Academic literature on the topic 'Cours d'eau intermittent'

Un paradigme émergent prédit que les perturbations influencent les processus qui déterminent l'organisation des communautés. L'assèchement des rivières (disparition complète d'eau de surface pour une durée déterminée) est une perturbation naturelle affectant les cours d'eau dans de nombreuses régions du monde. De plus en plus de cours d'eau pérenne s'assèchent en réponse aux changements globaux. Toutefois, l'effet de ces assèchements sur les communautés aquatiques et les processus impliqués dans leur résilience restent mal quantifié et mal compris. A travers quatre études allant de suivis de terrain à des expérimentations in-situ et des mésocosmes en laboratoire, une résilience exceptionnelle des communautés d'invertébrés a été mesurée dans huit rivières alluviales. La zone hyporhéique semble être la principale source de recolonisation expliquant la forte résilience de ces communautés. En laboratoire, l'augmentation de la température et de la compétition intra-spécifique entraine une migration de Gammarus pulex dans la zone hyporhéique. L'augmentation de la profondeur de la zone hyporhéique lors d'assèchements pourrait réduire la résilience et avoir des effets sur les fonctions de l'écosystème (décomposition de litière). Ces résultats montrent que les assèchements n'ont pas toujours des effets sévères sur les communautés d'invertébrés des rivières alluviales qui semblent même très résilientes. La zone hyporhéique joue un rôle primordial dans la résilience des communautés des cours d'eau. Un accent devrait être mis sur la protection de la zone hyporhéique dans les rivières alluviales afin de préserver cette capacité de résilience face aux changements globaux<br>Understanding community response to disturbance is essential to identifying processes that determine their assembly and to predicting the future effects of climate change on biodiversity and ecosystem functions. Drying (complete loss of surface water) is a natural disturbance affecting 50% of rivers worldwide and is occurring more in perennial rivers due to climate change. However, its effects on aquatic invertebrate communities and the underlying processes contributing to their resilience (i.e. return to pre-drying or undisturbed levels) have not been well quantified. Using 4 congruous field and mesocosm experiments to quantify community resilience and identify its primary sources in environmentally harsh alluvial rivers. First, I found communities in 8 alluvial rivers were highly resilient to moderate and severe drying. Second, I showed that the hyporheic zone (saturated interstitial sediments) can be the primary source of colonists, promoting high community resilience. Third, I found high water temperature and intraspecific competition caused Gammarus pulex, a common benthic detritivore, to migrate into the hyporheic zone. Fourth, I found increasing depth to the water table diminished the hyporheic zone’s role as a source of colonists by reducing survival of G. pulex. My results support an emerging concept that harsh ecosystems are highly resilient and indicate that the effects of drying on biodiversity and ecosystem functions could vary across river systems. In alluvial rivers, the hyporheic zone can contribute strongly to community resilience and management should focus on protecting and restoring vertical connectivity to maximize resilience to climate change

La recharge au niveau des piémonts constitue une source importante de recharge naturelle des eaux souterraines dans les zones arides et semi-aride. Le bassin du Tensift, au centre du Maroc, héberge la plaine du Haouz et l'aquifère alluvial du Haouz dont l'extension spatiale dépasse 6000 km². L'eau souterraine est la source d'eau principale pour les activités agricoles, industrielles et pour l'alimentation en eau potable Cette ressource st considérablement affectée par la surexploitation et le changement climatique. La détermination des sources et des processus de recharge, en particulier au niveau des piémonts, est primordiale pour la gestion efficace des ressources en eau. Malgré son importance, la dynamique de la recharge au niveau des piémonts du Haut-Atlas, comme dans les zones semi-arides autour du globe, reste peu étudiée. L'objectif de la présente étude est d'investiguer, de près, les sources de recharge dans le piémont du Haut-Atlas, en se focalisant sur l'infiltration au niveau des oueds. L'étude est basée sur la combinaison de plusieurs types de de données : prélèvements des seguias, piézométriques, isotopiques, hydrochimiques, teneur en eau des sédiments et température des sédiments récoltés sur le terrain. Les données ont été analysées qualitativement et quantitativement par modélisation. Les données piézométriques et isotopiques (18O et ²H) ont été utilisés pour comparer la recharge naturelle et la recharge induite par irrigation dans le piémont du Haut-Atlas. L'évolution piézométrique a montré que la recharge induite par l'irrigation traditionnelle dépasse celle induite par l'infiltration au niveau des oueds. Cela est en accordance avec la distribution spatiale des signatures isotopiques qui montrent l'influence du captage des eaux par Séguias, en période d'écoulement normal sur la recharge des eaux souterraines. L'évolution hydrochimique des eaux souterraines dans la zone d'étude est influencée par les interactions eau/roche, la dissolution des minéraux carbonatés et des évaporites, l'hydrolyse des silicates et les échanges ioniques entre l'eau et les sédiments. L'influence de l'irrigation par les eaux de surface sur la recharge des eaux souterraines et les pratiques agricoles dans la zone d'étudie ont préservé la bonne qualité de ces eaux et leur adéquation à l'utilisation domestique. La teneur en eau et la température des sédiments mesurés sur un site expérimental dans le lit de l'oued Rheraya, pendant une année entière, ont été utilisés pour caractériser la dynamique de l'infiltration et de la recharge des eaux pendant les périodes d'écoulements. ces données sont aussi exploitées pour le calage d'un modèle du transport d'énergie dans le milieu poreux pour calculer les taux d'infiltration. Pendant toute l'année, la recharge totale calculée est de 425 mm/m². La recharge est principalement induite par les crues et elle est contrôlée par la saisonnalité, l'état antérieur de saturation des sédiments, la durée des évènements, puis la hauteur du niveau de l'eau. Les résultats de cette étude peuvent être incorporés dans les schémas futurs de la gestion et de la préservation des ressources en eau dans le bassin de Tensift<br>Mountaifront recherge is the recharge of grounwater occuring in the piedmonts of high-elevation mountain often receiving more precipitation due to orographic effects. This type of recharge is the major source of groundwater replenishment in many semi(arid) basins. The Tensift basin in central Morocco hosts the large alluvial plain of Haouz with its vast pheatic aquifer of more than 6000 km². groundwater in the Haouz plain is the main source of water for the socio-economic activities in the area. This groundwater originates from the adjacent high-Atlas ranges. Despite the importance of mountain-front recharge for the socio-economic deveopment in the area, it was never investigated with care but only incorporate in a very limited regional-scale studies providing highly speculative conclusions. The aims of the present study is the close investigation of recharge sources in the mountain-front area of the High-Atlas of Marrakech at the local scale, with an emphasis on infiltration within wadi channels. Hydrophysical data (piezometry, sediment water content and heat), hydrochemical (major ions) and environmental tracers (stable isotopes of water) from field campaigns and experiments were used in this study. The data acquired was analyzed by analytical methods and modeling (heat transport modeling). Coupled groundwater fluctuation measurements and environmental tracers (18O, ²H, and major ions) were used to identify and compare the natural mountain-front recharge to the anthropogenic irrigation recharge. Within the High-Atlas mountain front of the Ourika Basin, Central Morocco, the groundwater fluctuation mapping from the dry to wet season showed that recharge beneath the irrigation area may be higher than recharge along the streanbed. A conceptual model of seasonal groundwater recharge sources in the study area was established. Theses findings highlight that irrigation practices can result in the dominant mountain front racharge process for groundwater. The hydrochemical evolution of groundwater in the mountain-front area is controlled mainly by water-rock interactions through mineral dissolution, silicate weathering and ion exchange. The strong relationship between groundwater and mountain water, enhanced by traditional irrigation, and the ecological agriculture practiced in the area preserved the excellent quality of groundwater. Streambed water content and temperature were continuously logged over a year for the Rheraya intermittent wadi. Over the entire year, the calculated total potential recharge based on heat transfer modeling was 425 mm/m2. During winter and spring when the alluvium has a higher water moisture, this recharge is predominantly generated by floods. Normal streamflow generally generates low infiltration but contributes to wetting the sediment. During the summer, brief flashfloods over dry sediment result in shallower and slow wetting from infiltration, despite of their higher peak streamflow. Results from this study can be incorporated in future management schemes for the water resources preservation in the Tensift basin

La vallée de la Komadougou Yobé constitue un site privilégié de recharge de l'aquifère quaternaire du bassin du lac Tchad. Depuis les années 1980, le développement des cultures de rente (p. ex. poivron) a conduit à un doublement des surfaces irriguées (1995-2005) dans sa partie aval. Afin de quantifier la recharge supplémentaire induite, une modélisation des flux hydriques verticaux dans la zone non-saturée (0-8 m) a été engagée. La première étape, objet de ce travail de thèse, consiste à décrire l'organisation spatiale et les propriétés hydrodynamiques des corps sédimentaires constitutifs de l'alluvium.Des forages à travers les formations superficielles mettent en évidence des alternances sable-sable argileux dans la totalité de la zone non-saturée, conséquence des migrations du lit mineur de la Komadougou Yobé. Le calcul de la corrélation entre les forages indique une forte analogie avec les hétérogénéités identifiées en surface à partir de données de télédétection (Landsat 7 binarisée). Ces données sont donc utilisées pour l'apprentissage de statistiques multipoints représentatives des hétérogénéités et un modèle géologique 3D de l'alluvium est généré via l'algorithme snesim.Des suivis neutroniques de l'humidité le long de plusieurs profils caractéristiques des différentes unités sédimentaires associées à ce modèle sont réalisés pour des conditions de flux contrôlées en surface. A partir de simulations numériques 1D, des jeux de paramètres hydrodynamiques permettant de reproduire les humidités mesurées sont déterminés par une approche de type Monte-Carlo. Des densités de probabilité intégrant l'incertitude sur les mesures sont obtenues pour les paramètres de Mualem - van Genuchten décrivant les courbes de rétention et de conductivité hydraulique des sédiments.Une procédure 1D-distribuée est utilisée pour simuler les écoulements non-saturés verticaux au sein de plusieurs réalisations du modèle géologique et pour différents jeux de paramètres hydrodynamiques probables. La recharge diffuse calculée se montre particulièrement sensible au paramètre de pression d'entrée d'air attribué aux dépôts superficiels, siège des principales interactions sol-plante-atmosphère, ainsi qu'aux contrastes verticaux de conductivité hydraulique<br>The downstream part of the Komadugu Yobe River is an important recharge area for the Lake Chad Quaternary aquifer. Since the 1980s, cash crop development (e.g. sweet pepper) has led to the doubling (1995-2005) of irrigated surfaces in the vicinity of the river. A modeling approach of vertical water fluxes through the vadose zone (0-8 m) was designed to quantify the related increase in groundwater recharge. The first step, which is the main topic of this PhD thesis, consisted in describing both spatial arrangement and hydrodynamic properties of the sedimentary bodies that make up the alluvium.Boreholes in surficial deposits highlighted sandy to clayey alternations within the whole unsaturated zone; this was interpreted as the result of frequent migrations of the River channel. Spatial correlation between bore logs showed strong similarities with heterogeneities depicted on ground by means of remote sensing data (binarized Landsat 7 image). This data were therefore used to train multiple-point statistics representative of heterogeneities, and a 3D geological model was generated through the snesim algorithm.For each representative sedimentary unit, soil moisture under controlled hydraulic surface conditions was monitored by vertical neutron probe soundings. Using 1D numerical simulations, different data sets of hydrodynamic properties that reproduced moisture measurements were determined by a Monte-Carlo approach. Probability density functions including measurement uncertainties were deduced for the Mualem - van Genuchten parameters which describe both retention and hydraulic conductivity curves.A 1D-distributed procedure was applied for modeling vertical flows in the unsaturated zone within several geological model realizations with different probable sets of hydrodynamics parameters. The simulated diffuse recharge was shown to be particularly sensitive to two main parameters: air-entry pressure linked to superficial deposits, where soil-plant-atmosphere interactions do occur, and vertical hydraulic conductivity contrasts within the alluvium

L’écologie vise à comprendre comment les espèces et les individus sont distribués dans l’espace et dans le temps. De nombreux progrès ont récemment été réalisés dans l’analyse spatiale des communautés mais les mécanismes ont souvent été considérés comme à l’équilibre. Cela pourrait affecter la compréhension du rôle de processus déterministes (comme l’influence de facteurs environnementaux locaux) et stochastiques (comme une variation aléatoire du taux de mortalité) dans le maintien des écosystèmes, et d’autant plus pour les milieux dynamiques régulièrement soumis à des changements drastiques des conditions environnementales. Mon objectif dans cette thèse était ainsi d’améliorer la connaissance de la structure spatiale et temporelle des communautés en milieu dynamique en s’appuyant sur le cas de rivières intermittentes, sujettes à des cessation d’écoulement et/ou des assèchements. Le Chapitre 3 a contribué à l’amélioration d’un outil largement utilisé dans les analyses spatiales de communautés. En effet, les tests de Mantel, visant à mesurer la corrélation entre deux matrices de distance et tester sa significativité, sont un outil courant dans l’étude des métacommunautés pour mesurer la contribution du filtre environnemental et de la dispersion. Nous avons montré que la Moran Spectral Randomization permettait de corriger la surestimation de la corrélation entre deux matrices de distance présentant une autocorrélation spatiale. Nos résultats suggèrent que les analyses de communautés fondées sur ces tests ont pu surestimer la part accordée au filtre environnemental dans la structuration des communautés et que notre méthode permettra à de futures analyses de s’affranchir de ce biais. Les tests de Mantel étant utilisé dans d’autres domaines tels que la génétique, l’amélioration que nous proposons pourrait avoir des implications plus larges que le cadre de l’écologie des communautés. Dans le Chapitre 4, j’ai montré que la distribution spatiale et temporelle des assecs pouvait influencer la dynamique des communautés en rivière intermittente. L’influence de la localisation d’une perturbation, définie ici comme un changement extrême des conditions environnementales, sur la structure de communautés avec une dispersion contrainte dans une direction de l’espace avait été testée avec des simulations et sur des mésocosmes mais cela n’avait encore jamais été testé sur des données in situ. Les bassins versants avec des assèchements en amont présentaient des communautés plus dissimilaires entre elles que les communautés de bassins versants avec des assèchements en aval. Les assèchements en amont du réseau ont pu freiner la recolonisation par les organismes aquatiques, conduisant à moins d’homogénéisation des communautés. La fréquence et la durée des assecs avaient également une influence sur la dynamique temporelle des communautés, menant globalement à une plus grande variabilité dans le temps des taxons et des traits biologiques observés à un site, cette relation dépendant par ailleurs de la configuration spatiale d’assèchement. En comparant des rivières françaises exposées à des assèchements depuis des siècles et des rivières tchèques exposées à des assèchements depuis moins d’une décennie et dont l’intermittence est due à des perturbations anthropiques, j’ai montré des différences de réponse des communautés aquatiques à l’intermittence (Chapitre 5). Considérer la diversité bêta spatiale et temporelle a permis de mettre en évidence la plus forte variabilité de composition taxonomique qu’induisent les assèchements sur les communautés des rivières tchèques. De plus, une forte sensibilité des taxons résilients à l’augmentation de l’intermittence ayant été mise en évidence dans le Chapitre 5 pour les rivières qui ne sont pas naturellement intermittentes, l’augmentation de la durée et la longueur des assèchements attendue avec le changement climatique pourraient menacer le rétablissement des communautés après un assec dans ces rivières<br>Ecology aims at understanding how species and individuals are distributed in space and time. Progress has been recently made in spatial analyses of communities but structuring mechanisms are often considered as static or stable over time. This could affect the understanding of the role of deterministic (such as the influence of local environmental factors) and stochastic processes (such as random fluctuations of mortality rates) in maintaining ecosystems, especially for dynamic ecosystems regularly exposed to drastic changes of environmental conditions. My objective in this thesis was to improve knowledge on spatial and temporal structures of communities in dynamic ecosystems, based on the study of intermittent rivers, experiencing interruption of flow and/ or loss of surface water. The Chapter 3 contributed to improve a statistical tool routinely used in spatial analyses of community. Mantel tests, measuring the correlation between two distance matrices and its significance, are frequently used to study to which extent environmental filtering and dispersal structure metacommunities. We showed that Moran Spectral Randomization allowed us to correct the overestimation of the correlation between distance matrices when they presented spatial autocorrelation. Our results suggest that community analyses based on those tests may have overestimated the structuring role of environmental filtering and that our method will allow future analyses to avoid this bias. In addition, Mantel tests being used in other domains such as genetics, the improvement suggested here will have larger outcomes than community ecology. In Chapter 4, I showed that spatial and temporal distributions of drying event influenced community dynamics in intermittent rivers. The influence of the spatial pattern of disturbances, defined here as an extreme change of environmental conditions, had been previously tested with simulations and mesocosms but not in situ. Upstream-drying river basins harboured more dissimilar communities compared to downstream-drying basins. Upstream drying events may restrain recolonization for aquatic dispersers and lead to a lesser homogenisation of communities. Frequency and duration of drying events also influenced the temporal dynamics of communities and generally led to a higher temporal variability of taxonomic and functional compositions; this relationship was, however, dependent on the spatial drying pattern. By comparing French rivers that have been exposed to drying for centuries and Czech rivers recently exposed to flow intermittence caused by anthropic disturbances, I showed that aquatic communities responded differently to intermittence (Chapter 5). Measuring spatial and temporal beta diversity highlighted the higher variability of communities induced by drying in Czech rivers from both taxonomic and functional perspectives. In addition, a higher sensitivity of resilient taxa to increasing flow intermittence was found in Chapter 5 for non-natural intermittent rivers and this suggests that the increase of drying duration and drying length induced by climate change might jeopardize the recovery of community of these ecosystems after drying in near future