La gestion par éclusées des aménagements hydroélectriques (plus de 150 en France) pour la production d'énergie de pointe engendre de brusques variations de débit sur les cours d'eau et est susceptible d’altérer la composition, l’abondance et la structure des populations de poissons et d’invertébrés, sur de longues distances. Les objectifs de cette thèse ont été (1) de développer une méthode de caractérisation des éclusées au sein des hydrogrammes, ainsi qu'un indicateur synthétique du niveau de perturbation hydrologique, et (2) de progresser dans la définition des mesures de mitigation des impacts des éclusées sur les poissons. A partir de l'analyse de 97 stations et 1575 années de données de débit, les gradients des variations naturelles de débit ont tout d’abord été caractérisés sur 8 gammes entre 5% et 4 fois le débit moyen interannuel (module). Des formules représentant les variations de débit « les plus rapides possibles naturellement » ont été construites en tenant compte du type de variation (hausse ou baisse), de la taille du cours d'eau (via le module) et de la gamme de débit sur laquelle se déroule la variation, pour ensuite discriminer les éclusées des événements naturels. A partir de l'analyse de 80 stations et 491 années de données de débit influencées par les éclusées, une méthode a été mise au point pour repérer au sein des hydrogrammes les éclusées dont les caractéristiques sont au-delà de ce qui peut se rencontrer en hydrologie naturelle, à partir de 3 critères : une amplitude minimale (≥ à 10% du module et ≥ à 20% du débit de base de l’éclusées), un gradient minimal (> au gradient naturel maximal) et une limite haute sur le débit maximum (pour éliminer les événements de crues). Une grande variabilité des régimes d'éclusées du fait de la diversité des aménagements hydroélectriques et des fluctuations des apports hydrologiques et de la demande énergétique, a été constatée et illustrée […]. / Hydropeaking management of hydroelectric facilities (more than 150 in France) generates sudden changes in flow on the river and can affect the composition, the abundance and the structure of fish and invertebrates populations over long distances. The objectives of this thesis were (1) to develop a method for characterizing hydropeaks within hydrograph and a synthetic indicator of hydrological disturbance, and (2) to progress in defining mitigation measures of hydropeaking impacts on fish. From the analysis of 97 stations and 1575 years of flow data, rate of change of natural flow variations have been characterized within 8 ranges between 5% and 4 times the mean inter-annual discharge. Formulas representing the "fastest variations possible naturally" and taking into account the type of change (increase or decrease), the size of the stream (via the mean inter-annual discharge) and the flow range over which the variation takes place have been constructed and then used to discriminate hydropeaks and natural events. From the analysis of 80 stations and 491 years of flow data affected by hydropeaks, a method was developed to identify, within the hydrograph, hydropeaks whose characteristics are beyond what can occur in natural hydrology, using 3 criteria: a minimum range (≥ 10% of the mean inter-annual discharge and ≥ 20% of the hydropeak base flow), a minimal rate of change (> to the maximum natural rate of change) and an upper limit on the maximum flow rate (to remove flood events). A large variation in hydropeaking regimes, due to the diversity of hydroelectric schemes and fluctuations in incoming flow and energy demand, was observed and illustrated […]

Les zones humides (ZH) alluviales constituent des secteurs à forte valeur écologique etpatrimoniale. Pour comprendre et prédire l'évolution à long terme de ces zones, en particulierface aux changements globaux, il apparaît primordial de traduire les perturbationshydrologiques attendues en termes de perturbations biologiques, afin d'estimer lesconséquences potentielles de ces changements pour la biodiversité et le fonctionnement globalde ces écosystèmes. Cette thèse s'articule donc autour de deux objectifs: proposer un modèleconceptuel de fonctionnement écologique des ZH soumises à des assèchements saisonniers etestimer la vulnérabilité écologique de communautés faunistiques vivant dans ces ZH, enconsidérant conjointement les peuplements benthiques et interstitiels (principalementCrustacés).Nos résultats démontrent que la morphologie des ZH (eau relativement courante, eaustagnante, apports phréatique) et leurs modes d'assèchement (formation de mouilles isoléesou assec complet) sont essentiels dans la structuration des communautés microbiennes etd'invertébrés et dans la réponse saisonnière de la biodiversité et des processus écologiques.L'intensification probable des étiages et des assèchements augmentera l'hétérogénéité spatialeet temporelle des habitats et leur richesse spécifique mais réduira la biodiversité globale desplaines alluviales (disparition des espèces rares). Ces étiages plus sévères modifieront lesprocessus écologiques, diminuant le recyclage de la matière organique et la qualité des eauxsuperficielles. Les recherches futures devraient s'orientées vers des stratégies et des moyensefficaces pour garantir la durabilité écologique des ZH.

Les zones humides (ZH) alluviales constituent des secteurs à forte valeur écologique etpatrimoniale. Pour comprendre et prédire l’évolution à long terme de ces zones, en particulierface aux changements globaux, il apparaît primordial de traduire les perturbationshydrologiques attendues en termes de perturbations biologiques, afin d'estimer lesconséquences potentielles de ces changements pour la biodiversité et le fonctionnement globalde ces écosystèmes. Cette thèse s’articule donc autour de deux objectifs: proposer un modèleconceptuel de fonctionnement écologique des ZH soumises à des assèchements saisonniers etestimer la vulnérabilité écologique de communautés faunistiques vivant dans ces ZH, enconsidérant conjointement les peuplements benthiques et interstitiels (principalementCrustacés).Nos résultats démontrent que la morphologie des ZH (eau relativement courante, eaustagnante, apports phréatique) et leurs modes d’assèchement (formation de mouilles isoléesou assec complet) sont essentiels dans la structuration des communautés microbiennes etd’invertébrés et dans la réponse saisonnière de la biodiversité et des processus écologiques.L’intensification probable des étiages et des assèchements augmentera l’hétérogénéité spatialeet temporelle des habitats et leur richesse spécifique mais réduira la biodiversité globale desplaines alluviales (disparition des espèces rares). Ces étiages plus sévères modifieront lesprocessus écologiques, diminuant le recyclage de la matière organique et la qualité des eauxsuperficielles. Les recherches futures devraient s’orientées vers des stratégies et des moyensefficaces pour garantir la durabilité écologique des ZH. / Alluvial wetlands offer many ecological goods and services. In order to evaluate thelong term impact of global changes, it appeared essential to translate the hydrological changesin term of biological perturbation, so as to estimate the consequences on biodiversity andecosystem functioning. This PhD thesis focuses on two points: to propose a conceptual modelof ecological functioning of the wetlands that are subjected to seasonal drying and to estimatethe ecological vulnerability of aquatic invertebrate communities of the wetlands facing theincreasing drought risk, by considering both the benthic and interstitial assemblages (with aparticular interest on Crustaceans).Our main results demonstrate that wetlands’ morphology (running water, groundwaterupwelling, stagnant water) and their drying modalities (formation of isolated pools orcomplete drying) influence both the microbial and invertebrate community structures andcontrol the seasonal responses of biodiversity and ecological processes. The potential increasein the low flow period and drying intensity may increase the spatial and temporalheterogeneity of habitats and their specific richness but may decrease the global biodiversityof floodplain (rarefaction of sensible species). Severe low flow periods may also disturb theirecological functioning, reducing the organic matter recycling and the surface waters quality.Future studies should develop efficient strategies to support the ecological durability ofwetlands.