Academic literature on the topic 'Initiation de réseau hydrographique'

Les reliefs résultent d'une interaction entre de nombreux processus qui mettent en jeu des couplages complexes : climat, tectonique, érosion, impact anthropique, etc. Dans les paysages dominés par l'érosion fluviatile, la morphologie du relief est étroitement liée à la structure du réseau hydrographique. Ce dernier joue un rôle important dans les couplages entre les processus de surface (processus fluviaux et processus de versants). De nombreuses évidences de captures entre rivières provoquant des réorganisations du réseau hydrographique suggèrent que le réseau de drainage évolue, et il est loin d'être fixe comme le suggèrent certains modèles numériques d'évolution du paysage. Néanmoins, les travaux s'intéressant aux causes et aux mécanismes de ces réorganisations sont peu nombreux, et essentiellement qualitatifs. L'objectif de cette thèse a été de quantifier et de modéliser la réorganisation des réseaux hydrographiques par mécanisme de capture par rivières pirates dans le cadre d'un enfoncement relatif entre deux bassins, où l'avancement (par érosion régressive) de la tête de vallée de la rivière pirate provoque le détournement d'une rivière qui coule à proximité. Le comportement des Modèles numériques d'Evolution des Paysages (MEP) et plus particulièrement l'influence des paramètres de contrôle, ont été étudiés. L'expérimentation a été réalisée avec le logiciel GOLEM qui a été adapté aux besoins. L'étude s'est principalement portée sur le cas de l'évolution du réseau hydrographique de la partie française de la Meuse, qui a connue de nombreuses captures par le passé (capture de la Haute-Moselle par la Meurthe, capture de l'Aire par l'Aisne) et dont les caractéristiques actuelles sont favorables à de nouvelles captures (le lit de la Meuse se trouve perché à plus de 50m au dessus des vallées qui l'entourent (le lit de la Meuse se trouve perché à plus de 50m au dessus des vallées qui l'entourent : la Marne à l'ouest et la Moselle à l'est).

Les réseaux hydrographiques sont caractérisés par leur structure hiérarchique de type dendritique (ramifié) et l'hétérogénéité spatio-temporelle du milieu. En effet, l'hétérogénéité de l'habitat sur les cours d'eau varie selon le temps (variations saisonnières), la dimension longitudinale (caractéristiques physico-chimiques et courant) et la dimension latérale (connectivité entre le cours principal et les annexes hydrauliques). Ces variations des paramètres environnementaux sont soit graduelles le long des branches du réseau hydrographique (gradient physico-chimique, courant), soit discrètes entre les branches du réseau (diversité de l'habitat). La structure du réseau hydrographique va, par conséquent, influencer la distribution, les déplacements et le flux génique des organismes inféodés aux cours d'eau. Les objectifs de cette thèse étaient de tester (i) l'effet de la topologie du réseau hydrographique sur la dispersion et le flux de gènes, et (ii) l'effet des variations environnementales sur la distribution et les traits phénotypiques des individus liés à la dispersion. Pour répondre à ces objectifs nous avons utilisé une approche empirique, en menant notre étude sur le bassin moyen de la Loire chez une espèce de demoiselle, le Calopteryx splendens (Odonates : Zygoptères). Parallèlement nous avons développé un modèle théorique permettant de simuler la dispersion et le flux de gènes sur des réseaux hydrographiques artificiels. Ainsi nous avons mis en évidence une distribution discontinue des individus sur le cours d'eau et un cline morphologique sur le bassin de la Loire entre l'amont et l'aval. Ce cline est lié aux caractéristiques physico-chimiques de l'eau. Ces variations morphologiques n'influencent pas les capacités de dispersion, mais affectent la survie des individus. La survie et la densité sont les facteurs déterminants de la dispersion chez C. splendens. Les analyses génétiques ont montré un isolement par la distance et une forte structuration génétique sur le bassin versant, mais l'absence d'entités génétiques clairement définies. Ceci peut être expliqué par la présence de flux de gènes entre les sous-bassins et une structure en métapopulation à l'échelle du réseau hydrographique. Ces résultats sont les premiers obtenus à l'échelle d'un bassin versant tel que la Loire sur des populations naturelles. L'étude a également permis de réaliser le logiciel Gene-Net testant l'effet de la géométrie des réseaux hydrographiques sur la structure génétique des populations d'organismes d'eau douce.

Le problème d’optimisation de la gestion d’un réseau hydrographique en période de crues consiste à résoudre un problème tactique de coordination des lâchers des réservoirs, afin de minimiser les dégâts occasionnés, en prenant en considération les exigences et spécificités spatiales du système. Comme la Programmation Dynamique Neuronal (PDN) permet d’aborder les problèmes stochastiques à évolutions temporelle et séquentielle, mais ne traite pas l’aspect spatial, alors que les Systèmes d’Information Géographique (SIG) permettent une représentation spatiale, mais avec une gestion limitée de l’aspect temporel, un couplage serré entre ces deux techniques s’avère une alternative dans la résolution de ce problème. Nous proposons alors une nouvelle approche pour la détermination des scénarios de lâchers optimaux d’un réseau hydrographique, dans lequel, les lâchers d’un réservoir sont déterminés par Système d’aide à la décision associant ces deux composantes. Une mise en œuvre sur le réseau hydrographique du Nord de la Tunisie nous a permis de valider cette approche en proposant des scénarios de lâchers satisfaisants<br>A decision support system (DSS) has been developed for integrated, real-time flood control in a multi-reservoir system. The DSS integrates a geographic information system (GIS) with an optimization module, and a graphical dialog interface allowing effective use by system operators. A neuro-dynamic programming technique (NDP), which overcomes numerous limitations of dynamic programming (DP), is introduced for determining the optimal release policy under flood conditions. Results obtained in a real-world case study are finally presented

L'objectif de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement hydraulique d'un système de nappe superficielle de fond de vallée, alimentée par un versant et drainée par un fossé en régime transitoire. Ceci doit aboutir à terme à un outil de modélisation permettant de tester des scénarios de gestion ou d'aménagements de ces zones humides. Le parti (pari ?) choisi a été de fonder les efforts de modélisation sur l'approche " saturée 1D " (équation de Boussinesq), tout en utilisant des modèles plus sophistiqués (Laplace, Richards) afin de servir de référence lors de la discussion et l'élaboration des hypothèses simplificatrices. En particulier, certaines conditions aux limites ont été étudiées : (i) hétérogénéité de la recharge de la nappe ; (ii) déterminisme des phénomènes de surface de suintement ; (iii) l'affleurement ; (ij) une condition aval transitoire. Des expérimentations ont été menées sur modèle physique au laboratoire (maquette MASHyNS) et sur le terrain (bassin versant du Ru de Cétrais, Loire Atlantique). Un modèle (SIDRA 2+), fondé sur une résolution numérique de l'équation de Boussinesq, a été utilisé et adapté à la prise en compte des conditions aux limites particulières évoquées. Le modèle a été calé et validé à partir des données expérimentales et a permis de prédire avec une excellente précision la position de la surface libre de la nappe à différentes distances du ru de Cétrais, en période hivernale.

<p align="justify"><i>Typologie des cours d’eau en Wallonie et caractérisation par la faune invertébrée</i><br>Vingt-cinq types de cours d’eau ont été définis en Wallonie d’après les termes de la Directive Cadre pour l’Eau en tenant compte des facteurs obligatoires et optionnels rassemblés sous trois critères :la taille (du « ruisseau » à la « très grande rivière »), la pente (faible, moyenne et forte), et cinq régions naturelles (la région limoneuse, le Condroz, la Famenne, l’Ardenne et la Lorraine belge, résumant les facteurs obligatoires altitude, latitude, longitude et géologie). Une approche par analyses multivariées appliquées à un grand nombre d’échantillons (listes taxonomiques) a permis de définir de façon plus précise certains types de rivières et de distinguer sept groupes typologiques montrant des assemblages faunistiques similaires.</p><p><p align="justify"><i>Conditions de référence types et définition de l’état écologique des rivières en Wallonie à l’aide de métriques biocénotiques basées sur les invertébrés</i><br> Les listes faunistiques et les valeurs métriques de l’IBGN (Indice biologique global normalisé) issues du réseau d’évaluation de la qualité biologique en Wallonie ont été utilisées pour discriminer les types de rivières et pour définir les sites de référence, les conditions de référence et les limites des classes des états écologiques. Au sud du sillon Sambre et Meuse, impliquant quatre groupes typologiques de rivières, les valeurs de référence et la définition des états écologiques ont été basées et calculées sur un réseau de référence de sites de très bon état. Les « valeurs de conditions de référence » ont été définies par les médianes des métriques des sites de « très bon état ». Lorsque aucun site de très bon état n’était disponible, c’est-à-dire pour les groupes typologiques au nord du sillon Sambre et Meuse et pour la Meuse et la Sambre, les conditions de référence (ou le « potentiel écologique maximal ») et les limites de classes ont été basées sur des coefficients appliqués aux sites de « bon état » et sur jugement d’expert.</p><p><p align="justify"><i>Exercice pilote d’inter-étalonnage</i><br> Cinquante échantillons ont été sélectionnés parmi les rivières du type d’inter-étalonnage européen R-C3 (petite taille, altitude moyenne, substrat siliceux) en Wallonie (correspondant aux « ruisseaux ardennais ») dans toute la gamme de qualités écologiques, du « très bon » au « mauvais » état. Chaque métrique de l’indice « Intercalibration Common Metrics » (ICM) a été comparée (par régression linéaire et polynomiale) aux valeurs de l’IBGN. La plus forte corrélation a été établie avec l’indice synthétique de l’ICM dont le R² très élevé (0,95) permet un inter-étalonnage précis et fiable. A un EQR (Equivalent Quality Ratio) de l’IBGN = 1 correspond un indice ICM très proche (= 1,004). En conséquence, la métrique « cote de l’IBGN » est proposée comme métrique pour l’évaluation de l’état écologique de la faune invertébrée en Wallonie.</p><p><p align="justify"><i>Espèces exotiques et invasives</i><br>L’ouverture récente du canal à grand gabarit Main – Danube en 1992 et la navigation qui en résulte a permis à plusieurs espèces de macroinvertébrés ponto-caspiennes d’envahir successivement les bassins du Rhin et de la Meuse. De 1998 à 2000, le réseau de mesure a enregistré quatre nouvelles espèces exotiques dans la Meuse en Belgique :une polychète (<i>Hypania invalida</i>) et trois crustacés (<i>Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes</i>). Peu avant, en 1995, le bivalve asiatique <i>Corbicula fluminea</i> et l’amphipode nord-américain <i>Crangonyx pseudogracilis</i> ont également été enregistrés pour la première fois. La dynamique des invasions a été étudiée et discutée.</p><p><p align="justify">L’<i>état biologique actuel</i> (2000-2002) des masses d’eaux de surface en Wallonie et l’évolution des états biologiques sur une décennie (1990-2002) figurent dans l’étude et sont discutés. Une amélioration globale de la qualité de 6 % est enregistrée pour cette période. L’amélioration de la qualité se manifeste principalement pour les états « mauvais » et « médiocre » s’élevant à l’état « moyen ».</p><p><p><b>Abstract</b><p><p><p align="justify"><i>River typology in Wallonia and invertebrate fauna characterization</i><br>Twenty-five river-types in Wallonia were defined according to the Water Framework Directive taking into account obligatory and optional factors gathered in three criteria: the size (from “brook” to “very large river”), the slope (gentle, medium and strong) and five natural regions (Loess, Condroz, Famenne, Arden and Jurassic summarising the obligatory altitude, latitude, longitude and geology factors). A multivariate approach applied to a large amount of samples (i.e. taxa lists) led to give a more accurate definition of some river-types and to discriminate seven river-type groups exhibiting similar faunal assemblages.</p><p><p align="justify"><i>Type-specific reference conditions and ecological status definition of rivers in Wallonia using invertebrate biocenotic metrics</i><br> Faunal lists and IBGN (i.e. "Standardized Global Biological Index IBGN") metric values, evolving from the biological quality assessment network in Wallonia, were used to discriminate the river types and to define the reference sites, the reference conditions and the status class limits. South of the axis made by the Sambre & Meuse Rivers, involving four river-type groups, reference values and ecological status definition were based and calculated on a reference network of sites of high status. The "reference condition values” were defined as the median values of the metrics in all “high status” sites. Where no site of high status was available, i.e. in the others river-type groups north of the same axis and in the Rivers Sambre and Meuse themselves, reference conditions (or maximum ecological potential) and class limits were based on coefficients applied to “good status” sites and on expert judgement.</p><p><p align="justify"><i>Intercalibration pilot exercise</i><br> Fifty samples were selected from R-C3 rivers (i.e. small, mid-altitude, siliceous) in Wallonia (corresponding to the “Arden’s brooks”) showing the widest range of ecological quality from high to bad status. Each Intercalibration Common Metric (ICM) was compared (linear and polynomial regression) to IBGN scores. The highest correlation was found with the synthetic ICM index, whose high R² (0.95) allows accurate and reliable intercalibration. To IBGN EQR (i.e. Equivalent Quality Ratio) = 1 corresponds a very close ICM index value (= 1.004). Consequently, the metric IBGN score is being proposed to act as the metric for the assessment of the invertebrate fauna ecological status in Wallonia, Belgium.</p><p><p align="justify"><i>Exotic and invasive species</i><br> The recent opening of the canal Danube – Main in 1992 and the subsequent navigation allowed several Ponto-Caspian macroinvertebrate species to invade successively the Rhine and the River Meuse basins. From 1998 to 2000, the monitoring network recorded four new alien species in the River Meuse in Belgium: one Polychaeta (<i>Hypania invalida</i>) and three Crustacea (<i>Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes</i>). Earlier, in 1995, the Asian Bivalvia <i>Corbicula fluminea</i> and the North American Amphipod <i>Crangonyx pseudogracilis</i> were also recorded for the first time. The invasions’ dynamics were studied and discussed.</p><p><p align="justify"><i>Present biological status</i> (2000-2002) of surface water-bodies in Wallonia and biological status evolution over a one-decade period (1990-2002) is included and discussed in the study. A global quality improvement of 6 % is recorded for the period. Quality improvement concerns mainly the “bad” and “poor” status raising up to “moderate” status.</p><p><p><br>Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale<br>info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'analyse d'un grand nombre de travaux publiés décrivant la biodiversité à une échelle locale nous a permis de recenser 1093 espèces d'invertébrés benthiques provenant de 631 stations d'échantillonnage réparties dans l'ensemble du réseau hydrographique Adour-Garonne (sud-ouest de la France). La distribution spatiale de ces taxa dans le bassin donne lieu à des assemblages d'espèces à partir desquels nous proposons une biotypologie des cours d'eau. Cette classification révèle des différences longitudinales et géographiques de la composition des communautés à l'échelle régionale. Elle rend compte des différentes situations géomorphologiques rencontrées par les cours d'eau et fournit un cadre de référence utile à l'étude écologique comme à la gestion des cours d'eau d'un grand réseau hydrographique. L'eau douce constitue aussi une ressource pour les activités humaines. Les communautés d'invertébrés benthiques sont sensibles aux perturbation des cours d'eau et de leur environnement proche (utilisation des sols) qui modifient les gradients naturels de diversités spécifique et fonctionnelle. La directive européenne adoptée en 2000 définit un cadre pour la gestion, la préservation et la restauration des ressources en eau. Le grand réseau hydrographique y est clairement défini comme l'échelle d'étude adaptée. Ce travail montre qu'à cette échelle, la compréhension des écosystèmes aquatiques s'appuie nécessairement sur l'analyse d'un grand nombre d'études locales. Il souligne également l'intérêt des systèmes d'information géographique pour compiler et organiser les données écologiques et les rendre exploitables au moyen de techniques d'analyse multivariées adaptées<br>The analysis of a large number of published works describing biodiversity at local scales allowed us to identify 1093 species of benthic invertebrates from 631 sampling sites in the Adour-Garonne stream system (South-Western France). Macroinvertebrate distribution revealed spatial patterns in species assemblages from which we derived stream classifications. These classifications showed altitudinal and geographic differences in the specific composition of invertebrate communities reflecting the various physiographical situations encountered by streams at a regional scale. They also provide a useful framework for studying and managing streams in large geographic areas. In an economically developed area, water is a useful resource for many human activities. Macroinvertebrate communities are very sensitive to human modifications on streams and the surrounding land. These modifications induce changes in "natural" spatial patterns of specific and functional diversity. The EU Water framework directive adopted in 2000 (2000/60/EC) defines goals for management and protection of European surface waters in the next years. It clearly states that the best model for a single system of water management is management by river basin. Our work suggest that the understanding of aquatic ecosystems at a river basin scale necessarily relies on the analysis of a large number of local studies, the origin of which is generally diverse. It also emphasized the significance of geographic information systems to compile and organize biotic and abiotic data and make them exploitable through adapted multivariate analysis techniques

Le bassin de la Garonne, deuxième plus grand bassin français de par sa superficie (52000 km2 au Mas d'Agenais), fait l'objet de pressions anthropiques liées aux activités humaines agricoles, domestiques et industrielles.<br />Le prélèvement des eaux de la Garonne et de ces principaux affluents sur une année hydrologique a permis de détecter des enrichissements significatifs pour un grand nombre d'éléments en trace métalliques (ETM : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). Il s'avère que la plus part de ces éléments métalliques en quantité de trace (ppb) sont éventuellement transportés sous forme particulaire par les rivières. De nombreux arguments vont dans le sens d'une source majeure diffuse de pollution à l'origine de ces enrichissements : les pluies. Toutefois, certains enrichissements spécifiques liés à des activités industrielles locales sont observées (cas du Cr sur l'Agout). Les bilans des flux [entrée (pluies), sortie (exutoire)] ont mis en évidence le stockage de certains métaux, vraisemblablement dans les sols et les sédiments du lit de la Garonne.<br />Le suivi des flux d'éléments dissous majeurs (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) et plus spécialement des nitrates, en période de basses eaux estivales (50 m3/s), dans les eaux d'un tronçon de Garonne Toulousaine, a permis la caractérisation et la quantification des apports anthropiques spécifiques en NO3-, Cl-, K+ et Na+ liés à cette agglomération. Certains de ces éléments, nitrates et potassium, sont partiellement éliminés tout au long de ce tronçon. Cette consommation peut être attribuée à l'activité biologique qui se développe dans le lit de la Garonne (développement du biofilm) dans ces périodes critiques où les eaux sont plus anoxiques (moins oxygénées).<br />L'étude plus spécifique du devenir des nitrates dans une zone humide riveraine de la Garonne (site de Monbéqui) a mis en exergue les capacités de ces sites à éliminer ce composé azoté. Ces zones humides sont le théâtre de la rencontre entre les eaux de la Garonne et de la nappe, propice au développement de nombreux processus biogéochimiques. Nous avons identifié et quantifié de fortes consommations biologiques en nitrates dans les zones de mélange entre la Garonne et la nappe. Cela résulte des effets couplés de l'oxydation de la matière organique, de la respiration aérobie, de la dénitrification et de la réduction des oxydes et hydroxydes de Mn et de Fe. Au contraire, dans les zones de sortie de nappe vers la Garonne, il semblerait qu'il y ait nitrification de l'ammonium probablement originaire des profondeurs de la nappe et/ou des sols.

L'étude des rapports entre un espace urbain et son réseau hydrographique appliquée à l'agglomération clermontoise a permis d'apporter des éléments de connaissances et de mettre au point une méthode d'analyse des relations entre une société et un milieu aquatique établis sur un même territoire. En l'absence de cours d'eau signiticatif dans cette métropole, l'étude décline les raisons, liées aux contrastes du milieu physique, aux ambiguïtés de la société locale et aux soubresauts de l'économie qui ont conduit au cours des 160 dernières années les choix des politiques d'aménagement vers la disparition progressive des cours d'eau qui irriguaient le territoire au siècle dernier. Mais alors que cette attitude est présente dans d'autres villes, où les milieux aquatiques confrontés aux pressions urbaines et agricoles, ont subi globalement des sorts identiques à l'échelle de l'agglomération, l'étude met en évidence que ce phénomène ne se reproduit pas systématiquement à l'échelle des quartiers, où des différences de traitement allant de l'élimination à la mise en valeur se sont juxtaposées. Ainsi, à partir des résultats spécifiques à Clermont, l'étude a montré qu'il est possible d'identifier, d'expliquer et de qualifier la relation établie entre une population et le cours d'eau voisin grâce à une modélisation issue de critères physiques et de valeurs patrimoniales quantifiables caractérisant un système hydro-urbain, passé, présent ou projeté

52000 km2 au Mas d’Agenais), fait l’objet de pressions anthropiques liées aux activités humaines agricoles, domestiques et industrielles. Le prélèvement des eaux de la Garonne et de ces principaux affluents sur une année hydrologique a permis de détecter des enrichissements significatifs pour un grand nombre d’éléments en trace métalliques (ETM : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn…). Il s’avère que la plus part de ces éléments métalliques en quantité de trace (ppb) sont éventuellement transportés sous forme particulaire par les rivières. De nombreux arguments vont dans le sens d’une source majeure diffuse de pollution à l’origine de ces enrichissements : les pluies. Toutefois, certains enrichissements spécifiques liés à des activités industrielles locales sont observées (cas du Cr sur l’Agout). Les bilans des flux [entrée (pluies), sortie (exutoire)] ont mis en évidence le stockage de certains métaux, vraisemblablement dans les sols et les sédiments du lit de la Garonne. Le suivi des flux d’éléments dissous majeurs (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) et plus spécialement des nitrates, en période de basses eaux estivales (50 m3/s), dans les eaux d’un tronçon de Garonne Toulousaine, a permis la caractérisation et la quantification des apports anthropiques spécifiques en NO3-, Cl-, K+ et Na+ liés à cette agglomération. Certains de ces éléments, nitrates et potassium, sont partiellement éliminés tout au long de ce tronçon. Cette consommation peut être attribuée à l’activité biologique qui se développe dans le lit de la Garonne (développement du biofilm) dans ces périodes critiques où les eaux sont plus anoxiques (moins oxygénées). L’étude plus spécifique du devenir des nitrates dans une zone humide riveraine de la Garonne (site de Monbéqui) a mis en exergue les capacités de ces sites à éliminer ce composé azoté. .<br>The Garonne’s basin, the second largest French basin (52000 km2 at Mas d’Agenais), is subject to anthropogenic pressures dues to agricultural, domestics and industrials humans activities. A one-year hydrological sampling of the Garonne’s and if its tributary’s water highlights significant enrichments for a large type of trace metal elements (TME : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn…). It appears that most of those metals elements in trace quantity (ppb) have a particular transport in the river. Many arguments speaking in favour for a one major diffuse source pollution origin of those enrichments: the rains. However, some specific enrichments due to local industrial activities are observed (case of Cr in the Agout). The balance flux [enter : rains), out : the outlet of the catchment basin] show a storage of some metals, probably in soil and in the river bed sediments. The follow-up of majors flux elements (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) and especially of nitrate, in a Garonne stretch upstream to downstream of the Toulouse urban area was performed at a summer low water level period. The anthropic contribution to the river water composition from the urban area was estimated and indicated that NO3-, Cl-, K+ and Na+ represent the most important contributions of the anthropic inputs. Some of those elements, nitrates and potassium, are partially eliminated along this stretch. This looses may be attributed to biological activity (grow of biofilms) that appears in the Garonne river bed, especially in this critical period of anoxic water conditions (less oxygen). .