Le phosphore (P) est un facteur de contrôle de l’eutrophisation. Sa présence dans les masses d’eau est liée en partie à des émissions diffuses agricoles. L'objectif de cette thèse a été d'identifier et de quantifier les mécanismes à l'origine des transferts de P diffus, par une démarche intégrant analyse de données d'observations multi-échelle et modélisation.L'analyse d'une chronique de chimie de l'eau à l'exutoire d'un petit bassin versant agricole a révélé que les formes particulaires et dissoutes du P avaient des origines différentes dans le paysage, et étaient transférées de manière indépendante. Le P particulaire provient des sédiments du cours d'eau, de l'érosion des berges et occasionnellement d'épisodes érosifs dans les versants. Le P dissous provient des sols de la zone riparienne; il est transféré par écoulement de subsurface lorsque les fluctuations de nappe créent une connexion hydrologique avec la rivière.Un suivi multi-site de la concentration en P dans l'eau des sols ripariens a permis de mettre en évidence que la nappe agissait non seulement sur le transfert, mais aussi sur la solubilisation du P. Deux moments importants ont été identifiés : la période de sécheresse estivale est favorable à la constitution d'un pool de P mobile dans les sols, exporté à l'automne; lorsque la nappe stagne dans les sols, la dissolution réductrice des oxydes de Fer provoque un second relargage de P. Un modèle couplé hydrologie-biogéochimie a permis de préciser le rôle de la nappe, de la teneur en P des sols et des variations d'humidité et de température. Une analyse de l' / Phosphorus (P) is a controlling factor of eutrophication. Its presence in water bodies is partly due to agricultural diffuse emissions. The objective of this thesis was to identify and quantify the processes controlling diffuse P transfer, with an approach combining analysis of multi-scale observation data and modelling.Analysis of a water chemistry time series acquired at the outlet of a small agricultural catchment revealed that particulate and dissolved P forms had different spatial origin within the landscape, and were transferred through distinct mechanisms. Particulate P originates from stream bed sediments, bank erosion and occasionally from erosion on hillslopes. Dissolved P originates from riparian soils; it is transferred via subsurface flow when the water table fluctuations create a hydrological connection with the stream.Multi-site monitoring of P concentration in the soil pore water of the riparian zone evidenced that groundwater fluctuations controlled not only P transfer, but also its solubilisation. Two critical moments were identified: the summer dry period is favourable for the build-up of a pool of mobile P forms in soils, which is transferred in the autumn; when groundwater stagnates in soil in anoxic conditions, reductive dissolution of iron oxides causes a second P release. A coupled hydrological-biogeochemical model confirmed the hypotheses regarding the role of groundwater fluctuation, the soil P content and variability in soil temperature and moisture. An assessment of the information content in the data and the propagation of uncertainty enab

L'érosion hydrique des sols agricoles a pour effet d'augmenter de manière significative la charge de matières en suspension, de nutriments, de pesticides et de pathogènes dans les eaux de surface. Le transport des polluants vers les milieux aquatiques est intimement lié aux processus hydrologiques du bassin versant et plus particulièrement au mécanisme du ruissellement de surface. Les terres agricoles sont particulièrement sujettes à l'érosion hydrique en raison de la faible couverture végétale, notamment dans les cultures annuelles à grandes interlignes, comme la culture de maïs, très répandue dans le sud du Québec.L'avènement des données à référence spatiale de très haute précision de type lidar offre désormais une représentation très fine de la topographie du terrain. Le projet présenté a pour principal objectif de développer des indices spatiaux permettant de mieux cibler les secteurs prioritaires d'intervention relativement aux problèmes de ravinement et de décrochement de berge en milieu agricole. À cette fin, il faut, dans un premier temps, fournir un portrait de l'écoulement de surface à l'échelle du bassin versant, puis poser un diagnostic quant aux caractéristiques du terrain prévalant dans ces zones d'érosion hydrique du bassin versant. Cette analyse spatiale établit les liens statistiques entre la présence et l'importance des marques de ravinement et de décrochement de berge observées et les attributs topographiques et pédologiques du terrain et du cours d'eau. A l'échelle globale, l'indice topographique [lambda] s'est révélé être un indicateur efficace de l'emplacement des secteurs sensibles à l'érosion hydrique, particulièrement le ravinement. A l'échelle de la parcelle agricole, la présence du ravinement s'explique principalement par l'humidité du sol ([lambda] > 8,5) et l'importance du phénomène croit proportionnellement avec la superficie contributive (R[indice supérieur 2] = 0,68). La présence du décrochement de berge est pour sa part clairement liée à la nature des dépôts meubles (texture, érodabilité, perméabilité), à la pente du cours d'eau et à la superficie contributive de la parcelle.L'importance du décrochement de berge s'explique partiellement (R[indice supérieur 2] = 0,38) en fonction de la taille du bassin de drainage de la parcelle, de la hauteur de la berge et de la présence d'une restriction en amont sur le cours d'eau. Des données complémentaires permettraient certainement de mieux comprendre et prédire l'importance des décrochements de berge et des ravinements, notamment des données pédologiques plus précises ainsi que des données décrivant les pratiques culturales et les précipitations.

La zone côtière est très importante pour l'Indonésie. Elle constitue la base des principales activités domestiques, commerciales et industrielles. Récemment, de nombreux problèmes environnementaux sont apparus dans le développement des zones côtières indonésiennes. C‟est notamment le cas de la lagune à mangrove de Segara Anakan, située dans le bassin versant Citanduy sur l'île de Java. Le niveau élevé de la sédimentation, consécutif à l'érosion rapide des sols en amont du bassin versant, a provoqué une grave dégradation des fonctions économiques et écologiques de cette lagune. Entre 1903 et 2008, la superficie de la lagune Segara Anakan a diminué de 88%, passant de 6400 à 750 hectares. Compte tenu de ses particularités et fonctions importantes, l‟écosystème lagunaire de Segara Anakan a été considéré par le gouvernement indonésien comme un domaine stratégique national où des démarches de préservation ont été initiées. Néanmoins, jusqu‟à aujourd‟hui, la dégradation environnementale de cette lagune se poursuit du fait de problèmes de gestion entretenus par de multiples conflits entre les divers acteurs du développement régional. En considérant l‟écosystème du bassin versant, y compris sa zone lagunaire, comme un système dynamique et complexe, nous avons eu recours à la méthode DPSIR (Driving force-Pressure-State-Impact-Response) pour analyser et relier tous les facteurs impliqués dans la dégradation de cet écosystème, tant sur le plan physique, qu‟économique, social, politique ou institutionnel. La description de ces facteurs et de leurs interrelations est primordiale pour tenter de développer un modèle d‟aménagement intégré de la lagune qui soit accepté par les différents acteurs de sa gestion et de son utilisation. / The coastal zone is very important for Indonesia. It becomes the significant basis for the domestic, commercial and industrial activities. Recently, many environmental problems have arisen in the coastal zone development in this country. One of them is the case of the Segara Anakan mangrove lagoon, located in the Citanduy watershed on the Java Island. The high level of sedimentation, resulting from rapid soil erosion in the upstream of that watershed has caused a severe degradation of the economical and ecological functions of that lagoon. Between 1903 and 2008, the lagoon area decreased by 88% from 6400 to 750 hectares. By taking into account the uniqueness and its important functions, the Indonesian government has determined the Segara Anakan lagoon as a national strategic area where the conservation efforts have been initiated. However, the environmental degradation of that lagoon still occurs until now because of the management problem which is maintained by multiple conflicts between the various actors of regional development. Considering the watershed, including the lagoon area, as a dynamic and complex system, we used the DPSIR method (Driving force-Pressure-State-Impact-Response) to analyze and to link all the factors involved in the degradation of this ecosystem including physical, economic, social, political and institutional aspects. The identification of these factors and the description of their interrelationships are essential to develop an integrated lagoon management model which is accepted by the different actors concerned in the lagoon management and the lagoon utilization.

Cette thèse présente une étude du cycle du carbone dans la Loire et ses principaux affluents dans le but (1) de décrire, en s’appuyant sur la composition isotopique (14C et 13C), les sources, la nature et l’âge du Carbone Inorganique et Organique Dissous (CID, COD) et du Carbone Organique Particulaire (COP) prélevés lors de quatre missions en 2013-2014 et (2) d’utiliser le carbone 14 anthropique, présent dans les rejets liquides des 5 Centres Nucléaires de Production d’Electricité (CNPE) en service sur le bassin, comme traceur de transfert de carbone entre les différentes phases.Les archéologues ont mis en évidence que les âges radiocarbone déterminés sur des échantillons d’os ou de matériels non-humains (poteries, céramiques, sédiments…) ne sont pas à l’équilibre avec l’atmosphère de l’époque et nécessitent une correction. Ce biais provient de l’âge de l’eau ingérée ou utilisée et plus précisément de l’âge du CID appelé âge réservoir. Dans la Loire et ses affluents, le CID est principalement issu de l’érosion et de la dissolution du substrat géologique. Les concentrations en CID sont plus élevées en terrain sédimentaire carbonaté localisé en Loire moyenne. Les âges réservoirs étant directement corrélés à la teneur en CID, ils présentent une grande variabilité spatiale (de 135 à 2251 années 14C) du fait de la traversée de zones géologiques plus ou moins carbonatées par la Loire et ses affluents.Par ailleurs, ce CID est principalement consommé lors des processus photosynthétiques pour produire le COP algal. Ce COP algal est l’une des deux composantes de la matière organique (MO) particulaire avec le COP détritique. Les concentrations en COP suivent un cycle temporel très marqué avec des teneurs plus élevées au printemps. Le marquage du carbone algal dépend de la signature isotopique du CID utilisé lors de la synthèse chlorophyllienne. Les âges réservoirs déterminés dans le COP varient alors entre 124 et 1597 années 14C avec une variation spatio-temporelle identique à celle observée dans le CID. La proportion de carbone algal, variant entre 2 et 100%, dépend de la rivière et des conditions climatiques et hydrologiques sans qu’il soit possible d’énoncer une règle générale. La composante détritique du COP possède un marquage proche du COP et du COP algal impliquant que ce carbone détritique n’est pas d’origine géologique et donc qu’il n’est pas réfractaire.La décomposition de cette MO particulaire est une source de COD au même titre que l’activité métabolique des organismes (lyse et exsudation) et l’apport de vieille MO par la rivière, le lessivage des sols ou les nappes souterraines. Les concentrations en COD suivent donc les mêmes cycles saisonniers que le COP. Cependant, les teneurs sont plus élevées que celles du COP et augmentent peu le long des rivières (±1mg/L). Il peut être âgé si le COP et/ou la MO exportée sont anciens. Ainsi, les âges réservoirs dans le COD sont compris entre 101 et 2494 années 14C en avril 2013 avec des âges plus vieux en zone agricole.L’utilisation du radiocarbone anthropique a permis, outre la visualisation des transferts entre les différentes phases, de confirmer l’émission de 14C enrichi (ou actif) sous la forme CID par les CNPE et infirmer celle d’une composante 14C anthropique actif dans le COP et le COD. Cependant, l’activité 14C du CID ne représente pas l’activité totale du rejet en raison des échanges eau-atmosphère induisant un flux sortant de 14C. Le COP marqué enregistre l’activité initiale du rejet liquide en utilisant le CID émis par les CNPE. Le COP étant isolé de l’atmosphère, l’activité mesurée dans le COP est proche de son activité d’origine dans le rejet.L’acquisition de toutes ces données et la compréhension des processus de transferts entre CID, COP et COD permettra d’améliorer le modèle de prédiction existant et à terme, d’anticiper le comportement de ce radionucléide dans le milieu récepteur de son émission à son arrivée dans l’estuaire puis dans l’Océan Atlantique. / This thesis focuses on carbon cycle in the Loire River and its major tributaries. It aims to (1) use isotopic composition (14C and 13C) to describe the sources, the nature and the age of the Dissolved Inorganic and Organic Carbon (DIC, DOC) and of the Particular Organic Carbon (POC) sampled during four campaigns in 2013 and 2014; and (2) to use anthropogenic 14C found in the liquid releases of the 5 Nuclear Power Plants (NPP) operating in the basin as a tool to track carbon transfer between the different phases.Archaeologists demonstrated that 14C ages of samples coming from bones or non-human material (potteries, ceramics, sediments,…) are not in balanced with the atmosphere of the time they were created and thus need to be corrected. This bias stems from the age of water (as beverage or raw material), and more precisely the DIC age, also known as reservoir age. In the Loire River and its tributaries, DIC mainly comes from erosion and dissolution of the geological substratum. DIC concentrations are higher in the carbonated areas located in the middle Loire. As the reservoir ages are directly related to the DIC content, their values present a wide spatial variability (from 135 to 2251 yr 14C BP) because the Loire River and its tributaries cross areas with variable content of carbonates among their geological formations.Also, DIC is mainly absorbed during photosynthetic processes that produce algal POC. Algal POC and detrital POC form the particulate organic matter (OM). POC concentrations follow a temporal cycle with higher values during Spring time. Algal carbon marking depends on the DIC isotopic signature used by the chlorophyll synthesis. Reservoir ages calculated from POC values range from 306 to 1597 14C years, with the same spatial and temporal variation as the DIC. Algal carbon ratio, ranging from 2 to 100%, depends on the river, and climatic and hydrologic conditions. However, no systematic pattern can be found. The detrital fraction of POC has an activity close to the activity of POC and algal POC involving that the component is not of geological origin and thus, it is not refractory.The decomposition of this particular OM, the metabolic activity of organisms (lysis and exudation) and the input of old OM from the river, the soil or the groundwater are all sources for DOC production. Thus, DOC concentrations follow the same seasonal pattern as the POC. However, DOC contents are higher than the POC ones, and increase a bit from upstream to downstream (±1mg/L). It can be aged if POC and/or exported OM are old. Thus reservoir ages in the DOC range from 101 to 2494 14C years in April 2013, with older ages in agricultural areas.Not only did the use of anthropogenic 14C made it possible to visualize transfers between different phases, but also it confirmed the emission of enriched 14CDIC and unconfirmed the emission of 14CPOC and 14CDOC by the NPP. However, the 14CDIC activity does not represent the complete activity of the release because of water-atmosphere exchange involving 14C outflow. The marked POC records the initial NPP liquid release activity using the DIC from the NPP. The POC being isolated from the atmosphere, the POC measured activity is close to the originate activity in the release.All these data combined to the understanding of the transfers processes between DIC, POC and DOC will make it possible to improve the existing prediction model and, eventually, to anticipate the behavior of this radionuclide in the river from its emission to its arrival in the estuary and then in the Atlantic Ocean.

L'objectif de ce travail est une conlribution à l'analyse des processus de formation des crues sur un bassin méditerranéen à l'occasion des épisodes pluvieux. Nous avons essayé de comprendre les caractéristiques hydrologiques d'un bassin par une démarche mécaniste. Pour cela, nous avons étudié la part, dans le débit de la rivière pendant les crues, du débit provenant d'un écou!ement soit par ruissellement généralisé, soit souterrain ou de subsurface, soit sur zones saturées contributives. Le bassin versant a été schématisé comme la succession de deux unités hydrologiques: le versant et le réseau hydrographique. Ainsi, la première partie de ce mémoire est consacrée à l'analyse mécaniste des apports à la riuvière à l'échelle du versant. Pour chaque processus, une étude expérimentale a été menée afin d'étudier les lois qui régissent ces écoulement. Nous avons montré. que les écoulements en surface ne suivent pas une loi d'écoulement plan turbulent Les écoulements en litière, immédiatement sous la surface du sol, suivent une loi de Manning. Enfin, les écoulements de subsurface suivent une lol de Darcy. A l'échelle du versant, la modélisation des écoulements avec les lois mesurées ne les entretient jamais assez longtemps pour expliquer les hydrogrammes de bassin. La seconde partie de ce mémoire consiste en une modélisation à l'échelle du bassin des écoulements dans le cas des trois processus de formation des crues. Cette modélisation a cherché à reproduire les hydrogrammes du bassin. On montre que lorsque le bassin est sec, les écoulements proviennent principalement du ruissellement généralisé. Lorsque le bassin est plus humide, les pluies mettent d'abord en activité des écoulements souterrains et de subsurface, puis si les pluies sont importantes, le mécanisme d'écoulement sur surfaces saturées contributives devient prépondérant

Ce travail vise à caractériser et comparer les fonctionnements hydrodynamiques à plusieurs échelles spatiales en zones cristalline et sédimentaire de l’Ouest nigérien et par suite à proposer un modèle simple de fonctionnement hydrodynamique des bassins expérimentaux cristallins qui soit potentiellement transposable aux échelles supérieures.L’analyse qualitative du paysage montre que ces deux domaines ont des états de surface communs et spécifiques.L’étude expérimentale effectuée sur les états de surface communs (surface biologique, BIOL, d’érosion, ERO, structurale, ST-jac, et cultivée, C) montre, à l’échelle ponctuelle, que la surface ERO a la même valeur de conductivité hydraulique K dans les deux contextes. En revanche, les surfaces C et surtout ST ont des conductivités plus faibles en zone cristalline. Le suivi temporel effectué sur ces deux états de surface en zone cristalline a mis en évidence la stationnarité de la conductivité sur ST (jachère de 5 ans) durant la saison des pluies tandis qu'elle varie fortement sur la surface cultivée en fonction du calendrier cultural et du cumul de pluie. K décroit d’une valeur initiale de 170 mm/h après le sarclage à 20 mm/h (soit la conductivité mesurée sur ST) lorsque la surface sarclée reçoit un cumul de pluie de l’ordre de 70 mm. La conductivité atteint même la valeur de 10 mm/h après un cumul de pluie de 180 mm. Cette variation de la conductivité montre l’avantage à court terme du sarclage qui améliore l’infiltration mais qui à long terme tend à dégrader la surface.Les résultats obtenus à l’échelle de la surface élémentaire (10 m²) valident bien les mesures ponctuelles. La surface ERO a le même coefficient du ruissellement (Kr) en zones cristalline et sédimentaire tandis que les surfaces ST et cultivée ont un Kr plus élevé en zone cristalline. L’analyse de l’évolution temporelle du Kr de la surface cultivée du socle a montré que sur 63 événements pluvieux observés entre 2011 et 2013, 22 ont un Kr supérieur à la moyenne (qui est de 0.25) dont près de 2/3 sont observés après plus de 70 mm de pluie qui suivent le sarclage. Les résultats obtenus à ces deux échelles (ponctuelle et surface élémentaire) sont donc cohérents et montrent que la surface cultivée s’encroûte et peut ruisseler plus que la surface ST et autant que la surface ERO. A l’échelle du bassin versant (5 ha), les Kr sont plus élevés sur les bassins cristallins à cause de ces fortes valeurs de Kr des surfaces élémentaires mais aussi parce qu’ils sont composés d’autres surfaces à forte capacité ruisselante que sont la surface d’affleurement du socle altéré et la surface gravillonnaire ayant un Kr de 0.58. A ces trois échelles (ponctuelle, élémentaire, petit bassin), on note la non-dépendance du fonctionnement hydrodynamique à l'état hydrique initial.L’exploitation des résultats ponctuels obtenus sur le site cristallin (conductivité moyenne de BIOL, ERO, et ST et conductivité variable sur la surface cultivée) dans le modèle de Green et Ampt a permis de caler le potentiel de front par état de surface et décrire de manière très satisfaisante les ruissellements mesurés sur les surfaces élémentaires. Sur la base des ruissellements ainsi calculés, nous avons simulé les hydrogrammes à l’exutoire des bassins expérimentaux en assimilant le fonctionnement de ces derniers à celui des surfaces élémentaires en spatialisant leur infiltrabilité. En faisant l’hypothèse d’une ré-infiltration nulle sur les versants, nous avons appliqué une fonction de transfert simple prenant en compte la distance de chaque surface élémentaire par rapport au réseau hydrographique, une vitesse d'écoulement constante et une pluie imbibante de 3 à 4 mm devant saturer la couverture sableuse de ravine, ce qui est beaucoup moins qu'en zone sédimentaire. Finalement, les hydrogrammes simulés reproduisent assez bien les caractéristiques des hydrogrammes mesurés, ce qui offre une perspective d’application de certains principes du modèle sur de plus grands bassins. / This work aims at characterizing and comparing the hydrodynamical functioning at several spatial scales within the granitic-basement and sedimentary zones of Western Niger. Then, a simple hydrological model that could be suitable for use at larger scales is proposed and tested.Qualitatively, the two geological domains have common and specific surface features.The experimental work carried out onto common surface features (biological crust, BIOL; erosion crust, ERO; fallow structural surface, ST and cultivated, C) shows that, at the point scale, ERO has the same hydraulic conductivity K value in both contexts. On the other hand, surfaces features C and especially ST have lower K values in granitic context.Monitoring of the ST and C sites along the rainy season proved the stationarity of the ST conductivity value. On the contrary, K varies widely with the amount of rain received from an initial value of 170 mm/h after weeding down to 20 mm/h (i.e. the ST measured value) after 70 mm of rain and even 10 mm/h after 180 mm of rain. This variation shows the short-term benefit of weeding onto infiltration but a degradation of the soil surface on the long term.At the plot scale (10 m2), runoff measurements are consistent with point measurements. ERO has the same runoff coefficient (Kr) in granitic and sedimentary zones while ST and C surfaces have a higher Kr in granitic context.Runoff monitoring of the granitic site cultivated plots showed that from a total of 63 rain events between 2011 and 2013, 22 had a Kr value higher than the average value (0.25) from which 2/3 are observed after the surface had received more than 70 mm rain after weeding.Results obtained at the two scales (point and 10-m2 plot) are thus consistent and show that the cultivated surface gets crusted and may produce runoff more than fallow ST sites and as much as ERO features.At the basin scale (5 ha), Kr values are higher in the granitic site, not only because of the higher Kr value for a given surface feature but also because of the specific low-infiltrating surfaces which are granite outcrops and gravel crusts (Kr = 0.58).At the three previous scales (point, plot and small basin), runoff volume was found independent of soil initial moisture.Using the previous point-scale results in a Green-Ampt infiltration model led to calibrate the wetting front pressure head for each surface feature and to satisfactorily describe runoff volumes obtained at the plot scale.By estimating runoff with the Green-Ampt infiltration model at any given point, basin-scale hydrograms were obtained by adding the contribution of all elementary surfaces. Assuming no re-infiltration of runoff water within the basins, a simple transfer function was chosen accounting for the distance of each surface to the hydrological network, a constant water velocity of 0.05 m.s-1 and a volume of 3-4 mm of water necessary to fill the kori sand cover, which is much less than that in the sedimentary context. Finally, simulated hydrograms reproduce nicely the measured ones, which offers the perspective of applying some principles of the model to larger basins.

L’estimation de l’équivalent en eau de la neige (ÉEN) en temps quasi-réel est un enjeu important pour Hydro-Québec. Le réseau de mesure au sol étant non homogène et de faible densité, ne permet pas un suivi adéquat de l’ÉEN. L’imagerie satellitaire pourrait être une alternative à ce problème. Le modèle HUT (Helsinki University of Technology) permet l’estimation de l’ÉEN à partir des données micro-ondes passives. Le premier objectif de ce projet était de comparer deux produits qui estiment l’ÉEN à partir du modèle HUT, mais avec deux procédures d’inversion différentes. Il s’agit du produit Grille Neige du Québec (GNQ) et le produit GlobSnow. Deuxièmement, l’étude a évalué le produit GNQ en fonction de la végétation, du climat et de la topographie. L’étude s’est portée sur la région des bassins versants de la Grande et du Manicouagan situés au nord du Québec, sur une période allant du 1er janvier au 31 mars des années 2006 à 2010. Les données in-situ utilisées sont les lignes de neige d’Hydro-Québec et les mesures d’ÉEN de l’Année Polaire Internationale (février 2008), qui concernaient les sites de Sept-Iles et Schefferville. Il s’agissait de calculer l’erreur quadratique moyenne, le biais et le R2 pour chaque produit par rapport aux données in-situ, puis d’analyser ces paramètres en fonction des valeurs de fraction forestière, de volume des tiges, des moyennes de température et des précipitations, ainsi que de l’ÉEN moyen mesuré et de la pente du terrain. L’analyse a été faite d’abord à l’échelle du bassin, puis à l’échelle de cinq bandes latitudinales de 1° de latitude du nord vers le sud. Pour toute la zone, cette étude a démontré la supériorité de GNQ (RMSE=31%) par rapport à GlobSnow (RMSE=43%) pour un ÉEN moyen de 215 mm. Cependant cette supériorité décroit du nord vers le sud, où les produits deviennent similaires avec une RMSE = 45% et un biais de -90 mm pour un ÉEN moyen de 253 mm. Ceci pourrait être expliqué par l’effet de la densité de végétation caractéristique de la forêt boréale (fraction forestière > 45%), qui agit comme un masque au signal, et par l’effet d’un ÉEN > 250mm qui le sature. Pour le GNQ, l’effet combiné de la température et des précipitations joue un impact sur l’estimation de l’ÉEN, alors que le relief, plat en général, n’a pas montré un impact significatif. Pour conclure, le produit GNQ montre de meilleurs résultats que le produit GlobSnow, mais cette efficacité est limitée pour les régions ayant une végétation dense et un ÉEN très élevé. / Abstract : The monitoring of snow water equivalent (SWE) in near real time is an important challenge for Hydro-Quebec. Measurement networks do not allow adequate monitoring of the SWE. Passive microwave remote sensing could be an alternative to overcome this problem. The HUT (Helsinki University of Technology) model allows the estimation of the SWE from passive microwave data. The first purpose of this project was to compare two products that estimate the SWE using the HUT model, but with different inversion approaches. The first product is Quebec Snow Grid (GNQ) produced by Hydro-Quebec, and the second product is GlobSnow. The second objective of this study was to evaluate the GNQ product with regards to environmental variables (vegetation cover fraction, stem volume, climate and topography). The study area is located at La Grande and Manicouagan watersheds in northern Quebec. The study period was from 1 st January to 31 March of the years 2006 to 2010. The SWE data estimated by the two products were compared to Hydro-Quebec's insitu snow line data and to 2008 International Polar Year field campaign’s SWE measurements in Sept-Iles and Schefferville. The methodology of this work consisted in calculating the RMSE (Root Mean Square Error), bias and R2 for each product, relative to the in-situ data; and then analyze these parameters according to forest fraction, stem volume, mean temperatures, precipitation, as well as the mean measured SWE and the slope of the terrain. This was done, first for the study area, and then at the scale of five latitudinal bands of one degree latitude from north to south, which divide the study area. This study demonstrated the superiority of GNQ (RMSE = 31%) compared to GlobSnow (RMSE = 43%) for an average SWE of 215 mm over the entire study area. However, the performance decreases from north to south, where both products become quite similar, with RMSE = 45% and a bias of -90 mm for an average SWE of 253 mm. This could be explained by the effect of the vegetation density characteristic of the boreal forest (forest fraction> 45%), which acts like a mask for the signal, and by the higher SWE values (> 250 mm) which saturates it, hence the underestimation of the SWE. A combined effect of temperature and precipitation that had an impact on the SWE estimate was found for GNQ product. The relatively flat relief did not have a significant impact on the estimation of the SWE. Globally, GNQ shows better results than GlobSnow, but its capacity is limited for dense vegetation and thick snowpack.

Les micropolluants organiques, pesticides et HAP, sont inscrits sur la liste des substances prioritaires de la Directive Cadre Eau (DCE) pour la protection des eaux souterraines. S'il n'y a pas d'enjeu quantitatif majeur concernant les eaux souterraines du Pays du Roumois et du Plateau du Neubourg, on assiste à une dégradation de leur qualité. En effet, la ressource est extrêmement vulnérable aux pollutions diffuses ou ponctuelles, d'origine agricole, domestique, industrielle ou routière, du fait des connexions rapides entre surface et souterrain. Ainsi, il est nécessaire d'étudier le devenir de ces molécules dans les bassins versants de surface. Le transfert des polluants a été étudié par le suivi de l'évolution de la qualité chimique des eaux (éléments majeurs, HAP et Pesticides) d'une part et par la caractérisation de la capacité d'adsorption desformations superficielles d'autre part. Les résultats présentent une variabilité spatiale entre les deux bassins versants et une variabilité temporelle entre les saisons. L'influence des conditions climatiques et hydrogéologiques a été mise en évidence à la fois sur les concentrations totales en polluants et sur la contribution relative de chacun des composés étudiés. Une fois déposés à la surface des sols, ces molécules sont d'abord transférées dans la zone non saturée des sols puis dans la zone saturée pouvant, dès lors, atteindre les captages d'alimentation en eau potable par écoulement latéral dans les conduits karstiques. Il était donc indispensable d'étudier le transfert de ces polluants au sein des bassins versants et le rôle des paramètres physico-­‐ chimiques des molécules qui jouent sur l'adsorption. Cette étude a souligné l'importance du stockage des polluants dans les sols agricoles du Pays du Roumois dont la fraction mobilisable peut représenter jusqu'à 80% du stock contenu dans le sol. Ces résultats nous ont permis d'établir un schéma conceptuel du transfert des polluants à travers le suivi de molécules cibles, fluoranthène (HAP) et diflufénicanil (pesticide), au sein du continuum sol-eauxgravitaires - aval hydraulique.

La gestion et la protection des ressources en eau nécessitent une bonne connaissance des processus hydrologiques à l'échelle du bassin versant. Le problème se pose en particulier aux Antilles où l'activité agricole est à l'origine de pollutions chroniques des ressources en eau et des sols.<br />L'objectif de cette thèse est de caractériser le fonctionnement hydrologique d'un petit bassin versant volcanique en climat tropical, dans un contexte cultivé principalement en banane. Le site d'étude est le bassin de Féfé (17,8 ha), sur l'île de la Basse-Terre en Guadeloupe, qui a été instrumenté entre 2003 et 2006. Deux approches complémentaires ont été utilisées.<br />Premièrement, l'approche expérimentale combinant géologie, hydrologie, hydrogéologie et traçage (pesticide) a permis de caractériser la structure, le bilan et les processus hydrologiques d'un petit bassin versant. Un schéma de fonctionnement global a été établi avec comme caractéristiques principales des flux hydriques élevés (pluie annuelle > 4 000 mm), une importante recharge des nappes (60 % de la pluie efficace annuelle), et une prédominance du ruissellement hortonien. Un modèle global à réservoirs basé sur ce schéma conceptuel a permis de reproduire correctement les flux de surface et souterrains. Ces études nous ont permis d'identifier les principaux mécanismes de contamination des sols et des eaux de surface et de nappes par un nématicide utilisé en bananeraies (le cadusafos).<br />Deuxièmement, l'approche de modélisation à l'aide du modèle distribué MHYDAS, a permis de rendre compte de l'incidence de l'occupation du sol et du réseau de fossés sur la genèse des crues. Cette approche intègre les spécificités du milieu cultivé tropical que sont la redistribution de la pluie par la plante (stemflow du bananier) et les échanges nappe-fossé. L'application du modèle aux échelles de la parcelle, du sous-bassin et du bassin versant, a permis de mieux caractériser les variabilités spatiale et temporelle des processus hydrologiques.<br />Ces deux approches constituent une voie pertinente pour évaluer l'impact environnemental des épandages agricoles, caractériser les changements d'échelle, et tester l'impact de l'occupation du sol.

Le statut hydrique de la vigne est reconnu comme étant un facteur essentiel dans la production viticole. A l'échelle de la parcelle agricole, les travaux de recherche ont permis de mettre au point différentes méthodes de caractérisation du statut hydrique. Cependant, du fait de leur lourdeur de mise en oeuvre, ces méthodes sont difficilement utilisables à l'échelle de la petite région, alors qu'il existe un fort besoin d'informations sur le statut hydrique à cette échelle. L'objectif principal de ce travail est l'obtention d'un statut hydrique spatialisé en milieu viticole méditerranéen, à l'échelle de la petite région. Le site d'étude est la basse vallée de la Peyne, zone de production viticole de 65 km2, représentative du vignoble méditerranéen. La démarche générale consiste à spatialiser l'évapotranspiration réelle (ETR), choisie comme indicateur du statut hydrique, par l'intermédiaire de deux modèles spatialisées (S-SEBI, Roerink et al., 2000 et WDI, Moran et al., 1994) issus d'images de télédétection dans l'infrarouge thermique (capteur ASTER). Les résultats de ces modèles sont validés par comparaison avec des mesures et des simulations locales de l'ETR. Ces simulations, réalisées en utilisant un modèle de transfert hydriques (HYDRUS-1D, Simunek et al., 1998), représentent une solution de validation originale pour obtenir une ETR locale sur un grand nombre de sites, à un coût expérimental réduit. Une étude de sensibilité permet d'apprécier la robustesse de ces modèles spatialisés vis à vis des conditions expérimentales. Après avoir vérifié que les simulations locales réalisées avec HYDRUS 1-D pouvaient effectivement servir de données de validation, nous montrons que les modèles spatialisés testés permettent d'estimer l'ETR à l'échelle journalière avec une précision satisfaisante, le modèle S-SEBI, pourtant plus empirique, donnant de meilleurs résultats que le modèle WDI (RMSE de 0.8 mm.j-1 et 1.1 mm.j-1 respectivement). Nous montrons que ces approches de spatialisation sont sensibles aux conditions expérimentales considérées (champs d'étude spatial pour le S-SEBI, vitesse du vent pour le WDI). Enfin, les résultats de spatialisation mettent en évidence d'importantes variabilités spatio-temporelles de l'ETR sur la zone d'étude. Les structures spatiales de statut hydrique observées à partir des deux modélisations réalisées sont très similaires et semblent être fortement liées aux caractéristiques pédo-paysagères de la zone d'étude / Vineyard hydric status is recognized as an essential factor for wine-producing. At the field scale, research work allowed to develop different methods for hydric status characterization. However, because of tedious implementation, these methods are useless at the watershed scale, whereas hydric status information at this scale is strongly needed. The main objective of this study is to spatialize vineyard hydric status over a Mediterranean watershed. The study site take place in the basse vallée de la Peyne, a 65 km2 wine-producing area, that is representative of the Mediterranean vineyards. The general procedure to achieve this objective was to spatialize actual evapotranspiration (ET), choose as hydric status indicator, through two spatialized models (S-SEBI Roerink et al., 2000 and WDI, Moran et al., 1994) derived from thermal infrared remote sensing imagery (ASTER sensor). The results of these models were validated by comparison with local ET measurements and simulations. These simulations made by a water transfers model (HYDRUS-1D, Simunek et al., 1998), that represent an original validation method to obtain local ET over an important number of sites, at a minimal experimental cost. A sensibility study allowed to identified the sturdiness of these spatialized models to the experimental conditions. After checking that local ET simulations obtained by the HYDRUS 1-D approach were correctly simulated, we showed that S-SEBI and WDI spatialized model, allowed to estimate ET with satisfactory accuracies. The more empiric S-SEBI model produced better results than the WDI model (RMSE about 0.8 mm.j-1 and 1.1 mm.j-1 respectively). Further, the sensibility study showed that these spatialisation approaches were sensitive to experimental conditions, (spatial extent for S-SEBI and wind speed for WDI). Finally, these spatialisation results depicted for important ET spatio-temporal variability over the Peyne watershed. The spatial patterns retrieved by the two models are similar and seems to be strongly related to pedological and landscape characteristics within the study site.