La récente approbation en 2014 du plan de gestion du district hydrographique du basin Tage établit par la Directive Cadre sur l’eau en 2009 fut bloqué dans sa majorité par des tensions entre plusieurs communautés autonomes (régions) espagnoles autour la mise en place d'un débit minimum pour atteindre le bon état écologique des eaux en 2015. Ces rivalités de pouvoirs territoriales sont influencées par l’avenir du transfert Tage-Segura, symbole de la politique hydraulique espagnole et du développement agricole et touristique du sud-est espagnol. A leur part, le caractère international du Bassin du Tage entraîne l’accomplissement des engagements établis lors de la signature de la Convention de l’Albufera en 1998 entre l’Espagne et le Portugal. Le modèle territorial décentralisé, les choix économiques, la sècheresse, et l’omniprésence politique des discours identitaires accentuent en Espagne la conviction selon laquelle il y aurait des « propriétaires » de l’eau. Les résultats des négociations dépendent de stratégies locales et de leur articulation au niveau national et européen, autant que de considérations écologiques. / This year’s approval of Management Plan of the Hydrographical Basin of Tagus that was established by the Water Framework Directive in 2009 has been blocked due to political tensions about the future of the Tagus-Segura transfer. Several spanish autonomous communities (regions) are confronted with “a debit minimum” to improve the good ecological state of water by 2015. This transfer is actually one of the main symbols of the Spanish hydraulic policy and a promoter of regional development on agriculture and tourism for the south-eastern Spain. International Tagus Basin requires fulfilling the commitments under the Albufera Convention signed in 1998 between Spain and Portugal. A Decentralized territorial model, different economic choices, droughts and the omnipresence of regional identity discourses in politics strengths a tendency for Spanish politicians to wish to become « owners » of the water. The results of the negotiations depend on local policies and their articulation at national and European level, as well as environmental considerations. / La reciente aprobación en 2014 del plan hidrológico de la Cuenca del Tajo, establecido por ladirectiva marco del Agua en 2009, fue bloqueado principalmente por tensiones entre variascomunidades autónomas españolas en relación a la fijación de un caudal mínimo necesariopara alcanzar el buen estado ecológico de las aguas en 2015. Estas rivalidades de poderterritoriales están sujetas al futuro del trasvase Tajo-Segura, símbolo de la política hidráulicaespañola y factor determinante del desarrollo agrícola y turístico del sureste español. Por otrolado, el carácter internacional de la cuenca del Tajo implica el cumplimiento de loscompromisos adquiridos entre España y Portugal tras la firma de la convención de laAlbufeira. El modelo territorial descentralizado, los factores económicos, la sequía y laomnipresencia de discursos identitarios acentúan en España la convicción según la cualexistirían propietarios del agua. Los resultados de las negociaciones dependen tanto de lasestrategias locales y su articulación a nivel nacional y europeo como de consideracionesecológicas.

Avec les lois sur l'eau de 1964 et 1992, la France s'est dotée d'une gestion intégrée et décentralisée de la ressource en eau, organisée autour de six bassins hydrographiques. Sans remettre en cause les fondements de cette organisation, la Directive Cadre sur l'Eau (DCE), adoptée le 22 décembre 2000, renforce cette gestion en fixant des objectifs environnementaux planifiés, en l'organisant au sein de sous entités hydrographiques, les masses d'eau, et en prônant l'utilisation de l'analyse économique. Dès 2009, les Agences de l'Eau doivent définir un plan de gestion fixant les objectifs à atteindre en 2015, première échéance de la DCE, et un programme de mesures nécessaires à leur réalisation. Parmi les objectifs de reconquête de la qualité des eaux, la réduction des contaminations nitriques des ressources en eau souterraine du bassin de la Seine constitue un des grands enjeux auxquels doivent faire face les gestionnaires. La principale source de cette contamination est une pollution diffuse d'origine agricole étendue à l'ensemble du bassin. Depuis plusieurs années, des efforts ont déjà été initiés en instaurant la mise en place de mesures agro-environnementales. Mais en raison de l'efficacité partielle de ce type de mesure et des temps de réponse souvent longs des aquifères, on est en droit de se demander si ce type de mesures suffira à remplir l'objectif de bon état chimique des eaux souterraines à l'horizon 2015. La première étape de notre travail a donc consisté en une exploitation prospective du modèle agro-hydrologique MODSUR-STICS-NEWSAM, développé dans le cadre du programme PIREN-Seine pour simuler l'impact des pollutions diffuses azotées d'origine agricole sur les trois principaux aquifères du bassin de la Seine. Sur la base d'un recensement des pratiques agricoles observées à l'échelle de grandes régions agricoles sur la période 1992-1998, deux scénarios ont été élaborés: continuité de ces pratiques en "laisser-faire" et application de mesures agro-environnementales. L'évolution de la médiane de la distribution des concentrations mesurées en nitrates, indice statistique caractérisant chaque aquifère, permet d'estimer l'impact des mesures à diverses échéances. Par confrontation entre données simulées avec données observées sur une période de 30 ans, le risque de dépassement d'une valeur seuil est évalué pour chaque cellule du modèle et agrégé à l'échelle des masses d'eau souterraines du bassin. Chaque masse d'eau peut alors être caractérisée par sa probabilité de franchissement des seuils de concentration de 25, 40, 50 et 100 mgNO3/l. La seconde partie de ce mémoire a pour objectif de mettre en œuvre l'exploitation socio-économique des résultats du modèle en déterminant les coûts et les bénéfices attendus des mesures agricoles préventives. Les surcoûts supportés par les agriculteurs tiennent compte des variations de rendements simulés par STICS et des coûts imputables à la mise en place des mesures. L'évaluation des bénéfices se limite à l'estimation des dommages évités pour la production domestique d'eau potable depuis les ressources en eau souterraine. Deux méthodes ont été employées. La première est basée sur l'approche de R.L. Raucher appliquée à l'ensemble du bassin en supposant qu'un traitement curatif systématique des eaux brutes est mis en œuvre dès que la probabilité de dépassement du seuil de 50 mgNO3/l devient trop grande. La seconde approche simule à l'aide s'un système multi-agents (SMA), le comportement des unités de gestion et d'exploitation (UGE) face à une pollution avérée de leur ressource. Ce modèle, baptisé WATER-RUSH, est appliqué sur plusieurs décennies au territoire de trois masses d'eau du bassin de la Seine couvrant 612 UGE, soit 1 027 communes. Cet outil permet de tester les différentes solutions pouvant être adoptées par les UGE suivant un critère de moindre coût et la prise en compte des conditions locales d'exploitation: mélange au sein du réseau, approfondissement des captages, traitement des eaux brutes, abandon et recherche de nouvelle ressource intra ou extra UGE. Sur cette base, le surcoût de chaque solution est calculé annuellement sur toute la période simulée et rapporté au mètre cube produit.

Les caractéristiques structurelles et fonctionnelles du zooplancton du bassin versant de l'Escaut ont été étudiées en relation avec les conditions environnementales présentées dans les cours d'eau. L'Escaut est un fleuve long de plus de 350km répartis entre la France, la Belgique et les Pays-Bas. Son bassin versant draine un territoire soumis à de nombreuses pressions d'origine anthropique industrielle, agricole et domestique. Par conséquent, d'après l'évaluation de la Directive Cadre sur l'Eau, l'état écologique des cours d'eau est jugé plutôt insatisfaisant. Les précédentes études sur le zooplancton de l'Escaut ayant porté principalement sur les tronçons estuariens du fleuve, les communautés zooplanctoniques des cours d'eau de l'amont du bassin versant, dans la zone transfrontalière entre la France et la Belgique étaient jusqu'alors non documentées à notre connaissance. De la source à l'embouchure de l'Escaut, 4 grandes zones fonctionnelles ont pu être identifiées présentant différentes conditions d'habitat pour le zooplancton, définies principalement par le gradient de salinité et l'influence de la marée. A l'échelle de la partie non estuarienne du bassin versant, la variabilité spatiale et temporelle du zooplancton a été explorée, en relation avec les conditions environnementales. La distribution du zooplancton a montré une forte hétérogénéité, induisant une faible prédictibilité dans au regard de l'état écologique (DCE), des conditions environnementales et des profils de contamination des sites (en considérant une gamme de polluants organiques persistants et métaux traces caractéristiques de la zone d'étude). En revanche, un rôle trophique important a pu être mis en évidence, avec une sélectivité trophique de la fraction zooplanctonique 50 -250 µm envers les groupes algaux, en particulier les Chlorophytes, et un broutage suggéré sur les cyanobactéries. / Structural and functional characteristics of the Scheldt basin zooplankton have been studied in relation with environmental conditions presented in watercourses. The Scheldt runs for 350 km from Northern France to the Netherlands, crossing Belgium. Its basin drains an area subject to multiple pollutions originating from industrial, agricultural and domestic activities. As a consequence, ecological states of watercourses are unsatisfactory according to the Water Framework Directive (WFD) evaluation. So far, studies on Scheldt zooplankton have focused on estuarine reaches, and the upstream basin's communities were scarcely documented. From source to mouth of the Scheldt, 4 functional zones have been identified presenting different habitat conditions for zooplankton, defined mainly by salinity gradient and tidal influence. At the scale of the non-tidal watershed, spatial and temporal variability of zooplankton communities have been explored, in relation with environmental conditions. Zooplankton distribution showed a strong heterogeneity, inducing little predictability concerning ecological status (WFD), environmental conditions, and contamination patterns of sites (considering a set of persistent organic pollutants and trace metals characteristics of the study area). However, an important trophic role has been highlighted. The zooplankton community between 50-250 µm showed a selective feeding on some algal groups, particularly on chlorophytes, and and the results suggest a grazing activity on cyanobacteria.

Evaluer, maintenir et restaurer les conditions écologiques des rivières nécessitent des mesures du fonctionnement de leurs écosystèmes. De par leur complexité, notre compréhension de ces systèmes est imparfaite. La prise en compte des incertitudes et variabilités liées à leur évaluation est donc indispensable à la prise de décision des gestionnaires. En analysant des données nationales (~ 1654 sites), les objectifs principaux de cette thèse étaient de (1) tester certaines hypothèses intrinsèques aux bio-indicateurs et (2) d'étudier les incertitudes de l'évaluation écologique associées à la variabilité temporelle des bio-indicateurs et à la prédiction des conditions de référence. (1) Ce travail met en évidence (i) le rôle prépondérant des facteurs environnementaux naturels dans la structuration des communautés aquatiques en comparaison des facteurs anthropiques (définis à l'échelle du bassin versant, du corridor riparien et du tronçon), (ii) les réponses contrastées des communautés aquatiques aux pressions humaines (dégradations hydro-morphologiques et de la qualité de l'eau) et (iii) plus généralement, les forts impacts des barrages et de l'altération de la qualité de l'eau sur les communautés aquatiques. (2) Une méthode Bayésienne a été développée pour estimer les incertitudes liées à la prédiction des conditions de référence d'un indice piscicole (IPR+). Les incertitudes prédictives de l'IPR+ dépendent du site considéré mais aucune tendance claire n'a été observée. Par comparaison, la variabilité temporelle de l'IPR+ est plus faible et semble augmenter avec l'intensité des perturbations anthropiques. Les résultats de ce travail confirment l'avantage d'indices multi-métriques basés sur des traits fonctionnels par rapport à ceux relatifs à la composition taxonomique. Les sensibilités différentes des macrophytes, poissons, diatomées et macro-invertébrés aux pressions humaines soulignent leur complémentarité pour l'évaluation des écosystèmes fluviaux. Néanmoins, de futures recherches sont nécessaires à une meilleure compréhension des effets d'interactions entre types de pressions et entre pressions humaines et environnement. / Sensitive biological measures of ecosystem quality are needed to assess, maintain or restore the ecological conditions of rivers. Since our understanding of these complex systems is imperfect, river management requires recognizing variability and uncertainty of bio-assessment for decision-making. Based on the analysis of national data sets (~ 1654 sites), the main goals of this work were (1) to test some of the assumptions that shape bio-indicators and (2) address the temporal variability and the uncertainty associated to prediction of reference conditions.(1) This thesis highlights (i) the predominant role of physiographic factors in shaping biological communities in comparison to human pressures (defined at catchment, riparian corridor and reach scales), (ii) the differences in the responses of biological indicators to the different types of human pressures (water quality, hydrological, morphological degradations) and (iii) more generally, the greatest biological impacts of water quality alterations and impoundments. (2) A Bayesian method was developed to estimate the uncertainty associated with reference condition predictions of a fish-based bio-indicator (IPR+). IPR+ predictive uncertainty was site-dependent but showed no clear trend related to the environmental gradient. By comparison, IPR+ temporal variability was lower and sensitive to an increase of human pressure intensity. This work confirmed the advantages of multi-metric indexes based on functional metrics in comparison to compositional metrics. The different sensitivities of macrophytes, fish, diatoms and macroinvertebrates to human pressures emphasize their complementarity in assessing river ecosystems. Nevertheless, future research is needed to better understand the effects of interactions between pressures and between pressures and the environment.

Evaluer, maintenir et restaurer les conditions écologiques des rivières nécessitent des mesures du fonctionnement de leurs écosystèmes. De par leur complexité, notre compréhension de ces systèmes est imparfaite. La prise en compte des incertitudes et variabilités liées à leur évaluation est donc indispensable à la prise de décision des gestionnaires. En analysant des données nationales (~ 1654 sites), les objectifs principaux de cette thèse étaient de (1) tester certaines hypothèses intrinsèques aux bio-indicateurs et (2) d'étudier les incertitudes de l'évaluation écologique associées à la variabilité temporelle des bio-indicateurs et à la prédiction des conditions de référence. (1) Ce travail met en évidence (i) le rôle prépondérant des facteurs environnementaux naturels dans la structuration des communautés aquatiques en comparaison des facteurs anthropiques (définis à l'échelle du bassin versant, du corridor riparien et du tronçon), (ii) les réponses contrastées des communautés aquatiques aux pressions humaines (dégradations hydro-morphologiques et de la qualité de l'eau) et (iii) plus généralement, les forts impacts des barrages et de l'altération de la qualité de l'eau sur les communautés aquatiques. (2) Une méthode Bayésienne a été développée pour estimer les incertitudes liées à la prédiction des conditions de référence d'un indice piscicole (IPR+). Les incertitudes prédictives de l'IPR+ dépendent du site considéré mais aucune tendance claire n'a été observée. Par comparaison, la variabilité temporelle de l'IPR+ est plus faible et semble augmenter avec l'intensité des perturbations anthropiques. Les résultats de ce travail confirment l'avantage d'indices multi-métriques basés sur des traits fonctionnels par rapport à ceux relatifs à la composition taxonomique. Les sensibilités différentes des macrophytes, poissons, diatomées et macro-invertébrés aux pressions humaines soulignent leur complémentarité pour l'évaluation des écosystèmes fluviaux. Néanmoins, de futures recherches sont nécessaires à une meilleure compréhension des effets d'interactions entre types de pressions et entre pressions humaines et environnement.