Par sa grande extension, par les précipitations importantes qu'elle reçoit et le nombre d'oueds et de sources qu'elle alimente en période d'étiage, la dorsale calcaire constitue le plus important aquifere du Rif. L' étiage prononcé de ses exutoires et l'abondance d'avens, de grottes et de lapiaz, montrent que cet aquifere est de type karstique. La dorsale est formée de plusieurs unités charriées fortement altérées et même broyées localement. Ces unités appartiennent à plusieurs nappes de charriage définies à partir d'études stratigraphiques et tectoniques qui ont montré, outre des variations verticales ou horizontales de faciès, la complexité structurale de ce domaine. Celle-ci est marquée par l'existence de linéaments et la dispersion des unités d'une même nappe de charriage. Dans cette région très arrosée, la distribution des précipitations est très hétérogène à l' échelle mensuelle. Mais à l'échelle annuelle, elle obéit à la loi du gradient altimétrique. A l'aide de modèles mathématiques, certains termes du bilan hydrogéologique ont été estimés pour plusieurs nappes et bassins versants. Selon l'importance du débit des oueds et des sources, le sens privilégié d'écoulement des nappes a été déterminé et l'eau d'un certain nombre de celles-ci a été analysée. il a aussi été possible de classer les nappes, connaître leurs extensions horizontales et mettre en évidence certaines intercommunications hydrogéologiques. Ces résultats ont été confirmés par l'étude hydrodynamique des nappes. Celle-ci a prouvé en outre, l'extension du bassin hydrogéologique de certains oueds et la définition des zones d'alimentation des nappes au Sud de l'oued Lao. La combinaison de différentes méthodes d'études a permis ,de définir les différentes nappes aquifères, de déterminer les relations entre elles et de démontrer l'indépendance entre la position des unités tectoniques et la répartition des nappes aquifères. A partir de la définition du sens d'écoulement de ces nappes, les zones de sites potentiels pour l'implantation de forages ont été déterminées.

Cette étude a pour but de comparer et d'évaluer les bilans hydrique et énergétique de surface des versions opérationnelle et en développement du Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC) avec les ré-analyses atmosphériques et les observations de surface disponibles. Les versions opérationnelle et en développement du MRCC se distinguent par l'emploi du module de paramétrage des processus physiques du Modèle de Circulation Générale Canadien (MCGC) de deuxième et troisième génération respectivement, développé par le Centre Canadien de modélisation et de l'analyse Climatique (CCmaC). Parmi les améliorations apportées à la physique du MCGC III, soulignons l'implantation d'un nouveau schéma de surface appelé CLASS (Canadian LAnd Surface Scheme), un modèle à trois couches de sol avec traitement explicite des couverts végétal et nival; il remplace le modèle hydrologique Beautified Bucket et le régime thermique de force de rappel à une couche de sol utilisés dans la version opérationnelle du MRCC. Les simulations sont issues de la phase 1c du projet PIRCS couvrant l'ensemble des États-Unis entre 1987 et 1994. L'analyse est réalisée sur les bassins-versants des fleuves Mississippi et Columbia. Certains flux de surface et champs diagnostics d'intérêts sont comparés avec les ré-analyses du NCEP/NCAR sur 50 ans et du ECMWF sur 40 ans. Les taux de précipitation, la température à l'abri et l'écart diurne de température à l'abri sont également comparés avec des climatologies d'observations. Les estimés mensuels de ruissellement sur les deux bassins-versants proviennent de mesures de débits fluviaux et d'aires de drainage avec quelques modifications. Enfin, des analyses de la profondeur de neige et des flux radiatifs de surface sont également utilisées. Les résultats montrent que la version en développement du MRCC tend à simuler une meilleure climatologie que la version opérationnelle, particulièrement en ce qui concerne l'évapotranspiration, l'écart diurne de température à l'abri et la précipitation estivale. Cependant, un biais froid persistant de température à l'abri sur les deux bassins est associé à un couvert de neige excessif suivi d'une importante crête de ruissellement au printemps. De par sa construction et contrairement au schéma CLASS, le modèle hydrologique Beautified Bucket favorise la glace dans le sol au dépend de la couverture de neige. Des suggestions de modifications simples pour chacune des versions du MRCC sont également proposées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bilan hydrique de surface, Bilan énergétique de surface, MRCC opérationnel, MRCC en développement, Bassin-versant du Mississippi, Bassin-versant du Columbia.

Les phénomènes météorologiques en montagne sont influencés par de nombreux facteurs tels que le relief ou l'altitude, et possèdent de ce fait une grande variabilité spatiale, qui rend l'hydrométéorologie des bassins versants de montagne particulièrement complexe. Au regard de cette hétérogénéité spatiale, les postes d'observations sont à ces altitudes trop peu nombreux. Les mesures sont de plus réalisées dans des conditions parfois difficiles (neige, vent) et sont donc souvent entachées d'importantes incertitudes. En conséquence, l'estimation des stocks de neige et des précipitations, primordiale pour les gestionnaires du parc hydroélectrique d'EDF (Électricité De France), reste encore aujourd'hui sujette à des incertitudes non négligeables. La thèse présentée ici, menée au sein de l'équipe hydrologie d'EDF-DTG a, parmi ses objectifs, le développement d'un outil d'interpolation des précipitations en zones de montagne. Ce dernier permettrait à terme de progresser vers une vision spatialisée et cartographiée de la pluie et de la neige mesurées sur les bassins versants faisant l'objet d'une prévision opérationnelle.<br />Pour développer cette méthodologie, une très vaste base de données a été constituée, regroupant des données françaises (EDF et Météo France) mais également suisses, italiennes et espagnoles. Cet outil repose sur un Modèle Numérique de Terrain de maille 1km. Une classification en types de temps est introduite, afin de prendre en compte les variations du gradient orographique de précipitation en fonction du type de circulation atmosphérique considérée. Au sein de chaque type de temps et pour chaque pixel l'effet orographique, considéré comme prépondérant dans l'explication des précipitations en montagne, est modélisé par une relation linéaire reliant les précipitations du type de temps considéré à l'altitude. Cette relation s'appuie sur les points de mesure situés à proximité du pixel, dont le mode de sélection et de pondération a été optimisé.<br />L'utilisation de la validation croisée entre les stations permet d'évaluer le niveau de restitution du modèle aux altitudes proches du réseau d'observation, quant à la qualité des lames d'eau en haute montagne, elle est par ailleurs évaluée à travers le bilan hydrologique intégré sur les bassins versants instrumentés d'une part, et à l'aide d'une confrontation avec les postes de mesure de l'équivalent en eau du manteau neigeux d'autre part.<br />Développé sur les Alpes Françaises, les Pyrénées et le Massif Central, ce modèle présente des résultats très encourageants au regard de ceux obtenus par d'autres méthodes, ce qui est sans doute le fait du caractère résolument régional du mode de reconstitution des précipitations.

L'étude du massif des Mémises (Préalpes Médianes Plastiques du Chablais) a pour objectif d'identifier les relations hydrogéologiques possibles entre le substratum rocheux et les dépôts quaternaires du plateau de Gavot. Elle comprend deux volets : un volet géologique et un volet hydrologique et hydrogéologique.<br />La terminaison SW des Mémises correspond à une succession de blocs séparés par des accidents normaux-listriques orientés N20°E à regard SW. L'analyse microstructurale montre la contemporanéité de ces structures et des structures plicatives déjà connues. Les résultats numériques obtenus s'intègrent dans les champs de contraintes régionaux connus (système décrochant, σ1 orienté N160°E) et sont en accord avec les travaux réalisés dans les Préalpes Romandes.<br />Les paramètres structuraux et lithologiques accréditent un schéma de circulations des eaux possible pour la zone d'étude : écoulement W-E au sein du Mont Bénant - Massif Mémises et N-S ainsi que S-N au sein les accidents listriques. Ce schéma a été testé, sur la période février 2005 – janvier 2006, en réalisant le bilan hydrologique à partir de la délimitation des bassins versants (BV) et de l'implantation de 2 stations météorologiques et de 5 stations limnimétriques. Les bilans hydrologiques des BV sont globalement équilibrés. Les BV ne peuvent donc participer à l'alimentation des aquifères de Gavot que dans la marge d'erreur des bilans (jusqu'à 15 à 20 L.s-1).<br />Enfin, les traçages chimiques et les teneurs en δ18O des eaux (sources, forages) révèlent que les écoulements se font dans le substratum rocheux d'W en E via le réseau karstique pour le synclinal des Mémises et d'W en E et d'E en W sur fractures pour le Mont-Bénant.<br />L'ensemble de ces résultats confirme la cohérence de la politique de préservation des ressources mise en place par Danone Eaux France.

Dans le cadre de la recherche d'eau de la vallée de la vallée du Bas Isser , des investigations géologiques,hydroclimatologiques, piézométriques, géochimiques ont été menés. Celles-ci sont rapportées dans ce travail.

Le bassin versant de la Sebkha d'Oran , allongé du Nord-Est au Sud-Ouest ,forme un bassin sédimentaire sublittoral ; bordé au Nord par les massifs littoraux (Murdjadjo) et au Sud par les monts Tessalas. L'étude hydro climatologique confirme un climat de type seml aride. Les données de la pluviométrie, de l'évapotranspiration et du ruissellement, ont permis l'établissement d'un bilan hydrologique. La structure géologique détermine deux grands ensembles: - un substratum ante-synchro-nappe affleurant dans Ies zones hautes. - un remplissage néogène dans le bassin. Les calcaires messiniens constituent le meilleur réservoir hydrogéologique de la région. La corrélation des forages nous a permis de confirmer l'absence de leur continuité sous la sebkha. Dans la plaine de Mleta ceci a été confirmé par des sondages électriques. L'étude piézométrique de la nappe alluviale révèle une importante sédimentation par les calcaires messiniens au Nord de la sebkha et une alimentation par les cônes de déjection des oueds dans la Mleta.L'écoulement de la nappe se fait globalement en direction de la sebkha. L' interprétation des résultats des essais de pompage a permis de déterminer partiellement les caractéristiques hydrodynamiques de certains aquifères. L'étude physico-chimique des eaux de la nappe entre Oran et Boutlelis permet une bonne distinction entre les eaux peu minéralisées, à faciès bicarbonaté calcique ou magnesien des calcaires et les eaux très minéralisées, à faciès chloruré soidique des alluvions . L'étude des sources indique la forte in fluence des évaporites dans les Tessalas. Les analyses de teneur en Tritium des eaux de certaines sources nous ont renseigné sur leur mode de circulation. Les mécanismes contrôlant la salinisation du bassin versant ont été détaillés; il en ressort que la sebkha n'est pas à l'origine de cette salinisation mais en serait plutôt la conséquence.

Le Bassin versant du Mazafran, forme la plaine sublittorale de la Mitidja ouest. Le recouvrement Quaternaire est formé de graviers avec des intercalations de lentilles argileuses. Le substratum imperméable est formé de marnes bleues plaisanciennes, de marnes miocènes ou de marno-calcaires crétacés. On distingue deux réservoirs aquifères. Le réservoir Astien gréseux et le réservoir alluvionnaire du Quaternaire. Le Bassin versant reçoit une tranche d'eau de 740 On distingue deux réservoirs aquifères. Le réservoir Astien gréseux et le réservoir alluvionnaire du Quaternaire. Le bassin versant reçoit une tranche d'eau de 740 mm par an, soit un volume moyen de 1,4 milliards de m3 dont seulement 1,4 % contribuent à la recharge souterraine. L'étude hydrodynamique montre que l'écoulement général des eaux de la nappe se fait du Sud vers le Nord, l'interprétation des essais de pompage a permis de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques. L'eau la plus probable que l'on puisse rencontrer dans le réservoir alluvial a un faciès bicarbonate calcique, faiblement magnesien, cependant les eaux fluviales qui alimentent la partie Ouest de la plaine induisent un faciès sulfate calcique dans cette région de la nappe. Les eaux du réservoir astien, très fortement minéralisées sont bicarbonatées sodiques. Le dosage de certains éléments métalliques (Cu, Fe, Zn, Cd, Cr, Hg ...) et nutritifs (nitrates, matières organiques...) nous a révélé que le milieu aquatique et les eaux souterraines présentent localement de sérieux indices de pollution

Après avoir décrit le cadre géologique de la région d'étude située à cheval sur le bouclier ouest africain et le bassin sédimentaire côtier, sont tout d'abord, traitées les données hydroclimatologiques nécessaires à l'établissement du bilan hydrologique du bassin versant témoin du Gbangbo. Les résultats des essais de pompages effectués, ainsi que la mesure directe de la perméabilité par essais d'infiltration sur le terrain ont permis de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques (T, S et K) de la nappe du continental terminal et des aquifères du socle métamorphique . L'interprétation de l'évolution des niveaux piézométrlques et des cartes piézométriques a permis de mettre en évidence les divers types d'écoulement et les zones d'alimentation de la nappe du continental terminal du bassin sédImentaire. L'étude hydrochimique a montré que l'acidité de l'eau de la nappe du continental terminal est due à la présence d'ions hydrogène libérés lors d'échanges entre les eaux provenant du socle cristallin et les minéraux contenus dans les assises sédimentaires pauvres en cations; le déséquilibre de la balance ionique est équilibré par ces ions hydrogènes. Les analyses des teneurs en isotopes stables et instables (Tritium et oxygène 18) ont montré que les eaux exploitées par forage au-delà de cinquante mètres de profondeur sont pour la majeure partie des eaux souterraines ne se renouvellant que très lentement.

Le Sahel des Doukkala, situé entre le périmètre d'irrigation des Doukkala et l'Océan Atlantique fait partie de la grande unité structurale appelée méséta marocaine très peu déformée durant le cycle alpin (atlasique) et qui constitue une plate-forme sub-horizontale. Le socle calédo-hercynien y est sub-tabulaire, pénéplané et recouvert par une couverture où dominent le -Trias et le Crétacé. L'étude géophysique, complétée par les sondages mécaniques a permis le tracé d'une esquisse structurale de la base des formations aquifères (Plioquaternaire et Hauterivien moyen). L'étude climatologique: pluviométrie, températures et évapotranspiration nous a permis de proposer un essai de bilan hydrologique. La piézométrie met en évidence deux directions principales d'écoulement et montre qu'il y a très peu de variations de niveau piézométrique entre les hautes et basses eaux en raison de l'infiltration d'eau d'irrigation. la thermographie a permis la confirmation des résultats obtenus par l'étude piézométrique. l'étude physico-chiaique des eaux a montré deux types de faciès chimiques dominants: chloruré sodique en bordure océanique et au N-E et bicarbonaté sodique ou calcique au Centre du Sahel. la minéralisation des eaux a pour origine la dissolution des formations encaissantes, la pollution par les engrais et le mélange avec les eaux marines. Les résultats d'interprétation des essais de pompage ont permis la détermination des caractéristiques hydrodynamiques (transmissivité et coefficient d'emmagasinement).

L'impact des modifications climatiques et de l'augmentation de la démographie sur le cycle de l'eau et de l'énergie dans la région ouest africaine passe par la quantification des échanges entre les différents couverts de la surface continentale et l'atmosphère. Toutefois, la compréhension du rôle des interactions entre la surface et l'atmosphère dans la dynamique de la mousson ouest africaine est limitée par le manque d'observations dans cette région. Cette thèse porte sur l'étude des flux turbulents, en particulier l'évapotranspiration réelle, en climat soudanien. Les deux couverts étudiés sont une forêt claire (site de Bellefoungou) et une mosaïque de culture/jachère (site de Nalohou), situés dans la région du Nord – Bénin. On dispose de quatre années de mesures (2007 à 2010). Les sites d'étude font partie de l'observatoire hydro – météorologique AMMA – CATCH.Les données de flux turbulents de l'atmosphère ont été mesurées avec la technique d'eddy covariance. La partition énergétique des flux a été examinée à travers la fraction évaporative (EF) et le rapport de Bowen (β) aux échelles diurne, saisonnière et inter-annuelle. Des caractéristiques de surface (conductance de surface et aérodynamique) et le coefficient de découplage ont été calculés pour interpréter la dynamique de l'évapotranspiration réelle.L'analyse des résultats est basée sur un découpage du cycle saisonnier suivant quatre phases du cycle de la mousson : la saison sèche, la saison humide, les phases d'humidification et d'assèchement de l'atmosphère. Aux échelles diurne et saisonnière, on montre que le taux d'évapotranspiration réelle de la forêt est toujours supérieur à celui de la mosaïque de culture/jachère quelle que soit la saison. L'évapotranspiration réelle demeure non nulle en saison sèche sur le site de Nalohou malgré les conditions de surface peu favorables à ce processus. En saison humide, après le saut de mousson, la partition énergétique des flux atteint un régime stationnaire avec une moyenne égale à 0,75 à Bellefoungou et 0,70 à Nalohou pour les 4 années étudiées. Le rapport de Bowen pris dans le même ordre est environ de 0,4 et 0,6 traduisant ainsi, en dépit des conditions humides, la part non négligeable du flux de chaleur sensible sur les deux couverts végétaux. La différence de rugosité entre les deux couverts végétaux entraîne une conductance aérodynamique nettement supérieure à Bellefoungou par rapport à Nalohou. On montre également que la végétation du site de Nalohou est plus efficace en transpiration pendant la saison humide que celle du site de Bellefoungou. A l'échelle inter-annuelle, on n'a pas pu mettre en évidence une relation entre flux de chaleur latente et pluviométrie pour les quatre années étudiées qui sont toutes des années excédentaires. Cependant nous avons observé que le rayonnement net explique la majeure partie de la variabilité inter-annuelle des flux turbulents.Enfin, nous avons également montré avec le coefficient de découplage que la surface soudanienne et l'atmosphère restent couplées toute l'année. Ce fonctionnement de l'interface surface – atmosphère reflète le rôle majeur que jouent les conditions de surface dans la variabilité saisonnière de l'évapotranspiration réelle. Les résultats issus de cette étude donnent une première estimation des flux de chaleur latente et de chaleur sensible sur une forêt claire et une mosaïque de culture/jachère en climat soudanien. Ils sont d'une importance capitale pour la paramétrisation et la validation des modèles de surface ainsi que pour la quantification robuste de la ressource en eau disponible en surface pour l'agriculture, principale activité génératrice de revenus des populations locales. / Assessing the impact of climate and anthropic changes on the water and energy cycles, mainly rely on the quantification of the transfer between the various land covers and the atmosphere. Nevertheless the land – atmosphere interactions in the West African monsoon dynamic is not yet well understood because of the lack of observations in this region. This thesis focuses on the analysis of the sensible and latent heat fluxes under Sudanian climate. The two studied land covers are a clear forest (Bellefoungou) and a cultivated area (Nalohou), located in northern Benin, during four years (2007-2010). The study sites are a part of the hydro – meteorological AMMA – CATCH observatory.Turbulent fluxes were measured with the eddy covariance technique.The flux partitioning was investigated through the evaporative fraction (EF) and the Bowen ratio (β) at diurnal, seasonal and inter-annual scales. Surface characteristics (surface and aerodynamical conductance) and the decoupling factor were calculated to interpret the dynamic of the actual evapotranspiration.The analysis was performed according to four different stages of the monsoon cycle: dry and wet seasons drying and moistening intermediate stages. At diurnal and seasonal scales, actual evapotranspiration was always higher on the forest than on the cultivated area. It remained non zero during the dry season at Nalohou despite surface conditions which were not favorable to this process. During the wet season, after the monsoon onset, EF remained steady with a mean seasonal value of 0.75 at Bellefoungou and 0.70 at Nalohou for the four studied years. The Bowen ratio was 0.4 and 0.6 respectively, thus the sensible heat flux was significant on the two contrasted vegetation covers during the wet season. The contrasted roughness length of the two vegetation covers led to a highest aerodynamic conductance at the clear forest site. The mixed of crop/fallow was shown to be more efficient than the clear forest regarding wet season transpiration. At the inter-annual scale, no relationship can be evidenced between evapotranspiration and annual rainfall for the studied period (2007-2010), which was rather rainy. Nevertheless, the net radiation explains the main part of turbulent fluxes inter-annual variation.Finally, complete surface atmosphere decoupling was never observed. This property of the surface – atmosphere interface underlines the key role of the surface conditions in the actual evapotranspiration. Our results provide a first estimate of the latent and sensible heat fluxes over a clear forest and a mixed crop/fallow under sudanian climate. They are relevant to land surface models parametrisation or evaluation and to a robust quantification of the water resources for agriculture, the main economic activity in this region.