Après avoir décrit le cadre géographique et géologique de l'étude, j'ai tout d'abord regroupé les informations utiles à la connaissance de l'unité hydrogéologique que constitue le bassin versant de la Romanche , situé à l'amont de la plaine de Jouchy. J'ai accordé une attention particulière à l' étude du remplissage alluvial quaternaire de la vallée, notamment à l' étude de celui de la plaine de Jouchy, à Saint-Pierre-de- Mésage. Celle-ci, comprise entre deux verrous rocheux, est constituée d'une couche d 'alluvions gravelo-sableuses de 90 à l00 m d'épaisseur, qui repose sur le socle cristallin et dans laquelle circule une puissante nappe souterraine, actuellement exploitée pour l ' alimentation en eau potable de la région grenobloise . Les résultats des essais de pompages effectués m'ont permis de calculer les caractéristiques de la couche supérieure des alluvions, la plus perméable , située à moins de trente mètres de profondeur et dans laquelle s'effectue la majeure partie des échanges (infiltrations, pompages, etc . ) . Son coefficient de perméabilité est proche de 10-2 m/s et la porosité efficace s'élève à 15 % . Ces valeurs sont comparables à celles obtenues par d'autres méthodes classiques en hydrogéologie. La piézométrie de la nappe, établie à partir des nombreux relevés journaliers ou hebdomadaires, effectués au cours des années d ' exploitation, m'a permis de rassembler de nombreuses informations sur les mouvements hydrodynamiques de la nappe. Ainsi, les bilans hydrogéoloqiques calculés, mettent en évidence que les infiltrations, dont le débit varie de 800 à 1 600 l/s suivant les saisons, proviennent essentiellement de la Romanche , les apports directs des précipitations et des eaux de ruissellement sur les versants représentant moins de la 10 % des infiltrations totales. La zone d'infiltration préférentielle des eaux en provenance de la Romanche, se situe à l'amont de la plaine; en hautes eaux , les crues de la rivière sont favorables au décolmatage du lit et des berges; d'autres zones d'infiltration sont alors créées et participent à la recharge de la nappe. Les hautes eaux de la Romanche , au printemps et en été , sont donc tout à fait favorables à la recharge naturelle de la nappe à une saison ou elle est le plus sollicitée par les pompages. C'est au régime nivo-glaciaire de la rivière et grâce aux apports successifs de ses principaux affluents , l'Eau d'Olle et le Vénéon, que ses hautes eaux s'étalent du mois d 'avril au mois de septembre. Mais les aménagements hydroélectriques de la vallée réduisent considérablement les débits transitant au droit de la plaine de Jouchy . La mesure des débits, particulièrement intéressante pour la gestion de la nappe souterraine alluviale est rendue difficilepar le caractère sinueux de la rivière dans cette portion de son cours .. Les débits moyens journaliers ou mensuels sont donc estimés par le calcul. Près de 2 000 eaux , superficielles et souterraines, ont été prél evées dans le bassin versant de la Romanche . Les analyses effectuées permettent d' étudier les caractéristiques physico-chimiques et les variations de la minéralisation totale des eaux, dans le but de préciser leur évolution dans l'espace et dans le temps. Les eaux souterraines de la nappe de Jouchy constituent un ensemble homogène du point de vue hydrochimique. Ce sont des eaux essentiellement bicarbonatées,sulfatées , calciques et magnésiennes. Bien que leurs caractéristiques essentielles soient comparables à celles de la Romanche, transitant à l ' amont de la plaine , les eaux souterraines sont toutes, à un moment donné, plus minéralisées que les eaux de la rivière ; leur minéralisation totale, moyenne ou faible, s'accentue dans le sens de l' écoulement de la nappe et leurs variations saisonnières se manifestent avec d'autant plus de retard et d'atténuation que le point considéré est plus éloigné des zones d'infiltration.

Une étude préliminaire de la chimie de l'eau de la nappe de l'Isère, établie lors d'une campagne de mesures de la résistivité et du niveau de l'eau pendant l'été 1980 pour EDF, avait permis de se faire une première idée sur les différences existant entre les conditions hydrochimiques et hydrodynamiques qui régissent l'aquifère. La présence d'une seule nappe dans l'aquifère alluvial de la vallée de l'Isère n'implique pas l'uniformité de la qualité de l'eau sur les plans verticaux et horizontaux. Le milieu alluvial semble donc étre homogène et isotrope pour la transmission des pressions, mais pas pour la transmission de matière. Il doit donc exister des conditions de mélange des eaux et des interactions eau/milieu liées à la structure de l'aquifère. Ces premiers résultats ont servi de motivation et de point de départ à notre étude. La nappe de la vallée de l'Isère, site retenu comme secteur de travail, est limitée à l'amont par la confluence Isère-Drac en aval de Grenoble, à l'aval par une remontée du mur de la nappe au seuil de Rovon (35 km à l'aval de Grenoble, en direction de Valence). Elle est alimentée par les apports de versant, par la rivière, et par la pluie; mais cette derniere est négligeable par rapport aux précédentes. Dans l'aquifère de la vallée de l'Isère, nous retrouvons deux secteurs bien définis du point de vue morphologique (largeur de la nappe), hydrodynamique (type et vitesse d'écoulement), hydrochimique (gradients de minéralisation différents): la Cluse de l'Isère et la plaine de Moirans.

La prise en compte des zones humides pour la gestion de la ressource en eau nécessite une connaissance sur l'organisation spatiale du rôle tampon de ces zones humides dans les bassins versants. L'objectif de la thèse est d'évaluer l'évolution du rôle tampon des zones humides riveraines sur les flux et teneurs en nitrate en fonction de l'ordre des cours d'eau et de la saisonnalité des écoulements. Nous posons l'hypothèse d'une augmentation de ce rôle tampon avec l'augmentation de l'ordre qui est liée à une évolution géomorphologique et paysagère des sous-bassins, aux interactions entre le cours d'eau et la zone humide riveraine lors du transfert des flux au sein du réseau hydrographique, et à un changement de fonctionnement hydrologique des zones humides. Trois approches ont été développées pour vérifier ces hypothèses au sein du bassin versant du Scorff (Morbihan). Tout d'abord, nous comparons le fonctionnement hydrologique et hydrochimique de deux zones humides riveraines, au niveau de l'ordre 2 et de l'ordre 5 du bassin, équipées de piézomètres et de capteurs de pression de nappe. Ensuite, une étude des facteurs topographiques et hydrologiques contrôlant l'extension des zones humides riveraines permet de valider sur l'ensemble du bassin le changement de fonctionnement hydrologique des zones humides observé à l'échelle locale. Enfin, une étude statistique est réalisée à partir d'un suivi des teneurs en solutés à l'exutoire de sous-bassins d'ordre différents pour quantifier l'influence de l'ordre sur le rôle tampon des zones humides riveraines. Un changement du fonctionnement hydrologique et hydrochimique entre les deux zones humides riveraines est observé et s'inscrit dans un gradient géomorphologique et pédologique en fonction de l'ordre. La saisonnalité, l'intensité du rôle tampon et l'influence du cours d'eau sur la dynamique de la nappe dans la zone humide évoluent entre ces deux sites. L'augmentation d'une influence du cours d'eau pour un ordre élevé, confirmée par la seconde approche, provoque une augmentation de l'extension des zones humides. Le suivi hydrochimique à l'exutoire des sous-bassins montre une augmentation du rôle tampon des zones humides riveraines pour des ordres élevés et en période d'étiage. Un modèle empirique est proposé. Cette influence de l'ordre est expliquée par une évolution géomorphologique et une influence importante de l'effet tampon lors du transfert des flux au sein du réseau hydrographique.

Cette thèse complète l'étude hydrogéologique du massif calcaire de la Chartreuse- Préalpes françaises. Sont abordés : - le contexte géologique : lithologie et stratigraphie - les bassins versants - la climatologie - l'hydrogéologie - les bilans hydrologiques - l'hydrochimie - le karst

Ce travail concerne l’étude de la salinisation des eaux souterraines de la région côtière du Sahel- Doukkala. Afin de compléter la compréhension du comportement global de ce système aquifère, une approche pluridisciplinaire a été choisie. Dans un premier temps, une étude statistique des paramètres climatiques de la région a montré une hausse significative de la température et des fluctuations des précipitations annuelles dans la région du Sahel-Doukkala au cours des dernières années. L’étude statistique des sondages électriques verticaux réalisés en 1992 dans la région du Sahel Doukkala (analyse en composantes principales et classification hiérarchique ascendante), nous a permis de bien mettre en évidence la cartographie géoélectrique de la région d’étude (la distribution spatiale des différentes résistivités apparentes de ces sondages électriques verticaux) par ailleurs elle a permis de mettre en évidence une évolution des valeurs de résistivités apparentes par rapport à l’éloignement de ces sondages électriques à la mer. A l’issue de cette étude on a proposé d’inverser des données de sondages électriques de la ligne W18 au moyen d’une méthode d’optimisation fondée sur des algorithmes globaux tels que les essaims particulaires (PSO) ; ceci a permis d’estimer, le long d’un profil représentatif perpendiculaire à la côte, la position du biseau d’eau salée. Cette méthode d’optimisation permet d'avoir une distribution statistique des paramètres des modèles électriques (distributions des épaisseurs et des résistivités réelles des terrains) conditionnellement aux données des SEV. L’analyse des paramètres physico-chimiques mesurés et enregistrés dans la région du Sahel- Doukkala, a permis de caractériser la salinité des eaux souterraines et, une description détaillée du fonctionnement de l’aquifère côtier est proposée à partir de la comparaison de l’évolution de la conductivité, de la température et de la hauteur de l’eau par rapport à la marée dans quelque puits ; ces paramètres ont été enregistrés dans un puits localisé à proximité de la ligne 18W (domaine particulier sur lequel l’étude a été concentrée). En conclusion, ce travail apporte un point de vue nouveau sur la salinisation des eaux souterraines de la région du Sahel-Doukkala et a permis de proposer un modèle d’étude qui aide à la caractérisation de la salinité des eaux dans un aquifère côtier. / Abstract

L'utilisation couplée de la géophysique, de traçages d'essais, de bilan hydrique, de la géologie, de l'hydrogéologie, et d'analyse statistique sur les données physico-chimiques a permis de mettre en évidence -des infiltrations de lixiviats comprises entre 31 et 43% à travers une interface naturelle shisteuse, et > à 45% à travers une barrière artificielle géomembranaire, -et un impact localisé sur le réseau piézométrique existant. Les lixiviats récoltés sont traités par lagunage naturel. Suite à l'arrêt des dépôts, l'activité de biodégradation diminue et engendre une baisse de la nocivité des lixiviats bruts, modifiant ainsi le fonctionnement hydrobiologique des lagunes. On note une diversification de l'ensemble des composants de la boucle microbienne assurant le recyclage de la matière. La structuration de la pyramide trophique a permis d'atteindre en dernière lagune, un écosystème viable pour la faune piscicole. Les lixiviats traités subissent une seconde épuration naturelle dans le ruisseau récepteur. Une approche bactériologique des lixiviats, des lagunes et des eaux souterraines a permis d'évaluer la survie des bactéries fécales dans ces différents milieux. Cette décharge ne constitue pas une source importante de bactéries fécales. L'étude de ce site où lixiviats de décharge et apports de fosse septique se mélangent confirme le rôle d'Escherichia coli et des Entérocoques comme marqueurs de contamination fécale assez récente. L'aquifère schisteux s'apparente plus à un aquifère fracturé qu'à une zone imperméable, avec une circulation préférentielle le long de fractures qui n'assure pas une filtration et en font un aquifère vulnérable aux contaminations bactériennes.

Dans les milieux fracturés, l'analyse des causes menant un versant fracturé stable à évoluer vers de grands<br />mouvements de terrain met en évidence le rôle de l'eau comme facteur aggravant et déclencheur des instabilités<br />de versants. Les interactions à long terme eau / roche sont interprétées à partir de la composition chimique de<br />l'eau des sources, qui renseigne sur l'état d'altération du versant (facteur aggravant) et sur le passage des ondes<br />de crue dans le massif (facteur déclencheur).<br />Ainsi, l'hydrochimie permet de reconstituer les écoulements dans les versants instables. Une approche à<br />plusieurs échelles des relations entre les écoulements et les structures gravitaires, souligne le rôle de drain de ces<br />structures. Les comparaisons entre les sites permettent de discuter l'évolution à long terme des effets de l'eau sur<br />la déformation des milieux fracturés. Les mouvements gravitaires lents (basculement, effondrement)<br />décompriment le versant, favorisent l'infiltration des eaux de surface et provoquent l'apparition d'aquifères<br />perchés dans les secteurs décomprimés. Avec la déstabilisation, l'effet saisonnier des variations de pressions<br />d'eau diminue, mais l'influence de la charge, liée au volume d'eau infiltrée, augmente fortement. Cette charge<br />s'applique en partie haute du versant et peut déclencher une rupture.<br />De plus les équilibres hydrogéochimiques observés dans les zones stables sont rompus lorsque le massif est<br />soumis à une déformation. La dynamique de dissolution des sulfates évolue avec les déformations du massif.<br />Ainsi, l'hydrochimie enregistre les déformations actuelles, mêmes faibles, des versants et constitue un outil<br />performant pour la surveillance des zones instables.

L'approche pluri-scalaire des aquifères karstiques développée au cours de cette étude est basée sur des mesures hydrauliques, hydrochimiques et de déformation réalisées in situ sur deux sites expérimentaux.<br />Dans un premier temps, des investigations ont été menées à l'échelle de la fracture ou du groupe de fractures, sur le site de Coaraze (Alpes Méridionales, France). Durant une seconde phase, l'aquifère karstique a été abordé dans son ensemble. Le site choisi est l'aquifère de la source de Fourbanne (avant-pays jurassien). Ce site a été instrumenté de manière à étudier le comportement des volumes d'eau infiltrés en surface, lors de leur traversée de la zone non-saturée puis de la zone saturée.<br />Un contraste entre la signature hydrogéochimique des discontinuités perméables et celle des discontinuités peu perméables a été mis en évidence à l'échelle d'un groupe de discontinuités rocheuses, ainsi qu'une sensibilité hydraulique accrue des discontinuités peu perméables vis-à-vis de la déformation. La prise en compte du travail réalisé à l'échelle de la fracture ou du groupe de fractures dans l'étude de l'aquifère karstique dans sa globalité a permis d'établir un modèle conceptuel du transfert des éléments anthropiques à travers l'aquifère. De plus, il apparaît qu'une analyse fine du signal chimique drainé par la source permet de reconstituer les relations hydrauliques existant entre les volumes peu perméables et le conduit au sein de la zone noyée. Enfin, les mécanismes mis précédemment en évidence à plusieurs échelles permettent d'interpréter une réponse hydrochimique post-sismique enregistrée à la suite d'un séisme.

Cette thèse étudie les formations quaternaires , molassiques et l'hydrogéologie de la basse vallée de l'Arve.

L'étude géologique de la région lémanique ( Bas Chablais) est complétée par l'étude hydrogéologique des diverses formations. Le bilan chimique des apports au Leman est aussi réalisé totalement.