L'influence des fossés dans les phénomènes de crue, d'érosion hydrique des sols ou de transferts de polluants agricoles est bien connue à l'échelle locale. Cependant, on ne dispose que de peu de connaissances sur la variabilité spatio-temporelle des réseaux de fossés et de l'effet de cette variabilité sur les processus hydrologiques. L'objectif de ce travail de thèse vise donc à quantifier la relation entre l'organisation spatiale et temporelle des réseaux de fossés, éléments de la structure du paysage, et le fonctionnement hydrologique des paysages viticoles méditerranéens.Dans un premier temps, on propose d'analyser comment la densité des réseaux de fossés varie dans les paysages et à quel point elle est conditionnée par le milieu physique. Ensuite, un algorithme de simulation de réseaux est chaîné à un modèle hydrologique afin de quantifier le rôle de la densité des réseaux dans la régulation des écoulements de surface. En lien avec son rôle d'interception du ruissellement, l'effet anti-érosif des réseaux de fossés est alors analysé grâce à l'utilisation d'indicateurs géomorphologiques.Dans un second temps, on s'intéresse à la dynamique spatio-temporelle de la végétation des fossés et à son impact sur les transferts de pesticides. Pour cela, on caractérise puis simule les pratiques d'entretien des fossés et leurs impacts sur la végétation. On montre alors en mobilisant différents indicateurs que les pratiques actuelles ne sont pas optimales d'un point de vue de la rétention des pesticides.Cette thèse, qui s'appuie sur des méthodes de simulation du paysage, montre l'intérêt du chaînage entre modèles de structure et de fonctionnement du paysage. Ce chaînage a permis de quantifier le rôle des réseaux de fossés dans la modulation des processus hydrologiques. / The impact of ditch networks on runoff, soil erosion and pollutant transfer is well known at local scale. However, the spatio-temporal variability of ditch networks and the impact of this variability on hydrological processes has not been quantified. The aim of this thesis is thus to quantify the relation between the spatial configuration of ditch networks and the hydrological functioning of Mediterranean vineyards.First, the variability of ditch network density and the extent to which this density depends on the landscape attributes are analyzed. Then, a network simulator is used with a hydrological model to quantify the impact of ditch network density on runoff. In relation to the role of ditch networks in the interception of runoff on hillslopes, the protection against soil erosion procured by ditch networks is studied thanks to geomorphological indicators.Secondly, the spatio-temporal evolution of vegetation covers in ditch networks and its impact on the transfer of pesticides is analyzed. The ditch management regimes and their impact on ditch vegetation are simulated. Thanks to several indicators, it is shown that current management regimes are not optimal in view of pesticide retention.This thesis shows the interest in using a landscape structure model and a landscape functioning model. This allowed to quantify the impact of ditch networks on hydrological processes.

Les fossés agricoles sont des lieux préférentiels d’écoulement des pesticides à l’échelle du bassin versant depuis les parcelles agricoles vers les masses d’eau avales de surface et souterraines. Du fait de leur capacité de rétention ils sont réputés pouvoir exercer un pouvoir tampon pour limiter la dispersion des pesticides dans l’environnement. Les opérations d’entretien des fossés sont identifiées comme un moyen d’améliorer ce pouvoir tampon. Cependant, la connaissance du pouvoir tampon des fossés en fonction de leurs caractéristiques et de leur entretien est très limitée. L’objectif de ce travail est ainsi de quantifier l’impact des principales pratiques d’entretien sur l’évolution du pouvoir tampon d’une gamme de fossés infiltrants.La démarche suivie repose sur i) une caractérisation expérimentale de l’effet des principales pratiques d’entretien sur l’évolution des propriétés des fossés, ii) une analyse de l’influence de ces propriétés sur deux processus clé modulant la rétention des herbicides : la sorption et l’infiltration, iii) une exploration numérique, conçue sur la base des expérimentations, de l’effet de chaque pratique sur l’évolution annuelle du pouvoir tampon des fossés. Le dispositif expérimental a combiné des observations in situ à l’échelle du fossé élémentaire sur 3 bassins versants et des expérimentations au laboratoire et a concerné l’étude du comportement de 3 herbicides, glyphosate, diuron et isoproturon.Les résultats de ce travail ont mis en évidence que les opérations de brûlis, fauche et désherbage chimique améliorent le pouvoir tampon des fossés par rapport à un fossé non-entretenu alors que le curage le détériore. Ils ont aussi permis d’améliorer notre connaissance des propriétés et de la variabilité des matériaux formant les fossés, de proposer un nouvel indicateur de la capacité de rétention des fossés et d’évaluer des approches de modélisation de la rétention des pesticides par un bief de fossé infiltrant. / By linking cropped fields to downstream groundwater and surface water bodies, farm ditches constitute preferential pathways for pesticide dispersal at the catchment scale. But thanks to their pesticide retention capacity ditches are known for buffering pesticide non-point source pollutions. Ditch management operations were identified as mean to improve ditch buffering capacities. However, little is known about how pesticide retention capacities of ditches vary as a function of ditch properties and management. Accordingly, the objective of this work is to quantify how pesticide retention capacity in a range of infiltrating ditches evolves subsequently to the main management operations.The methodology relies on i) an experimental characterization of the main management operation effects on the evolution of ditch properties, ii) an analysis of how these properties influence two key processes regulating herbicides retention: sorption and infiltration, iii) a numerical exploration, based on the previously mentioned experimentations, of each operation effects on the yearly evolution of pesticide retention capacity of ditches. The experimental design combined in situ observations at the reach scale on 3 catchments as well as laboratory experimentations and concerned the behavior of 3 herbicides, glyphosate, diuron and isoproturon.The results of this works highlighted the fact that burning, mowing and chemical weeding operations increase pesticide retention capacities of the ditches as compared to an unmanaged ditch while dredging deteriorates it. They also allowed us to improve our knowledge on ditch materials properties and variability, to propose a new indicator of ditch retention capacity and to evaluate different modelling approaches of pesticide retention by infiltrating ditches.

L'influence des fossés dans les phénomènes de crue, d'érosion hydrique des sols ou de transferts de polluants agricoles est bien connue à l'échelle locale. Cependant, on ne dispose que de peu de connaissances sur la variabilité spatio-temporelle des réseaux de fossés et de l'effet de cette variabilité sur les processus hydrologiques. L'objectif de ce travail de thèse vise donc à quantifier la relation entre l'organisation spatiale et temporelle des réseaux de fossés, éléments de la structure du paysage, et le fonctionnement hydrologique des paysages viticoles méditerranéens. Dans un premier temps, on propose d'analyser comment la densité des réseaux de fossés varie dans les paysages et à quel point elle est conditionnée par le milieu physique. Ensuite, un algorithme de simulation de réseaux est chaîné à un modèle hydrologique afin de quantifier le rôle de la densité des réseaux dans la régulation des écoulements de surface. En lien avec son rôle d'interception du ruissellement, l'effet anti-érosif des réseaux de fossés est alors analysé grâce à l'utilisation d'indicateurs géomorphologiques. Dans un second temps, on s'intéresse à la dynamique spatio-temporelle de la végétation des fossés et à son impact sur les transferts de pesticides. Pour cela, on caractérise puis simule les pratiques d'entretien des fossés et leurs impacts sur la végétation. On montre alors en mobilisant différents indicateurs que les pratiques actuelles ne sont pas optimales d'un point de vue de la rétention des pesticides. Cette thèse, qui s'appuie sur des méthodes de simulation du paysage, montre l'intérêt du chaînage entre modèles de structure et de fonctionnement du paysage. Ce chaînage a permis de quantifier le rôle des réseaux de fossés dans la modulation des processus hydrologiques.