Dans cette étude nous considérons les possibilités d'élargissement du champ d'application d'un modèle empirique pluie-débit, le modèle GR4J, développé au CEMAGREF et au CERGRENE. Deux aspects particuliers sont pris en compte : (i) la modélisation des processus hydrologiques dans les bassins versants de cours d'eau intermittents et (ii) la modélisation des processus hydrologiques dans les bassins versants soumis des changements ayant pour origine des activités anthropiques. De façon plus générale , nous menons une discussion sur l'intérêt de la recherche en modélisation empirique, en hydrologie, afin d'en préciser les buts, les moyens utilisés pour y parvenir, le degré de succès escompté et d'examiner si cette modélisation constitue un cadre fécond permettant de contribuer au progrès scientifique. La réflexion est conduite en considérant les contextes scientifiques et technologiques d'utilisation des modèles. Le principal objectif de la recherche sur les bassins versants de cours d'eau intermittent est l'extension du domaine d'application du modèle GR3J, dont GR4J est originaire. Les raisons de la défaillance de GR3J pour simuler les processus hydrologiques dans le cas de 7 bassins versants de cours d'eau intermittents sont analysées et une réflexion sur les origines du phénomène d'intermittence de cours d'eau est entamée. Des essais systématiques de plus de 40 versions différentes du modèle sont réalisés sur cet échantillon de bassins versants. Parmi ces versions, les plus performantes sont aussi vérifiées sur un échantillon de 120 bassins versants, dont 113 sont des cours d'eau pérennes. La version adoptée, le modèle GR4J, utilise 4 paramètres et représente de façon adéquate les cas d'étude considérés. Une analyse de la performance du processus de calage par recherche locale employé dans le modèle GR4J avec le but d'évaluer le risque de mauvais calage (maximum secondaire) est fait avant d'aborder le sujet des non-stationnarités d'origine anthropique, en utilisant trois processus de calage global. Le processus de calage usuel de GR4J a été considéré comme satisfaisant. Dans le cadre de l'étude du comportement non-stationnaire des processus hydrologiques causé par des actions anthropiques, l'utilisation de modèles hydrologiques exige des validations plus détaillées que la validation usuelle sur des données différentes de celles utilisées pour le calage. Il est nécessaire de vérifier (i) si le modèle est capable d'expliquer les fluctuations des débits induites par les variations climatiques naturelles ; (ii) si les paramètres du modèle sont stationnaires quand le bassin reste stationnaire en termes d'occupation des sols et (iii) la sensibilité des paramètres du modèle aux changements des caractéristiques physiques des bassins versants soumis à des actions anthropiques. Cette étude concerne le test du modèle GR4J dans des conditions de stationnarité du bassin versant en termes d'occupation des sols et en termes de non-stationnarités induites par l'intervention humaine. On étudie les cas de quatre bassins considérés comme stationnaires, un bassin soumis au drainage agricole et un bassin dont la couverture végétale a été détruite par un incendie de forêt. On peut conclure que le drainage agricole, dans le cas étudié, ne produit pas de changements significatifs sur la relation pluie-débit. Les quatre autres bassins, vus par GR4J, présentent des comportements non-stationnaires, y compris les deux bassins témoins voisins de celui qui a été fortement touché par l'incendie de forêt. Donc, dans le cas de l'incendie, on ne peut pas attribuer à la disparition de la couverture végétale du bassin, avec certitude, les changements détectés dans la relation pluie-débit.

Ce travail traite d'une partie souvent oubliée de la ville, le sous-sol peu profond qui accueille les réseaux, les racines de la végétation, les déchets urbains, à travers le cas français, parisien en particulier. Dans une première partie, on met en exergue les dysfonctionnements actuels de la pédosphère urbaine : dégradations des réseaux, de la végétation, perturbation des nappes, etc. Dans la seconde partie, on recherche les racines historiques de la perte de connaissance sur le sol urbain en analysant les doctrines scientifiques et techniques qui se succèdent du XVIIIe au XXe siècles chez les médecins, géographes et ingénieurs. On montre comment les premiers ont analysé le rôle du sol dans l'épidémiologie urbaine au XVIIIe siècle puis ont perdu cette sensibilité dès la restauration en substituant la statistique à l'observation, avant de se tourner vers le milieu intérieur à la fin du XIXe siècle. Les géographes ont permis, malgré de nombreuses difficultés, la reconnaissance de la topographie urbaine en élaborant les outils cartographiques de représentation du relief, qui sont repris par les ingénieurs des Ponts et Chaussées auxquels est confiée au XIXe siècle la rectification de la ville. On insiste sur les difficultés que rencontrent ces derniers à saisir la nature du sol, qui se traduit par la mathématisation de la poussée des terres et l'empirisme dans les techniques de fondation. Les transformations de la ville, ébauchées sous le Premier Empire, entraînent dès la Monarchie de Juillet une série de dysfonctionnements dans la gestion du sol urbain : revêtement des rues, apparition du déchet liquide. Le sol industriel n'est plus considéré pour sa valeur artisanale ou son rôle délétère mais accueille parfois les eaux usées et est ravalé au rang de filtre. Si l'automobilisme permet l'accomplissement de la ville abiotique, on souligne le désintérêt des urbanistes, des hygiénistes (rarement médecins), des mécaniciens des sols du premier XXe siècle pour le milieu urbain. Un regain d'intérêt pour le sol urbain se manifeste dans l'Entre-deux-guerres, mais dans une nouvelle perspective, celle de l'urbanisme souterrain. Ces deux siècles et demi conduisent au chaos actuel du sous-sol et traduisent non seulement la complexité de l'industrialisation du sol mais aussi le désintérêt progressif de certaines disciplines scientifiques pour la ville dans laquelle elles ont vu le jour.