Ce travail de thèse s'est intéressé à la modélisation de l'aquifère alluvial du fossé rhénan supérieur, un hydrosystème de grande importance régionale, situé dans la partie franco-allemande du bassin du Rhin. Cet aquifère est caractérisé par des interactions nappes-rivières très importantes, qui sont encore relativement mal quantifiées du fait des fortes variations spatiales et temporelles qui les affectent. La modélisation hydrogéologique réalisée avec le logiciel MODCOU s'étend à la fois sur la plaine alluviale, et les bassins versants montagneux caractérisés par de fortes précipitations et des écoulements de subsurface vers la nappe alluviale du Rhin. La sensibilité du modèle à plusieurs paramètres hydrodynamiques a été testée, et la comparaison des simulations avec les observations piézométriques et hydrométriques grâce à des méthodes statistiques a permis d'estimer que l'infiltration des rivières représente plus des trois quarts de la recharge de la nappe. L'impact du changement climatique sur le fonctionnement de ce bassin a ensuite été estimé en prenant en compte plusieurs modèles de circulation générale, scénarios d'émission de gaz à effet de serre (SRES), et jeux de paramètres hydrodynamiques. Les projections climatiques utilisées conduisent à une assez forte dispersion des réponses en termes de débits et de piézométrie. Cependant, on constate une diminution généralisée de la recharge de la nappe, qui s'accentue à l'horizon 2100. L'évolution de la saisonnalité des écoulements est assez homogène pour l'ensemble des projections. L'analyse des incertitudes indique que la variance associée aux paramètres hydrodynamiques est assez faible, les principales sources d'incertitudes provenant des modèles de climat et des scénarios d'émission de gaz à effet de serre.

Le Buntsandstein, localisé dans le graben du Rhin supérieur, apparait comme une cible intéressante pour la géothermie, associant une formation argilo-gréseuse à l'anomalie thermique régionale. Cette étude vise à caractériser les propriétés pétrophysiques de ces grès ainsi que la fracturation les affectant, dans le but de fournir un modèle conceptuel de la formation qui servira de guide pour son exploitation futur. Les faciès sédimentaires sont composés par cinq faciès pétrographiques (grès propres, grès à enrobage argileux, grès à matrice argileuse, grès silicifiés et grès à ciment carbonaté), qui se répartissent dans des proportions variables et contrôlent une partie des propriétés pétrophysiques mesurées à l'échelle matricielle. La comparaison des données pétrophysiques, des données macroscopiques issues d'une analyse de gradients de température, des données de modélisation et de la fracturation permet de construire un modèle de circulation dans le réservoir. Ces analyses mettent en avant le rôle de la zone endommagée des zones de faille pour le transfert de fluides à grande échelle, mais aussi celui de deux faciès sédimentaires : les grès déposés dans un environnement de Playa Lake et fluvio-éolien. L'analyse de différents affleurements montre que la fracturation évolue en fonction de la situation dans la pile sédimentaire et en fonction de la situation par rapport aux accidents tectoniques majeures.

Sur la base des expériences de deux espaces transfrontaliers, le Rhin Supérieur (Allemagne-France-Suisse) et l'Eurorégion Méditerranéenne (Espagne-France), nous émettons l'hypothèse centrale que la coopération transfrontalière fonctionne, ou donne l'apparence de fonctionner, en raison de sa fragilité. Notre étude s'attache à démontrer que cette vulnérabilité des acteurs et des politiques dans le champ transfrontalier européen conditionne et entretient la coopération transfrontalière, caractérisée par trois traits principaux : d'abord, la coopération transfrontalière est une politique publique singulière, car elle suppose une invention territoriale qui pâtit toujours de crédibilité ; ensuite, la coopération transfrontalière est marquée par des politiques communautaires originales d'investissement multisectorielles, mais marginales (INTERREG) ; enfin, le cycle transfrontalier actuel se manifeste par des politiques de basse intensité, conduites par des réseaux d'acteurs dominés.

Le renouvellement de la documentation lié au dynamisme de l’archéologie préventive, ainsi que la reprise systématique des données issues de fouilles anciennes et inédites ont permis de poser un regard neuf sur le Bronze moyen du sud de la plaine du Rhin supérieur. Le corpus, réuni pour ce travail, offre des données variées (objets métalliques, résineux et céramiques) d’origines diverses (habitats, sépultures, dépôts, objets isolés) qui ne se résument plus uniquement au matériel des nécropoles de la forêt de Haguenau. Les mobiliers métalliques et céramiques ont fait l’objet d’une étude distincte. Leur classement typologique associé à des analyses statistiques ont révélé sept étapes depuis fin du Bronze ancien (BA III/Bz A2b) jusqu’au début du Bronze final (BF 1/Bz D2). La phase moyenne du Bronze moyen (fin du BM I-début du BM II/Bz B2-C1) reste mal définie et semble quasi absente dans la région. La corrélation avec les dates absolues disponibles pour la région indique un intervalle chronologique situé entre 1600 et 1300 avant notre ère environ. Durant la phase ancienne, les contacts extérieurs sont centrés sur le sud du Bade-Wurtemberg, le Jura souabe et la Suisse occidentale. Puis les échanges gagnent en intensité, se diversifient et se tournent également en direction du nord, vers la région du Rhin moyen. / The renewal of documentation about the preventive archaeology dynamism, as well as the systematic recovery of datas from old or unpublished excavations have resulted in a fresh perspective at the Middle Bronze Age of the upper Rhine’s south plain. The corpus, joined in this work, gives varied datas (metallic, resinous objects, pottery), from various sources (settlements, graves, deposits, isolated objects), which is not limited to Haguenau’s cemeteries, anymore. Metallic materials and pottery had been examined individually. The determined typology, combined with statistical analysis show seven stages since the end of the Early Bronze Age (BA III/Bz A2b) to the beginning of Late Bronze Age (BF 1/Bz D2). The middle phase of the Middle Bronze Age (end of BM I-beginning of BM II/Bz B2-C1) remains uncleared and seems not to be in the Upper Rhine. The correlation with well-known absolute dates in the Upper Rhine comes to a time interval between 1600 and 1300 Before J-C, approximately. During the first stage, the interactions are located in the South of Baden-Württemberg, in the Swabian Alb and in the western Switzerland. Then, interactions continue to intensify, become more diverses towards the North, near the Middle Rhine.

Le Buntsandstein, localisé dans le graben du Rhin supérieur, apparait comme une cible intéressante pour la géothermie, associant une formation argilo-gréseuse à l’anomalie thermique régionale. Cette étude vise à caractériser les propriétés pétrophysiques de ces grès ainsi que la fracturation les affectant, dans le but de fournir un modèle conceptuel de la formation qui servira de guide pour son exploitation futur. Les faciès sédimentaires sont composés par cinq faciès pétrographiques (grès propres, grès à enrobage argileux, grès à matrice argileuse, grès silicifiés et grès à ciment carbonaté), qui se répartissent dans des proportions variables et contrôlent une partie des propriétés pétrophysiques mesurées à l’échelle matricielle. La comparaison des données pétrophysiques, des données macroscopiques issues d’une analyse de gradients de température, des données de modélisation et de la fracturation permet de construire un modèle de circulation dans le réservoir. Ces analyses mettent en avant le rôle de la zone endommagée des zones de faille pour le transfert de fluides à grande échelle, mais aussi celui de deux faciès sédimentaires : les grès déposés dans un environnement de Playa Lake et fluvio-éolien. L’analyse de différents affleurements montre que la fracturation évolue en fonction de la situation dans la pile sédimentaire et en fonction de la situation par rapport aux accidents tectoniques majeures. / The Buntsandstein, located in the Upper Rhine Graben, appears to be an easy target forgeothermal exploitation, linking sandstone and clay with the regional thermal anomaly. This study aims at characterizing petrophysical characteristics of these sandstones as well as the fracturation affecting them, with the intention of providing a conceptual model of the formation which will act as guide for future exploitation. The sedimentary facies are composed by five petrographical facies (clean sandstones, sandstones with clayed coating, clay matrix sandstones, silicified sandstones and carbonated matrix sandstones) which split with variable proportions and control a part of petrophysical properties measured at matrix scale. The comparison between petrophysical data, macroscopic data from temperature gradient analysis, modelling data and fracturing, allows the building of a Buntsandstein Sandstones fluids circulation conceptual model. This analysis points the role of the damage zone of fault zones for fluids transfer at large scale, but also that of two sedimentary facies: marginal erg and Playa Lake. The analysis of different outcrops shows that the fracturation evolves according to the situation in the sedimentary pile and according to the situation in comparison with major tectonic accidents.

Ce travail s’inscrit dans le cadre d’un projet LIFE+ qui vise à restaurer le fonctionnement hydromorphologique d’un hydrosystème rhénan. Une étude planimétrique couplée à des analyses hydromorphologiques et sédimentologiques ont permis (i) d’améliorer la compréhension des dynamiques d’ajustement passées et (ii) d’identifier les principales limites du projet. Les évolutions morphologiques post-restauration ont été suivies à l’aide d’une combinaison de méthodes géodésiques et géomorphologiques afin de déterminer précisément les volumes déposés / exportés à différentes échelles spatio-temporelles. Enfin, la thermographie infra-rouge aéroportée a permis de mettre en évidence les liens entre la répartition spatiale des anomalies thermiques, les caractéristiques morphodynamiques et les héritages géomorphologiques. L’approche interdisciplinaire développée dans ce travail a permis de guider les choix opérationnels pour optimiser le suivi et l’évaluation des restaurations fonctionnelles futures. / This study is part of a LIFE+ project which aims to restore hydromorphological functioning of a Rhine hydrosystem. A planimetric study combined with hydromorphological and sedimentological analysis allowed to (i) improve understanding of past adjustment dynamics and (ii) identify main limitations of the project. Post-restoration morphological changes were monitored by geodesic and geomorphological methods combination in order to determine accurate volumes of sediment deposited / exported at different spatio-temporal scales. Finally, airborne thermal-infrared was used to highlight the relationship between spatial distribution of thermal anomalies, morphodynamic characteristics and inherited geomorphological features. Interdisciplinary approach leaded in this study was able to guide decision-makers choices in order to optimise the monitoring and assess future functional restorations.

Les relations existant entre la dynamique alluviale et les facteurs déterminants majeurs comme le climat demeurent assez bien maîtrisés et connues aux échelles de temps plurimillénaires et pluriannuelles. En revanche, il n'en est pas de même pour ces mêmes relations aux échelles pluricentennale et pluridécennale correspondant à l'échelle de l'occupation des plaines alluviales par les sociétés humaines. Pourtant, la compréhension de la dynamique alluviale est un enjeu majeur pour l'établissement de modèles, dans un contexte actuel ou l'occupation des plaines alluviales est susceptible d'être affecté par les fortes variations climatiques. Afin d'aborder cette question d'échelle, un segment du Rhin supérieur qui présente à la fois un style en tresses et un style en anastomoses a été sélectionné. Il offre la possibilité d'étudier à la fois les dynamiques d'occupation à haute résolution pour deux fenêtres temporelles clefs pour l'Holocène. L'époque romaine, marquée par l'anthropisation du milieu et des variations climatiques encore peu connues est mise en parallèle avec la fin du Petit Age Glaciaire, où l'occupation et le climat sont documentés avec une grande fiabilité. Un large spectre méthodologique a été engagé intégrant à la fois la géomorphologie, la stratigraphie, la géophysique, le S.I.G., la palynologie, la dendrochronologie et l'archéologie. Cela a permis la mise en évidence : 1/ des variations de la fréquence des inondations du Rhin, parfois asynchrones avec d'autres bassins-versants français, ce qui atteste d'un contrôle prépondérant des caractéristiques intrinsèques des bassins-versants et du type de régime sur la dynamique hydrologique à long terme. 2/ des changements de la dynamique alluviale rhénane au cours du Petit Age Glaciaire. La géométrie de la plaine alluviale, le couvert végétal riverain, l'utilisation du sol, l'occupation anthropique sont décrits qualitativement et de façon quantitative pendant cette période précédant les aménagements anthropiques majeurs du 19ème siècle. Ces résultats permettent de proposer les rôles respectifs des facteurs de contrôle majeurs à différentes échelles de temps et d'espace. 3/ des caractéristiques propres au paysage alluvial dans lequel le site d'Oedenburg s'est installé. 4/ des dynamiques d'occupation complexes au cours de l'antiquité pouvant être contrôlées par des contraintes historiques mais aussi par des contraintes environnementales. Quatre phases d'occupation majeures ont été mises en évidence grâce à l'analyse spatiale des monnaies romaines. 5/ des variations de la dynamique alluviale du Rhin au cours de l'antiquité se traduisant par des variations de la hauteur de la nappe phréatique mais aussi par l'occurrence de crues.