The Centre d'expertise hydrique du Québec (CEHQ) operates a distributed hydrological model (MOHYSE), which integrates a snow model (SPH-AV), for the management of dams in the south of Québec. It appears that the estimation of the water quantity of snowmelt in spring remains a variable with a large uncertainty. This research aims to evaluate the potential of remote sensing data for the characterization of snow and ultimately to develop methods of integration of satellite data in the snow model for the improvement of the simulations of spring floods. Remote sensing snow cover area (SCA) products (MODIS[subscript SCN] & IMS) are compared with snow depth surveys at Environment Canada stations and initial simulations of the models. Thru these comparisons, an effective method of integration (seuil[subscript ÉEN]) of remote sensing SCA products, based on the hypothesis that satellites can not identify small amount of snow because snow become"dirty" and discontinuous, was developed.The improvement of the Nash coefficient and the root mean square error for spring 2004 to 2007 for the simulations with the approach developed compared with streamflow simulated without remote sensing is 0.11 and 21% on the optimized watershed (du Nord) and 0.13 and 22% on the verification watershed (aux Écorces).The method also relies to improve peaks identification as much as 36% on the du Nord watershed and 19% on the aux Écorces watershed.The study also shows the potential of QSCAT data for the characterization of snow cover. Overall accuracies around 90% are obtained for the detection of melt during the month of April from 2001 to 2007 on both studied watersheds.The relation between the rise of the backscatter coefficient and the snow depth surveys shows good correlation for the 2004 to 2006 years for the Lachute and St-Jérôme stations (0.64 to 0.93), but less interesting results for the St-Hippolyte station (0.29 to 0.73). QSCAT products considering only the descendant orbit give best results.The integration of remote sensing albedo product did not allow improvement in the simulations because of holes in the temporal series caused by cloud cover. Also, the relation between fractional snow cover and snow depth did not show interesting results in an operational context.The study shows the interest to create new remote sensing SCA products more precise on the studied region. Future works should also evaluate the possibility to adapt the seuil[subscript ÉEN] method for a Kalman filter approach. A more spatially extensive study and a better comprehension of the backscatter response in microwaves of the different elements might eventually permit to obtain useful results with QSCAT data.

Snow cover estimation is a principal source of error for spring streamflow simulations in Québec, Canada. Optical and near infrared remote sensing can improve snow cover area (SCA) estimation due to high spatial resolution but is limited by cloud cover and incoming solar radiation. Passive microwave remote sensing is complementary by its near-transparence to cloud cover and independence to incoming solar radiation, but is limited by its coarse spatial resolution. The study aims to create an improved SCA product from blended passive microwave (AMSR-E daily L3 Brightness Temperature) and optical (MODIS Terra and Aqua daily snow cover L3) remote sensing data in order to improve estimation of river streamflow caused by snowmelt with Québec's operational MOHYSE hydrological model through direct-insertion of the blended SCA product in a coupled snowmelt module (SPH-AV). SCA estimated from AMSR-E data is first compared with SCA estimated with MODIS, as well as with in situ snow depth measurements. Results show good agreement (+95%) between AMSR-E-derived and MODIS-derived SCA products in spring but comparisons with Environment Canada ground stations and SCA derived from Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) data show lesser agreements (83 % and 74% respectively). Results also show that AMSR-E generally underestimates SCA. Assimilating the blended snow product in SPH-AV coupled with MOHYSE yields significant improvement of simulated streamflow for the aux Écorces et au Saumon rivers overall when compared with simulations with no update during thaw events. These improvements are similar to results driven by biweekly ground data. Assimilation of remotely-sensed passive microwave data was also found to have little positive impact on springflood forecast due to the difficulty in differentiating melting snow from snow-free surfaces. Considering the direct-insertion and Newtonian nudging assimilation methods, the study also shows the latter method to be superior to the former, notably when assimilating noisy data.

La prévision des débits d'étiage est une question importante dans la gestion des bassins versants. Pendant les périodes de basses eaux, l'écoulement de base peut devenir une composante majeure des débits en rivière. Dans les modèles hydrologiques, la composante de l'écoulement souterrain est souvent très simplifiée. Ceci découle le plus souvent d'une caractérisation insuffisante des aquifères et les temps de calculs prohibitifs des modèles intégrant de manière complète l'écoulement souterrain. Cette thèse développe un modèle représentant les écoulements souterrains peu profonds et profonds qui nécessitent peu de paramètres et dont les calculs sont efficaces et fiables. Le modèle proposé peut être utilisé à la place d'un modèle d'écoulement souterrain en différences finies ou en éléments finis, mais il a été conçu dans le but d'être incorporé à un modèle hydrologique de bassin versant. Le modèle d'écoulement transitoire de versant "hillslope-storage Boussinesq" (hsB) (Troch et al., 2003, Paniconi et al., 2003) est sélectionné pour représenter l'écoulement souterrain peu profond à l'échelle locale. Le modèle hsB est couplé avec le modèle GLOW d'écoulement permanent basé sur la méthode des éléments analytiques (EA) (Strack, 1989; Haitjema, 1995) qui représente l'écoulement régional profond 2D horizontal. L'approche de couplage utilisée nécessite d'intégrer un terme de percolation à la base du modèle hsB. Ce terme de percolation est représenté par un flux vertical de Darcy à travers un aquitard hypothétique séparant le versant local de l'aquifère 2D régional. Afin de mieux comprendre les facteurs contrôlant la percolation, les facteurs tels que la géométrie du versant, l'inclinaison de la base, les propriétés des aquifères et les conditions limites sont évalués à l'aide d'un modèle 3D basé sur l'équation de Richards (Paniconi et Putti, 1994 ; Camporese et al., 2010). Les observations principales de cette analyse sont: i) l'eau peut circuler vers le bas ou vers le haut entre les aquifères de peu profonds et profonds et séparer les versants en trois zones distinctes: une zone de flux descendant à l'amont, une zone de flux descendant à l'aval et une zone de transition entre les deux; ii) l'inclinaison des versants et leur géométrie déterminent la partition des flux échangés. Ces résultats sont utilisés dans la mise en œuvre du couplage entre les modèles hsB et EA, où chaque versant et l'aquifère sous-jacent sont subdivisés en trois zones de percolation constante. Le modèle hsB/EA est testé sur différents types de versants et sur un bassin hypothétique formé de deux versants convergeant vers un cours d'eau. La comparaison avec les résultats d'un modèle numérique 3D basé sur l'équation de Richards et utilisé comme référence démontrent: i) que les charges hydrauliques, les taux de percolation et les débits aux exutoires sont généralement bien simulés; ii) de meilleurs résultats ont été obtenus pour les versants peu ou très peu inclinés aux géométries uniformes et divergentes; iii) les débits cumulés sont simulés de manière convenable pour le bassin hypothétique. Les écarts entre le modèle de référence sont attribués au fait que la zone non-saturée n'est pas représentée dans le modèle hsB et à l'hypothèse de Dupuit-Forchheimer du modèle EA qui néglige l'écoulement vertical dans la nappe profonde. Le fait que le modèle EA ne permette pas de simuler l'écoulement en régime transitoire est une autre limitation du modèle hsB/EA (e.g. Kuhlman et Neuman, 2009). Une application du modèle hsB/EA sur un bassin versant de 30 km2 situé dans la région de Covey Hill au sud du Québec a été réalisée. Dans cette application du modèle hsB/EA, les débits de base sont assez bien reproduits à l'exutoire du bassin versant pendant les périodes d'étiage. Toutefois, des écarts importants sont observés au cours des débits de pointe. Les erreurs sur les charges sont également non négligeables dans les zones où un gradient vertical a été observé. Ces erreurs peuvent être attribuées en parties aux limitations du modèle développé. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : hydrologie des versants, percolation, équation de Boussinesq, équation de Richards, éléments analytiques, eaux souterraines stratifié, modèle couplé

La loi sur l'eau du 3 janvier 1992 définit des structures de gestion de l'eau sur des unités hydrologiques (bassin versant, nappe d'eau souterraine): les schémas d'aménagement et de gestion des eaux (sage) pilotes par des acteurs locaux (élus, usagers, représentants de l'état). Ces sages nécessitent de prendre en compte la diversité spatiale et thématique des données sur l'unité hydrologique considérée. Les systèmes d'information géographiques (SIG) permettent de représenter cette diversité. Ces bases de données géographiques servent à la fois à l'organisation, à l'actualisation et à l'analyse des données spatiales. L'analyse spatiale est importante pour traiter des interactions entre les éléments sur un bassin versant. Les SIG sont utiles également pour le paramétrage de modèles hydrologiques distribues afin de modéliser la variabilité spatio-temporelle des ressources en eau. Une méthode de détermination de la résolution spatiale adaptée à l'introduction de paramètres dans un modèle hydrologique basé sur l'entropie de Shannon est également présentée. L'intérêt des SIG couplés à des modèles hydrologiques est illustré au moyen de différents exemples d'application sur un bassin versant du Massif Central situé dans le nord du département de la Loire : Le Renaison (133 km2). Ces différents exemples répondent à des problèmes qui se posent lors d'un sage : estimation des débits des cours d'eau sur des secteurs non-mesurés, prévision des débits en fonction de scénarios météorologiques, apports en azote par sous-bassin versant, vulnérabilité des ressources en eau superficielles, effet filtre de la végétation naturelle sur les nitrates, rôle des zones humides dans l'auto-épuration.

L'ajustement du modèle Hydrotel pour la prévision sur le bassin versant de la rivière chaudière a été effectué pour la période de mars à décembre 1990. L'approche utilisée est celle qui consiste à minimiser les erreurs dues aux données météorologiques lorsque l'on suppose, pour des fins algorithmiques et ce tenter aucune démonstration, que les erreurs liées au modèle et à la description du bassin ont été prises en compte ; dans la mesure du possible, lors de l'étalonnage du modèle sur le bassin. Notre hypothèse est que la capacité prévisionnelle d'Hydrotel est améliorée par l'utilisation des données hydrométéorologiques corrigées, tel que l'écart entre les valeurs observées et estimées, qui est réinjecté à l'entrée du modèle. L'amélioration est, par ce fait, obtenue en ajustant artificiellement les coefficients affectés aux sollicitations météorologiques pour que les débits simulés soient le plus près possible des plus récents débits observés. Comme critère et stratégie pour la minimisation des écarts entre les apports simulés et observés, une fonction objective est définie. C'est une fonction implicite des coefficients d'ajustement des précipitations, des températures et des réserves en eau du sol. Les raisons qui ont motivé le choix du modèle, les avantages et les désavantages d’Hydrotel sont présentés. Les caractéristiques physiques et hydroclimatiques du bassin versant de la Chaudière sont analysées. Les résultats obtenus montrent le caractère opérationnel de cette approche très simple. Selon les saisons, les caractéristiques des crues sont particulièrement sensibles au coefficient d'ajustement des précipitations et bien moins aux coefficients de température locale de l'atmosphère et de teneur en eau du sol du bassin versant. Le calage numérique des coefficients d'ajustements sur chaque crue au cours de la période d'étude permet d'étudier leur évolution temporelle. D'autre part, le coefficient de corrélation des droites de régression permet de trouver la meilleure fourchette des valeurs des coefficients affectés aux données météorologiques minimisant ainsi l'écart, par rapport à l'hydrogramme observé, du volume de la crue prévue ou l'importance de l'écart de pointe de crue. Les débits simulés se rapprochent des débits observés d'une façon satisfaisante, particulièrement en période de forts débits. Les ajustements établis à pas de temps journaliers ont permis des prévisions satisfaisantes et apportent une possibilité d'une correction continue, toutefois l'implantation d'Hydrotel sur le bassin de la rivière Chaudière qui a été utilisés a une légère tendance à sous-estimer le début des crues et à surestimer la décrue. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : ajustement, mise à jour, modèle, hydrologie, simulation, hydrogramme, Hydrotel, variables d'état, fonction objectif.

La subsidence verticale associée aux majeurs systèmes de drainage continentaux actifs est souvent étudiée en dehors de toute considération géomorphologique et géophysique. Nous allons explorer les relations entre la dynamique mantellique et les systèmes fluviaux actifs. En utilisant les bases de données et les compilations existantes, notamment le modèle crustal global CRUST 2.0, nous quantifierons grâce à une approche simple par itérations ce qui est communément appelé la subsidence néotectonique anormale (ANTS'). Nous utiliserons des méthodes existantes pour évaluer la configuration crustale isostatique à l'échelle du continent et aussi les corrections à appliquer à la surcharge sédimentaire et à la dénudation à l'échelle du bassin versant. Des paramètres additionnels seront introduits aux corrections précédentes et inclus à (1) la réponse flexurale au flux sédimentaire et à la surcharge sédimentaire au niveau des deltas offshores et (2) la restauration crustale à grande échelle. La focalisation de notre étude sur des bassins continentaux actifs parmi les plus importants à la surface de la terre et sur des fleuves majeurs mets en exergue un pattern d'anomalie négative systématique (ANTS'). L'histoire géomorphologique et néotectonique Pliocène à aujourd'hui de chaque région sera prise en compte dans nos efforts visant à comprendre l'expression de sub-surface des valeurs de subsidence observées. Les signaux de l'ANTS' pour les bassins sélectionnés seront de plus considérés du point de vue des observables géophysiques et de prédictions des modèles géodynamiques. A travers la mise en application de deux nouvelles approches de la modélisation simple de l'hydrologie à l'échelle d'un bassin, nous établirons une connexion de premier ordre entre les caractéristiques de sub-surface à l'échelle du bassin et les processus des enveloppes profondes. Nous intégrerons donc les systèmes classiques d'étude des sédiments récents dans une approche géodynamique contextuelle : les relations proposées dans cette étude suggèrent que l'évaluation à la fois des processus géologiques et de l'évolution du système Terre doit être approchée en intégrant finement les relations entre les processus de surface et les processus internes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : subsidence vertical, réponse flexurale, dynamique mantellique, l'hydrologie, bassin

On estime qu'environ 50% des milieux humides mondiaux ont été détruits et convertis en terre agricole et en milieu urbain. Ces milieux humides sont d'importants écosystèmes qui jouent non seulement un rôle fondamental dans la préservation de la biodiversité, mais aussi dans le maintien de la qualité et de la quantité d'eau potable contenue dans les rivières et aquifères environnants. Ce projet de recherche avait pour objectif de quantifier les échanges entre le complexe tourbeux de Lanoraie, les rivières présentes sur le territoire et l'aquifère des sables du delta de Sorel. Une compilation des données existantes et des mesures de terrain (GPS différentiel, relevés de coupes stratigraphiques, niveaux de nappe, débits) ont permis de caractériser la tourbière et l'aquifère régional. À l'aide de ces données, un modèle hydrostratigraphique 3D a été construit. Quatre types d'écoulement ont été identifiés : 1) un écoulement suivant la topographie de l'aquifère vers la zone minérotrophe de la tourbière, 2) un écoulement suivant la topographie de la zone ombrotrophe à la zone minérotrophe, 3) un écoulement alimentant les rivières présentes sur le territoire (Saint-Joseph, Point-du-Jour, Saint-Jean, Saint-Antoine et Bras du sud-ouest) et 4) un écoulement de la tourbière à l'aquifère sableux de l'ancien delta de Sorel. L'ensemble de ces travaux a été utilisé pour construire un modèle numérique en régime permanent à l'aide du logiciel MIKE SHE. Focalisant sur les échanges aquifère-tourbière-rivière et l'impact potentiel des changements climatiques extrêmes sur les niveaux de nappes et les débits de base des différentes rivières, le modèle a permis de montrer qu'il existe des liens hydriques importants entre l'aquifère du delta de Sorel, le complexe des tourbières de Lanoraie et les rivières environnantes. Par exemple, les résultats du modèle numérique montrent que 1) 52% de l'eau qui circule annuellement dans la tourbière vient directement de l'aquifère sableux de l'ancien delta de Sorel, 2) les débits de base des différentes rivières environnantes sont constitués majoritairement (48% à 100%) d'eau ayant préalablement circulée dans le complexe tourbeux de Lanoraie et 3) des diminutions de 20% et 50% de la recharge annuelle causeraient des diminutions de 16% et 41% respectivement, en moyenne, des débits de base de la région, ce qui pourrait avoir des conséquences importantes sur les réserves en eau et l'écologie des rivières. Ce projet de recherche montre que la préservation des réserves hydriques de la région de Lanoraie passe non seulement par la protection de la ressource en eau potable et des rivières, mais aussi celle du complexe tourbeux. Ceci est encore plus vrai dans un contexte de changement climatique et de pressions anthropiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Tourbières, aquifère, rivière, Mike SHE, changement climatique, Lanoraie

Le modèle de neige est souvent dépendant du modèle hydrologique avec lequel il est couplé, ce qui peut favoriser la représentation du débit au détriment de celle de la neige. L'objectif est de rendre le calage du modèle de neige plus indépendant de celui du modèle hydrologique en restant facilement utilisable en opérationnel. Dans cette optique, un modèle contraint sur des données d'observations de la neige permettrait d'améliorer d'une part la robustesse des paramètres du modèle de neige et d'autre part la simulation de l'état du manteau neigeux. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié et modifié le modèle degrés-jour semi-distribué CemaNeige afin qu'il puisse simuler de manière plus réaliste la variable de surface d'enneigement du bassin versant. Cette modification, couplée au calage du modèle sur des données de surface enneigée et sur le débit, a permis d'améliorer la simulation de l'enneigement par le modèle sans détériorer significativement les performances en débits. Nous alors ensuite débuté le développement d'un nouveau modèle de neige à l'échelle ponctuelle. Celui-ci se compose d'un modèle de rayonnements, simulant les rayonnements incidents à partir de données d'amplitude de températures journalières, et d'un modèle de manteau neigeux. Le modèle de manteau neigeux résout les équations de la chaleur au sein du manteau neigeux à l'aide d'une représentation spectrale du profil de température. Cette représentation permet de simuler les profils et gradients de températures en utilisant moins de variables d'état qu'une discrétisation verticale par couches. Pour mieux prendre en compte les mesures ponctuelles de neige, ce modèle devra être distribué. / Snow models are often dependent on the hydrological model they are coupled with, which can promote higher performance on runoff simulation at the expense of snow state simulations performances. The objective of this thesis is to make the calibration of the snow model more independent from the calibration of the hydrological model, while remaining easily usable for runoff forecasting. Calibrating snow model on observed snow data would on one hand improve the robustness of the snow model parameters and on the other hand improve the snowpack modelling. In the first part of this manuscript, we modified the semi-distributed CemaNeige degree-day model so that it can explicitly simulate the watershed snow cover area. This modification coupled with the calibration of the model on snow cover area data and on river runoff data significantly improved the simulation of the snow cover area by the model without significantly deteriorating the runoff performances. Then we started the development of a new point scale snow model. It is based on a radiation model, which simulates incoming radiations from daily temperature range data, and a snowpack model. The snowpack model solves the heat equations within the snowpack by using a spectral representation of the temperature profile. This representation simulates the temperature profile and gradients using fewer state variables than a vertical discretization of the snowpack. In order to be able to use point scale snow observations in the model, it should be distributed on the watershed.

L'estimation d'indices d'étiage est d'une grande importance pour une meilleure connaissance de la ressource en eau disponible et en déduire des règles de gestion de cette ressource et des risques associés. Idéalement, ces indices sont calculés en sites jaugés à partir de longues chroniques de débits mesurés. En sites non jaugés, ces indices doivent être estimés. Cette thèse s'inscrit dans le projet d'amélioration de l'outil informatique " LoiEau " utilisé par les DREAL et les Agences de l'eau. Le principal objectif est de développer un modèle hydrologique simple et flexible pour estimer tous les indices d'étiage souhaités à des intervalles de temps journaliers ou supérieurs en sites non jaugés. La simplicité du modèle repose sur l'hypothèse forte que deux paramètres plus facilement régionalisables suffisent à estimer les indices avec une précision voulue. Cette précision dépend de la fonction objectif qu'il a fallu adapter aux faibles débits pour caler convenablement les paramètres du modèle sur des sites jaugés. Le modèle se veut flexible dans le sens où il est applicable à une large variété de bassins versants. Il a été comparé au modèle journalier à quatre paramètres GR4J et au modèle mensuel à deux paramètres LoiEau en s'intéressant aussi à la façon de régionaliser les paramètres. Des comparaisons ont également été réalisées avec une méthode d'estimation dite stochastique d'un indice d'étiage classique. Ces travaux montrent le potentiel du modèle à deux paramètres et l'avantage du pas de temps journalier, la variabilité temporelle des précipitations n'étant pas sans conséquence sur l'estimation de débits moyens en raison de la non-linéarité des modèles pluies-débits. / Estimating low-flow indices is of paramount importance to understand low flows and to manage water resources and risk assessments. These indices are derived from time-series of river discharges that are measured at gauged sites over long periods. At ungauged sites, the indices must be estimated. This research work is part of a project to improve “LoiEau”, a software package that is used by French regional environmental or water agencies. The main objective is to develop a simple and flexible rainfall-runoff model to simulate low-flow indices of ungauged sites at daily or longer time intervals. The model simplicity relies on the strong assumption that two free parameters are sufficient to provide accurate enough estimates of low-flow indices, yet making easier the regionalisation of models. The model accuracy depends on the objective function that is used to calibrate model parameters on gauged sites and had to be adapted to low-flow simulations. The model is flexible in the sense that it is designed to fit to a wide variety of catchments and hydro-meteorological behaviours. This model was compared with GR4J, a daily rainfall-runoff model which involves four parameters, and LoiEau, a monthly model. Comparisons were also carried out with a stochastic estimation method applied to a specific low-flow index. This research work shows the potential of the two-parameter model, but also the advantage of a daily time step to account for the temporal variability of precipitations, which is not without consequence on the assessment of average discharges due to the nonlinearity of rainfall-runoff models.

L’urbanisation a de multiples impacts sur les processus hydrologiques. A l’échelle du bassin versant, ces impacts sont difficiles à quantifier et les résultats de la littérature sur ce sujet sont assez disparates. L’objectif de cette thèse est d’analyser conjointement l’évolution de l’urbanisation et l’évolution des écoulements des bassins versants. La détection et la quantification des changements d’écoulement potentiellement liés à l’urbanisation des bassins nécessitent de distinguer les changements de débits liés à l’urbanisation de ceux liés à d’autres facteurs de variabilité hydrologique, tels que le climat. Ceci soulève plusieurs questions liées notamment à la relation entre la variabilité du climat et celle de la réponse hydrologique des bassins, et aussi à la détermination d’une mesure de l’urbanisation utile pour l’hydrologie. Pour répondre à ces questions, plusieurs approches ont été testées : 1) Nous avons analysé la fiabilité d’un modèle hydrologique pour simuler l’impact de l’urbanisation. Pour cela, nous avons utilisé la technique des bassins versants appariés : un bassin versant urbanisé proche d’un autre bassin versant non-urbanisé servant de témoin permet d’évaluer l’impact de l’urbanisation sur la réponse hydrologique des bassins. 2) Nous nous sommes également intéressés à la caractérisation de l’urbanisation par des mesures de structure du paysage urbain, en complément de mesures plus classiques (imperméabilité et fraction de surface urbaine). 3) Nous avons ensuite étudié les variables qui expliquent le mieux chaque variable hydrologique de bassin (module et débits caractéristiques de crue et d’étiage. 4) Nous avons enfin utilisé un modèle hydrologique permettant de synthétiser le comportement du bassin versant au cours e son urbanisation.Les résultats ont montré que l’approche par modélisation hydrologique permettait de quantifier d’une façon satisfaisante l’impact du changement d’occupation du sol. Cette approche par modélisation donne des résultats proches de celle par bassins appariés. La thèse met également en évidence que l'impact de l'urbanisation sur la réponse hydrologique du bassin versant reste difficile à généraliser. En effet, une majorité de bassins versants urbains ne présente pas de tendance significative sur les caractéristiques hydrologiques analysées (débits caractéristiques de crue et d’étiage). Enfin, les caractéristiques de fragmentation du paysage urbain fournissent des éléments complémentaires aux mesures plus classiques de l’urbanisation. / Urbanization and population concentration are suspected of having multiple impacts on the catchment’s hydrologic response. It is difficult to synthetize the results from the numerous case studies related to the impact of urbanization on catchment’s hydrologic response. The main objective of this study is to compare the flow changes detected by urbanization. The change flow quantification is impacted simultaneously by climate variability and urbanization, which makes it difficult to distinguish the causal effects of change. To cope with this climate confusing effect and determination a useful measure of urbanization for catchment hydrological response several approach have been tested: 1) We are looking for changes in the hydrological signal time-series in urbanizing catchments and then identifying repeatedly model parameters on successive time periods. The conceptual modelling (top-down) approach was used to calibrate model on the urbanized catchments and simulated the non-urban condition. 2) In addition to traditional urban measures (total impervious area) the urban area were characterized by landscape metrics, which enable analyzing the patterns of historical urban growth. 3) We combine a hydrological model, catchments characteristics and landscape metrics to quantify the explaining variables for the hydrologic response change. 4) We were used the hydrological model to evaluate the catchment behavior over time. Results confirmed that the hydrological model is useful to quantify the impact of land use change. The results show the good agreement between conceptual modelling approaches and the paired catchments approaches change detections.The impact of urbanization on the catchment hydrological response remains difficult to generalize. The most of catchment show the no significant trend on hydrological response over the study. However, results confirmed that the urban fragmentation and landscape metrics provide additional elements compared to the total impervious study.