Academic literature on the topic 'Conditions hydrologiques'

La lagune de Smir a été sujette à un aménagement (construction d'un barrage et d'un port de plaisance) qui a contribué à la modification de son système hydrologique notamment, la disparition de certaines espèces de flore et de faune et la réduction de superficies considérables de cet écosystème. Une caractérisation des eaux de cette lagune a porté sur la mesure pendant le reflux, d'un ensemble de paramètres physico-chimiques. Une méthodologie a été suivie afin d'exprimer de façon cartographique les résultats. De même, des suivis d'une journée ont été réalisés pour les eaux entrantes et sortantes au niveau de deux stations fixes, dans une tentative de comprendre l'action de la marée sur l'hydrologie au sein de la lagune, de cerner les caractéristiques des eaux entrantes dans la lagune et celles sortantes de celle-ci et de suivre l'évolution des différents paramètres physico-chimiques au cours des cycles marégraphiques. L'évolution spatiale des paramètres hydrologiques au niveau de la lagune, se réalise sous forme de gradients entre l'aval et l'amont. Elle est fonction des saisons, de la marée et des apports de l'Oued Smir et du Chenal principal venant des marais. La lagune subit le flux et le reflux de la marée d'un mètre d'amplitude environ. Combinée avec le déficit en eaux douces, la communication permanente avec la mer a eu pour conséquence l'augmentation générale de la salinité dans le plan d'eau lagunaire et dans les marais. Le fonctionnement hydrologique de la lagune de Smir se trouve actuellement régi par les facteurs hydrodynamiques liés à la marée (réguliers) et aux apports d'eaux véhiculés par le chenal des marais (irréguliers), auxquels peuvent être ajoutés des facteurs physiques (évaporation intense), bathymétriques (faible profondeur) et physiologiques (photosynthèse des macrophytes et des phanérogames dans la lagune et dans les marais limitrophes).

Météo-France opère en temps réel depuis 2003 la chaîne de modélisation hydro-météorologique SIM, composée du module d'analyse des conditions atmosphériques en surface (SAFRAN), d'une modélisation détaillée des interactions sol-biosphère-atmosphère (ISBA) et du modèle hydrogéologique MODCOU. Cette chaîne a connu une évolution majeure en 2016 afin d'améliorer certains de ses composants. Cette application temps-réel, complétée par une réanalyse depuis 1958 permet de caractériser la situation par rapport aux années antérieures pour plusieurs variables du cycle hydrologique (précipitations, humidité du sol, enneigement). Les épisodes de sécheresse, l'évolution du stock nival, etc. peuvent ainsi être suivis au jour le jour sur l'ensemble de la France métropolitaine. Des applications de prévisions ont également été mises en place pour anticiper l'évolution de la situation hydrologique. L'initialisation des conditions hydrologiques provient de la chaîne d'analyse temps-réel et des données météorologiques prévues sont utilisées en entrée d'ISBA-MODCOU. Ainsi une application pour les échéances allant jusqu'à 10 jours utilise comme forçage météorologique les prévisions d'ensemble du CEPMMT (Centre Européen de Prévision Météorologique à Moyen Terme). Chaque jour des prévisions sont produites sur différentes zones (départements, bassins versants, etc.), l'ensemble de prévision fournit des informations pour les différentes variables hydrologiques au pas de temps quotidien. De plus la visualisation de la dispersion des prévisions renseigne sur l'incertitude associée à chaque prévision. Pour des échéances plus lointaines (jusqu'à 6 mois), deux applications de prévisions sont opérées tous les mois. La première utilise en entrée des scénarios météorologiques issus de la climatologie, alors que la seconde utilise des données issues du modèle de prévisions saisonnières atmosphériques de Météo-France. Malgré l'incertitude des prévisions, l'exploitation complémentaire des prévisions climatologique et saisonnière est un outil pour la gestion des ressources en eau. Les débits moyens mensuels prévus pour chacune des applications comparés aux débits des années précédentes permettent en effet de caractériser la situation pour les mois à venir et l'incertitude associée.

L'observatoire hydrologique du Réal Collobrier situé dans le sud-est de la France à proximité du littoral méditerranéen (massif des Maures) et géré par Irstea depuis 1966, constitue un site de référence en hydro-climatologie régionale. En raison du réseau dense de mesures des pluies et des débits, ce site offre une occasion unique d'évaluer les tendances hydrométéorologiques méditerranéennes à long terme. La végétation est composée de forêts principalement calcifuges sur des sols cristallins (maquis de bruyère, chêne-liège, pin maritime et châtaignier). L'influence humaine directe a été négligeable au cours des 50 dernières années. L'occupation du sol est demeurée presque inchangée, à l'exception notable d'un incendie de forêt en 1990 qui a touché un petit sous-bassin hydrographique. Par conséquent, les changements dans la réponse hydrologique des bassins versants sont causés par des changements dans les conditions climatiques et/ou physiques. Cette étude examine les changements sur la période d'observation de 50 ans, à l'aide de séries de précipitations et de débits. L'analyse utilise plusieurs indices climatiques décrivant des modes de variabilité distincts, à des échelles de temps interannuelles et saisonnières. Des indices hydrologiques décrivant les épisodes de sécheresse, en particulier en termes de durée et de sévérité sont également utilisés. Les tendances sont évaluées à l'aide du test statistique de Mann-Kendall. L'analyse montre qu'il existe une tendance marquée à la diminution des ressources en eau du bassin versant en réponse aux tendances climatiques, avec une augmentation de la sévérité et de la durée de la sécheresse. Mais les changements sont variables d'un sous-bassin à l'autre en fonction de leur propre fonctionnement hydrologique.

La première des deux parties de cette synthèse bibliographique sur la genèse des débits montre que la complexité et la diversité des organisations et fonctionnements hydrologiques constatées dans les petits bassins versants ruraux peuvent s'analyser et s'interpréter à l'aide de "clés de lecture" simples, issues d'une approche systémique et dynamique, et utiles aussi pour les modéliser (cf. Partie 2). Elle présente les différents processus tant superficiels que souterrains pouvant contribuer à cette genèse, ainsi que les facteurs du milieu qui les contrôlent: forçages atmosphériques aux limites, conditions hydriques et hydrologiques initiales, propriétés hydrodynamiques des milieux et interfaces traversés, topographie et morphométrie en 3-D du bassin. Elle rappelle ou introduit plusieurs concepts utiles pour caractériser dans chaque cas les combinaisons de processus et facteurs en jeu et leurs effets hydrologiques: seuils fonctionnels et grandeurs caractéristiques contrôlant la forme et la non-linéarité de la réponse du bassin, concepts de "zone ou période active variable" pour un processus donné et de "zone ou période contributive variable" pour un flux aux limites donné décrivant son organisation interne. Elle discute les avantages et limites des différentes méthodes (graphiques, isotopiques, géochimiques) de décomposition des hydrogrammes de crue ainsi que leur complémentarité dans l'étude du système bassin versant.

Nous avons étudié la variabilité saisonnière de la relation entre les fluctuations des concentrations en carbone organique dissous (COD) dans le ruisseau de l'Hermine (Québec, Canada) et les changements du débit (Q). Un total de 93 événements hydrologiques échantillonnés de 1994 à 2003 et regroupés sur une base saisonnière (hiver-printemps, été, automne) a été analysé. Le modèle de régression linéaire est utilisé afin de déterminer, pour chaque événement, la pente de la relation entre la concentration en COD dans le ruisseau et le débit. Ces pentes sont regroupées par saison et selon un seuil arbitraire de un qui permet de contraster les conditions hydrologiques et climatiques initiales des événements répertoriés. Les résultats du test de Kruskal-Wallis, visant la comparaison entre les événements de pentes supérieures et inférieures à un, montrent clairement la saisonnalité de la relation entre le COD et le débit. La saisonnalité de la relation COD/Q est ensuite mise en relation avec des variables climatiques et hydrologiques susceptibles de conditionner le transport du COD dans le bassin de l'Hermine. Les résultats montrent que les changements saisonniers des conditions climatiques et hydrologiques dans le bassin versant ont un impact significatif sur la relation entre le COD et le débit. Ainsi, le volume de précipitation tombé durant l'événement, la température moyenne de l'air et la température du sol régissent significativement (p =0,041; 0,001 et 0,009 respectivement) le transport du COD pour la période hiver-printemps. Les basses températures du sol et l'apport élevé en eau via les précipitations et la fonte favorisent le lessivage intense du COD soluble déjà limité par les basses températures. Au cours de l'été, l'état initial d'humidité du bassin est le principal facteur contrôlant l'évolution des concentrations de COD lors d'une crue; les fortes relations avec le pourcentage d'humidité des sols et le débit total 24 h avant l'événement le prouvent (p =0,039 et 0,0003 respectivement). Les changements les plus prononcés du COD surviennent, au cours de l'été, suite à une période prolongée de sécheresse. À l'automne, le transport du COD est influencé par le volume de précipitation tombé durant l'événement (p =0,031) et la température du sol (p =0,042). La modélisation de la relation COD/Q par les variables hydro-climatiques montre que 40% de la relation COD/Q s'explique par la température du sol durant la période d'hiver-printemps. Durant l'été, les conditions initiales d'humidité du bassin, traduites par le débit 24 h avant l'événement, expliquent à 51% la relation COD/Q. À l'automne, la relation COD/Q est gouvernée à 50% à la fois par le volume de précipitation tombé durant l'événement et la température du sol. L'analyse de ces données établit clairement la saisonnalité de la relation COD/Q et que des variables climatiques et hydrologiques permettent de quantifier ces fluctuations saisonnières.

La prévision des crues est souvent réalisée au pas de temps horaire, qui est un bon compromis entre disponibilité des données et résolution nécessaire pour bien rendre compte des phénomènes de crue. Cependant, dans un certain nombre de cas, ce pas de temps fixe est limitant, et des pas de temps plus fins (ou éventuellement plus larges) sont mieux adaptés. Il est donc nécessaire d'avoir des modèles hydrologiques capables de s'adapter à un fonctionnement à différents pas de temps. Or, cette adaptation ne se résume généralement pas à un simple changement de la longueur du pas de temps dans les équations du modèle. Elle implique une explicitation de la dépendance possible de certains paramètres du modèle au pas de temps, et également une adaptation de la structure du modèle pour que les processus soient représentés de manière cohérente entre les pas de temps. L'article présente une adaptation du modèle hydrologique GRP, qui est largement utilisé en conditions opérationnelles par les services de prévision des crues français, pour qu'il fonctionne correctement à différents pas de temps. Les tests sont réalisés sur une base de 240 bassins versants français.

Les processus hydrologiques variant dans l'espace et dans le temps en fonction de la variabilité spatio-temporelle des entrées météorologiques et de l'occupation du sol ainsi que de la variabilité spatiale de la topographie et de la nature du terrain, un modèle conçu pour bénéficier des données provenant de la télédétection et des SIG a été développé. Les principaux objectifs poursuivis étaient: l'application au plus grand nombre de bassins possible, une sélection d'algorithmes permettant de tenir compte des données disponibles, un minimum d'étalonnage, la facilité de transfert d'un bassin à l'autre, la programmation des algorithmes sur micro-ordinateur avec une interface très conviviale. La structure d'écoulement à l'intérieur d'un bassin versant est obtenue de manière informatisée à partir d'une discrétisation des altitudes rencontrées dans la zone d'intérêt, en mailles carrées de dimensions données, d'où l'on tire les pentes et les orientations de chaque maille, puis le bassin versant en amont de la maille identifiée comme exutoire, le réseau hydrographique, les sous-bassins versants et, finalement, les unités hydrologiques relativement homogènes (UHRH), définies sur la base de ces sous-bassins, en les regroupant ou les divisant au besoin. Un logiciel spécifique pour ce faire a été développé: PHYSITEL. Selon la conception très modulaire adoptée pour HYDROTEL, chaque sous-modèle offre généralement plus d'une option de simulation, afin de tenir compte des données disponibles sur le bassin versant traité. Les simulations peuvent être réalisées en considérant comme unité de simulation du bilan hydrologique vertical les mailles originales constituant le bassin ou les UHRH. Des exemples de simulation des débits à l'aide du modèle HYDROTEL sur divers bassins versants situés au Canada (Québec, Ontario, Colombie-Britannique) et dans le sud de la France sont présentés. Ces simulations indiquent que les différents algorithmes du modèle réagissent bien et qu'il est possible de considérer son application sur des bassins très divers situés sous des conditions climatiques variées. Des tests plus poussés sont en cours afin de mieux cerner la sensibilité des divers algorithmes aux données d'entrée ainsi que leur interchangeabilité.

Résumé Des analyses microfossiles (pollen, rhizopodes, charbons de bois) et des macrorestes végétaux ont été réalisées sur trois profils d'une tourbière du massif des Laurentides, au Québec. Les objectifs sont de reconstituer la succession de la végétation locale et les conditions hydrologiques qui ont présidé à l'accumulation de la tourbe en trois points d'échantillonnage, afin d'en inférer certaines conditions du climat, notamment sous l'angle du régime hydrique. Des conditions hydrologiques locales contrastées se sont établies entre les différents secteurs de la tourbière durant son développement. Sauf au cours de l'Holocène supérieur, les analyses paléobotaniques n'ont pas révélé d'influences hydriques claires de nature climatique sur l'accumulation de la tourbe. Le dépôt des premiers sédiments organiques a débuté au sein d'un petit étang vers 10 300 ans BP (années étalonnées) dans un environnement de toundra arbustive, plus de 2000 ans après le retrait régional des glaces. À l'Holocène inférieur, après des conditions climatiques initiales rigoureuses, l'augmentation des températures semble avoir été déterminante sur la productivité végétale et sur la dynamique de l'entourbement. De 8000 jusque vers 3000 ans BP, un ralentissement généralisé du rythme de l'accumulation sédimentaire s'est produit dans l'ensemble de la tourbière. Il est attribué en partie à une décomposition anaérobique par des cyanobactéries fixatrices d'azote. Une importante reprise de l'entourbement vertical est survenue au cours des trois derniers millénaires, sans doute en réponse à l'établissement de conditions climatiques plus fraîches et plus humides.

Le but de ce travail est d'expliciter les liens entre les conditions hydrologiques et les disponibilites en eau superficielle et souterraine en milieu semi-aride. L'application porte sur le bassin du chelif en algerie. Une etude pluviometrique a ete realisee sur une periode de 60 ans sur l'ensemble du bassin du chelif (45 000km#2). Le traitement des donnees pluviometriques annuelles par l'analyse en composantes principales a permis de mettre en evidence les differentes periodes seches et humides. Les resultats ont montre aussi la diminution de la pluviometrie d'est en ouest. Par ailleurs la classification automatique par nuees dynamiques des postes pluviometriques a permis de regionaliser la pluviometrie sur l'ensemble du bassin. Nous avons pu definir une relation entre la morphometrie et la pluviometrie aboutissant a l'elaboration d'une equation ou la pluviometrie n'est plus calculee sur le pluviometre mais sur une fenetre centree sur le pluviometre. Plusieurs methodes et outils ont ete utilise dans l'etude des champs pluviometriques (krigeage, analyses correlatoires et spectrales, systemes d'information geographique). Les resultats des analyses multidimensionnelles de 8 campagnes d'echantillonnages des eaux souterraines montrent que l'alimentation de l'aquifere alluvionnaire du bassin du chelif oriental depend de facteurs hydroclimatiques et lithologiques de la plaine, de differentes sources d'alimentation comme l'infiltration directe (pluie), locale (calcaires des versants) et lointaine (monts de l'ouarsenis). Une analyse geostatistique des donnees hydrochimiques a permis de corroborer les resultats obtenus par l'analyse multidimensionnelle et de localiser les zones agricoles ou les engrais ammoniacaux sont utilises en exces. La simulation numerique des ecoulements souterrains par la methodes des elements finis a ete realisee en regime permanent afin d'etablir le bilan de l'aquifere alluvionnaire plio-quaternaire du bas-chelif oriental. Les principaux resultats montrent le role de l'oued chelif qui represente 30% des apports (1,4m#3/s), l'oued tsigaout (12,5% soit 0,6m#3/s), les infiltrations efficaces (9%). Les sorties sont representees par l'oued chelif (84%). L'oued chelif constitue le collecteur principal pour le transfert des eaux vers le bassin de relizane.

Cette étude porte sur l'évolution holocène des marais tourbeux de la Basse Seine. L'étude de la MO sédimentaire (pyrolyse Rock Eval, palynofaciès) et du contenu paléobiologique (pollens, semences, insectes, mollusques, diatomées) a permis de reconstituer une séquence paléoenvironnementale représentative. Les fluctuations hydrologiques (4 cycles de 5500 à 50 cal BC) peuvent être corrélées à l'échelle régionale et pourraient être liées aux variations du niveau marin. Un essai de synthèse a conduit à hiérarchiser les facteurs de contrôle en fonction de leur influence relative Les variations climatiques et eustatiques, la dynamique fluviatile et des évènements localisés se sont combinés à l'influence anthropique croissante pour conduire à la situation actuelle. Cette démarche qui emprunte à la sédimentologie, l'écologie, la pédologie et l'archéologie a permis de dresser un schéma général de l'organisation des paysages de la Basse Seine depuis près de 10 000 ans.

L'Etang de Berre se situe dans le Sud-Est de la France. Il est l'exutoire de trois cours d'eau à régime méditerranéen marqué : l'Arc, la Touloubre et la Cadière. Depuis plusieurs décennies, l'Etang de Berre connaît un profond dysfonctionnement. L'approche géomorphologique présentée dans ce travail permet de déterminer une méthode d'évaluation des apports fluviaux de matières en suspension à l'Étang de Berre et le fonctionnement hydrosédimentaire des systèmes fluviaux. Elle s'appuie sur l'identification des zones potentiellement productrices de matériaux, la quantification des flux de MES de l'Arc, de la Touloubre et de la Cadière vers l'Étang de Berre, pendant la période d'observation (septembre 1998-décembre 2000) et l'extension dans le temps (sur la période 1961-2000) des résultats. De 1961-2000, les flux moyens de MES sont de 23102 t/an pour l'Arc, 6715 t/an pour la Touloubre et 3456 t/an pour la Cadière. En moyenne, près de 26 % des MES arrivant dans l'Etang de Berre, ont une origine fluviale par opposition aux apports duranciens.

A mechanistic understanding of transport and degradation processes of modern agricultural pesticides, including chiral pesticides, is critical for predicting their fate in the environment. In agricultural landscapes, wetlands can intercept pesticide-contaminated runoff or groundwater and improve water quality through various retention and degradation processes, which remain unknown. In a downscaling approach, three different wetlands receiving agricultural runoff were used as 'natural laboratories' to investigate the fate of widely used pesticides. Overall, our results showed that dynamics of hydrological and redox conditions largely influenced pesticide sorption mechanisms and their distribution over time within wetland compartments, thereby controlling degradation processes. While large-scale studies provide integrative information on pesticide dissipation and distribution patterns with respect to wetland functioning, small-scale investigations using novel methods such as isotope and enantiomer analyses characterize underlying molecular processes governing pesticide degradation.

Sous un climat méditerranéen semi-aride caractérisé par des crues intenses et des étiages sévères et une anthropisation croissante, les oueds nord africains subissent des impacts environnementaux importants. La contamination par les éléments traces métalliques (ETM dont terres rares) ne cesse d’augmenter et contribue à dégrader les milieux aquatiques. Les concentrations et la mobilité des éléments traces, les différents processus (hydro)biogéochimiques, ainsi que leur transfert vers l’aval, sont ainsi affectés. Dans ce contexte, pour évaluer l’impact de ces pressions, la Tafna a servi de modèle dans cette thèse pour évaluer la qualité des eaux et sédiments du bassin, identifier les sources et le comportement des ETM visà- vis de différentes conditions hydrologiques. Les ETM (Pb, Cd, Zn, Cu, Cr, Co, Ni, As), les REE (La-Yb) et les éléments majeurs, COP, COD, ainsi que les paramètres physico-chimiques, ont été étudiés au cours de plusieurs campagnes hydrologiques contrastées, pour 10 stations et deux barrages, de l’amont à l’aval du bassin versant. Les résultats obtenus ont montré que la composition chimique des eaux est influencée par la lithologie (présence de calcite et minéraux évaporitiques) qui contribue à l’enrichissement des eaux en Na, Mg, B, Cl, SO4, ainsi qu’en Ca et CO3 par processus de dissolution. Les conditions hydrologiques ainsi que les différents processus géochimiques d’adsorption/désorption, précipitation/dissolution, dilution influencent la teneur et la mobilité des ETM dans les eaux et sédiments, notamment en lien avec la présence des formations carbonatées et évaporitiques. L’enrichissement et les origines de la contamination des sédiments ont été évalués à l'aide d’une combinaison d’indicateurs géochimiques et isotopiques. Une forte contamination en certains ETM (Pb&gt;Cd&gt;Zn&gt;Cu) et un faible enrichissement pour d’autres (Al, Fe, Cr, Co, Ni), ont été mis en évidence. De multiples sources locales de contamination ont été identifiées (déchets industriels, agricoles et domestiques) et une pollution plus diffuse provenant notamment de dépôts atmosphériques (essence, minerais, aérosols). Lors des crues, par le biais de la remobilisation de particules accumulées, les barrages peuvent être soit des sources de contamination secondaires, soit de dilution de la contamination par des particules issues des zones amont très érosives. La géomorphologie a un rôle majeur dans le ralentissement du transfert de la contamination vers l’aval (par sédimentation), mais en hautes eaux on assiste à une remobilisation et un transfert des ETM vers la Méditerranée. Les éléments d'origine naturelle (Co, Ni, Cr, As) sont corrélés à Al, Fe et Mn, suggérant un contrôle par des oxydes ou à des argiles, ceux d'origine anthropique au phosphore (Cd et Zn) ou au soufre (Cu), en lien surtout avec les intrants agricoles. Le cadmium et le Pb sont les métaux les plus extractibles en amont et à l’aval, mais leur disponibilité n’est pas strictement liée au degré de contamination. Les profils de REE dans les sédiments sont contrôlés par la taille des particules et leurs caractéristiques géochimiques. Les LREE sont associées aux minéraux argileux et les HREE à des limons grossiers, ces dernières avec les MREE sont les plus extractibles. Les barrages sont des puits pour les LREE des sédiments retenus et influencent le fractionnement classique du profil d’érosion des REE de l’amont à l’aval. Par la mise en évidence de l'impact des processus naturels (hydrologiques, géochimiques et érosion) et de certaines perturbations anthropiques (rejets, barrages) par les REE et différents outils géochimiques et isotopiques combinés, ce travail innovant pour des systèmes semi-arides carbonatés, pourrait servir à d'autres bassins similaires soumis à diverses pressions (érosion et anthropisation). Des recommandations de référentiel et un ensemble de données et outils géochimiques et statistiques, sont fournis<br>Semi-arid Mediterranean characterized by floods and sever low water and anthropogenic increasing, the North African wadis are exposed to important environment impacts. Traces metal elements contamination (ETM including rare earth elements) continues to increase and contributes to degrade aquatic environment. Traces metals elements concentrations and mobility, different processes (hydro)biogéochimiques as well as their transfer downstream, are thus affected. In this context, to evaluate the impact of these pressures, the Tafna was used as a model in this thesis to evaluate the water and sediments quality of the basin, to identify the sources and the behavior of the ETM in different hydrological conditions. ETM (Pb, Cd, Zn, Cu, Cr, Co, Ni, As), the REE (La-Yb) and the major elements, COP, COD, as well as the physicochemical parameters, were studied during several hydrological campaigns contrasting, for 10 stations and two dams, from upstream to downstream of the watershed. The results obtained show that the chemical composition of the water is influenced by lithology (presence of calcite and evaporitic minerals) which contributes to the water enrichment by Na, Mg, B, Cl, SO4, as well as by Ca and CO3 through dissolution process. The hydrological conditions and the different geochemical processes of adsorption/desorption, precipitation/dissolution, dilution influence the content and mobility of ETM in water and sediments, particularly in relation to the presence of carbonate and evaporitic formations. Enrichment and origins of sediment contamination were assessed using a combination of geochemical and isotopic indicators. High contamination in some ETM (Pb&gt; Cd&gt; Zn&gt; Cu) and low enrichment for others (Al, Fe, Cr, Co, Ni) was demonstrated. Multiple local contamination sources were identified (industrial, agricultural and domestic wastes) and more diffuse pollution, notably from atmospheric deposition (gasoline, ores, aerosols). During floods, through the remobilization of particles accumulated, dams can be either secondary sources of contamination or dilution of contamination by particles from highly erosive upstream zones. Geomorphology plays a major role in slowing the transfer contamination to downstream (by sedimentation), but in high water condition there is remobilization and transfer of ETM to the Mediterranean. The elements with natural origin (Co, Ni, Cr, As) are correlated with Al, Fe and Mn, suggesting a control by oxides or clays, those of anthropogenic origin with phosphorus (Cd and Zn) or sulfur (Cu), mainly related to agricultural inputs. Cadmium and Pb are the most extractable metals upstream and downstream, but their availability is not strictly related to the degree of contamination. REE profiles in sediments are controlled by particle size and geochemical characteristics (including anomalies). Light rare earths elements were associated with clay minerals and heavy rare earths elements with coarse silt; the medium and heavy rare earths were the most extractable. Dams are wells for light rare earths from retained sediments and influence the traditional fractionation of REE erosion patterns from upstream to downstream. By highlighting the natural processes impact (hydrological, geochemical and erosion) and anthropogenic disruptions (discharges, dams) by the REE and various geochemical and isotopic tools combined, this innovative work for semi-arid carbonate systems could be used for other similar basins subjected to various pressures (erosion and anthropization). Repository recommendations and a set of geochemical and statistical data and tools are provided

Gros consommateur d'eau, le tournesol presente cependant des caracteres d'adaptation a la secheresse et une aptitude a un rendement eleve sous contrainte hydrique selon des processus physiologiques encore imparfaitement connus. Pour tacher de comprendre le determinisme de la croissance, nous avons fait intervenir en parallele deux demarches: la premiere est un approfondissement des connaissances physiologiques et agronomiques sur la biosynthese et le transfert des assimilats d'une part, et les processus d'adaptation a la secheresse d'autre part; la seconde fait appel a la modelisation et cherche a explorer de nouvelles conduites culturales mieux adaptees en situations pedoclimatiques variees. Ainsi, dans une premiere etape nous avons elucide comment s'integrent les processus de nutrition azotee, de photosynthese et de transpiration dans la croissance et la production du tournesol en conditions hydriques variees, puis dans une deuxieme etape, nous avons tente de synthetiser ces connaissances en ameliorant un modele (epic) a des fins predictives. Ces simulations (5 annees, 6 lieux) permettent de confirmer le phenomene d'adaptation a la secheresse, et l'accroissement de l'efficience de l'eau consommee (liee aux caracteres pedoclimatiques). Outil de demultiplication des resultats experimentaux, la modelisation fournit de nombreux elements caracteristiques du fonctionnement du systeme climat-sol-plante-techniques culturales. Avec ce modele, nous avons precise dans quelles conditions pedoclimatiques se produit cette adaptation aux conditions seches, et quelles strategies d'irrigations pourraient etre valorisees. Nous avons egalement montre que le modele pouvait permettre un diagnostic des contraintes subies tout au long du cycle de developpement. L'examen des stress subis au cours de chacune des phases du cycle de developpement permet une interpretation pertinente des composantes du rendement. La modelisation met aussi en evidence notre connaissance actuellement imparfaite de l'influence de l'environnement (temperature, lumiere, regime hydrique) sur le coefficient de conversion en biomasse de l'energie lumineuse interceptee, qui recouvre de larges aspects du metabolisme du carbone

L’hydrologie, la géochimie et la météorologie du petit bassin versant glaciaire à pergélisol continu du glacier Austre Lovén (10 km2, Spitsberg occidental, 79°N) ont été étudiées au cours des trois années hydrologiques 2010, 2011 et 2012 en vue de mieux définir le rôle des eaux souterraines de la nappe supra-pergélisol dans les flux d’eau et de solutés en sortie de bassin.Le travail de thèse a montré que la période d’écoulement survient en moyenne sur une période de 141 jours (σ = 4,5 jours) comprise entre les 9-10 mai et 26-27 octobre. La lame d’eau moyenne est de 0,940 m.a-1 (σ = 0,156 m.a-1) et se répartie à 79 % en eau de fonte (54 % de fonte de neige et de glace sur le glacier, 18 % de neige sur les versants et 7 % de neige dans la zone proglaciaire), 18 % en hauteurs de précipitation efficace et 3 % en décharge sous-glaciaire pérenne. Les incertitudes sur la quantification des composantes de l’écoulement et de la lame d’eau écoulée elle-même ne permettent pas une quantification plus précise des flux en eau de la nappe supra-pergélisol. Cette étude montrerait donc qu’en termes de flux d’eau, la composante d’eau souterraine supra-pergélisol pourrait être négligeable et ne constituer qu’un réservoir de transit de l’eau. En effet, le suivi piézométrique montre que la nappe dégèle et regèle à des profondeurs similaires malgré la présence d’épisodes de recharge. Ces recharges qui surviennent majoritairement au profit d’épisodes pluvieux importants (hauteurs cumulées sur 2 à 8 jours supérieures à 20 mm) se déchargent lentement par une alimentation de la rivière par la nappe. Les suivis thermiques du sous-sol ont enfin permis d’établir que le toit du pergélisol supposé se situe à une profondeur de 2,50 m pour une puissance de nappe pouvant atteindre plus d’1,70 m, soit 70 % de la couche active. Par ailleurs, les données thermiques montrent des températures du sous-sol à moins de 0,5°C de la température de dégel, laissant supposer une dégradation prochaine du pergélisol avec par conséquent un accroissement de l’épaisseur de l’aquifère de la nappe supra-pergélisol (couche active).Les données de géochimie montrent une augmentation de la minéralisation des eaux de surface du bassin par des contributions d’eau souterraine le long des cours d’eau, preuve que les eaux de la nappe supra-pergélisol impactent les flux de solutés aux exutoires. Les analyses en chimie élémentaire (n = 178) conduites sur les différents composants du système hydrologique montrent que les eaux du bassin possèdent un faciès sulfaté-bicarbonaté calcique à bicarbonaté-sulfaté calcique lié à l’altération des carbonates et des sulfures des moraines récentes et dans l’altération d’aluminosilicates dans les moraines plus anciennes. Les données d’isotopie du strontium (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ; n = 8) corroborent un apport du calcium dissous par les aluminosilicates de par leur signature radiogénique. Les teneurs en ¹³C du CID des eaux (n = 30) sont cohérentes aussi bien avec un système ouvert sur le CO₂ du sol (à -20 ‰) et le CO₂ atmosphérique (entre -6,5 et -8 ‰) qu’avec un système fermé sur le CO₂ où la signature de δ ¹³C des carbonates marins (à 0 ‰) peut s’imposer par dissolution. Les données d’isotopie de la molécule d’eau (n = 592) ont permis d’identifier les signatures des différentes familles d’eau composant l’hydrosystème et de proposer un modèle de mélange entre 4 pôles expliquant les signatures des eaux aux exutoires du bassin versant : eaux de fonte, précipitations estivales, eaux sous-glaciaires et eaux de la nappe supra-pergélisol. Le couplage entre les teneurs en ¹⁸O et SO²₄⁻ des eaux aux exutoires confirme ce modèle de mélange, le renforçant même en termes de variations temporelles. La mesure de ³H-³He tendrait vers un temps de séjour court tandis que les premières mesures d’activité ¹⁴C (n = 15) sont faibles, renseignant une minéralisation des eaux par un carbone ancien<br>The hydrology, geochemistry and meteorology of a small, Arctic glacial watershed under continuous permafrost conditions (Austre Lovén glacier catchment area of 10 km2, western Spitsbergen, 79°N) were studied during the three hydrological years 2010, 2011 and 2012 to better define the role of suprapermafrost groundwater on both water and solute fluxes at basin outlet. The runoff period occurs on average over a 141 days period (σ = 4.5 days) between May 9-10 and October 26-27. The mean total discharge is 0.940 m a-1 (σ = 0.156 m a-1) divided into 79 % of meltwater (54 % of snowmelt and icemelt from the glacier, 18 % of snowmelt from the slopes and 7 % of snowmelt from the proglacial area), 18 % of effective summer precipitation and 3% of perennial subglacial discharge. Uncertainties in quantifying the runoff components and the total discharge itself don’t allow more precise quantification of water fluxes from the suprapermafrost groundwater by water balance. This study would so show that the suprapermafrost groundwater component would be negligible in the water balance and only constitute a transit tank for water. Indeed, the potentiometric level monitoring shows that the water-table thaws and freezes at similar depths despite recharge events occurring during summer. Those recharge events mainly occur in favor of important rain events (cumulative amounts on 2 to 8 days higher that 20 mm). The water-table discharges towards rivers. The monitoring of ground temperature indicates that the frozen ground (supposed permafrost) top is located at a maximum depth of 2.50 m for a groundwater thickness reaching up to 1.70 m, or 70 % of the active layer. Thermal data show ground temperatures between 0 and - 0.5°C, close to thaw temperature, which let suppose a permafrost degradation between 2.50 and 3.40 m deep is about to occur due to climate warming. Consequently, the suprapermafrost groundwater aquifer (active layer) is expected to thicken. Geochemical data show an increase of the basin surface water mineralization by groundwater contribution along the rivers, proof of a suprapermafrost groundwater impact on the solutes fluxes at the outlets. Elementary chemical analyses (n = 178) performed on the different components of the hydrological system show that basin waters have a sulfate-bicarbonate calcium to bicarbonate-sulfate calcium type linked to carbonates dissolution and sulfides (pyrite) oxydation in the recent moraines and to aluminosilicates weathering in older moraines. Strontium isotopic data (87Sr/86Sr; n = 8) are consistent with a contribution in dissolved calcium from aluminosilicates according to their radiogenic signature. The ¹³C contents of water DIC (n = 30) are consistent just as well with a system open on the soil CO₂ (at -20 ‰) and the atmospheric CO₂ (between -6.5 et -8 ‰) than with a system closed on the CO₂ where the δ ¹³C of marine carbonates (at 0 ‰) control the δ ¹³C signature by dissolution. Isotopic data of the water molecule (n = 592) are helpful to separate the signatures of the different water masses of the hydrosystem and to propose a 4 end-members mixing model explaining the river water signature: meltwaters, summer precipitations, subglacial water and suprapermafrost groundwater. The coupling between river water contents in ¹⁸O and SO²₄⁻ confirms this mixing model, even reinforcing it in terms of temporal variations. The unique measurement of ³H-³He tends to a short residence time while the first ¹⁴C activity data (n = 15) are low, giving a water mineralization by an old carbon