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.[...]

Une augmentation à long terme des réserves de l'aquifère dans la région de Niamey a été mise en évidence en dépit de la sécheresse qui sévit dans cette région depuis 30 ans. Les profondes modifications environnementales depuis 50 ans sont à l'origine d'un accroissement du ruissellement et indirectement de l'augmentation de la recharge de la nappe libre. Le manque de données significatives sur le ruissellement à large échelle et l'absence de relation simple avérée entre la recharge et la pluviométrie a conduit les travaux de caractérisation de la hausse de la nappe phréatique vers une confrontation des modélisations de surface avec les données piézométriques.<br /> Dans cet objectif, une régionalisation du modèle de fine échelle abc-rwf a été réalisée à partir d'un jeu simulé de 50 bassins endoréiques, pour lesquels des relations entres les descripteurs physiographiques et le ruissellement calculé sont apparues significatives. La formulation d'une fonction représentant fidèlement le ruissellement simulé d'un bassin, peut être étendue à un ensemble de bassins par l'adjonction de fonctions prédictives non linéaires paramétrées sur la base de seulement 5 descripteurs physiographiques des bassins. Le modèle de méso-échelle Zarbhy permet ainsi un calcul simplifié du ruissellement des 377 bassins endoréiques identifiés sur les 5000 km² du bassin tout en limitant l'imprécision supplémentaire par rapport au modèle abc rwf.<br />La réalisation du couplage surface-souterrain soulève une insuffisance de la recharge forcée par le ruissellement calculé sur certaines années pour permettre la simulation de la hausse de la nappe dans des gammes de paramétrisation admissibles. Bien que l'extrême variabilité des processus hydrologiques disparaisse en partie à l'échelle régionale, la variabilité intersaisonnière demeure encore difficile à reproduire.<br />Le schéma de la recharge ponctuelle spatialement distribuée est compatible avec la modélisation hydrodynamique réalisée, qui dans son état actuel ne permet cependant pas de quantifier avec précision l'influence de la recharge indirecte sur la dynamique de hausse de la nappe.<br />Face à l'insuffisance de la recharge calculée, une étude combinant géophysique électrique, géochimie et modélisation hydrologique a été entreprise. Elle suggère le lessivage d'une bande minéralisée entre 5 et 10 m de profondeur à l'aplomb des multiples chenaux sableux de la zone d'épandage de Wankama. Cette expérimentation prometteuse ouvre la voie à de nouvelles investigations vers la caractérisation des processus de recharge. L'existence d'une infiltration profonde (>25 m) au moins épisodique, sous les zones d'épandage sableuses peut être envisagée.

Le Norte-Chico constitue une zone tampon ayant enregistrée les fluctuations climatiques quaternaires. La fraîcheur des modelés et des formes présents dans la haute cordillère de l’Elqui, va nous permettre de tenter d’expliquer le calendrier de mise en place des éléments du relief. Les indices de terrain nous permettent de mettre en évidence un enchaînement de processus faisant intervenir la notion de relais et de zones tampons dans le transit sédimentaire. Les crises morphogéniques à l’origine des formations de versant et de fond de vallée actuellement visibles résultent d’une réponse plus ou moins directe de l’orogène Andin aux épisodes climatiques ; par conséquent, les résultats obtenus sont confrontés aux résultats d’autres études et dans des sites proches ou non de notre lieu d’étude afin d’apporter des exemples et des arguments aux hypothèses actuelles sur l’évolution des conditions climatiques quaternaires du Norte-Chico. La complexité de la mise en place des éléments du relief nécessite en premier lieu une explication des différentes phases orogéniques ainsi que des évolutions morphoclimatiques ayant abouti à la mise en place des conditions actuelles. Ensuite, la méthodologie nécessaire au travail de terrain et à l’obtention de résultats cohérents est définie et expliquée. Une dernière partie est consacrée à la synthèse de l’enchaînement de mise en place des formations de fond de vallée ; les résultats de cette étude sont également replacés dans un débat scientifique plus large permettant d’appréhender les potentialités apportées par la géomorphologie dans l’étude des paléoenvironnements quaternaires dans le Norte-Chico comme à l’échelle planétaire. / Norte Chico is a buffer zone having registered Quaternary climatic fluctuations. The preservation of landforms and relief present in the Elqui cordillera, make it a rich geomorphological study area, which may provide answers to many of the assumptions Quaternary calendar climate of the region. Freshness and modeled forms present in the high Andes of Elqui, coupled with the presence of datable organic matter, will allow us to to explain the timing of implementation of the elements of relief. Field indices surveys allow us to highlight a series of processes involving the notion of relay and buffer zones in the sediment transport. Morphogenic crises originally training slope and valley floor currently visible result of a more or less direct answer of the Andean orogen to climatic events, so the results are compared with the results of other studies and in sites close or not our place of study to provide examples and arguments to current hypotheses on the evolution of the Quaternary climatic Norte Chico and multiscale way. The complexity of the implementation of the relief units, requires firstly an explanation of the different orogenic phases and developments morphoclimatic leading to the gradual development of current conditions. Second, the methodology necessary fieldwork and consistent results is defined and explained. A final section presents the synthesis of the series of training implementation valley bottom; the results of this study are also viewed in a broader scientific debate to apprehend the potential provided by the geomorphology in the Quaternary paleoenvironmental study of the Norte Chico as globally.

Le nord du Chili est soumis à un contexte climatique aride à semi-aride présentant une variabilité saisonnière et inter-annuelle forte. Dans cette région les zones de haute altitude soutiennent les parties plus basses des bassins versants, mais la ressource en eau reste malgré tout limitée. Afin d'améliorer les méthodes de gestion de l'eau dans ces bassins versants, il est important de préciser le rôle des zones de haute altitude dans le soutien des parties basses, mais aussi de caractériser les modalités de transfert et d'interaction entre les compartiments constitutifs de l'hydrosystème. Ce travail porte sur la caractérisation du fonctionnement hydrologique du bassin versant de l'Elqui depuis la tête de bassin, située au cœur de la cordillère des Andes, jusqu'aux vallées de la zone inférieure situées entre 500 et 2000 mètres d'altitude. En tête de bassin, les processus d'interaction entre les compartiments cryosphériques, hydrologiques et hydrogéologiques, et leurs impacts sur le transfert des masses d'eau vers l'aval de la zone d'étude sont caractérisés. Le comportement hydrologique des sous bassins versant partiellement ou non‑englacés est également étudié. Dans la zone inférieure du bassin, l'étude porte principalement sur les processus d'interactions surface-souterrain en contexte semi‑aride et sur les impacts des forçages climatiques et anthropiques sur ces derniers. Cette étude s'appuie sur plus de 40 ans de données hydro-météorologiques disponibles sur la zone inférieure du bassin, complétés par des mesures hydrologiques sur la zone supérieure (> 2000 mètres d'altitude) et des prélèvements chimiques (majeurs et traces) et isotopiques (²D, 18O) sur la totalité de la zone d'étude, réalisés entre 2011 et 2013.Ces travaux ont montré que le modèle conceptuel de fonctionnement du bassin versant de l'Elqui généralement accepté était incomplet. Dans la zone supérieure, l'étude d'un bassin versant englacé a permis de montrer que le rôle de la cryosphère dépasse la fonction de production d'eau, avec certains compartiments stockant temporairement de l'eau en période humide et la libérant en période sèche. Ce processus permet d'amortir la variabilité temporelle des précipitations et du taux de fonte en altitude. Les analyses physico-chimiques réalisées dans le bassin versant ont également permis d'identifier des compartiments aquifères ignorés jusqu'à maintenant, comme les compartiments volcanique et plutonique. En améliorant les connaissances sur les processus d'interactions entre compartiments cryosphériques, hydrologiques et hydrogéologiques, les résultats de ce travail ont apporté des précisions sur le fonctionnement hydrologique de la zone de haute altitude. Cela a permis l'estimation des impacts potentiels de la variabilité climatique sur ces processus d'interactions et leurs conséquences sur la disponibilité et la qualité de la ressource. Dans la zone inférieure, la caractérisation des interactions surface-souterrain a montré qu'il existe un fort potentiel d'interaction entre le compartiment hydrologique et le compartiment alluvial, mais également entre le compartiment alluvial et le socle plutonique. L'étude des données hydrologiques et physico-chimiques a permis de caractériser le type d'échanges se déroulant entre les compartiments. Dans certains secteurs le processus dominant est la recharge du compartiment alluvial par le compartiment hydrologique, tandis que pour d'autres il existe une alternance entre période de drainage du compartiment alluvial par le compartiment hydrologique et période de recharge du compartiment alluvial. La réponse de ces processus face aux impacts des forçages climatiques et anthropiques contraindra la disponibilité et la qualité de la ressource dans les années à venir. Ainsi, les résultats apportés par ce travail permettront certainement de mieux anticiper les modifications futures du fonctionnement hydrologique des bassins versant montagneux en contexte semi-arides. / The north Chile is affected by an arid to semi-arid climate, associated with a strong seasonal to inter-annual variability. In this region, while mountainous areas are supporting low areas, the availability of water resources remains limited. In order to improve the water management in these basins, it is necessary to precise how the high areas support the low areas, and to characterize water transfers and interaction processes between the constitutive compartments of the hydrosystem. This work concern the characterization of the hydrodynamic behavior of the Elqui watershed from the headwaters, in the Andes, to the valleys, ranging between 500 and 2000 m.a.s.l.In the headwaters, the interactions processes between cryospheric and hydrologic compartments and their impact on water transfers to the low areas are characterized. The behavior of unglacierized or partially glacierized watershed is also studied. In the low area of the watershed, the study mainly considers groundwater-surface water interactions under semi-arid context and the impact of the climatic variability on these processes. This study is based on more than 40 years of hydro-meteorological data available in the lower zone of the basin, completed by hydrological measurements in the upper zone (> 2000 m.a.s.l.) and chemical (majors and traces elements) and isotopic samples (²D, 18O) over the whole study area realized between 2011 and 2013.This work demonstrated that the conceptual model of the Elqui basin hydrological behavior, generally accepted, was incomplete. In the high area (> 2000 m.a.s.l.), the study of a glacierized watershed show that the function of the cryosphere overpass the water production with some compartments storing water during humid periods and draining their water content during dry periods. This process buffers the temporal variability of precipitations and melting rates in the high area. Physico-chemical analysis, allows to identify some ignored aquifer compartments, as the volcanic and plutonic compartments. The results of this study improve the knowledge about interactions processes between cryospheric, hydrologic and hydrogeologic compartments, which precise the hydrological functioning of the high area. The interpretation of the hydrological behavior of the high altitude area allows to better understand the way that it support the low area, and the way that climate variability may affects it.In the low area, results show that the groundwater-surface water interaction potential is good between alluvial and hydrological compartments, but also between the plutonic and the alluvial compartments. The study of hydro-meteorological and physico-chemical data allowed to characterize the type of exchanges that take place between groundwater and surface water. In some sectors the main process is the recharge of the alluvial compartment by the hydrological compartment, while in other sectors the processes show a seasonal variability with periods of alluvial compartment recharge and periods of hydrological compartment support. The answer of these processes face to climatic and anthropic forcing will constrain the evolution of the availability and quality of the water resources in the Elqui basin. Finally, the results of this study will certainly allow to better anticipate the future modifications of the semi-arid mountainous watershed hydrological functioning.

Faidherbia albida (Del.) A. Chev. (syn. Acacia albida, Del.) est un arbre a usages multiples de la famille des légumineuses, très répandu en Afrique. Sa stratégie face à la sécheresse apparaît très originale : il est présent en zone semi-aride mais sa phénologie est inversée par rapport aux pluies : il débourre en fin de saison des pluies, fructifie et croît en cours de saison sèche, puis perd ses feuilles au début de la nouvelle saison des pluies. Son fonctionnement hydrique est très peu connu. Nous avons mené des suivis saisonniers du fonctionnement hydrique d'arbres adultes en parc agroforestier (Burkina Faso, Afrique de l'Ouest ; 920 mm de pluies). Le potentiel hydrique de base est reste élevé tout au long de la saison sèche, indiquant que les arbres accédaient en permanence à des horizons de sol très bien pourvus en eau. Les racines descendaient jusqu'au voisinage de la nappe (-7 à -15 m selon les sites). La teneur isotopique en oxygène de l'eau du sol, de la nappe et de la sève brute indiquait que les arbres absorbaient essentiellement au voisinage de la nappe, sauf au moment des pluies, où ils opéraient un basculement vers la surface. Les arbres transpiraient intensément, notamment au début de la saison sèche (environ 400 l/jour pour un arbre de 65 cm de diamètre, mesuré par une méthode de flux de sève). Mais la densité des tiges était faible, et la transpiration annuelle de la composante arbre des parcelles est restée inférieure à 5 % des pluies. En cours de saison sèche, la contrainte hydrique édaphique a augmenté modérément (légère diminution des potentiels hydriques de base, réduction de 50 % de la conductance hydraulique totale spécifique sol-feuilles). Les composantes édaphique et atmosphérique de la contrainte hydrique ont probablement contribué à la fermeture des stomates en cours de saison sèche. Nous avons suivi les variations de l'efficience intrinsèque d'utilisation de l'eau (rapport de l'assimilation nette à la conductance stomatique, A/g) à l'aide de la composition isotopique en carbone des feuilles. A/g a diminué en cours de saison sèche malgré la fermeture de stomates. La capacité photosynthétique a donc pu être affectée, et nous avons recherché une cause nutritionnelle. La teneur en azote foliaire a effectivement chuté de 50 % en cours de saison sèche : F. albida n'absorbait et ne fixait probablement l'azote que dans une étroite " fenêtre " correspondant à l'initiation foliaire, lorsque les horizons de surface sont encore humectés et que l'azote de surface reste mobilisable. La croissance radiale s'est arrêtée précocement en cours de saison sèche, avant la chute des feuilles : elle était peut-être aussi tributaire de la réduction de la capacité photosynthétique. La chute des feuilles a commencé après les nouvelles pluies, elle serait donc indépendante de la sécheresse édaphique : en revanche, l'étroite " fenêtre " d'assimilation et de fixation prédisposerait à la sénescence des feuilles en cours de saison sèche, et pourrait expliquer leur abscission. La stratégie d'utilisation de l'eau de juvéniles qui n'ont pas encore atteint la nappe est certainement très critique, et pourrait expliquer pourquoi certaines provenances à croissance rapide montrent de faibles taux de survie dans les essais pratiqués en zone sèche. Nous avons utilisé des provenances panafricaines à croissance initiale contrastée pour décrire la diversité des caractères écophysiologiques de F. albida au stade jeune plant. Nous avons testé les facteurs : provenance, disponibilité en eau du sol et site expérimental (en serre à Nancy-France ou en pépinière à Ouagadougou-Burkina Faso), facteurs qui sont susceptibles d'affecter I'effïcience d'utilisation de l'eau intégrée (W : rapport biomasse sèche produite sur eau consommée). La fixation de l'azote peut également moduler W, en jouant soit sur A, soit sur l'allocation de carbone pour la symbiose. La fixation de l'azote a été estimée par l'abondance naturelle de l'azote 15, et modulée par l'apport de phosphore. Les provenances vigoureuses présentaient une surface foliaire et une transpiration plus importantes et investissaient moins dans la croissance racinaire. Les écarts de vigueur entre provenances étaient très réduits sur le site plus contraignant de Ouagadougou : les provenances vigoureuses perdaient une grande partie de leur avantage de croissance initiale, montrant une moindre rusticité. Ces éléments semblent essentiels pour interpréter leur médiocre survie en zone sèche. Les différences inter-provenances de W, A/g et de discrimination isotopique du carbone, étaient significatives mais modérées. A/g était meilleur pour les provenances les plus vigoureuses, un fait confirmé par la discrimination isotopique du carbone. Mais la relation entre W et la discrimination isotopique du carbone différait entre provenances, probablement en raison de différences dans les processus non-photosynthétiques. Les provenances vigoureuses, qui fixaient davantage d'azote, présentaient des valeurs de W plus faibles pour une même valeur de la discrimination isotopique du carbone. Des pertes de carbone, liées peut-être aux exigences de la symbiose pourraient expliquer ceci. La relation entre W et la discrimination isotopique du carbone, testée sur les deux sites, différait principalement à cause des différences de déficit de saturation de l'air. La relation entre A/g et la discrimination isotopique du carbone semblait conservée au contraire. Nous en concluons qu'il existait un lien étroit entre A/g et la discrimination isotopique du carbone, démontrant la pertinence de l'utilisation du carbone 13 sur le terrain pour estimer A/g, mais pas W. Faidherbia albida apparaît en définitive comme une espéce phréatophyte à l'état adulte, ce qui I'affranchit relativement de la contrainte hydrique édaphique. Son débourrement très tardif a peu d'impact sur son fonctionnement hydrique, mais affecte grandement la nutrition, et probablement la photosynthèse et la croissance. Au stade juvénile, les stomates se ferment très rapidement en réponse à une sécheresse édaphique modérée, montrant une stratégie " d'évitement " de la sécheresse. Nous concluons que F. albida représente un excellent modèle végétal pour l'étude de l'impact de la sécheresse à différents stades physiologiques. (Résumé d'auteur)