Les eaux souterraines des plaines alluviales agricoles sont particulièrement vulnérables à la contamination en nitrates en raison d’une fertilisation importante, et de la faible profondeur des aquifères. Au sein de ces plaines alluviales, les zones ripariennes, caractérisées par des échanges importants entre les eaux de surface et les eaux souterraines, constituent des environnements propices à l’atténuation des nitrates via le processus de dénitrification. Ce processus naturel dépend de nombreux facteurs et est caractérisé par une forte variabilité spatio-temporelle. La modélisation est une approche intéressante pour étudier la dénitrification au sein des zones ripariennes car elle permet d’intégrer les différents facteurs contrôlant le processus de manière dynamique. L’objectif de cette thèse est d’améliorer la caractérisation et la quantification du processus de dénitrification et d’identifier ses facteurs de contrôle dans les plaines alluviales à travers une approche de modélisation à l’échelle du tronçon de plaine alluviale. L’analyse d’un jeu de données collectées dans un réseau de 25 piézomètres installés dans un méandre de la Garonne (Monbéqui, 6,6 km²) lors de 12 campagnes mensuelles a permis, dans un premier temps, d’identifier les facteurs contrôlant la dynamique des nitrates et le processus de dénitrification. Les données ont ensuite servi à la mise en place et à la validation de l’application du modèle distribué MOHID Land pour simuler l’hydrologie de la zone d’étude. Puis, un module permettant de simuler la dénitrification et prenant en compte les facteurs identifiés au préalable, a été introduit dans le modèle. L’analyse des données récoltées sur le terrain a montré que la dénitrification dans la zone d’étude est contrôlée par la géomorphologie, l’hydrologie et la présence de carbone organique. L’application du modèle hydrologique distribué MOHID Land a permis de simuler correctement l’hydrologie du site étudié en prenant en compte la géomorphologie de la plaine alluviale, les échanges eaux de surface - eaux souterraines et les épisodes de crues. Un module de dénitrification incluant à la fois le carbone organique dissous apporté par la rivière et le carbone organique particulaire présent dans l’horizon supérieur des sols a été implémenté dans le modèle hydrologique. Les résultats indiquent une dénitrification moyenne de 28 kg-N.ha-1.an-1 sur la période simulée dans la zone riparienne de Monbéqui. La dénitrification est plus importante dans les zones ripariennes de basses altitudes et plus globalement dans la partie aval du méandre, caractérisée par de fortes concentrations en nitrates. Les facteurs contrôlant la dénitrification au sein des plaines alluviales ont été identifiés et sont i) la géomorphologie qui détermine la saturation des horizons supérieurs des sols et la disponibilité du carbone organique ; ii) les écoulements souterrains qui contrôlent la répartition spatiale des nitrates, et iii) l’intensité et la fréquence des épisodes de crues qui entrainent des périodes favorables à la dénitrification. Finalement, les résultats obtenus dans la zone d’étude ont été comparés avec des applications du modèle dans des plaines alluviales possédant des caractéristiques contrastées, validant ainsi l’utilisation du modèle dans les environnements de plaine alluviale variés. Les résultats ont mis en avant l’importance de la connectivité hydrologique entre la rivière et la nappe alluviale ainsi que la distribution spatiale des sources de nitrates et de carbone organique comme facteurs expliquant les différences de capacité de dénitrification entre les sites. Ces travaux ouvrent des perspectives pour évaluer l’impact des modifications induites par le changement global sur le processus de dénitrification ainsi que sur leur modélisation à plus large échelle. / Groundwater systems in cultivated floodplains are vulnerable to nitrate contamination due to extensive fertilisationand the shallow depth of the groundwater. Within the floodplain environment, riparian areas, characterised by significantexchanges between surface water and groundwater, are a favourable site for nitrate removal through denitrification.Denitrification is a natural process influenced by numerous factors and characterised by a high spatio-temporal variability.Modelling is an interesting approach for the study of denitrification within riparian areas because it means that floodplainspatial heterogeneity can be taken into account and many of its control factors integrated.The main objective of this thesis was to enhance knowledge of the denitrification process in floodplains and toidentify its control factors using a modelling approach at the scale of the floodplain reach. First, a dataset collected at amonthly time step over the course of a year within a 25-piezometer network of a meander area (Monbéqui, 6.6 km²) wasanalysed in order to identify factors controlling nitrate and denitrification patterns. The data were then used to set up andvalidate the MOHID Land model to simulate the hydrology in the study area. A module designed to simulate thedenitrification process, taking the main denitrification control factors into account, was then integrated into the MOHID Landmodel.The analysis of the dataset collected from the study area showed that denitrification was controlled bygeomorphology, hydrology and organic carbon presence. The application of the MOHID Land model allowed the hydrologyof the study area to be reproduced correctly, particularly the surface water – groundwater exchanges and the influence offlood events. A denitrification module integrating dissolved organic carbon borne by the river and particulate organic carbonfrom soil was added to the model. The results indicated that denitrification in the modelled riparian area was an average ofaround 28 kg-N.ha-1.yr-1 over the simulated period. High denitrification areas were located within the low elevation riparianarea and, more generally, in the downstream area of the meander where the nitrate concentrations were highest. The factors controlling denitrification that were identified in the study area were i) geomorphology, which controlled topsoil layersaturation and organic carbon availability; ii) groundwater flowpaths, which controlled the variability in nitrateconcentrations over the study area; and iii) flood event frequency and intensity, leading to high denitrification periods.Finally, the results were compared with other applications of the model in contrasting floodplains in order to assess themodel’s performance in various floodplain environment. The results indicated that hydrologic connectivity between the riverand groundwater and the spatial location of sources of nitrates and organic carbon were the major factors behind differencesin the denitrification process between floodplains. This study provides insight for an assessment of the impact ofmodifications that could be brought about by global changes to the denitrification process and for the modelling ofdenitrification at larger scales.

La pollution par les nitrates des eaux de surface et des eaux souterraines a suscité une attention mondiale ces dernières années. La recharge des eaux souterraines via d'infiltration dans les zones cultivées est une source importante de la contamination des eaux de surfaces. Les plaines alluviales supportent une activité agricole intensive et subissent une pollution aux nitrates importante. Il a été démontré que les échanges entre les eaux de nappes et la rivière contribuent à la rétention et/ou transformation de l'azote dans le continuum eaux de surface-eaux souterrains. La compréhension et la quantification des processus d'atténuation des concentrations en nitrates se produisant à l'interface nappe-rivière permettraient d'améliorer la connaissance du cycle de l'azote à l'échelle du bassin versant. Les objectifs de cette thèse sont : 1) quantifier les volumes d'eau échangés entre la rivière et l'aquifère alluvial dans les zones de plaine alluviale à l'échelle du bassin versant et 2) quantifier les taux de dénitrification dans les nappes alluviales à l'échelle du bassin versant et évaluer leurs influences sur les flux de nitrates de la rivière. Un échantillonnage sur le terrain ainsi qu'un travail de modélisation ont été effectués pour atteindre ces objectifs. Les campagnes d'échantillonnages sur le terrain ont eu lieu d'avril 2013 à mars 2014 sur le site d'étude de Monbéqui dans la plaine alluviale de la Garonne. Le modèle Soil and Water Assessment Tool (SWAT) qui est largement utilisé à travers le monde a été choisi pour simuler les processus hydrologiques et le cycle de l'azote. Cependant, la simulation des échanges nappe-rivière qui se produisent dans la plaine alluviale n'est pas prise en compte dans la version originale de SWAT. Premièrement, l'équation de Darcy a été introduite pour simuler les échanges nappe-rivière à partir de la structure Landscape Unit (LU). L'influence des crues débordantes sur ces échanges a également été ajoutée dans le modèle. Le modèle modifié, SWAT-LUD, a d'abord été appliqué à un méandre de la plaine alluviale de la Garonne- Monbéqui (25 km²). Ensuite, un module supplémentaire représentant les processus de dénitrification dans les aquifères peu profonds des nappes alluviales a été développé et ajouté au modèle SWAT-LUD. Les flux de nitrates ainsi que les taux de dénitrification de l'aquifère alluvial de Monbéqui ont alors été quantifiés. Dans un deuxième temps, le modèle SWAT-LUD a été appliqué à l'échelle de la plaine alluviale de la Garonne dans son cours moyen (environ 4600 km²) et l'influence de la dénitrification de l'aquifère alluvial sur les flux de nitrates de la rivière a été quantifiée. Finalement, le modèle a été appliqué sur l'ensemble du bassin versant de la Garonne (environ 51 500 km²) et l'influence des échanges nappes-rivières sur le cycle hydrologique du bassin versant a été évaluée. Les résultats ont montré que le modèle SWAT-LUD pouvait représenter de façon réaliste les échanges nappe-rivière ainsi que les taux de dénitrification dans les aquifères alluviaux à différentes échelles. Les flux échangés vont majoritairement de l'aquifère vers la rivière et contribuent pour 65% du volume total échangé. À l'échelle du bassin versant de la Garonne, le volume annuel échangé entre la nappe et la rivière représente environ 5% du débit annuel de la Garonne. A l'échelle du méandre, le taux annuel de dénitrification dans la zone riparienne a été estimé à environ 130 N-NO3-.ha-1.an-1. Près de 40% des nitrates arrivant dans cette zone ont été dégradés via les processus de dénitrification. Dans le cours moyen de la Garonne, les taux de dénitrification annuels dans ces mêmes zones varient entre 55 et 120 kg N-NO3-. ha-1. an-1. / Nitrate pollution in surface water and groundwater systems has attracted worldwide attention in recent decades. Recharged groundwater infiltrating through cultivated fields is an important source of the nitrate contamination of surface water. As alluvial plains support intensive agricultural activities, they often suffer from groundwater nitrate pollution. The exchanges between surface water and groundwater (SW-GW) were proved contributing to nitrate retention and/or transformation in the land-surface water continuum. The understanding and quantifying of nitrate attenuation processes occurring at the surface-groundwater interface would enhance understanding of nitrogen cycling at the catchment scale. The objectives of this thesis were: 1) quantifying the exchanged SW-GW volume in the floodplain area at the catchment scale and 2) quantifying the shallow aquifer denitrification rate in the floodplain area at the catchment scale and evaluating its influence on the nitrate flux in the river. Field sampling and modelling study were conducted to achieve these objectives. Monthly field work campaigns were carried out from April 2013 to March 2014 at the Monbéqui site in the Garonne river floodplain. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) which has been successfully applied all over the world was chosen to simulate the hydrologic processes and nitrogen cycle. However, the simulation of the water exchange between river and groundwater occurring in the floodplain area was not simulated in the original SWAT model. Firstly, the Darcy's equation was implemented to simulate SW-GW exchanges based on the Landscape Unit (LU) structure in the floodplain area. The influence of flooding on the water exchange was also introduced to the model. The modified model was called SWAT-LUD and was applied to a meander of Garonne floodplain - Monbéqui (around 25 km2). Then, another module representing the denitrification processes in the floodplain shallow aquifer was developed and added to the SWAT-LUD model. The nitrate flux and shallow aquifer denitrification rates in Monbéqui was then quantified. Afterwards, the SWAT-LUD model was applied to the middle floodplain section of the Garonne River (around 4 600 km2) and the influence of shallow aquifer denitrification on the nitrate flux in the river was quantified. Lastly, the model was applied to the entire Garonne catchment (around 51 500 km2) and the hydrologic influence of SW-GW exchanges was evaluated. The results showed that the SWAT-LUD model could satisfactorily represent the SW-GW exchanges and shallow aquifer denitrification rate at different spatial scales. The main water flow direction is from the shallow aquifer to the river, with water flowing in this direction accounted for around 65% of the total exchanged water volume. In the Garonne catchment, the annual total exchanged water volume represented around 5% of the total discharge volume of the Garonne river. For the Monbéqui site, the simulated annual denitrification rate in the riparian zone was around 130 kg N-NO3-ha-1y-1. Around 40% of the nitrate input in this zone was degraded through denitrification. In the middle floodplain section, the annual denitrification rate in the near bank zone ranges from 55 to 120 kg N-NO3-ha-1y-1.

Cette étude porte sur la dynamique des centuriations d'origine romaine de la plaine centrale de Venise, limitée par la lagune et les Alpes d'une part, les fleuves Brenta et Piave de l'autre. Il s'agit d'évaluer la nature des interactions entre les morphologies agraires héritées de l'arpentage romain et les sociétés historiques, médiévales et modernes, qui intègrent, en le transformant, l'héritage Antique. La compréhension des contraintes environnementales et de l'organisation des ressources en eau est essentielle : elle justifie de l'importance d'une démarche qui prend en compte, dans le cadre d'un Système d'Information Géographique (SIG), à la fois l'étude de la morphologie agraire et l'analyse géomorphologique. Ce travail est structuré en trois points. Le premier prétend à un rappel historiographique mais aussi à une présentation des méthodologies utilisées pour l'étude géographique des formes du paysage vénitien. Le second aborde les plaines alluviales du Brenta et du Piave du point de vue géomorphologique puis sous l'angle de l'étude morphologique des centuriations romaines. Enfin, le troisième propose, sous la forme d'une synthèse, les principaux résultats qui ouvrent sur l'appréhension des dynamiques médiévales et modernes. Ces dernières soulignent que, en Vénétie, la centuriation est avant tout un objet résilient qui doit sa visibilité aux contextes environnementaux originaux de la plaine centrale, mais surtout à la nature des formes de gestion des ressources hydriques durant le Moyen Age et l'époque moderne.

Ces recherches visent à développer une approche intégrée des processus d’évolution d’une vallée fluviale en relation avec les facteurs de contrôles climato-anthropiques. Cette étude est sur deux sites de la moyenne vallée du Cher. L’objectif est de caractériser la sensibilité des milieux fluviaux aux variations climatiques majeures de la transition Tardiglaciaire-Holocène ancien et aux variations plus modestes de l’Holocène récent mais également d’appréhender les réponses à l’impact des sociétés du passé depuis le Néolithique. Les résultats mettent en lumière deux temporalités principales. Tout d’abord, la transition du Tardiglaciaire à l’Holocène (15 000- 11 5000 cal. BP) traduit un contrôle climatique à l’origine d’une métamorphose du style fluvial caractérisée par le passage d’un cours à chenaux multiples à une rivière méandriforme. La seconde moitié de l’Holocène correspond à une période de forte mobilité des méandres au sein de la plaine d’inondation. Cette mobilité très importante des chenaux observée jusqu’au milieu du Moyen-Age contraste très fortement avec la situation actuelle caractérisée par une très faible migration des méandres. Ce changement morphodynamique majeur est à mettre en relation avec des aménagements hydrauliques et proto-industriels installés dès la période médiévale. Cet équipement lourd et densément réparti le long du cours d’eau constitue une véritable entrave à la mobilité de la rivière. Ces résultats mettent donc en évidence différents forçages. Ainsi les variables de contrôle sont d’ordre climatique durant la majeure partie de l’Holocène et le forçage d’origine anthropique reste modéré et discontinu. C’est à partir du milieu du Moyen-Age que le contrôle anthropique s’affirme pleinement jusqu’à modifier durablement les dynamiques hydrologiques et morphosédimentaires. / This research aims to provide an integrated approach to the evolution of a floodplain in relation to climatic and-anthropogenic controls. This study was conducted on two sites in the middle Cher valley. The objective is to characterize the sensitivity of river environments to major climatic variations of the Lateglacial-Holocene transition and to smoother variations of the recent Holocene, but also to understand the responses to the impact of societies since the Neolithic. The results highlight two main temporalities. First, the transition from the Lateglacial to the Holocene (15,000- 11,5000 cal. BP) reflects a climatic control that has led to a fluvial metamorphosis of the river pattern from a multi-channel to a meandering river. The second half of the Holocene corresponds to a period of high meander mobility within the floodplain. This very high channel mobility observed up to the middle of the Middle Ages contrasts very strongly with the current situation, which is characterized by very low migration rate. This major morphodynamic change is to be linked to hydraulic and proto-industrial structures installed since the medieval period. This heavy and densely distributed equipment along the river is a strong obstacle to the mobility of the river. These results therefore highlight different forcings. Thus, the control are of a climatic nature during most of the Holocene and anthropogenic forcing remains moderate and discontinuous. It was from the middle of the Middle Ages that anthropogenic control became fully established until it permanently modified hydrological and morphosedimentary dynamics.

Cette étude aborde : - le cadre géographique et géologique - la cartographie géotechnique - synthèse des résultats et - les propriétés géotechniques des sols. Elle concerne le moyen Grésivaudan soit l'espace entre Crolles et Le touvet ( Isère).

Ce travail (1970) contribue a la connaissance géologique, géomorphologique, climatologique , hydrogéologique et hydrochimique de la plaine alluviale des alentours de Grenoble ( Sud) .