertinents pour la prédiction tel que le modèle exponentiel. Nous proposons au final les moyens de contrecarrer cet écueil par une utilisation spatiale et temporelle de la donnée.

L'effet de l'hétérogénéité du milieu physique sur le transport de solutés dans les eaux souterraines est bien connu, mais le couplage avec les processus biochimiques en milieu hétérogène est un problème plus complexe générant des processus non linéaires dépendants de la nature du milieu et des cinétiques de réactions. Certaines réactions telles que la dénitrification font intervenir une activité biologique pour laquelle l'influence des conditions de transport reste peu connue. Cette étude cherche à caractériser l'influence des vitesses d'écoulement sur la réactivité. Les mécanismes contrôlant les processus biogéochimiques sont dépendants de l'échelle d'étude. A l'échelle d'un tube de diamètre 2 mm, où une réaction de dénitrification s'opère sous différentes contraintes d'écoulement, les expériences montrent tout d'abord un contrôle biologique de la réactivité qui devient par la suite un contrôle physique pouvant s'expliquer par des phénomènes de diffusion au sein du biofilm formé. A l'échelle d'un milieu poreux ces travaux ont permis d'identifier une réaction de dénitrification incluant de la biotite comme donneur d'électron. A l'échelle du site des essais de push-pull ont permis de quantifier les cinétiques de dégradation des nitrates ainsi que les cinétiques de production des sous produits de réaction tels que le protoxyde d'azote. Ces informations permettent d'estimer l'influence de cette réaction à l'échelle du site. Ces travaux permettent d'améliorer des connaissances sur la réactivité dans les aquifères à différentes échelles.