Technique émergente de gestion intégrée des ressources en eau pour résoudre des problèmes de gestion en zones arides, la Recharge Artificielle de Nappe RAN n'est pas appliquée aux aquifères carbonatés à cause des problèmes de karst. Son application au karst devrait cependant s'imposer. Cette thèse a analysé les conditions de recharge naturelle et artificielle, pour proposer une méthodologie d'Analyse de la faisabilité de Recharge Artificielle des aquifères Karstiques (ARAK) afin de définir des sites favorables à une recharge artificielle depuis la surface. 4 critères indépendants (Epikarst, Roche, Infiltration et Karst) sont considérés, indexés dans chaque maille à partir des données géologiques et topographiques, cartographiés selon une méthode d'indexation multicritère. L'indice de rechargeabilité intrinsèque, combinant ces critères, décrit l'aptitude de l'aquifère à être rechargé depuis sa surface, à l'échelle du système, puis à celle des sites les plus favorables. Un facteur de faisabilité technico-économique, mesurant les difficultés techniques et économiques d'une opération de recharge, est ensuite calculé à chaque site. Développée pour prendre en compte les aspects théoriques et pratiques rencontrés en identifiant les sites de RAN à partir de la surface, cette méthodologie devrait servir d'outil de gestion durable des ressources en eau karstique. La méthode ARAK a été testée sur l'aquifère karstique littoral de Damour, Liban, capté pour l'e au potable de Beyrouth, dont l'exploitation non contrôlée a conduit à une intrusion marine. Plusieurs sites de recharge à partir de la surface ont été identifiés. Mais le facteur technico-économique a révélé des difficultés techniques. La solution proposée consiste en une galerie horizontale, pour injecter l'eau de la rivière. Les établissements de l'eau considèrent qu'un tel projet offrira une solution intéressante pour satisfaire la demande en eau et combattre l'intrusion d'eau salée. / Managed Aquifer Recharge MAR is an emerging sustainable technique used to solve water management problems. MAR presents great interest for karst aquifers, however known to present a high heterogeneity. MAR remains till date marginal in karst aquifers. Accordingly, the present work presents a methodology for Aquifer Rechargeability Assessment in Karst ARAK. The aim of ARAK is to determine the ability of a karst aquifer to be artificially recharged from its surface; and the best sites for implementing the recharge. Based on multi-criteria indexation analysis, ARAK considers 4 criteria: Epikarst, Rock, Infiltration, Karst. The criteria are indexed at each mesh of the 2 D grid domain, from geological and topographic data. ARAK computes the intrinsic rechargeability index, describing the rechargeability of a karst aquifer, on the regional scale, then on the identification of rechargeable sites. Subsequently, a feasibility factor, weighting the techn ical and economic difficulties of a recharge operation, is applied to the selected sites. The methodology, developed to reconcile the problems encountered to identify sites for MAR in karst, provides a useful tool to help water authorities to determine the potential of MAR in karst aquifers. ARAK was applied to Damour site (Lebanon). This coastal aquifer, source of water supply for Beirut, was salinated by its uncontrolled exploitation. A MAR system in Damour region should remediate to it. The four ARAK criteria were indexed and mapped. The final map showed that the aquifer is favorable to a recharge operation, and identified several potential rechargeable sites. However, the feasibility factor indicated that major difficulties hinder the use of infiltration ponds. The solution proposed consists of drilling a horizontal gallery for injecting river water. Water authorities consider that an aquifer recharge project could offer solutions for the shortage in water supply and the sea water intrusion.

L'étude de la région de Djahrom est tout spécialement intéressante car elle comprend un bassin versant bien délimité ou la nappe est située à une profondeur assez importante qui limite les phénomènes d'évaporation et où il parait possible d'envisager une recharge artificielle.

Les facteurs qui régissent l'intensité et la répartition de la recharge naturelle et artificielle dans les aquifères cristallins altérés et fracturés sont mal connus. Ce sont cependant les caractéristiques déterminantes de ce type de roche—ces roches sont très hétérogènes—qui rendent difficile l’estimation des flux dans ces milieux ainsi que des propriétés hydrauliques qui les contrôlent. La première partie de ce manuscrit fournit un état des connaissances sur la recharge des eaux souterraines et ses méthodes d’estimation, permettant de comprendre les défis scientifiques et sociétaux abordés dans cette thèse. La deuxième partie présente les travaux numériques et expérimentaux menés pour approfondir notre compréhension de la dynamique des flux d’eaux souterraines dans ces milieux hétérogènes à plusieurs échelles. Le premier axe de recherche porte sur les processus de recharge naturelle à l’échelle du bassin versant. La recharge diffuse a été modélisée avec un modèle physique simple d’infiltration et comparée à des estimations préalables de recharge totale. Nos résultats illustrent la forte dépendance de la recharge aux précipitations et à l’irrigation, et l’importance de la recharge focalisée. Les facteurs responsables de la distribution spatiale de la recharge sont aussi étudiés. Le deuxième axe est basé sur le suivi de la mise en eau d’un bassin de recharge artificielle dans un site hautement monitoré et bien équipé. Ces observations ont été interprétées avec des modèles analytiques et numériques. Ces modèles ont mis en évidence l’existence de flux préférentiels horizontaux, mais aussi d’une compartimentation latérale qui entrave la propagation des intrants de recharge. / The factors governing the intensity and distribution of natural and artificial recharge in weathered and fractured crystalline aquifers are poorly understood. However, it is the defining characteristics of this type of rock—these rocks are very heterogeneous—that make the estimation of fluxes and the hydraulic properties controlling them difficult. The first of its two parts provides the theoretical framework on groundwater recharge processes and its estimation methods for comprehending the scientific and societal challenges discussed in this thesis. The second part presents the numerical and experimental work carried out to deepen our understanding of the dynamics of groundwater flows in these heterogeneous underground environments at several scales. The first line of research focuses on natural recharge processes at the watershed scale. Diffuse recharge was modeled with a simple physical infiltration model and compared to previous estimates of total recharge. Our results highlight the strong dependence of recharge on rainfall and irrigation, and the importance of focused recharge. The factors responsible for the spatial distribution of recharge are also studied. The second axis is based on the monitoring of the filling of an artificial recharge basin at a highly monitored and well-equipped site. These observations were interpreted with analytical and numerical models to improve our knowledge of flow dynamics in fractured crystalline rocks at the medium scale. These models illustrated the existence of preferential horizontal flows, but also of a lateral compartmentalization that hinders the propagation of recharge inputs.

Les réseaux trophiques jouent un rôle primordial dans la régulation des flux de matière et d'énergie au sein des écosystèmes. Dans le cadre des pratiques de recharge artificielle des aquifères, les biocénoses souterraines sont pleinement sollicitées et leur capacité à dégrader les flux de matière organique de surface conditionne le maintien de la qualité des eaux souterraines. L'objectif de ce travail est de déterminer l'influence d'une augmentation des flux de carbone organique dissous sur l'intensité des interactions trophiques entre les communautés microbiennes et les assemblages d'invertébrés au toit des nappes phréatiques rechargées artificiellement avec des eaux de ruissellement pluvial. A travers une approche expérimentale de terrain et de laboratoire, ce travail permet d'évaluer l'intensité des relations existant entre les flux de carbone organique dissous, les conditions environnementales, l'activité et la diversité de communautés microbiennes et l'abondance des communautés d'invertébrés.

Dans un champ captant, comme celui qui alimente l'agglomération lyonnaise, le fonctionnement de chaque " objet " (bassins d'infiltration, puits, rivières, nappe, zone non saturée) et leurs interactions sont complexes et mal connus. Dans un premier temps, une série d'essais d'infiltration à différentes échelles dans un bassin artificiel de réalimentation a permis de mieux appréhender le fonctionnement de cet ouvrage et de chiffrer les paramètres hydrodynamiques de la zone non saturée. Les résultats des interprétations par méthodes numériques fondées sur l'équation de Richards ont montré que les flux infiltrés dans les bassins dépendent principalement de la conductivité hydraulique à saturation d'une couche située directement sous le sable calibré couvrant le fond du bassin, identifiée comme étant moins perméable que la nappe. Cette couche conditionne l'existence d'une zone non saturée. La réalisation d'essais de pompage dans l'aquifère sur les forages d'exploitation et sur un dispositif spécialement mis en place durant ce travail a permis de déterminer les paramètres hydrodynamiques de la nappe. Une analyse des observations et une modélisation conceptuelle en 2D, puis en 3D ont permis d'identifier les mécanismes prépondérants (stratifications, apports et prélèvements) et de simuler correctement à la fois les flux infiltrés dans un des bassins d'infiltration et la remontée de la nappe. A l'échelle d'un bassin, les flux infiltrés sont variables dans le temps, ils dépendent de l'état de colmatage de la surface d'infiltration mais également de la température de l'eau infiltrée et de l'état hydrique initial du sol sous le bassin. Les analyses de sensibilité réalisées avec les modèles mis en place indiquent que la conductivité hydraulique à saturation de l'aquifère, mais également la proximité des conditions aux limites imposées dans la nappe (les rivières et les puits de pompage) influencent de manière prépondérante la remontée de la nappe. Une modélisation 3D d'un autre secteur du champ captant comprenant deux bassins d'infiltration, deux bras de rivière ainsi que des puits de pompage a été réalisée. La condition à la limite imposée sur les rivières est du troisième type en accord avec l'observation d'un sous-écoulement en nappe. Les échanges nappe/rivières sont calés sur des observations à partir d'une chronique de propagation d'une onde de crue dans la nappe. Des piézomètres en flûte de pan, spécifiquement implantés à proximité d'un bassin, ont permis d'observer des différences de charge hydraulique fortes à différents niveaux de l'aquifère lorsque le bassin d'infiltration est en eau. La modélisation 3D est conforme à ces observations. Elle a confirmé l'importance du rôle d'une hétérogénéité de type argilo-sableuse (de conductivité hydraulique à saturation inférieure aux autres lithologies présentes dans l'aquifère) dans les écoulements (direction et flux). Le modèle développé représente correctement les flux infiltrés via les bassins ainsi que les fluctuations de la piézométrie de la nappe. Il permet de vérifier l'inversion des écoulements par rapport aux infiltrations de la rivière, d'identifier les puits alimentés par les bassins d'infiltration et également de mettre en évidence les flux de nappe passant sous la rivière.

En ville, les systèmes de récupération et d'infiltration des eaux pluviales dans le sous-sol ont pour conséquence d'augmenter la connectivité hydrologique entre la surface et la nappe phréatique. Ces pratiques d'infiltration produisent de nombreuses perturbations physico-chimiques au niveau de la nappe (ex. augmentation des variations thermiques, baisse des concentrations en oxygène dissous, enrichissement de la nappe en matière organique dissoute) mais les conséquences sur le compartiment microbien restent peu connues. L'objectif principal de la thèse est de déterminer les effets de l'infiltration des eaux pluviales sur les communautés microbiennes des nappes phréatiques, aussi bien en termes d'abondance, d'activités que de diversité génétique bactérienne. En se basant sur les changements environnementaux associés à l'infiltration des eaux pluviales et l'analyse des communautés bactériennes, un objectif fondamental est d'évaluer l'importance des phénomènes de dispersion (ex. transferts) et de sélection par des facteurs abiotiques (ex. disponibilité des ressources nutritives) sur les assemblages bactériens au sein des nappes phréatiques. Ces travaux ont été axés sur des expérimentations de terrain utilisant deux approches d'échantillonnage : une méthode active (prélèvements d'eau) et une méthode passive (incubation de substrats artificiels). La description des communautés a été effectuée par une méthode de séquençage de nouvelle génération (i.e. Illumina MiSeq) en se basant sur le gène rrs. Les résultats de ce travail mettent en avant une influence significative des pratiques d'infiltration sur les bactériomes d'un aquifère. En effet, le développement, les activités et la diversité des micro-organismes retrouvés dans la nappe ont été stimulés significativement par l'enrichissement en carbone organique dissous biodégradable engendré par ces pratiques. Néanmoins, cet impact est fortement réduit dans les systèmes étudiés où la zone non saturée est épaisse (> 10 m) et agit comme un filtre physique, chimique et biologique efficace entre le bassin d'infiltration et l'aquifère. Les faibles similarités entre les structures génétiques des bactériomes des eaux d'infiltration et dans la nappe indiquent que la zone non saturée joue un rôle efficace sur la rétention des bactéries dans les systèmes étudiés. En conclusion, cette thèse constitue la première étude d'envergure visant à quantifier la réponse du compartiment microbien des aquifères à des perturbations engendrées par l'infiltration des eaux pluviales en milieu urbain. Elle ouvre aussi de nouvelles perspectives sur les méthodes et outils d'évaluation de la qualité des nappes phréatiques / In urban area, managed aquifer recharge (MAR) systems raises hydrological connectivity between surface and groundwater. These infiltration practices are the cause of many disturbances in groundwaters (e.g. increase of thermal variations, decrease of dissolved oxygen or enrichment in organic matter) but associated consequences on microbial compartment remains unclear. The main aim of the thesis is to determine the effects of stormwater runoff infiltration on microbial communities of groundwater, in terms of abundance, activities and bacterial diversity. Based on environmental changes associated to MAR practices and bacterial community analyses, a fundamental question is to assess the importance of dispersal (e.g. transfers) and selection by abiotic factors (e.g. nutrients availability) on groundwater communities assemblage. This study is based on field experiments with two complementary strategies of sampling: an active one (i.e. groundwater sampling) and a passive one (incubation of artificial substrate). Communities’ description was made by next-generation sequencing (i.e. Illumina MiSeq) of rrs gene. The results showed a significant influence of MAR practices on microbial communities. Growth, activities and diversity of groundwater micro-organisms were mainly stimulated by biodegradable dissolved organic carbon enrichment associated to MAR practices. Nonetheless, this impact was reduced in systems where the vadose zone is thick (> 10 m) and acts as a physical, chemical and biological filter between the infiltration basin and the aquifer. Low similarities between bacterial communities of infiltration waters and bacterial communities of groundwaters reveal that vadose zone is effective on the retention of bacteria in studied systems. To conclude, this thesis constitutes the first major study that aimed to quantify microbial compartment response to disturbances caused by MAR practices in urban area. It also opens new perspectives on assessment tool for groundwater quality

La plaine du Souss est délimitée au nord par le Haut-Atlas, au sud par l’Anti-Atlas et à l’estpar le massif cristallin de Siroua. Les principales formations géologiques sont des marnocalcaireset conglomérats assez perméables, les calcaires du Turonien qui leur sont sousjacentset le lit fossile de l’oued Souss composé d’alluvions sablo-graveleuses trèsperméables.La nappe du Souss est la plus importante du sud du Maroc, elle est très exploitée par unsecteur agricole exportateur, la surexploitation de la nappe s’est traduite par une baissecontinue des niveaux. Depuis 1970, les prélèvements dépassent de loin les ressourcesrenouvelables de la nappe (déficit : 185 Mm3 en 1976, 358 Mm3 en 1998, 228 Mm3 en 2003).Le barrage d’Aoulouz est principalement destiné à la recharge artificielle de la nappe par deslâchers d’eaux stockées pendant les périodes pluvieuses. En zone semi-aride, une estimationprécise de la recharge est souvent délicate, la variabilité spatio-temporelle de la recharge étantgénéralement forte et les processus variés.Ce travail a permis de mieux caractériser l’impact de la recharge sur la nappe et d’évaluer letemps de séjour et le renouvellement des eaux souterraines.L’évolution de la piézométrie à la suite des lâchers d’eau à partir du barrage Aoulouz montredes remontées locales du niveau piézométrique sur la haute plaine, environ 85% des eauxlâchées à partir du barrage d’Aoulouz s’infiltrent 80 km entre Aoulouz et Taroudant.Toutefois, le niveau général de la nappe continue de baisser.Le faciès géochimique est principalement bicarbonaté calcique (dissolution des carbonates), etpar endroits sulfaté calcique (évaporites au pied du Haut-Atlas). Les eaux de surface ont unfaciès bicarbonaté calcique et magnésien acquis lors de leur circulation sur des calcaires et desdolomies.[...] / The Souss valley is bounded to the North by the High Atlas, to the South by the Anti-Atlasand to the East by the Siroua crystalline massif. The main geological formations arecalcareous marls of the Plio-Quaternary, the Turonian limestones that underlie them, and thefossil bed of River Souss formed by sands, sandstones and gravels from high permeabilityalluvium.The Souss aquifer is the most significant aquifer in southern Morocco, highly exploited by anagricultural exporting activity. Groundwater overexploitation induced a decreases ofpiezometric heads. Since 1970, water demand far exceeds renewable groundwater resources(balance defecit: 185 Mm3 in 1976, 358 Mm3 in 1998, and 228 Mm3 in 2003).The mean role of the Aoulouz dam is the artificial recharge of the Souss plain by release ofwater stored during rainy periods in the plain.In semi-arid areas, estimating recharge is often difficult, the spatial and temporal variabilitiesof recharge are generally high, and processes are varied.This work has enabled to characterize the impact of artificial recharge and to estimate therenewal of water in the aquifer.Water releases from Aoulouz dam has permitted an increase of the piezometric level on thehigh plain, about 85% of the water released are unfiltered in the first 80 Km between Aoulouzand Taroudant cities. However, the general water level decline goes on.The geochemical facies is mainly calcium bicarbonate type (dissolution of limestone), andlocally calcium sulphate type (evaporites of the High Atlas). Surface waters are a calcium andmagnesium bicarbonate types, acquired during their flow through limestones and dolomitesoutcrops.[...]

Les réseaux trophiques jouent un rôle primordial dans la régulation des flux de matière et d’énergie au sein des écosystèmes. Dans le cadre des pratiques de recharge artificielle des aquifères, les biocénoses souterraines sont pleinement sollicitées et leur capacité à dégrader les flux de matière organique de surface conditionne le maintien de la qualité des eaux souterraines. L’objectif de ce travail est de déterminer l’influence d’une augmentation des flux de carbone organique dissous sur l’intensité des interactions trophiques entre les communautés microbiennes et les assemblages d’invertébrés au toit des nappes phréatiques rechargées artificiellement avec des eaux de ruissellement pluvial. A travers une approche expérimentale de terrain et de laboratoire, ce travail permet d’évaluer l’intensité des relations existant entre les flux de carbone organique dissous, les conditions environnementales, l’activité et la diversité de communautés microbiennes et l’abondance des communautés d’invertébrés. / Food webs play a crucial role in regulating the fluxes of matter and energy within ecosystems. Artificial recharge of aquifers relies heavily on the ability of groundwater biocenoses to degrade organic matter fluxes that is a condition to maintain the quality of groundwater. The objective of this work is to determine the impact of increased dissolved organic carbon supply on the trophic interactions between the microbial communities and invertebrate assemblages at the upper layers of groundwater artificially recharged with stormwater. Through a combined field and laboratory experimental approach, this work allows ranking the strength of relationship between dissolved organic carbon fluxes, environmental conditions, activity and diversity of microbial communities and abundance of invertebrate assemblages

Dans un contexte global d'augmentation de la population, les réserves en eau des nappes phréatiques sont de plus en plus sollicitées. Pour pallier à cette exploitation, des systèmes d’infiltration artificiels ont été mis en place pour recharger les nappes avec de l’eau de surface. Néanmoins, ces systèmes subissent des pertes d’efficacité liées au colmatage du support d’infiltration par des processus physiques, chimiques ou biologiques. Face à ce phénomène, le travail de thèse a pour but de tester la faisabilité d’une technique d’ingénierie écologique par introduction d’un gastéropode, V. viviparus, pour limiter le colmatage de l’interface eau/sédiment de bassins d’infiltration utilisés pour recharger artificiellement l’aquifère sous-jacent au Rhône. Par des approches expérimentales, deux volets ont été abordés, (1) la dynamique des interactions biofilm/brouteur et les conséquences sur l’état physiologique du gastéropode et (2) la dynamique des interactions biofilm/gastéropode et les conséquences sur les propriétés hydrauliques et écologiques de l’interface eau/sédiment. Les résultats ont mis en évidence que (1) V. viviparus pouvait se maintenir dans les bassins d’infiltration aux différentes saisons, (2) V. viviparus pouvait limiter le colmatage biologique de l’interface eau/sédiment soit par ses actions trophiques (broutage), soit par des actions physiques (déplacement, pelletisation) et (3) V. viviparus n’a pas eu d’effet positif sur l’infiltration lorsque le colmatage était chimique. Pour conclure, V. viviparus apparait comme un bon candidat pour des solutions d’ingénierie écologique visant à restaurer des interfaces eau/sédiment, colmatées par un biofilm phototrophe. Ce travail ouvre des perspectives sur l’utilisation de solutions basées sur la nature à plus large échelle spatiale (e.g. pilote) et à des milieux naturels comme les zones humides / With the global increase of the population, groundwater reserves are increasingly exploited. To circumvent this problem, managed aquifer recharge systems using surface water are used worldwide. Nevertheless, the hydraulic performance of these systems is often altered by physical, chemical or biological clogging. This work aim to test the sustainability of ecological engineering solution based on the introduction of the gastropod, V. viviparus, to attenuate the clogging of the water/sediment interface of infiltration basins use for the recharge of the Rhône river aquifer. Two sections have been addressed with experimental approaches, (1) dynamic of biofilm/grazer interaction and its consequences on the physiological state of the gastropod and (2) dynamic of biofilm/grazer interaction and its consequences on the hydraulic and ecological properties of the water/sediment interface. Results show that (1) V. viviparus is able to survive in the infiltration basins at contrasted seasons, (2) V. viviparus can attenuate the biological clogging of the water/sediment interface, ether by trophic interaction (grazing) or physical actions (crawling activity, pelletization), and (3) V. viviparus has no positive effect on infiltration in case of chemical clogging. To conclude, V. viviparus appears to be a good candidate for ecological engineering solutions aiming to preserve and restore water/sediment interface impacted by biological clogging. This work provides useful information for the study of natured based solutions at larger scale (experimental pilot) and in natural ecosystems as wetlands

Dans un champ captant, comme celui qui alimente l'agglomération lyonnaise, le fonctionnement de chaque « objet » (bassins d'infiltration, puits, rivières, nappe, zone non saturée) et leurs interactions sont complexes et mal connus. Dans un premier temps, une série d'essais d'infiltration à différentes échelles dans un bassin artificiel de réalimentation a permis de mieux appréhender le fonctionnement de cet ouvrage et de chiffrer les paramètres hydrodynamiques de la zone non saturée. Les résultats des interprétations par méthodes numériques fondées sur l'équation de Richards ont montré que les flux infiltrés dans les bassins dépendent principalement de la conductivité hydraulique à saturation d'une couche située directement sous le sable calibré couvrant le fond du bassin, identifiée comme étant moins perméable que la nappe. Cette couche conditionne l'existence d'une zone non saturée. La réalisation d'essais de pompage dans l'aquifère sur les forages d'exploitation et sur un dispositif spécialement mis en place durant ce travail a permis de déterminer les paramètres hydrodynamiques de la nappe. Une analyse des observations et une modélisation conceptuelle en 2D, puis en 3D ont permis d'identifier les mécanismes prépondérants (stratifications, apports et prélèvements) et de simuler correctement à la fois les flux infiltrés dans un des bassins d'infiltration et la remontée de la nappe. A l'échelle d'un bassin, les flux infiltrés sont variables dans le temps, ils dépendent de l'état de colmatage de la surface d'infiltration mais également de la température de l'eau infiltrée et de l'état hydrique initial du sol sous le bassin. Les analyses de sensibilité réalisées avec les modèles mis en place indiquent que la conductivité hydraulique à saturation de l'aquifère, mais également la proximité des conditions aux limites imposées dans la nappe (les rivières et les puits de pompage) influencent de manière prépondérante la remontée de la nappe. Une modélisation 3D d'un autre secteur du champ captant comprenant deux bassins d'infiltration, deux bras de rivière ainsi que des puits de pompage a été réalisée. La condition à la limite imposée sur les rivières est du troisième type en accord avec l'observation d'un sous-écoulement en nappe. Les échanges nappe/rivières sont calés sur des observations à partir d'une chronique de propagation d'une onde de crue dans la nappe. Des piézomètres en flûte de pan, spécifiquement implantés à proximité d'un bassin, ont permis d'observer des différences de charge hydraulique fortes à différents niveaux de l'aquifère lorsque le bassin d'infiltration est en eau. La modélisation 3D est conforme à ces observations. Elle a confirmé l'importance du rôle d'une hétérogénéité de type argilo-sableuse (de conductivité hydraulique à saturation inférieure aux autres lithologies présentes dans l'aquifère) dans les écoulements (direction et flux). Le modèle développé représente correctement les flux infiltrés via les bassins ainsi que les fluctuations de la piézométrie de la nappe. Il permet de vérifier l'inversion des écoulements par rapport aux infiltrations de la rivière, d'identifier les puits alimentés par les bassins d'infiltration et également de mettre en évidence les flux de nappe passant sous la rivière. / In a well field of the Lyon metropolitan area, designed for drinking water supply, behaviour of each object (infiltration basins, wells, rivers, aquifer, and unsaturated zone) and their interactions are complex and not well-known. As a first step, infiltration tests at different spatial scales in one artificial basin were performed to better understand the basin operation and to estimate the hydrodynamic parameters of the unsaturated zone. Results of interpretation, using numerical methods based on Richards equation, reveal that infiltrated basin fluxes mainly depend on saturated hydraulic conductivity of a layer located just below the calibrated sand layer that cover the basin bottom. Indeed this layer has been estimated to be less permeable than the aquifer, which allows the existence of the unsaturated zone below. Pumping tests in the groundwater have been performed using production wells and a well specially implemented during this thesis work in order to estimate aquifer hydrodynamic parameters. Observations analysis and a conceptual modelling, in 2D and then in 3D, lead to a better understanding of the controlling mechanisms (stratification, input and output) and to simulate both basin infiltration rates and water table rise. Considering the whole basin scale, input fluxes are transient, related to the clogging statement of the infiltration area but also to the temperature of inflow water and the initial statement of the soil just below the basin. Sensibility analyses using the models highlight that the amount of the water table rise is mainly influenced by the aquifer saturated hydraulic conductivity and also by the location of imposed boundaries in the aquifer (rivers and pumping wells). The model properly accounts basin inflow fluxes and water table fluctuations. The model is able to verify if flows are reversed in relation to river exchanges, if wells are fed by infiltration basins and it highlights aquifer flows below the river. A 3D modelling has been realised in another area of the well field, comprising two infiltration basins, two river arms and pumping wells. In agreement with underflow in the aquifer, rivers are imposed in the model as third kind boundary conditions. Aquifer and river exchanges are calibrated with observed data of one aquifer flood-wave propagation. Significant differences of hydraulic heads have been observed at different depths of the aquifer using panpipes piezometers, specifically implemented, close to one infiltration basin. Theses differences are closely related to basin operation. These observations are properly calculated by the 3D model. Using the model, the effect of one sandy-clay heterogeneous layer (whose saturated hydraulic conductivity is lower than the ones of other aquifer lithologies) on aquifer flows (direction and flux) is notable. The model properly accounts basin inflow fluxes and water table fluctuations. The model is able to verify if flows are reversed in relation to river exchanges, if wells are fed by infiltration basins and it highlights aquifer flow below the river.