Les systèmes sédimentaires turbiditiques ont de tout temps présenté un intérêt pour la recherche académique et industrielle. Ils correspondent à d’importantes accumulations sous-marine, à l’organisation complexe et se développant au pied des marges continentales. Les processus gravitaires assurant le transport des matériaux au sein de ces systèmes sont variés et organisés selon un continuum longitudinal évoluant depuis les dépôts les plus concentrés vers des courants turbulents à l’aval via des effets de perte de charge et d’incorporation d’eau. Parmi les nombreux paramètres contrôlant l’organisation de ces systèmes, l’inclinaison de la pente continentale apparait comme un paramètre majeur. Les découvertes récentes de réservoirs pétroliers au pied de marges dites abruptes, associées à des pièges stratigraphiques suscitent un intérêt particulier des industriels sur les modalités de mise en place de ces systèmes à la transition entre la zone de bassin et la pente. L’analyse des architectures de dépôt, et des variations hydrodynamiques des écoulements, dans ces zones critiques de fermeture des réservoirs apparait comme cruciale d’un point vu académique et pétrolier. Les systèmes turbiditiques du bassin de Tabernas en Espagne (Tortonien supérieur/Messinien préévaporitique) d’une part, les Grés d’Annot dans le bassin du Sud-Est (France, Eocène/Oligocène) d’autre part et enfin les systèmes Crétacés de la marge Ivoirienne se développent dans des contextes de marge abrupte. Ils présentent des profils de pentes escarpées constituant de bons analogues adaptés à l’étude de la mise en place de ce type de réservoirs pétroliers. Ce travail se base sur des données de terrain (relevés de logs sédimentologiques, cartographie, mesure de paléo-courant) et sur l’analyse d’un bloc de sismique 3D le long de la marge Ivoirienne pour renforcer la pertinence des comparaisons. Les dépôts de ces systèmes turbiditiques témoignent des processus de ségrégation des écoulements avec un piégeage préférentiel des particules les plus grossières localisé au niveau des variations de pente le long du thalweg. Ces variations de la topographie sont à l‘origine de ressaut hydraulique entrainant une modification des écoulements. L’étude fine de l’architecture et de la mise en place de ces dépôts formant le biseau amont de ces systèmes sur la pente, apporte des avancées inédites sur les continuums de dépôts des écoulements au sein des zones de canyon et à la transition canyon/bassin. De plus, cette analyse met en évidence l’impact des zones de rupture de pente et du phénomène de ressaut hydraulique pouvant en découler. Le caractère pseudo tridimensionnel de tous les affleurements étudiés, semble au moins partiellement valider l’existence de biseaux amonts des systèmes turbiditiques. Néanmoins aucun d’entre eux ne permet de documenter le recouvrement amont par des argiles ; lesquelles assureraient en conditions réelles la qualité de la couverture. En amont de ces zones de biseaux, la présence de zone de By-pass des écoulements gravitaires apparait liée à l’augmentation de la pente et aux transformations des écoulements au passage des zones de ressaut hydraulique. Les modalités de biseaux amont des systèmes turbiditiques sont directement reliées à la présence de zone de changement de pente, où le phénomène de ressaut hydraulique entraine le dépôt d’une partie de la charge sédimentaire la plus grossière des écoulements sous forme de lags deposits s’accompagnant ou non d’une érosion partielle du fond marin. Cette érosion peut prendre la forme de structure du type plunge and pool dans le cas d’une diminution importante de la pente. Les biseaux peuvent également se mettre en place par des phénomènes d’érosion/dépôts régressifs sur la pente. Ce travail a été réalisé dans le cadre d’une thèse CIFRE en partenariat avec l’université Côte d’Azur, le groupe TOTAL et le laboratoire de Géoazur. / Turbidite systems present both academic and industrial interest for research. They correspond to important marin accumulations developing at the base of the continental slope, with a complex organization. The gravitational processes for transporting materials within these systems are varied and organized along a longitudinal continuum evolving from the most concentrated deposits to turbulent downstream currents through pressure drop and water incorporation effects. Among the many parameters controlling the organization of these systems, the inclination of the continental slope appears as a major parameter. The recent discoveries of oil reservoirs at the foot margins considered as “steep” associated with stratigraphic traps arouse particular industrial interest in the methods of setting up these systems at the transition between the basin zone and the slope. The analysis of the deposition architectures, and the hydrodynamic variations of the flows in these critical zones of field appears as crucial from an academic and petroleum point of view. The turbidite system of the Tabernas Basin in Spain (Upper Tortonian / Messinian Pre-Evaporitic), the Annot Sandstone in the South-East Basin (France, Eocene / Oligocene) and the Cretaceous system of the Ivorian margin develop in steep margin contexts with steep slopes profiles constituting good analogs adapted to the study of this type of stratigraphic trap. This work is based on field data (sedimentological log survey, cartography, paleocurrent measurement) and on the analysis of a 3D seismic block along the Ivorian margin to reinforce the relevance of the comparisons. Deposits of these turbidite system indicate segregation processes with preferential trapping of the coarser particles located in the upstream zones at the level of the slope break along the thalweg. These variations of the topography initiated a hydraulic jump causing a change in the flow condition. The detailed study of the architecture and the formation of these deposits forming the upstream pinch-out on the slope brings a new light on the continuity of these sandbodies within the zones of canyon and the transition canyon / basin. In addition, this analysis highlights the impact of the slope failure zones and the hydraulic jump phenomenon that may result. The pseudo-three-dimensional character of all outcrops studied seems to validate the existence of upstream pinch-out of turbidite systems. Nevertheless, none of them allows to document the upstream recovery by clays; which would ensure in real conditions the quality of the cover. Upstream of these pinch-out, the presence of by-pass zones appears related to the increase of the slope gradient and the flows transformations while crossing the hydraulic jump. The upstream pinch-out modalities of turbidite systems are directly related to the presence of a slope break where the hydraulic jump phenomenon causes the deposition of a part of the coarsest sediment load as lags deposits accompanied partial erosion of the seabed, often taking the form of plunge and pool in the case of a significant decrease of the slope. This work was conducted as part of a CIFRE thesis in partnership with the Côte d'Azur University, the TOTAL group and the Géoazur laboratory.

En Haute-Normandie, où l'essentiel de la ressource en eau potable provient de la Nappe de la Craie, les captages d'eau sont souvent affectés par des phénomènes de turbidité, induisant un risque sanitaire considérable pour les populations, en période de fortes pluie. Ce phénomène est lié à la nature karstique de l'aquifère de la Craie. Les forages réalisés en plaine alluviale de la vallée de Seine sont moins atteints par la turbidité. Nous étudions les modalités du transport des particules depuis un point d'engouffrement sur le plateau (perte) jusqu'à un exutoire naturel (source karstique), et un exutoire artificiel en plaine alluviale (forage AEP). La recherche développée dans cette thèse consiste d'une part en l'élaboration d'une méthodologie de mesure in situ de la charge solide en suspension, et d'autre part en une analyse théorique, axée sur l'expérimentation et la modélisation, du transport de particules (transport et dépôt) en milieu poreux à forte perméabilité. Dans tous les cas, une comparaison traceur dissous/particules est réalisée. Le transport de particules jusqu'à la source se fait sur un mode typiquement karstique. Les phénomènes de dépôt et de relargage apparaissent importants en regard du transfert direct. Le transit jusqu'au forage est caractérisé par un mode de transport différent, non karstique, que l'on attribue à l'influence de l'interface Craie/alluvions, celle-ci se comportant à l'échelle du terrain comme un milieu poreux piégeant une quantité importante de particules. Les expérimentations en laboratoire corroborent cette hypothèse.

L'étude des matières en suspension (MES) minérales est essentielle pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes en Manche : les MES influencent la pénétration de la lumière dans la colonne d'eau, paramètre clé pour la production biologique, et sont susceptibles de transporter des polluants et nutriments. Lors de ce travail, la dynamique des MES minérales de surface en Manche est étudiée à l'aide de deux méthodes complémentaires : l'observation par satellite et la modélisation numérique tridimensionnelle. Dans un premier temps, les images satellite MODIS et MERIS, traitées par l'algorithme semi-analytique développé par l'IFREMER et représentant les MES non-algales de surface, sont analysées afin d'élaborer trois modèles statistiques permettant d'estimer la MES de surface en fonction de variables basiques telles que le coefficient de marée, la hauteur significative des vagues et la concentration moyenne en chlorophylle-a. Dans un deuxième temps, le modèle hydrosédimentaire multiclasse tridimensionnel ROMS (Regional Ocean Modeling System) est implémenté en Manche. Il prend en considération le forçage par la marée aux frontières ouvertes, la contrainte exercée par le vent à la surface de la mer, l'interaction houle-courant en couche limite de fond et l’hétérogénéité spatiale réaliste du lit sédimentaire. Les résultats du modèle statistique le plus sophistiqué sont également utilisés pour forcer la concentration en MES aux frontières ouvertes du domaine de calcul. Des tests de sensibilité sur les conditions limites montrent l'importance de considérer de manière réaliste les sédiments entrant en Manche par les frontières ouvertes lors de la modélisation numérique. L'influence de la biologie sur les MES minérales est testée en utilisant une formulation de la vitesse de chute et de la contrainte critique d'érosion variant saisonnièrement.Grâce à ces deux outils associés, les influences respectives de la marée, de la houle et de la biologie sur les MES minérales sont mises en avant et localisées en Manche. Le modèle numérique prédit que les MES de surface sont composées principalement de silts (>70%). Les silts en suspension en surface proviennent majoritairement du lit sédimentaire près des côtes en Manche orientale et des frontières ouvertes du domaine de calcul à l'ouest de la presqu'île du Cotentin et au large en Manche centrale et orientale. Les variations des MES de surface sont ensuite étudiées aux échelles des cycles de marée semi-diurnes, vive-eau/morte-eau et autour d'un épisode de houles. Enfin, l'évolution de la concentration de sédiments dans la zone de forte turbidité autour de l'île de Wight peut être analysée suivant les conditions hydrodynamiques afin d'évaluer les rôles respectifs des processus locaux d'érosion/dépot et d'advection dans la génération de ces turbidités remarquables. / Study of mineral suspended particulate matter (SPM) is essential to understand ecosystem dynamics. SPM influences light penetration which is closely related to primary production and carries pollutants and nutrients within the water masses. This work aims to study near-surface mineral SPM dynamics in the English Channel using two complementary methods: remote-sensing by satellites and numerical modelling.Firstly, MODIS and MERIS satellite images processed by the IFREMER semi-analytical algorithm and describing non-algal SPM, are analysed to build three statistical models which are able to estimate near-surface SPM using simple variables, e.g., tidal coefficient, significant wave height and mean chlorophyll-a concentration. Secondly, the three-dimensional hydrosedimentary model ROMS (Regional Ocean Modeling System) is applied in the English Channel. It considers tidal forcing along open boundaries, wind stress at the sea-surface, wave-current interactions in the bottom boundary layer and realistic heterogeneous bottom sediments. Results of the more sophisticated statistical model is also used to impose SPM concentrations at open boundaries. Sensitivity tests on SPM boundary conditions show the importance of prescribing realistic sediment concentrations to improve the model predictions. Biological influences on mineral SPM are also tested using settling velocity and critical shear stress for erosion which vary with seasons.Both statistical and numerical models highlight and locate respective influences of tide, waves and biology on mineral SPM. Numerical predictions indicate that near-surface SPM is mainly composed of silts (>70%). Near-surface suspended silts come largely from seabed resuspension alongshore in the Eastern Channel and from the open boundaries of our limited-area coastal model at the West of Cotentin Peninsula and offshore. Near-surface SPM variations are investigated at semi-diurnal, neap-spring tidal cycle time scales and during a wave event. Finally, dynamics of sediments in the turbidity maximum zone around the Isle of Wight is examined depending on hydrodynamical conditions in order to distinguish the role played by advection and local erosion/settling processes in this area.

La migration des bancs de vase observée le long des côtes Guyanaises génère des problématiques de navigation, particulièrement pour l'unique port de commerce de Guyane localisé dans l'estuaire du Mahury. La dynamique hydrosédimentaire de cet estuaire mésotidal et l'influence des bancs sur cette dernière sont très peu renseignées. Les principaux résultats de cette étude mettent en évidence l'importance relative du débit et des courants de marée sur la dynamique des sédiments fins. Bien que l'asymétrie de la marée soit dominée par le flot, les courants de jusant sont prédominants en saison humide et équivalents aux courants de flot en saison sèche. La dynamique des sédiments fins est gouvernée par la remise en suspension, bien que des épisodes de stratification puissent fortement atténuer la turbulence durant les premières heures du jusant. Les flux résiduels de sédiments sont généralement orientés vers l'amont durant la saison sèche et vers l'aval en saison humide, excepté lorsque les débits sont inférieurs aux moyennes saisonnières. L'évolution des fonds de l'estuaire sur 20 ans indique néanmoins une stabilité des dépôts et souligne la capacité de l'estuaire à évacuer les sédiments apportés durant la phase d'envasement. L'interdépendance entre l'estuaire du Mahury et le banc de Kaw sera ainsi soumise à discussion. Elle permettra d'évaluer la capacité du banc de Kaw à influencer la sédimentologie de l'estuaire et inversement d'évaluer la capacité de l'estuaire à perturber la migration du banc. / The mud banks migration observed along the Guyanese coastline generates navigating issues, especially for the unique harbor of French Guiana located in the Mahury Estuary. The hydro-sedimentary dynamic of this mesotidal estuary and the influence of the mud banks migration is poorly documented. The main results have brought to light the relative importance of the river discharge and tidal currents on the fine sediment dynamics. Even though the tidal asymmetry is dominated by the flood, the ebb currents are predominant during the wet season and are equivalent to the flood currents during the dry season. The fine sediment dynamics are mainly governed by the resuspension even though some stratification events can highly damp turbulence during the first hours of the ebb. The residual fluxes of sediment are generally landward during the dry season and in the wet season when river discharges are lower than the seasonnal averages. However, the bathymetric evolution over 20 years indicates the stability of the deposits and underlines the estuary's capacity of flushing sediments brought from the mud bank. The interdependence between the Mahury Estuary and the Kaw mudbank will therefore be subject to discussion. It will allow us to evaluate the mud bank influence on the estuarine sedimentology or, inversely, evaluate the capacity of the estuary to interfere with the mud bank migration and slowing down its progression with the currents.

Le programme BIOZAÏRE, initié par IFREMER, porte sur l'étude des communautés benthiques de la marge équatoriale ouest africaine en relation avec leur environnement sédimentaire. La particularité de la marge est l'existence d'un canyon sous-marin qui entaille profondément le plateau et la pente continentale depuis l'estuaire jusqu'aux plaines abyssales, et où des courants de turbidité s'écoulent régulièrement. Une fraction significative de la matière organique est supposée dériver des apports véhiculés par le Zaïre.<br />Le présent travail a majoritairement consisté à identifier les origines de la matière organique. Dans ce but, la distribution des alcools linéaires et les contributions des alcools à courte chaîne carbonée et de ceux à longue chaîne carbonée, respectivement d'origines marine et terrigène, ont été étudiées. Des particules en sédimentation collectées par des pièges à particules lors d'une turbidite ainsi qu'en l'absence d'un tel événement, et des sédiments superficiels prélevés le long du canyon sous-marin du Zaïre ont été analysés afin d'établir les modes de transfert, la dynamique de déposition du matériel turbiditique, et leurs variations spatio-temporelles.<br />Les résultats montrent que les apports sont mixtes, marin et terrigène, avec une prédominance des alcools terrigènes à longue chaîne carbonée dans les sédiments du chenal (83% des alcools totaux). Les apports en matériel marin sont liés au panache de surface du Zaïre, alors que ceux terrigènes ont principalement lieu par les courants de turbidité. En effet, le matériel collecté en mars 2001 lors d'un tel événement présente une forte contribution des alcools à longue chaîne carbonée. Le matériel turbiditique a débordé du chenal sur les levées, où il atteignait une épaisseur <400 m. Le matériel qui sédimente sur les levées du chenal présente une composition différente des sédiments du chenal. De plus, malgré la forte contribution terrigène, une forte dégradation est observée dans les premiers mois suivants l'arrivée du matériel turbiditique : respectivement 92 and 47% des n-alcools à courte chaîne et à longue chaîne carbonée sont dégradés. Ainsi, des constantes de dégradation de 3.4 and 0.9 y-1 sont calculées.<br />Les différents biomarqueurs, alcools, stérols et hydroxy acides, ont été étudiés dans une dernière partie. L'analyse en composantes principales est une méthode complémentaire qui aide à l'étude des sources marine ou terrigène des biomarqueurs stérols, ainsi que celle de l'empreinte terrigène aux différents sites.

Le champ captant de Radicatel est un AEP historique et majeur de la ville du Havre et de son agglomération (255 000 hab.). C'est un système karstique en rive droite de la Seine dont l'aval hydraulique (la Seine) a subi un étagement et une diffluence en réponse aux fluctuations du niveau de base lors du Pleistocène. Cette structure géomorphologique couplée à un contexte structural dominé par la faille Fécamp-Lillebonne détermine le fonctionnement hydrologique et la vulnérabilité du système. L'étude de ce système se réalise en trois temps : (i) l'analyse de l'influence de la variabilité climatique, (ii) l'étude du contexte structural aux échelles régionale, et locale et (iii) l'étude du fonctionnement hydrologique de trois sources (Moulin B, Bruisseresse et Four aux Veaux) grâce à un suivi haute fréquence de la turbidité et de la conductivité électrique. Cette analyse pluri-disciplinaire a permis de montrer le lien entre les variations des signaux hydro-sédimentaire (turbidité et enregistrement sédimentaire) et les variations de l'indice climatique NAO démontrant que les systèmes karstiques de Radicatel présente de très fortes connexions avec les eaux issues du ruissellement. A ce contrôle climatique s'ajoute un contrôle structural marqué par la présence d'une faille orientée N150 entre la source du Moulin B et la source de la Bruisseresse, de failles secondaires N50-60, ainsi que la morphologie singulière du toit de l'Albien. Ce contexte structural et hydrogéologique est le cadre d'un graben compartimenté siège d'un aquifère très puissant et karstifié. L'étude du fonctionnement hydrologique des trois sources par traitement du signal des données de turbidité et de conductivité électrique conforte l'existence d'un caractère commun propre à l'aquifère de la craie, et des fonctionnements propres à chaque source lié à l'influence locale du cadre morpho-tectonique local.

Classiquement étudié par différentes disciplines scientifiques, le domaine de l'eau est au cœur des préoccupations environnementales contemporaines. En Europe, l'évaluation et le suivi de l'état écologique des "masses d'eau" sont désormais exigés par la législation communautaire, la directive cadre sur l'eau (DCE - 2000/60/CE) fixant des objectifs pour leur préservation ou leur restauration le cas échéant. Dans ce contexte, des expériences d'utilisation de l'imagerie satellitaire en appui au suivi écologique des eaux se sont succédées en Europe, notamment pour les masses d'eau côtières et pour les grands lacs. Malgré cela, la précision spatiale de l'imagerie utilisée pour ce type de suivi ne permet pas l'observation fine de secteurs littoraux très proches de la côte ou de lacs avec une surface réduite (par ex. inférieure à 5 km²). Pour ces espaces aquatiques particuliers, pourtant très nombreux, l'utilisation de la télédétection satellitaire est moins sollicitée. Cette recherche doctorale a été réalisée sur une zone littorale réunissant plusieurs de ces espaces aquatiques peu investigués par la télédétection satellitaire. Situé à la frontière orientale de l'Europe et à distance égale du pôle nord et de la ligne de l'équateur, le delta du Danube, en tant qu'espace naturel remarquable, bénéficie de différents statuts de protection (réserve de biosphère, site RAMSAR, patrimoine mondial naturel de l'UNESCO). Ceux-ci s'expliquent en grande partie par la forte diversité d'espaces aquatiques aussi bien sur la plaine deltaïque que sur la zone côtière adjacente (bras de fleuve, chenaux, lacs, baies, golfes, marais, îles-barrières). Ce continuum hétérogène, constituant l'hydrosystème du delta du Danube, et son prolongement en mer côtière, sont l'objet principal de ce doctorat. La notion d'échelle occupe une place centrale dans notre démarche d'analyse puisque l'on est à l'intersection de deux grands systèmes (le bassin versant du Danube et la mer Noire) dont les étendues sont de deux ordres de grandeurs plus vastes que celle du delta ; la dimension temporelle est aussi fondamentale dans la mesure où les processus de morphogénèse et de remaniement (naturels et anthropiques) se font fortement ressentir et se traduisent par une mobilité importante des formes de relief ainsi que des éléments de l'hydrographie deltaïque. Au delà des évolutions sur le moyen et long terme, la variabilité spatio-temporelle contemporaine des eaux au pas de temps intra-annuel (saisonnier et intra-saisonnier), jusque-là peu étudiée, a également été appréhendée dans cette thèse. Par son côté exploratoire, la mise en place d'une chaîne de traitements d'images satellitaires adaptée à l'étude des eaux deltaïques représente, en soi, l'objectif méthodologique principal de ce doctorat. Dans cette voie, différents lots d'images ont été mobilisés : en fonction des fluctuations du niveau d'eau du Danube, nous avons retenu la période 2006-2009, étudiée à travers un total de 85 images satellitaires, dont 52 à moyenne résolution spatiale (MERIS) et 33 à haute résolution spatiale (ALOS AVNIR-2, SPOT HRVIR, Landsat TM et ETM+) ; à ce premier lot s'ajoute une soixantaine de prises de vue "historiques" couvrant la période comprise entre 1972 et 2005 (capteurs de la série Landsat MSS, TM et ETM+), ainsi que, pour la période plus récente, cinq images Landsat TM de 2010 et 2011. Trois procédés distincts mais complémentaires ont été mis en œuvre pour traiter cet ensemble hétérogène d'images. L'analyse intégrée des résultats obtenus avec des données hydrologiques et météo-océanographiques nous a permis d'apporter des nouveaux éléments de compréhension sur le fonctionnement actuel et passé du delta du Danube.

Les travaux ont été effectués sur le golfe du Lion. Ils présentent des résultats combinés de l'interprétation d'images de satellites, obtenues dans l'infrarouge thermique (capteur AVHRR) et dans le domaine visible (capteur CZCS) avec des connaissances historiques et des mesures recueillies simultanément en mer. Ils permettent, d'une part, d'estimer la forte variabilité spatio-temporelle de la zone de dilution rhodanienne, en particulier sous l'influence du vent local et du débit du fleuve, et, d'autre part, d'observer la formation hivernale d'eau profonde dans le golfe du Lion. L'évolution saisonnière des zones de production dans le golfe du Lion est suivie à l'aide d'images de la concentration relative en pigments chlorophylliens et de la température de la mer. Le traitement d'images du spectre visible du satellite METEOSAT II permet l'estimation mensuelle de l'éclairement solaire global au niveau de la mer.

Cette thèse valorise les données de mesure en continu de pluie de débit et de turbidité, ainsi que les bases de donnée de résultat d'analyse et les connaissances acquises dans le cadre des trois observatoires français en hydrologie urbaine, OPUR-Paris, OTHU-Lyon et ONEVU Nantes, pour valider et améliorer les connaissances sur les flux et les sources de particules vectrices de contaminants, en réseaux d'assainissement unitaire. Les données provenant de 6 sites expérimentaux drainés par un réseau d'assainissement unitaire ont été exploitées : Marais, Quais et Clichy à Paris, Cordon Bleu et Saint-Mihiel à Nantes et Écully à Lyon, avec sur chaque site des bases de données de longue durée qui ont permis des études statistiques sur des échantillons de plusieurs dizaines d'événements pluvieux et de journées de temps sec. Cette thèse a permis : 1- d'évaluer la représentativité de la turbidité pour analyser du transport solide en réseau ; 2- d'analyser et de modéliser statistiquement les concentrations et les masses de particules à l'échelle événementielle ; 3- d'étudier la dynamique des flux et des concentrations à l'échelle intra-événementielle. Les résultats obtenus indiquent d'une part, que la turbidité permet de décrire les dynamiques intra-événementielles des flux et des concentrations à condition d'exprimer ceux-ci sous forme relative, normalisée par les valeurs moyennes événementielles. En revanche, ces valeurs événementielles sont attachées par des erreurs systématiques non négligeables induites par les variations inter-événementielles de la relation MES-Turbidité (intervalle de confiance de l'ordre de 30% de la moyenne). Ils confirment d'autre part que la contribution des dépôts aux flux de temps de pluie est importante mais variable (entre 20 et 80% de la masse à l'exutoire selon l'événement), y compris sur un site réputé exempt de dépôts (grossiers). Autrement dit, les problématiques d'ensablement et de pollution de temps de pluie ne sont pas nécessairement liées. L'autre contribution majeure est celle des eaux usées " de temps sec ". De plus, ils nous ont permis de progresser dans la compréhension des phénomènes de décalage temporel entre hydrogramme et pollutogramme et d'effet piston

Des approches parcimonieuses sont aujourd'hui développées pour la modélisation de la qualité des rejets urbains par temps de pluie, e adéquation avec la quantité de données disponibles. De plus, l'analyse des incertitudes apparaît comme un outil incontournable pour le test des modèles. Parallèlement, le développement des techniques de mesure en continu en réseau, spectrométrie et turbidité, permet l'obtention de données continues de flux de matières en suspension et de demande chimique en oxygène en grand nombre, apportant une information riche. Ce travail constitue une des premières études en hydrologie urbaine basée sur l'exploitation d'une grande base de données acquises par la mesure de la turbidité. Des mesures sur la période 2004-2008 ont été exploitées sur deux sites. Après traitement et validation, 263 et 239 événements pluvieux ont été retenus. L'analyse des données a permis la formulation d'hypothèses sur la génération des flux pour la proposition de modèles adaptés. Le test de l'approche multi-régression a confirmé la nécessité de construire des modèles locaux, basés sur une analyse approfondie des données. Les meilleurs modèles obtenus sont ceux pour la masse événementielle qui parviennent à reproduire en tendance la variabilité des observations. La méthode bayésienne a été utilisée pour le test d'un modèle d'Accumulation-Erosion-Transfert simple à l'échelle du bassin versant. Les premiers résultats mettent e défaut la structure du modèle testé. Cependant ces premiers tests ont démontré l'efficacité de la procédure d'analyse bayésienne, dont l'application du principe d'apprentissage permet d'améliorer de manière significative les structures des modèles. / More and more urban water managers are tackling the issue of water quality modelling. Current research works focus on parsimonious modelling approaches that match the amount of data available for calibration. Moreover uncertainties analysis now appears as an integrated step and a powerful tool in models testing. In parallel, development of in sewer continuous measurements based on spectrometry and turbidimetry techniques, provides large data base of continuous total suspended solids and chemical oxygen demand concentrations, providing much information on fluxes dynamics. This research work is one of the first studies in urban hydrology based on a large turbidity data base. Data from two sites have been treated and validated, with measurements over the period 2004-2008. 263 and 239 stormwater events were selected for the modelling work for the two sites. Data analysis provided insights for making assumptions on the pollutant fluxes generation and proposing adapted models. Test of multi-regression approach that it is necessary to build local approaches based on detailed data analysis. Best models were obtained for event mass, data variability could be reproduced in trend. Formal Bayesian approach was used for testing a simple global Accumulation-Erosion-Transfer model for Chassieu. First results evidenced the difficulties of the model to reproduce the dynamics variability. This may be due to the simple structure. However these first tests have demonstrated the efficiency of the Bayesian analysis procedure. ln particular, the application of the learning principle showed that model structure can be significantly and efficiently improved.