Ce travail de thèse a pour oblectif de simuler numériquemetn les impacts de recharges sédimentaires sur la morphodynamique du tronçon du Vieux-Rhin situé entre les barrages de Kembs et Breisach. Dans le cadre du projet InterReg de redynamisation du Vieux-Rhin, ces simulations sont primordiales pour évaluer l'efficacité des scénarios de recharge sédimentaire ainsi que lesrisques associés , tels que la fixation des dépôts ou encore la déstabilisation du lit pavé. a l'échelle du vieux-Rhin entioer (50 km) les simulations numériques 1D des années 1950, 1990 et 2009 ont permis d'appréhender la dynamique fluviale du lit en tenant compte de l'impact de la végétation. Les modélisations des processus granulométriques en jeu dans les recharges sédimentaires ont été préalablement testés et améliorés sur des expériences de laboratoires avec le modèles numériques 1D RubarBE. Dans ces modélisations, le tri granulométrique longitudinal, les évolutions morphologiques et le phénomène de capture des sédiments les plus fins ont été reproduits. Les modélisations bi-dimensionnelle à l'échelle des sites d'injections ont été réalisées avec le modèle numérique Rubar20TS. Les évolutions morphologiques des recharges ont été simulées et les zones favorisant les dépôts sédimentaires ont été identifiées. Les conclusions suivantes ont été tirées des simulations d'un banc sédimantaire et des scénarios de redynamisation : des flancs de banc pentus facilitent la mobilisation sédimentaire ; le choix du site et de la largeur du banc semblent très imporants afi de créer des conditions suffisament dynamiques en bordure de banc ; l'injection d'un banc de galets apparaît plus efficace qu'une érosion latérale de berge. Un scénario de recharge sédimentaire optimal pourrait consister en des injections de bancs latéraux étroits d'un volume d''environ 20 000 m3 répétées dans le temps et/ou dans l'espace.

Südostbrasilien war während des Spätpleistozäns und des Holozäns beachtlichen Klimaschwankungen unterworfen, die vielfältige geoökologische Konsequenzen zur Folge hatten. Mit der europäischen Kolonialisierung setzte überdies ab dem frühen 16. Jahrhundert eine anthropogen verursachte Degradation ein, welche zu massiven Veränderungen des Landschaftssystems führte. Trotz einer längeren geowissenschaftlichen Forschungstradition in der Region ist der Kenntnisstand über die Auswirkungen der natürlichen und anthropogenen Veränderungen auf die Geomorphodynamik bis heute vergleichsweise gering. Bereits existierende Vorstellungen zu dieser Thematik erscheinen darüber hinaus zumindest ergänzungswürdig und müssen entsprechend des aktuellen Forschungsstandes erweitert werden. Um einen Beitrag zur Schließung dieser Forschungslücken zu leisten, wurden im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit bodengeographische und fluvialmorphologische Untersuchungen im südostbrasilianischen Guapi-Macacu Flusseinzugsgebiet durchgeführt. Im konkreten soll der Frage nachgegangen werden, ob und wie sich klimatische und anthropogene Veränderungen auf die geomorphodynamische Stabilität der Region ausgewirkt haben. Neben dem wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn können daraus gesellschaftlich relevante Informationen über zukünftige Umweltveränderungen abgeleitet werden. Zur Beantwortung solcher Fragestellungen werden in den Geowissenschaften Paläoumweltarchive genutzt. Wegen seiner naturräumlichen Gegebenheiten kommen in der Region dabei lediglich Böden oder fluviale Sedimente als Geoarchive in Frage. Folglich widmet sich der erste Teil der vorliegenden Dissertation der Bodenverbreitung und -genese im Vorland der Serra dos Órgãos-Gebirgskette. Neben der feldmethodischen Aufnahme ausgewählter Bodenprofile wurde dafür auch auf klassische physikochemische Labormethoden zurückgegriffen. Die sich daraus ergebenden bodengeographischen Befunde lassen große Übereinstimmungen mit bekannten Arbeiten aus anderen tropischen Regionen der Welt erkennen. So ist der erdoberflächennahe Untergrund an erosionsgeschützten Standorten aus stark verwitterten, (gelb)braunen Böden oder Bodensedimenten aufgebaut, welche fossile rote Bodenhorizonte und/oder einen farblich heterogenen Kristallinzersatz überlagern. An vielen Unterhängen konnten darüber hinaus teils mehrgliedrige, junge Kolluvien beschrieben werden. Um geomorphodynamische Aktivitätsperioden ausweisen zu können war v.a. die zeitliche Stellung der Hangverlagerungsprozesse von Bedeutung. Feo/Fed- und Mno/Mnd-Verhältnisse sowie geomorphologische Feldbefunde erlauben zusammen die Unterscheidung zwischen älteren und jüngeren Hangsedimenten. Die jüngsten Unterhangkolluvien konnten aufgrund eingebetteter moderner Keramik und Holzkohlen sicher in die neuzeitliche Landnutzungsperiode gestellt werden. Insgesamt ist das Archivpotenzial der Böden und Bodensedimente im Untersuchungs-gebiet jedoch gering. Die formulierten Forschungsfragen zu den Folgen von klimatischen und anthropogenen Veränderungen auf die Geomorphodynamik können damit nur unzureichend beantwortet werden. Einen Fortschritt könnten zukünftig evtl. Lumineszenzdatierungen bringen. Im zweiten Teil der Arbeit werden Untersuchungen vorgestellt, die an fluvialen Sedimentsequenzen in der Region durchgeführt wurden. Diese sind über weite Strecken aufgeschlossen und können daher vergleichsweise einfach studiert werden. Arbeiten zum Aufbau fluvialer Sedimente und Ableitungen über Paläoumweltbedingungen sind in Süd- und Südostbrasilien bisher äußerst selten und darüber hinaus ist die chronologische Auflösung meist nur unzureichend. In der vorliegenden Dissertation wurde zunächst aus 13 chronostratigraphisch bearbeiteten Einzelprofilen ein spätpleistozänes und holozänes, fluviales Standardprofil für das Guapi-Macacu Einzugsgebiet abgeleitet, welches sich aus vier deutlich zu unterscheidenden Fazieseinheiten aufbaut. 44 14C-Datierungen liefern hierfür ein solides Zeitgerüst, so dass gesicherte Aussagen über das Verhalten des Guapi-Macacu-Systems während der letzten etwa 13.000 Jahre möglich sind. Zwar stellt auch das fluviale Standardprofil kein hochauflösendes Paläoumweltarchiv dar, jedoch kann daraus ein wissenschaftlich wertvoller Erkenntnisfortschritt über die Geomorphodynamik im Untersuchungsgebiet abgeleitet werden. So weisen die Ergebnisse auf mehrfache Wechsel in der Fluvial- und Hangdynamik hin, die mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit durch großklimatische Veränderungen hervorgerufen wurden. Störungen der thermohalinen Nordatlantikzirkulation lösten an der Grenze zwischen Pleistozän und Holozän sowie am Übergang vom Mittel- zum Spätholozän eine Südwärtsverlagerung der innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) aus, wodurch sich die Südatlantische Konvergenzzone (SACZ) während der Sommermonate mit dem Südamerikanischen Monsunsystem (SAMS) verbinden konnte. Im Untersuchungsgebiet wurden dadurch feuchtere Bedingungen und gehäuft Starkregen ausgelöst, welche zu geomorphodynamisch aktiven Phasen führten. Vor allem in steilen Hanglagen und unterhalb größerer abflusswirksamer Felsflächen fanden phasenweise erhebliche Bodenabträge statt und ältere Hillwashsedimente wurden an den Unterhängen akkumuliert. In den Talböden sind die natürlichen Instabilitätsphasen durch grobklastische Schotter (Fazieseinheit I, ca. 12.800 cal. BP) sowie mächtige sandig bis kiesige Sedimente (Fazieseinheit III, ab ca. 4.700 cal. BP) dokumentiert. Bei einer vergleichsweise nördlichen Position der ITCZ, während des Früh- und Mittelholozäns, herrschten im Untersuchungsgebiet hingegen trockenere Klimabedingungen, welche zu geomorphodynamischer Stabilität führten. Diese Stabilitätsphase ist durch einen Hiatus bzw. feinkörnige fluviale Ablagerungen (Fazieseinheit II,zwischen 6.600 und 4.300 cal. BP) in den Flusstälern belegt. An den Hängen wurden zeitgleich sehr wahrscheinlich Cambisole gebildet. Mit der europäischen Kolonisation setzte zu Beginn des 16. Jahrhundert in Südostbrasilien die sukzessive Zerstörung des Atlantischen Küstenregenwaldes ein. Zuckerrohr- und Kaffeeplantagen etablierten sich und es wurde großflächig Brandrodungsfeldbau praktiziert. Dadurch wurden die Böden zeitweise entblößt, was in Verbindung mit den ergiebigen Niederschlägen erneut verstärkte Abträge zur Folge hatte. Die korrelaten Sedimente der nutzungsinduzierten Bodenerosion sind in Form von holzkohlehaltigen Unterhangkolluvien und Auenlehmen (Fazieseinheit IV) erhalten geblieben. Die 14C-Datierungen aus den Flusssedimenten belegen einen verstärkten anthropogenen Einfluss in der Region seit maximal 250 Jahren. Die vorliegende Arbeit hat gezeigt, dass Klima- und Nutzungsbedingungen das geomorphodynamische Prozessgeschehen in der Vergangenheit steuerten. Für die Zukunft sind eine Häufung von Starkniederschlägen und ein wachsender Nutzungsdruck in der Region prognostiziert. Die Ergebnisse aus der jüngeren Erdgeschichte lassen vermuten, dass es dadurch zur Landschaftsdestabilisierung verbunden mit großflächigen Hangrutschungen kommen wird. Diese werden v.a. in besiedelten Regionen sehr ernstzunehmende Naturgefahren für die Bevölkerung darstellen. / A growing number of publications from southeastern Brazil points to significant climatic and subsequently substantial geo-ecological changes during the latest Pleistocene and Holocene. Additionally, the European colonization led to anthropogenically triggered landscape degradation since the early 16th century. Even though there has been a long-term geoscientific research tradition in that region, the impacts of these changes on geomorphodynamic processes are not well understood so far. Existing concepts dealing with these topics need to be improved according to the current state of research. Hence, this doctoral thesis attempts to partly close this gap of knowledge. Therefore, pedological and sedimentological investigations were carried out at several outcrops within the Guapi-Macau river basin, SE-Brazil. Especially, this work aims to answer the research question if and how climate changes and increased human impact affected geomorphodynamic stability of this region. In addition to its scientific importance, this topic is of high relevance for the prediction of future environmental changes as well. Geoarchives are used in geosciences for the reconstruction of Quaternary palaeoenvironments. Due to local geographic conditions, only soils and fluvial sediments can be used as palaeoenvironmental archives in the study area. Consequently, the first part of this thesis deals with soil distribution and soil development in the foreland of the Serra dos Órgãos Mountains. Standard field descriptions and physicochemical laboratory methods were applied to characterize the regional soils. The results show that these soils have great similarities with other tropical regions of the world. In the study area a standard soil profile contains of a strongly weathered, (yellowish)brown soil horizon or hillwash sediment, covering a fossil reddish soil horizon and/or a heterogeneous weathering mantel. Additionally, relatively young colluvial soils can be observed in many footslope positions. To identify phases of geomorphic activity, the temporal evolution of hillslope deposition is of great importance. A combination of Feo/Fed- and Mno/Mnd-ratios as well as the assessment of the geomorphic position of the sites allowed a relative distinction of older from younger hillslope deposits in the region. In detail, whereas youngest colluvial layers developed during the modern period of land use intensification, could be identified by embedded modern pottery as well as high amounts of charcoal, a further distinction of older hillslope deposits was not possible with the applied methods. Furthermore, often their preservation state is not sufficient so that their potential as archives for palaeoenvironmental research is very limited. However, future luminescence dating would be an option to establish a late Quaternary chronology of hillslope deposits. In the second part of this thesis, investigations of fluvial sediments of the region will be presented. They are exposed over longer distances of the river courses in the Guapi-Macau catchment so that they could easily be studied. Comparable works on the architecture of fluvial sediments are very rare in SE-Brazil, and furthermore their palaeoenvironmental interpretation often remains doubtful due to insufficient age control. Based on chronostratigraphical investigations of 13 fluvial exposures a latest Pleistocene and Holocene standard profile for the Guapi-Macau catchment were developed. The investigations revealed four different facies units that are clearly distinguishable from each other. 44 14C-datings provide a reliable time frame for the reconstruction of the Guapi-Macacu river system during the last approx. 13.000 cal. years BP. Although the fluvial sediments are discontinuous and thus do not offer high resolution proxy data, important findings concerning geomorphodynamic processes could be extracted from them. The results point on multiple changes of the overall geomorphodynamic conditions, very likely triggered by large-scale climate changes. Disturbances in the thermohaline circulation of the northern Atlantic caused a southwards shift of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) at the Pleistocene/Holocene boundary as well as at the transition from the Mid- to the Late Holocene. Consequently, the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) was connected with the South American Monsoon System (SAMS) during summer, producing periods of intense precipitation over large parts of southeastern South America where the study area is located. Especially at steep slopes and below larger areas of bare bedrock phases of geomorphic activity periodically appeared. Significant amount of soil were eroded, and older hillwash sediments were deposited on the footslopes. In the floodplains, coarse grained gravels (Unit I, approx. 12.800 cal. BP) and several meters of planar or cross-bedded sands to fine gravels (Unit III, after approx. 4.700 cal. BP) document periods of natural geomorphodynamic instability. Due to a more northerly position of the ITCZ, the study area was obviously drier and geomorphologically more stable during the Early and Mid-Holocene. This is documented by a hiatus or fine-grained deposits (Unit II, from approx. 6.600 to 4.300 cal. BP), respectively. On the slopes probably (yellowish)brown cambisols developed simultaneously. Since the European colonization starting from the early 16th century large areas of valuable Atlantic rainforest were destroyed. Instead, sugar cane and coffee plantations were established, and slash-and-burn agriculture became a common land use practice. Soils were exposed and prevailing strong rains led to high rates of soil erosion again. Correlate sediments of this man-made soil erosion are preserved as charcoal-containing hillslope colluvium and fine-grained floodplain sediments (Unit IV). Radiocarbon ages from the fluvial loams point on increased human impact for the last max. 250 years. The present doctoral thesis demonstrates that climatic changes and human impact strongly affected geomorphodynamic processes of SE-Brazil during the past. There are predictions of a larger frequency of intense rainfall events and increased land use pressure for the future. The presented results from the geological history suggest that landscape destabilization and large-scale landslides could be direct consequences of such changes. As seen already today, especially in highly populated regions this could be serious natural hazards which can affect human health.

Univ., Diss., 2009--Frankfurt (Main). / Engl. Übers. des Hauptsacht.: U-Pb geochronology, Hf isotopy and trace element geochemistry of detrital zircons from recent sediments of the Orange and Vaal river system in South Africa.

Universiẗat, Diss., 2007--Frankfurt (Main). / Engl. Übers. des Hauptsacht.: Relief topology, fluvial morphodynamics and sediments in the tropical wet and dry climates of Central Africa.

Th. 3e cycle--Géogr. phys.--Aix-Marseille 2, 1986.

La présente génération sera confrontée à des changements climatiques importants et nous devrons vivre avec leurs impacts sur les phénomènes naturels, dont les régimes d’écoulement en rivière ainsi que le cycle de la glace fluviale. Ces impacts vont à leur tour engendrer d’autres conséquences sur les cours d’eau, comme les modifications à la géomorphologie des rivières et les impacts sur les patrons de sédimentation et d’érosion des cours d’eau. Dans ce contexte, deux biefs de la rivière Stoke, un cours d’eau a lit de gravier, situés respectivement au rang 11 et au rang 12 de la ville de Stoke, Québec, Canada ont fait l’objet d’une étude, dont le but était de quantifier le transport de sédiments causé par le cycle de la glace fluviale, en utilisant des marqueurs passifs (PIT) qui ont été insérés dans des grains, ou sédiments, aux deux biefs. Afin de suivre le déplacement de ces marqueurs, des antennes fixes ont été mises en place dans le lit de la rivière et ont été connectées à un système d’acquisition de données à chaque site. En complément, des relevés ont été effectués avec une antenne mobile afin de permettre un suivi plus précis des déplacements des marqueurs. La complémentarité de ces deux méthodes de détection a permis d’effectuer le suivi des marqueurs malgré les conditions difficiles de suivi lors de la période hivernale et lors de la crue printanière, période souvent trop hasardeuse due au mouvement de la glace pour permettre des relevés. Les antennes fixes ont permis de relever les temps de passage des marqueurs au niveau des antennes. Une fois la crue passée, les relevés avec l’antenne fixe ont permis d’enregistrer précisément la position des marqueurs et quantifier leurs déplacements. Une caméra à prise de vue à intervalles a été mise en place à chaque site afin de suivre les conditions de surface de chaque tronçon et de permettre de faire de lien entre les déplacements et les conditions hydrauliques. Le projet a permis de déterminer que la période la plus influente du transport de sédiment, soit celle où le plus de déplacements de grains ont été observés, est lors de la crue printanière, puisque le cisaillement au lit est à son niveau le plus élevé. Cette situation est exacerbée du fait de la présence de la glace, puisque celle-ci vient augmenter les niveaux d’eau en augmentant le rayon hydraulique, ce qui amplifie une fois de plus le cisaillement au lit. De plus, la glace vient mécaniquement, une fois morcelée dans l’écoulement, déplacer des grains par contact direct avec ceux-ci.

Ce travail sur l'étude des paléoenvironnements holocènes de la partie occidentale du delta rhodanien se devait d'atteindre plusieurs objectifs majeurs.<br />* Identifier un ancien axe fluvial holocène entre les Costières et le cordon des Sables, cerner la période d'activité principale des paléochenaux holocènes développés dans le golfe d'Aigues-Mortes ainsi que leur modalité d'évolution hydro-sédimentaire, <br />* mettre en relation l'activité hydrologique des chenaux et les morphologies d'embouchure, caractériser et dater les formes littorales, et à l'aide de modèles actuels approcher les conditions hydro-dynamiques fluviales et marines qui ont prévalu à leur édification, et enfin, discuter de la présence d'une cellule hydro-sédimentaire au sein du golfe d'Aigues-Mortes,<br />* cerner et discuter de l'influence des contrôles internes et externes dans la construction de la plaine deltaïque occidentale,<br />* mettre en relation les témoins archéologiques et les nouvelles données paléoenvironnementales.<br /><br />La démarche adoptée est une approche intégrée de différentes disciplines et méthodes de terrain. La sédimentologie sur carottage et le travail sur coupes et à la surface ainsi que l'utilisation de référentiels actuels permettent d'appréhender les dynamiques de mise en place et la reconstitution des milieux de dépôts. Cette démarche est appuyée par l'étude des formes de surface ou à partir des reconstitutions 3D réalisées à partir des sondages.<br />L'étude des archives sédimentaires sur site et hors site (coupes et/ou sondages carottés) et pour les périodes récentes manuscrites et cartographiques permettent alors de 1) dégager les grandes phases et les facteurs de la transformation des paléomilieux au cours de l'Holocène, 2) préciser les contextes paléogéographiques contemporains des lieux de peuplement et 3) décrire les réponses apportées par les communautés riveraines en particulier dans les zones à sédimentation active aux échelles locales (sites) et régionales. <br /><br />Les résultats acquis dans la plaine deltaïque de Petite Camargue permettent d'affiner les étapes de formation du delta du Rhône à l'Holocène. Jusqu'à l'Antiquité, la plaine deltaïque de Petite Camargue est isolée en arrière d'un vaste cordon sableux. Les fleuves débouchent et meurent alors dans un vaste bassin lagunaire qui, par ailleurs, a constitué un environnement de plus en plus favorable à la formation de crevasses fluviales. La dynamique hydro-sédimentaire entre le Petit Rhône et le Vidourle se limite dans un espace exigu ce qui par analogie au delta du Danube, pourrait constituer le Stade Bloqué de la partie occidentale du delta rhodanien. Cet épisode se termine lorsque les chenaux percent le vaste cordon littoral sableux. A partir de ce moment, les chenaux progradent vers la mer Méditerranée pour construire des lobes deltaïques. Les morphologies distinctes des lobes apparaissent clairement à la surface de la plaine. Elles expriment l'évolution des processus fluviatiles et marins et leur degré de dominance de l'antiquité romaine à la fin du Moyen Age. La variabilité des processus s'exprime alors par des lobes deltaïques ayant des caractères morphologiques et sédimentologiques qui leur sont propres. <br />Les apports fluviatiles et la dynamique marine contrôlent le remplissage sédimentaire du golfe d'Aigues-Mortes. Ni les variations eustatiques, ni la paléogéographie pléistocène ne semblent avoir influencé la vitesse d'avancée des lobes deltaïques fossiles. Le colmatage du paléogolfe est aussi sous l'influence de facteurs autocycliques et allocycliques. Ceux-ci sont régis par des processus hydro-sédimentaires et climatiques difficiles à appréhender. Pourtant de multiples indicateurs environnementaux et humains montrent l'existence de forçages comme celui du Petit Age Glaciaire.<br /><br />Pour affiner les reconstitutions paléogéographiques (transitions entre les faciès lagunaires et fluviatiles, délimitation géométrique des sections transversales des bras morts fluviaux, modalités de remplissage sédimentaire des chenaux...), il apparaît essentiel de multiplier les sondages carottés dans la plaine deltaïque de Petite Camargue et de dater par le radiocarbone 14 les milieux de sédimentation fossiles.<br />L'absence d'une plus haute résolution de l'information, les effets de sites ainsi que la régulation cyclique des lobes deltaïques masquent des tendances hydro-sédimentaires reconnues sur d'autres espaces. Seule une résolution plus fine avec une comparaison multi-sites permettra d'affiner la lecture climatique des sources textuelles et des données sédimentaires et géomorphologiques.

Lors d'une crue, la défaillance d'une digue fluviale est susceptible d'avoir des conséquences en vies humaines et économiques lourdes. Dans ce contexte, la réglementation sur la sécurité des ouvrages hydrauliques a récemment été renforcée (décret du 11 décembre 2007). Elle impose dorénavant aux gestionnaires la réalisation de diagnostics périodiques et encourage l'évaluation probabiliste de la sécurité des digues. De part leur caractère à grand linéaire, la complexité de leurs mécanismes de rupture et la grande variété de données nécessaires à leur diagnostic, les digues induisent des problématiques de diagnostic particulières, nécessitant l'intervention d'un ingénieur expert. Celui-ci doit procéder à l'analyse spatiale de l'information, l'interprétation des données disponibles et la prise en compte de leurs incertitudes. Il procède ensuite, par expertise, à l'évaluation qualitative de la performance des ouvrages. L'objectif de la thèse est l'élaboration d'un modèle d'aide à la décision probabiliste pour l'évaluation de la performance des digues. Ce modèle a vocation à être utilisé par un ingénieur spécialisé, en situation de diagnostic rapide ou approfondi et en valorisant toutes les données disponibles. Le modèle apporte une aide à l'ingénieur pour : identifier les tronçons homogènes d'un linéaire de digue, évaluer la performance des ouvrages pour les différents mécanismes de ruptures et préciser les niveaux d'incertitudes des résultats produits en fonction de l'imperfection des données disponibles. Notre démarche de recherche comporte trois étapes :- le développement d'un modèle fonctionnel des mécanismes de rupture des digues, bâti à partir de méthodes issues de la Sûreté de Fonctionnement et du Raisonnement Qualitatif ;- le développement d'un modèle d'aide à la décision déterministe comprenant des indicateurs de performance pour chaque mécanisme de rupture des digues, suivant une méthode de construction de critères uniques de synthèse ;- le développement d'un modèle d'évaluation probabiliste de la performance incluant une méthode de prise en compte des incertitudes des informations d'entrée et des résultats du modèle dans le cadre des probabilités subjectives. Les résultats de nos recherches sont illustrés par des applications du modèle à des études de cas, sur des digues fluviales et torrentielles / Levee risk control is crucial, as flood defense failures may seriously affect human life or economics issues. The regulation in France relating to the safety of the hydraulic structures is recently evolved (decree of December 11, 2007) and henceforth envisages for levees the realization of regular diagnoses and studies of dangers and encourages a probabilistic evaluation of levees safety. A levee safety evaluation currently consists in appraising the work, including taking into account data stemming from various prior investigations: historical records, visual inspections, hydraulic modeling, geophysical explorations, geotechnical explorations, etc. Such investigations may be performed to a more or less comprehensive extent, according to the resources available. Levee diagnostic studies will first split the alignments into several homogenous construction and loading sections, then complete an expert quality assessment of their performance levels. The goal of our research is to develop a probabilistic model for performance assessment of river levees, for a quick or comprehensive diagnosis. The model give support for engineer and make possible to determine how much an evaluation may be trusted and will help decide which levee sections should be primarily subjected to action or investigations. This will also facilitate the decision making process regarding technical actions to be taken to improve a levee section performance. Our approach contains three main steps:- analyzing and modeling levees failure mechanisms with a functional model build up from risk analysis methods ;- construction of deterministic decision aid model including levees performance indicator, using unicriterion decision support methods ;- construction of a probabilistic-based model for evaluating levees performance. Such model taking into account the input data uncertainty by using subjective probabilities. Our research results are illustrated by model application on cases studies

La connaissance de la dynamique hydrosédimentaire des rivières avant et pendant l’installation des nombreux aménagements hydrauliques depuis l’Antiquité restaient très fragmentaire en Basse-Normandie et plus largement en Europe de l’Ouest. On savait encore peu de choses sur les processus d’érosion et de sédimentation qui se sont succédés au sein des rivières normandes au cours des deux derniers millénaires et la part des forçages anthropiques et climatiques qui ont influencé ces processus. L’objectif de la thèse est donc de comprendre et de mesurer la part des héritages dans le fonctionnement actuel des rivières afin de contribuer à leur gestion contemporaine. A cette fin, des recherches géomorphologiques et géoarchéologiques ont été menées dans plusieurs vallées bas-normandes. Ces études ont mis en évidence le poids des installations hydrauliques et en particulier le développement des moulins à eau dans la modification des chenaux d’écoulement mais aussi la construction des plaines alluviales. En effet, la structuration complète du cours d’eau depuis le Moyen Âge a fortement artificialisé les formes en plan et les pentes des cours d’eau et complètement cloisonné leur linéaire. Ces transformations ont favorisé la stabilité latérale des cours d’eau et la sédimentation limoneuse par débordement au sein des plaines alluviales. L’installation de moulins s’accompagne très souvent d’une simplification du tracé en plan de la rivière. Lors de l’équipement maximal des cours d’eau normands on trouvait un moulin tous les 2500 mètres de linéaires hydrographiques. Ces transformations signifient qu’une grande partie des cours actuels sont artificiels. En effet, ces aménagements et l’accélération de la sédimentation limoneuse depuis 1000 ans sont à l’origine de la mise en place d’un équilibre dynamique aboutissant aux formes hydrosédimentaires des rivières actuelles. L’abandon de la gestion des ouvrages hydrauliques et leur destruction au cours des cinquante dernières années viennent remettre en cause cet équilibre. / In Lower Normandy, knowledge of the hydrosedimentary dynamics of rivers before and during the installation of the numerous hydraulic installations since the Roman period remains very fragmentary. Little was known about the rates of erosion and sedimentation that have occurred over the last two millennia and how climatic and anthropogenic controls have influenced these processes. Thus, the challenge of this phD is to understand and measure the role of the inherited structures and operating in the current functioning of the rivers of Lower Normandy in order to help with their contemporary management. To provide answers, geomorphological and geoarchaeological researches has been carried out in several valleys. These studies make it possible to highlight the weight of the hydraulic installations and in particular the developments related to the mills in the setting up of floodplains. Indeed, the complete structuring and management of the watercourse since the Middle Ages artificialized riverbed forms and slopes, and partitioned rivers favoring lateral stability and overflow sedimentation in the floodplain conducting in the development of completely regulated rivers. The installation of mills is accompanied locally by a simplification of the river course. At the acme of the equipment there was a mill every 2,500 meters along the rivers of Lower Normandy. These transformations mean that a large part of current courses are artificial. These structures and the increase of the overbank silt sedimentation for 1000 years are at the origin of the establishment of a dynamic equilibrium resulting in the hydrosedimentary forms of the present rivers which are largely inherited. The abandonment of the management of the hydraulic structures and their destruction during the last fifty years comes to question this balance.

Dans les écosystèmes, tels que les rivières, les marais salés, les mangroves, les dunes côtières, qui sont exposés à des flux hydrogéomorphologiques fréquents et réguliers (c’est-à-dire à des perturbations physiques), des rétroactions se mettent en place entre la géomorphologie (eau, sédiments et formes fluviales) et les plantes (par exemple Populus nigra L., Salix alba L., Salix purpurea L. dans les rivières). L’établissement de la végétation est contrôlé par des processus hydrogéomorphologiques qui, en retour, sont modulés par la végétation. De telles rétroactions contrôlent la dynamique des écosystèmes riverains. Dans cette thèse, nous avons abordé deux questions principales afin de mieux comprendre les rétroactions entre la végétation riveraine et les processus hydrogéomorphologiques : (i) comment la végétation riveraine répond-elle aux contraintes hydrogéomorphologiques ? (ii) comment et dans quelle mesure les plantes ingénieures, une fois établies, affectent-elles la géomorphologie fluviale ? Nous avons étudié ces questions sur la rivière Allier (France) à travers une approche emboîtée multi-échelles allant de l’échelle du patron paysager au trait de plante. Nous avons testé l’applicabilité de la méthode de photogrammétrie pour quantifier la réponse et l’effet de la végétation riveraine et des rétroactions biogéomorphologiques à différentes échelles spatio-temporelles (corridor, banc alluvial et individu). À l’échelle du corridor, nous avons recherché la signature topographique de la végétation riveraine dans le paysage, en utilisant des données photogrammétriques et LiDAR. À l’échelle intermédiaire du banc alluvial, nous avons étudié l’aptitude des trois espèces pionnières dominantes riveraines de Salicaceae (P. nigra, S. purpurea, S. alba) à s’établir et à agir comme ingénieurs d’écosystème en piégeant les sédiments fins. À l’échelle la plus fine du trait de plante, nous avons quantifié la relation existante entre les attributs de trait de réponse des jeunes plantes de P. nigra et leur exposition à trois niveaux différents de stress mécanique (tête de banc fortement exposée, queue de banc moins exposée, chute alluviale). Nous avons identifié les difficultés et les erreurs à ne pas commettre pour appliquer correctement la photogrammétrie dans les études des rétroactions biogéomorphologiques. En tout état de cause, la photogrammétrie s’est avérée être un outil performant pour quantifier un ensemble de paramètres pertinents pour répondre à des questions de recherche fondamentale aux trois échelles spatiales considérées. À l’échelle la plus large, la signature topographique de la végétation est particulièrement difficile à identifier en raison de la dynamique complexe des formes fluviales de la rivière Allier. Cependant, en concentrant les observations sur des zones de taille réduite et fortement connectées (bancs alluviaux bordant le chenal), la signature de la végétation a pu être identifiée par cette méthode. Elle semble augmenter avec la croissance de la hauteur végétale (progression temporelle de la succession biogéomorphologique), ce qui est en accord avec le modèle de succession biogéomorphologique fluviale (SBF). À l’échelle intermédiaire du banc alluvial, les rétroactions biogéomorphologiques pouvaient être bien identifiées. La capacité des plantes riveraines à s’établir et à agir comme ingénieurs d’écosystème dépend à la fois des espèces et de leur physionomie, de leur âge et de leur position respective sur les bancs alluviaux. À l’échelle la plus fine de l’individu, nous avons capturé la réponse morphologique et biomécanique contrastée de P. nigra à l’exposition aux différents niveaux de contrainte mécanique d’un point de vue de trait. Dans tous les niveaux hiérarchiques, des rétroactions biogéomorphologiques liées aux échelles ont été détectées et synthétisées dans un modèle conceptuel. [...] / N ecosystems, such as rivers, salt marshes, mangroves, coastal dunes which are exposed to frequent and regular hydrogeomorphic fluxes (i.e. physical disturbances), feedbacks between geomorphology (water, sediment and landforms) and plants (e.g. Populus nigra L., Salix alba L., Salix purpurea L. in rivers) can occur. Vegetation esta¬blishment is controlled by hydrogeomorphic processes which in turn are modulated by vegetation. Such feedbacks control riparian ecosystem dynamics. In this thesis, we addressed two main questions in an effort to better understand feedbacks between riparian vegetation and hydrogeomorphic processes: (i) How does riparian vegetation respond to hydrogeomorphic constraints? (ii) How, and to what extent, do established engineer plants affect fluvial geomorphology? We studied these questions through a nested multi-scale approach from landscape pattern to plant trait scales on the dynamic wandering Allier River (France). We tested the applicability of the method of photogrammetry to quantify the response and the effect of riparian vegetation and biogeomorphic feedbacks at different spatio-temporal scales (i.e. corridor, alluvial bar and individual). At the corridor scale, we searched for the topographic signature of riparian vegetation in the landscape, using photogrammetric and LiDAR data. At the intermediate alluvial bar scale, we investigated the aptitude of three dominant pioneer riparian Salicaceae species (P. nigra, S. purpurea and S. alba) to establish and to act as ecosystem engineers by trap¬ping fine sediment. At the finest, plant trait scale, we quantified the relation between response trait attributes of young P. nigra plants and their exposure to three different levels of mechanical stress (a highly exposed bar-head, a less exposed bar-tail, a chute channel). We identified some difficulties or failures to properly apply photogrammetry in biogeomorphic feedback studies. However, photogrammetry appeared as a useful tool to quantify a set of relevant parameters to respond to fundamental research questions concerning biogeomorphic feedbacks at the three nested spatial scales. At the broadest, the topographic signature of vegetation was not easy to capture because of the complex shifting mosaic of landforms of the Allier River. However, by focusing on more connec¬ted, restricted areas (i.e. alluvial bars), the signature of vegetation could be captured. It seems to increase with increasing vegetation height corresponding to the evolutionary phases of the fluvial biogeomorphic succession (FBS) model. At the intermediate, alluvial bar scale, biogeomorphic feedbacks could be well identified. The capacity of riparian plants to establish and act as ecosystem engineers depended both on species and their physiognomy, their age and their location on alluvial bars. At the finest, individual plant scale, we captured the contrasting morphological and biomechanical response of P. nigra to variable mechanical stress exposure from a trait perspective. In all hierarchical levels, scale-related biogeomorphic feedbacks were detected and described in a conceptual model. The three scales were considered as cycles composed of four different phases, which can have a variable temporality. The broadest spatio-temporal scale represents the evolution over several decades of the landscape mosaic resulting from the balance between constructive (vegetation establishment, growth and succession) and destruc¬tive (floods) forces. [...]