Les bouches de Bonifacio (Corse du Sud) sont connues pour leur hydrodynamisme violent et la présence d'écosystème marin riche et complexe, géré par une réserve internationale. Pour avoir une bonne connaissance des eaux où vit cette biomasse, des mesures in-situ (courantologiques et hydrologiques) ont été faites lors de 7 missions océanographiques (CYRCE). Grâce à des enregistrements de courant, par deux ADCP (profileurs de courants), l'un mouillé et l'autre embarqué sur le N/o Tethys II (INSU-CNRS), les conditions de courant régissant le milieu sont décrites, globalement et par l'étude de différents cas en relation avec les deux vents dominants (NE et SO). Le traitement statistique des données et leur intégration par un maillage numérique de la zone a permis une première approche des phénomènes majeurs du système des courants. Les données de température, salinité, oxygène dissous, turbidité et fluorescence ont montré les structures caractéristiques et leur variabilité dans l'espace et le temps. Enfin le modèle de simulation 3D Symphonie (laboratoire POC-CNRS-Toulouse) a été adapté aux bouches de Bonifacio sur près d'une année. Ce modèle, a d'abord élargi notre vision de la courantologie sur les parties non couvertes par les mesures in-situ, et permis de comparer les données réelles et simulées. De plus, des outils d'application du modèle, ont permis des simulations de la dispersion de larves à partir des cantonnements de réserve et de dilution de matière, par lâchers de traceurs virtuels et d'en suivre l'évolution sur plusieurs jours, sous différentes configurations.

Dans les zones semi-arides, plus de 80% de l'eau disponible est utilisée pour l'agriculture irriguée avec une efficience d'utilisation relativement médiocre. Or la pression anthropique sur la ressource est en nette augmentation et d'importants changements environnementaux, notamment liés au changement climatique, sont prévus. Dans l'optique d'une gestion durable de la ressource, il est donc nécessaire de développer des méthodes de calcul des besoins en eau des couverts végétaux et d'estimation des pertes réelles des surfaces pour des échelles de temps et d'espace emboîtées allant du point au grand bassin versant et du cycle diurne à la variabilité interannuelle. Ceci se traduit par l'association de modèles écohydrologiques ou agrohydrologiques de différents niveaux de complexité, représentant au mieux les processus biogéophysiques mis en jeu, et, compte tenu des incertitudes qui pèsent sur l'utilisation de tels modèles, de moyens d'observation permettant d'alimenter leurs entrées et de contraindre leurs sorties. Ceci concerne aussi bien les données in-situ des observatoires que les données satellitaires toujours plus nombreuses. Ces outils nécessitent en effet une grande quantité de données, notamment météorologiques, dont l'accès est rendu difficile à la fois par la faible densité des réseaux de mesures et leur dégradation par défaut de maintenance mais aussi la nécessité d'effectuer ces estimations sur de larges superficies. L'association de tous ces outils de modélisation et d'observation au sein de l'hydrologie spatiale nous permet in fine de proposer un système d'observation pour la gestion de l'eau en zone aride.

L'étude détaillée de la cuvette du Lac de Paladru , des hautes vallées de la Fure et de l'Ainan est entreprise sous l'angle géophysique, géomorphologique et hydrogéologique.

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.

Cette thèse propose le développement d'une méthodologie d'utilisation des données d'altimétrie satellitaire radar pour l'analyse de la variation spatio-temporelle des processus hydriques dans les zones humides du bassin Amazonien. Etant donné le faible nombre de travaux publiés sur le sujet pour les eaux continentales, ce travail a inclus une validation extensive des données d'altimétrie satellitaire des missions ENVISAT et ERS-2, sur divers objets du bassin Amazonien. Nous avons utilisé une méthode originale permettant une sélection fine en 3D des mesures et l'application de corrections de mesures inclinées. Cette méthode a permis d'améliorer sensiblement la qualité des séries de niveau d'eau. Les séries temporelles altimétriques ont été alors couplées avec des images MODIS pour l'étude des variations de volumes stockés dans les zones humides et utilisées pour analyser la variabilité spatio-temporelle du cycle hydrologique à l'échelle des sous-bassins. Du point de vue de l'altimétrie satellitaire. Les validations conduisent avec des traces entre elles au niveau de points de croisement ou des données in situ résultent en RMS qui varient de 12 à 226 cm pour ENVISAT (Ice-1 et Ice-2) et de 32 à 197 cm pour ERS-2 (Ice-2). Ces séries temporelles mettent en évidence la grande variabilité spatiale du cycle hydrologique, selon la connexion et la position relative entre les lits principaux, les lacs et les marécages. En ce qui concerne l'analyse intégrée d'altimétrie et d'images MODIS, elle a montre qu'il est possible de mettre en évidence la saisonnalité du cycle hydrique dans des zones humides a partir d'informations satellitaire.

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.

Ce travail s'intéresse à l'érosion hydrique observée dans les secteurs de collines limoneuses d'Alsace. Il aborde le cas spécifique de la monoculture de maïs grain, dont l'état de surface (EDS) influence fortement la formation du ruissellement au cours du printemps, en raison de la formation de croûtes de battance. L'objectif de ce travail est d'étudier les états de surface entre différents itinéraires techniques : technique conventionnelle (basée sur le labour), techniques sans labour et semis-direct et de mettre en évidence des différences pouvant expliquer des variations des volumes ruisselés et des pertes en terre. Pour ce faire, des observations de surface ont été réalisées en tenant compte de l'organisation spatiale des EDS créée par le travail du sol. Ces observations ont été complétées par des mesures in situ de ruissellement et de pertes en terre sous pluies naturelles et artificielles. Les principaux résultats indiquent une diminution du ruissellement et de l'érosion en non-labour et en semis-direct. Les observations de surface montrent que, entre pratiques culturales, les différences d'EDS portent essentiellement sur les interrangs. Ces résultats ont été synthétisés sous la forme d'un indicateur estimant le cumul de précipitations nécessaires pour observer l'apparition d'EDS ruisselants.

The objective of this PhD research is to simulate the water balance of the Tolomosa watershed, using the physically based GIS (ArcView) linked software package SWAT (Soil and Water Assessment Tool), as part of the evaluation of the hydrological response to development scenarios in allocating available water resources and quantifying the value in relation to the economic production of the basin. The methodology includes the review of the relevant scientific articles and combines natural sciences and field surveys with remote sensing techniques (1997 Landsat 5TM imagery), hydrological modelling and water valuation. Out of the six conducted modellings, the assessment of the predictions and uncertainties associated with the results indicates that TOLOHRU, which has the finest spatial discretisation, shows the best performance for the hydrological simulation of the basin. Three development scenarios of the basin are considered. The results of the functional form of the hedonic property pricing of eighty seven agricultural plots draw aside the agricultural scenario. Only the mixed sylvo-pastoral scenario is considered, cattle breeding being related to all the activities of the basin. The water valuation is estimated by comparing the changes between the total flow reaching the storage reservoir and the value of the watershed production of a 30 year period in the case of: (1) Current situation with an estimated agriculture, pastoral and hydroelectric annual production of 59.1 million USD (constant price); (2) Forestry-cattle breeding scenario contributes to a forestry-cattle breeding and hydroelectric production of 74.3 million USD (constant price). In unit terms, a cubic meter of water has a relative value of 0.31 USD which depends of the hypothesis of this research. Furthermore, we hope that this approach will be considered by the regional decision makers, including those of the Tolomosa River Contract (TRC) project, as an effective management tool for developing sustainable river basin water resources policy./Lobjectif de la thèse vise à estimer les termes du bilan en eau du bassin de la Tolomosa par le modèle semi-distribué SWAT (Soil and Water Assessment Tool) couplé au SIG ArcView, en vue détablir, analyser et comparer la réponse hydrologique du bassin face aux changements biophysiques lors de lapplication dun scénario de développement pour, à terme, allouer et quantifier la valeur unitaire du bien « eau » en relation avec la production économique du bassin. La méthodologie comprend la révision de la littérature scientifique pertinente et combine les sciences naturelles et les études de terrain avec les techniques de télédétection (image Landsat 5TM 1997), de modélisation hydrologique et de valorisation économique. Des six modélisations hydrologiques conclues, lanalyse des performances et des incertitudes associées aux résultats montre que TOLOHRU, qui possède le découpage spatial le plus fin, présente la meilleure robustesse qui permet despérer une bonne connaissance de la réaction hydrologique du bassin en fonction d'une pluviométrie identifiée. Trois scénarios productifs de développement sont envisagés. Les résultats de la forme fonctionnelle du prix hédonique de quatre-vingt-sept propriétés agricoles écartent le scénario de production agricole. Seul le scénario mixte sylvo-pastoral est retenu, lélevage étant intrinsèquement lié à toutes les activités du bassin. Enfin, la valorisation de leau est déterminée en comparant la variation du bilan en eau et de lécoulement total atteignant le réservoir avec la différence de la valeur actualisée de la production du bassin sur une période de 30 ans entre les cas suivants: (1) Situation actuelle avec une valeur actualisée de la production annuelle agricole, pastorale et hydroélectrique estimée à 59,1 millions USD; (2) Scénario sylvo-pastoral avec une valeur actualisée de la production annuelle sylvo-pastorale et hydroélectrique de 74,3 millions USD. En termes unitaires, le rapport entre la différence de la valeur de la production en USD et celle de lécoulement total à lexutoire en mètres cubes correspond à une valeur relative de 0,31 USD du mètre cube deau, fonction des hypothèses considérées par cette étude. En plus des résultats obtenus, nous avons lespoir que cette démarche soit considérée par les décideurs régionaux y compris ceux du projet Contrat Rivière Tolomosa (CRT) comme un outil de gestion disponible permettant dappuyer le développement dune politique rationnelle, soutenable et économiquement viable des ressources hydriques dun bassin versant.

Le sujet de cette étude est une contribution à la recherche d'une méthode globale pour la détermination du bilan hydrologique et hydrogéologique d'une région ou d'une fraction de région en vue de son aménagement agricole, agro-industriel et humain. L'expression "méthode globale" implique que tous les facteurs agissant sur le bilan et dont l'action ne serait pas négligeable doivent être considérés. Cette étude, en principe très générale et multidisciplinaire est est présentée en géologie et hydrogéologie pour des raisons qui apparaftront clairement au cours de l'exposé et s'appuie sur une étude de cas la Thessalie (Grèce)

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.