Academic literature on the topic 'Gestion des ressources en eau – Prévision – Modèles mathématiques'

Les données satellitaires peuvent enrichir le suivi des ressources en eau, quels que soient les objectifs de ce suivi (gestion stratégique des ressources en eau, gestion des ouvrages, prévision des crues et étiages…). Ces données présentent l’avantage de couvrir à pas-de-temps régulier le monde entier, y compris des territoires difficiles d’accès. L’usage de ces données soulève plusieurs questions : comment évaluer leur qualité ? Comment les corriger ? Quelle pertinence au regard des données au sol dont on dispose ? Comment les utiliser pour optimiser le réseau de mesures hydrologiques ? À travers plusieurs projets et avec des partenaires scientifiques et industriels variés (IRD, CNES, CLS, CNRS, CENEAU…) BRL Ingénierie contribue à évaluer et à valoriser l’usage des données satellitaires pour la gestion des ressources en eau à l’échelle d’un bassinversant (e.g. l’Amazone) ou d’un territoire (l’Ouganda). L’objectif est de délivrer des indicateurs hydrologiques issus de l’association de modèles hydrologiques, de données in-situ et de données satellitaires, intégrés en temps réel dans un système d’information sur l’eau. Cet article présente les possibilités et les limites actuelles de l’utilisation des données satellitaires afin d’optimiser le suivi des ressources en eau.

Abstract. Ce travail vise à évaluer les pluies simulées issues des sorties de modèles climatiques régionaux Cordex-Africa dans le bassin côtier oranais en Algérie. Pour cela les simulations du modèle RCA4 (Rossby Centre Atmosphere model, version 4) forcé par deux modèles de circulation globale (MPI-ESM-LR et CNRM-CM5) sous deux scenarios de forçages radiatifs «Representative Concentration Pathways» (RCPs) RCP 4.5 et RCP 8.5 sont comparées aux pluies observées au niveau de cinq stations pluviométriques, au cours de la période de contrôle 1981–2005 à l'échelle mensuelle. Les données futures simulées sont ensuite corrigées à l'aide de deux méthodes de correction de biais, à savoir, la méthode quantile-quantile et la méthode Delta, afin de mieux analyser leur évolution au cours de la période de projection 2075–2099. Les coefficients d'échange estimés au cours de la période 2075–2099 montrent que les simulations corrigées par la méthode Delta sont moins biaisées que les simulations corrigées par la méthode quantile-quantile. L'analyse de l'évolution future des pluies met en évidence une réduction de −12 % à −38 % d'ici la fin du 21ème siècle selon le RCP 4.5. Cette réduction qui est encore plus importante selon le scénario pessimiste RCP 8.5, risque d'affecter la disponibilité des ressources en eau dans la région qui a connu par le passé une période de sècheresse sévère et persistante. Enfin, cette étude peut être utilisée comme outil d'aide à la décision destiné aux parties prenantes de la gestion intégrée des ressources en eau et de l'agriculture. Néanmoins, pour une meilleure appréciation des impacts socio-économiques, une étude plus approfondie en considérant plusieurs modèles climatiques et d'autres paramètres climatiques, est recommandée.

La mission SMOS (Soil moisture and Ocean Salinity) a été lancée avec succès le 2 novembre 2009. Cette mission menée par l'ESA (Agence Spatiale Europénne) est dédiée à la mesure de l'humidité superficielle des sols sur les continents (avec une précision recherchée de 0,04m3/m3) et la salinité des océans (objectif 0.1psu). Ces deux quantités géophysiques sont très importantes car elle contrôle le budget énergétique à l'interface sol-atmosphère. Leur connaissance à l'échelle globale est utile pour les recherches sur le climat et la météorologie, en particulier pour les modèles de prévision numérique. Elles ont aussi un très grand potentiel un très grand nombre d'application, comme par exemple pour le suivi des ouragans ou la gestion des ressources en eau. Les six premiers mois ont été dédiés à la recette en vol qui a permis de vérifier le satellite le segment sol et l'étalonnage. Cette phase s'est achevée avec succès en mai 2010 et SMOS fonctionne de façon opérationnelle depuis, fournissant de données à la communauté internationale. Les performances de l'instrument sont globalement conformes aux spécifications. Cependant, les interférences radio sont présentes au-dessus de l'Europe, du Moyen-Orient et de l'Asie. Cesémissions parasites dans la bande protégée perturbent la mesure de façon significative. La génération des produits de niveau 2 et 3 est une activité en cours avec des améliorations régulières de sorties.

Une grande quantité d'eau est perdue dans les zones de pâturage et prairies naturelles du fait de la présence dans ces régions de plantes à forte transpiration. La gestion du couvert végétal et des bassins versants a été proposée comme moyen pour augmenter la disponibilité des ressources en eau. Des efforts accrûs ont été consacrés au développement de pratiques de gestion et d'outils pour évaluer le potentiel d'augmentation de la ressource en eau. La modélisation hydrologique joue un rôle clé dans ces efforts. Un des outils les plus complets pour la modélisation dans les zones de pâturage et prairies naturelles est le modèle SPUR. Il s'agit d'un modèle de bassin versant, spatialement semi-distribué. Le modèle est constitué de cinq modules principaux qui incluent les aspects suivants: climat, hydrologie, plantes, animaux et économie. La composante hydrologique du modèle prend en compte à un pas de temps journalier les phénomènes de ruissellement, évapotranspiration, percolation et écoulement latéral. Le ruissellement est calculé à partir du numéro de courbe qui dépend du couvert végétal, des pratiques culturales, ainsi que des conditions hydrologiques. Cependant l'utilisation par le modèle de la méthode du numéro de courbe pour déterminer le ruissellement pose de sérieux problèmes quant à l'efficacité du modèle. Dans notre recherche, nous avons substitué la méthode des numéros de courbe par l'équation de Green et Ampt. Un avantage majeur de cette approche est l'utilisation de l'intensité de la pluie comme variable de forçage au lieu de la pluie journalière. De plus, cette équation d'infiltration utilise des paramètres physiques comme la conductivité hydraulique à saturation. L'objectif de cet article est de présenter les performances du modèle SPUR original et modifié sur trois types de couvert végétal : sol nu, sol enherbé et buissons. Trois années de mesures collectées sur le bassin versant de Throckmorton (Texas, Etats Unis d'Amérique) ont été utilisées pour la calibration et la validation des modèles. Les performances des modèles ont été évaluées en utilisant le coefficient d'efficience de Nash et Sutcliff. Le calage a porté sur la première année de mesure. Pour le modèle original, le calage a consisté à ajuster les numéros de courbe de manière à optimiser l'efficience. Pour le modèle modifié, il n'a été procédé à aucun calage. Les valeurs de conductivité hydraulique à saturation ont été estimées en utilisant des équations de pédotransfert en se basant sur les propriétés texturales et structurales des sols. L'introduction dans le modèle SPUR de l'équation de Green et Ampt a considérablement amélioré la performance du modèle pour la prévision du ruissellement sur tous les sites. L'efficience moyenne pour les prévisions du ruissellement mensuel sur sol nu est de 0.16, alors que celle ci est négative pour le modèle original (-0.11). Pour les sites enherbés l'efficience du modèle modifié est de 0.48 alors qu'elle est négative pour le modèle original. L'utilisation du numéro de courbe a résulté en une surestimation systématique du ruissellement sur tous les sites. De manière générale, le modèle original et le modèle modifié présentent de meilleures performances sur les sites non nus. Ceci est dû au fait que les deux modèles sous-estiment de manière significative l'évaporation sur les sols nus. Un des désavantages des deux modèles est en effet de limiter l'évaporation aux premiers 15 cm du sol. L'introduction de l'équation de Green et Ampt a amélioré les performances du modèle pour la prévision du ruissellement aussi bien à l'échelle mensuelle qu'annuelle. De plus, le modèle modifié est sensible au type d'occupation du sol et est donc adapté comme outil pour l'analyse de scénario en vue de préserver les ressources en eau. Une analyse de sensibilité a été conduite afin d'évaluer l'impact des paramètres d'entrée sur les sorties des deux modèles. L'analyse de sensibilité a consisté à modifier systématiquement les paramètres d'entrée de plus ou moins 10%. Pour le modèle original, l'analyse a porté sur l'influence du numéro de courbe, et pour le modèle modifié celle ci a porté sur l'étude de l'impact lié aux paramètres utilisés pour calculer la conductivité hydraulique à saturation. Concernant le modèle original, une augmentation du numéro de courbe de 10% entraîne une augmentation du ruissellement de 120% pour le sol nu, et aux alentours de 100% pour les autres sites. L'impact de ces variations sur l'évaporanspiration est minimal, avec une variation maximale de 16% pour le sol nu. Concernant le modèle modifié, la teneur du sol en sable est le paramètre ayant la plus grande influence sur la quantité d'eau ruisselée pour le sol nu. Par contre, pour les lysimètres ayant un couvert végétal, le pourcentage de sol couvert par la canopée est le factor majeur contrôlant la quantité d'eau ruisselée. Les paramètres liés au couvert végétal ont un plus grand impact sur le ruissellement que les paramètres liés aux propriétés intrinsèques du sol. Globalement l'introduction de l'équation de Green et Ampt a amélioré les capacités prédictives du modèle. Outre le fait que le modèle modifié ne nécessite pas un calage particulier pour la détermination des paramètres de transfert de l'eau dans le sol, il se base sur l'intensité de la pluie pour la détermination du ruissellement. Il a été montré que le modèle modifié est sensible aux changements de type d'occupation du sol. Il peut donc être donc utilisé comme outil pour évaluer l'impact de différents scénarios d'occupation du sol sur les ressources en eau dans les zones de pâturage et prairies naturelles. Toutefois, des améliorations, telles que l'introduction de l'impact du développement de fissures sur l'infiltration (écoulement préférentiel) ainsi que sur le phénomène d'évaporation devraient être prises en compte afin d'améliorer les prévisions du bilan hydrologiques, notamment sur sol nu.

Le Sud de la France subit régulièrement des inondations dévastatrices et meurtrières résultant d’épisodes pluvieux très intenses et localisés. La prévision de ces événements rapides et complexes est très difficile. Créé dans ce contexte, le projet FLASH (Flood forecasting with machine Learning, data Assimilation and Semi-pHysical modeling) regroupe plusieurs laboratoires partenaires qui ont pour objectif de fournir au SCHAPI (Service Central d’Hydrométéorologie et d’Appui à la Prévision des Inondations) des modèles de prévision des crues afin d’alimenter la carte de vigilance des crues disponible sur internet. La zone d’étude principale est le Gardon d’Anduze. Des modèles à réseaux de neurones avec deux types d’architecture sont réalisés pour prévoir la hauteur du cours d’eau à partir des pluies et des hauteurs passées. La sélection du nombre de neurones cachés, du nombre de variables, de certains paramètres de l’algorithme d’apprentissage, ainsi que l’initialisation des paramètres des réseaux, déterminante pour l’estimation des performances des modèles, est effectuée par validation croisée. Les prévisions obtenues en test sont intéressantes jusqu’à un horizon de prévision de 2h voire 3h suivant l’événement en test. La mise en œuvre d’un apprentissage adaptatif est décevante. L’utilisation de hauteurs de pluies issues des mesures radar, plutôt que celles provenant des pluviomètres, a conduit à des premiers résultats équivalents. Enfin, la méthodologie établie a été appliquée à la conception de modèles pour la prévision des crues sur le Gardon à Remoulins, bassin versant qui inclut celui précédemment étudié ; ces modèles donnent des résultats satisfaisants
The South of France is often subject to dramatic floods, which cause casualties and damages. Very intense, localized rainfalls generate fast, complex flash floods that are very difficult to forecast. The FLASH project (Flood forecasting with machine Learning, data Assimilation and Semi-pHysical modeling) was created in this context. It brings together several laboratories from different scientific fields, whose purpose is to provide the French Flood Surveillance Service (SCHAPI), with a model of flood forecasting. These forecasts will feed the real-time flood vigilance map that is available on the Internet. The main watershed under investigation here is the Gardon d’Anduze. Two types of neural networks are designed and trained to forecast the water level at Anduze from the past water levels and rainfalls. The selection of the number of hidden neurons, of the number of inputs, of some parameters of the training algorithm, and of the initialization of the networks parameters, which is crucial for estimating the generalization capability of the models, is performed by cross validation. The forecasts on the test events are satisfactory for 2 to 3 hour-ahead predictions, depending on the test event. An attempt at on-line training for model adaptation was unconvincing. Encouraging preliminary results are obtained by using rainfall estimates from radar images instead of rain gauge measurements. Finally, the methodology is applied to design predictive models of the water level of the Gardon at Remoulins, a watershed that includes the Gardon d’Anduze catchment. The level forecasts at Remoulins are statisfactory up to a prediction horizon of seven to nine hours

La pénurie d'eau et l'augmentation de la demande en eau, en particulier pour un usage résidentiel sont les principaux défis auxquels sont confrontés la Palestine. La nécessité de prévoir avec précision la consommation d'eau est utile pour la planification et la gestion de cette ressource naturelle. L'objectif principal de cette recherche est de (i) étudier les principaux facteurs qui influent la consommation d'eau en Palestine, (ii) de comprendre le schéma général de la consommation d'eau des ménages, (iii) d'évaluer les éventuels changements dans la consommation d'eau des ménages et de proposer des solutions appropriées et (iv) élaborer un modèle de prédiction de la consommation d'eau dans les villes palestiniennes basé sur le Réseau de Neurones Artificiels.Le travail de recherche est organisé en quatre parties. La première partie comprend une analyse bibliographique des travaux réalisés sur la consommation d'eau des ménages. La deuxième partie concerne la collecte de données, la méthodologie, l’enquête sur la consommation d'eau des ménages et le traitement de données. La troisième partie présente une analyse statistique des données de consommation d'eau dans deux villes palestiniennes. La dernière partie développe la modélisation de la consommation d'eau dans les deux villes à l’aide des Réseaux de Neurones Artificiels
Water scarcity and increasing water demand especially for residential use are major challenges facing Palestine. The need to accurately forecast water consumption is useful for the planning and management of this natural resource. The main objective of this research is to (i) study the major factors influencing the water consumption in Palestine, (ii) understand the general pattern of Household water consumption, (iii) assess the possible changes in household water consumption and suggest appropriate remedies and (iv) develop prediction model based on the Artificial Neural Network to the water consumption in Palestinian cities.The research is organized in four parts. The first part includes literature review of household water consumption studies. The second part concerns data collection methodology, conceptual framework for the household water consumption surveys, survey descriptions and data processing methods. The third part presents descriptive statistics, multiple regression and analysis of the water consumption in the two Palestinian cities. The final part develops the use of Artificial Neural Network for modeling the water consumption in Palestinian cities

Dans un contexte de développement durable, la gestion des sols et des ressources en eau est un enjeu primordial non seulement d’un point de vue environnemental mais aussi socio-économique. L’humidité, la rugosité, la composition et la structure du sol sont des variables clés pour la compréhension et la modélisation des catastrophes naturelles telles que l’érosion, la sécheresse ou les inondations. Pour des sols nus agricoles (très propices au ruissellement), de nombreuses études ont déjà montré le potentiel des données RADAR acquises en bande C pour la cartographie de l'humidité et la rugosité du sol. Cependant l’application de ces méthodes dans un cadre opérationnel était limitée.Dans ce contexte, les travaux de cette thèse présentent un premier volet sur l’analyse de la sensibilité aux états de surface (EDS) du sol du signal en bande X du capteur TerraSAR-X à très haute résolution spatiale et temporelle. Différentes configurations TerraSAR-X ont été analysées et les résultats ont permis de définir les configurations instrumentales optimales pour caractériser chaque paramètre d’EDS du sol. La comparaison de la sensibilité du capteur TerraSAR-X à celle des capteurs en bande C montre que le capteur TerraSAR-X est sans conteste le plus adapté pour estimer et cartographier l’humidité du sol à des échelles fines (50 m²).Le second volet était de développer une méthode permettant d’estimer et de cartographier l’humidité des sols nus agricoles. Dans ce but, les méthodes d'inversion généralement utilisées en bande C ont été testées sur les données en bande X. La précision sur les estimations d’humidité issues de l'algorithme d’inversion du signal TerraSAR-X a été déterminée et l’applicabilité de la méthode sur de nombreux sites d'étude a été testée avec succès. Une chaine de traitements cartographiques allant de la détection des sols nus à l’estimation de l’humidité et ne nécessitant qu’une seule image TerraSAR-X a été développée. Cette chaine innovante de traitements cartographiques « automatique et autonome » devrait permettre d’utiliser les données TerraSAR-X pour cartographier l’humidité du sol en mode opérationnel
In the context of sustainable development, soil and water resources management is a key issue from not only the environmental point of view, but also from a socioeconomic perspective. Soil moisture, roughness, composition, and slaking crusts are some key variables used to understand and model natural hazards, such as erosion, drought and floods. For agricultural bare soils (most subject to runoff), numerous studies have already shown the potential of C-band RADAR data for the mapping of soil moisture and roughness. However, the application of these methods in operational settings remained limited.In this context, the first objective of this thesis was to analyse the sensitivity of X-band TerraSAR-X sensors to soil surface characteristics (SSC) at high spatial and temporal resolutions. Different TerraSAR-X configurations were evaluated and results were used to define the optimal instrumental configuration for the characterization of each SSC parameter. The comparison of TerraSAR-X sensor sensitivity with equivalent levels recorded with the C-band sensor showed that the TerraSAR-X sensor is undoubtedly the most suitable of the two when estimating and mapping soil moisture at a fine scale (50 m²).The second objective of this work was to develop a method to estimate and map soil moisture levels of agricultural bare soil. To achieve this goal, methods that are commonly used to retrieve soil moisture from C-band, have been tested on X-band data. The accuracy of soil moisture estimations using an empirical algorithm was determined, and validated successfully over numerous study sites. A mapping process based uniquely on TerraSAR-X data, both for bare soil detection and for the estimation of soil moisture content, was developed. This innovative chain of « automatic and autonomous» mapping processing steps should enable the utilization of TerraSAR-X data for the mapping of soil moisture levels in operational conditions

L'objet de cette thèse est de fournir, à partir de la théorie économique, des éléments de réflexion pour une gestion efficace du système aquifère girondin. On présente, dans le premier chapitre, un modèle spatial de gestion d'aquifère côtier soumis à intrusion saline. Ce modèle intègre le déplacement de l'interface entre l'eau salée de la mer et l'eau douée de l'aquifère. L'analyse, menée à l'équilibre stationnaire, permet d'identifier les externalités de coût qu'exercent, dans l'espace, les usagers les uns sur les autres. Dans le chapitre 2, nous montrons qu'une ville située en amont peut, par des prélèvements élevés, interdire à une ville en aval un accès direct à la ressource aquifère. Les coûts sociaux divergent alors des coûts privés. L'instauration de redevances pour prélèvements différenciés dans l'espace conduit les gestionnaires des services des villes à prendre les décisions optimales. Dans le chapitre 3, nous considérons une exploitation jointe de l'aquifère et d'une ressource substitut. Nous montrons que l'approvisionnement optimal à partir des deux ressources en eau dépend de la localisation des usagers. Ici encore, les prélèvements des usagers amonts en ressource aquifère doivent tenir compte de la rareté de celle-ci. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous estimons des fonctions de demande en eau pour le département de la Gironde. L'estimation de la fonction de demande en eau des usagers domestiques girondins, présentée dans le chapitre 5, est effectuée sur un échantillon de communes observées de 1990 à 1994. Les résultats mettent en évidence une sensibilité des usagers domestiques au prix de l'eau réelle, mais modérée. Dans le chapitre 6, nous estimons les fonctions de demande en eau des industriels de la Gironde par une approche duale multiproduits de la représentation de leur technologie. Les résultats des estimations traduisent finalement une plus grande sensibilité au prix de l'eau pour les industriels que pour les usagers domestiques.

Un projet de gestion globale du système aquifère multicouche médocain est proposé à travers l'élaboration d'un outil d'optimisation régional. Cet outil ne pouvait s'envisager qu'inséré au sein d'un cadre hydrogéologique maîtrisé. Une révision majeure du modèle géologique local nous a ainsi conduit à la construction d'un modèle numérique régional (31000 km2) représentatif des échanges entre les 5 nappes du système. Cette mise à jour du modèle dans la zone d'intérêt pressentie pour une future exploitation de la nappe oligocène, a souligné son compartimentage local. La caractérisation hydrogéologique de ces formations s'est appuyée sur l'étude des modelé piezométrique et des chroniques de charge ainsi que sur l'interprétation d'essais de puits par une méthode pétrolière permettant de caractériser finement le complexe puits/réservoir. Une nouvelle méthode de calcul du coefficient d'emmagasinement, basée sur l'utilisation conjointe des fluctuations naturelles de piezométrie et des mesures de dilatation par DGPS est proposée. L'impact de l'exploitation prévue de l'aquifère oligocène est calculé par une approche multi-échelle basée sur deux modèles : - un modèle semi-analytique utilisé pour calculer l'impact de l'exploitation d'un champ captant dans sa proche périphérie (500 km2) ; - un modèle numérique permettant de calculer l'impact de cette exploitation sur l'ensemble des nappes à l'échelle régionale. Le développement d'un outil d'optimisation basé sur la théorie des Réponses Unitaires a permis d'optimiser les volumes exploitables. L'extension de cet outil à l'ensemble du système aquifère multicouche médocain constitue la finalité de ce travail.

Les opérations d'aménagement du territoire s'exercent dans un contexte incertain car les modes d'aménagement urbain ou péri-urbain font intervenir plusieurs aspects et paramètres incertains dans lesquels les risques, notamment ceux liés à la gestion hydrologique/hydrogéologique, sont importants. Ce contexte nous a conduits à développer un modèle décisionnel multi-objectif destiné à aider les acteurs de l'aménagement du territoire à prendre des décisions face aux différentes logiques d'aménagement en avenir incertain. Le modèle proposé vise, dans un premier temps à concevoir un outil d’aide à la décision configurable « sur mesure » et dans un deuxième temps, à choisir rationnellement un mode d’aménagement qui prend en compte les risques. L’étude considère non seulement le risque naturel (l’aléa, la précipitation forte) mais aussi le facteur humain et les modalités d’évaluation des groupes d’acteurs. La faisabilité de cette recherche repose sur les techniques d’analyse décisionnelles multidimensionnelles de la théorie de l’utilité multi-attributs. L’usage nouveau que l’on peut faire de cette théorie nous permet de répondre à la problématique de la gestion lors de l’élaboration d’aménagement ou d’urbanisme, en fournissant finalement un outil adaptable chacun des cas envisagés.

La gestion des ressources en eau doit etre consideree a l'echelle du bassin versant. Dans ce travail, la modelisation des flux d'eau est etudiee dans un systeme global sol-nappe-riviere. Les objectifs sont d'obtenir des flux spatialises et precis, notamment pres du fleuve : le domaine d'application se situe dans le bassin de la charente a l'amont de la ville d'angouleme (charente, france). Une synthese des caracteristiques des differents etats du systeme sol-nappe-riviere est abordee. Apres avoir inventorie et complete les informations relatives au bassin, une modelisation numerique en deux temps est realisee. La modelisation de la zone non-saturee est elaboree a plusieurs echelles : parcellaire, communale et bassin entier. Celles-ci ont induit plusieurs approches et conduit a l'utilisation d'outils differents. Ainsi, l'acces a l'occupation du sol a l'echelle du bassin n'a pu etre obtenue qu'avec le recours a la teledetection. Une modelisation hydrodynamique du bassin a permis de visualiser les variations spatiales des flux echanges entre les cours d'eau et les nappes. L'importance des echanges est quantifiee sur la periode d'une annee. Les proprietes reservoirs de l'aquifere du jurassique moyen et superieur sont mises en evidence. Enfin, l'importance des prelevements agricoles et leur influence sur les variations des niveaux dans les nappes et les rivieres sont evaluees et interpretees spatialement et temporellement. La modelisation demontre la presence de liens plus fort entre la nappe et la riviere en certains endroits du bassin et la vulnerabilite des nappes devant l'importance des prelevements.

La modélisation des impacts des changements climatiques sur les ressources hydriques d’un territoire est une préoccupation grandissante pour la communauté scientifique œuvrant dans les domaines des ressources en eau. Cette tâche est complexe car elle recèle de nombreuses incertitudes se cumulant lors du processus de modélisation, de la définition des scénarios de gaz à effet de serre jusqu’à la réalisation des projections hydrologiques. L’ensemble des outils de modélisation employés influence alors potentiellement notre capacité à réaliser un diagnostic des impacts des changements climatiques. Dans ce contexte, l’incertitude de modélisation associée à 20 modèles hydrologiques globaux conceptuels, 24 formules d’évapotranspiration potentielle et 7 modules de neige a été évaluée sur deux bassins versants : au Saumon (Province de Québec, Canada) et Schlehdorf (État de la Bavière, Allemagne). Les travaux menés cherchent à apprécier dans un premier temps la capacité de transposabilité des modèles hydrologiques ainsi que matérialiser l’intérêt d’une approche multimodèle dans ce contexte de changements climatiques. Par la suite, la démarche évalue la contribution des différents outils à l’incertitude cumulée, puis cherche à comprendre l’origine de leur sensibilité. Cette analyse s’appuie sur l’usage de critères de performance, de représentations graphiques des écoulements, d’outils statistiques et d’indicateurs hydrologiques du changement. Les incertitudes liées aux membres climatiques sont également évaluées pour le bassin versant québécois et permettent une comparaison avec les outils principalement étudiés. Les résultats révèlent que notre capacité à produire un diagnostic de l’incidence du changement climatique sur le régime hydrique des deux bassins versants est distinctement affectée par le choix des outils hydro-météorologiques globaux conceptuels. Chacun de ceux-ci ajoute à l’incertitude avec cependant une plus grande prédominance liée au choix des formules d’évapotranspiration potentielle et des modèles hydrologiques, les modules de neige étant eux plus transparents. Néanmoins, l’analyse comparative indique que le choix du membre climatique apporte encore plus à l’incertitude cumulée que les outils spécifiquement évalués. Ces travaux permettent d’apporter une réponse détaillée sur notre capacité à réaliser un diagnostic des impacts des changements climatiques sur les ressources hydriques de deux bassins, ainsi que de proposer une démarche méthodologique originale pouvant être directement appliquée ou adaptée à d’autres contextes hydro-climatiques.
Modeling climate change impacts on water resources remains one of the major challenges for the scientific community. This task is complex and contains numerous cumulated uncertainties all along the modeling process, from the greenhouse gas scenarios definition to the hydrological projections. All the modeling tools can thus potentially affect our ability to render a diagnosis of the impacts of climate changes on water resources. In this context, modeling uncertainty related to 20 lumped conceptual hydrological models, 24 potential evapotranspiration formulations, and 7 snow modules was evaluated on two catchments: au Saumon (Province of Quebec, Canada) and Schlehdorf (State of Bavaria, Germany). This work first assessed the transposability in time of the hydrological models and examined the interest of the multimodel approach in a climate change context. Then, contribution of the different tools to cumulated uncertainty is evaluated, followed by an investigation of individual sensitivity origins. This analysis was based on performance criteria, discharge graphical displays, statistics tools, and hydrological indicators of changes in water resources. More, uncertainties related to climatic members are also appraised on the Quebec catchment to allow a direct comparison with the principal studied tools. Results demonstrated that our capacity to render a diagnosis of the impacts of climate change on water resources on the two studied catchments was highly connected to the choice of the hydro-meteorological lumped modeling tools. Each one contributed to the total uncertainty; however, with a larger prevalence for the potential evapotranspiration formulations and hydrological models, snow modules being more neutral. Nevertheless, comparative analysis showed that the selection of a climatic member was affecting the total uncertainty the most. This research proposed a detailed analysis on our capacity to realise a diagnosis of the impacts of climate change on water resources for two studied catchments and provided a specific and original methodology directly applicable and adjustable to other hydro-climatic contexts.

L’eau constitue un des défis majeurs de notre époque quelque soit le continent, et à l’instar de nombreux pays de la rive sud de la méditerranée, le Maroc est particulièrement affecté par une pénurie d’eau. Il apparaît que pour pallier ce manque d’eau il est fait appel à la grande hydraulique (128 barrages au Maroc) pour alimenter, à partir des régions les plus arrosées, des bassins versants les plus propices ou des régions riches en eau souterraine, les villes principales ou des périmètres agricoles irrigués de grande surface. Néanmoins cette politique de grande hydraulique qui prévaut actuellement se heurte à plusieurs limites (durée limitée des réservoirs, nombres de sites propices, investissements) si bien qu’un des leviers prometteurs reste une gestion efficiente des ressources en eau. Cependant, pour bien les gérer il est essentiel de connaître la quantité d’eau disponible dans chaque bassin ainsi que ses différentes utilisations. Ce travail de thèse est une contribution à la connaissance de la ressource en eau sur un territoire clef. Le Moyen-Atlas, que l’on peut considérer comme le "château d’eau" du Maroc. Une démarche géographique est mise en place, tant au niveau de l’évaluation de la ressource que celle de l’utilisation, sur une des trois grandes unités hydrologiques qui draine le Moyen-Atlas : le bassin versant du Sebou à l’amont de la station hydrométrique d’Azzaba. Organisé en 4 parties ce travail, inscrit dans un cadre de coopération franco-marocain, démontre l’hétérogénéité des processus hydrologiques en relation avec un contexte géographique montagnard complexe. Tant l’analyse des phases hydrologiques que l’apport de la modélisation démontrent une contribution importante des eaux souterraines aux débits des cours d’eau mais également l’importance de sa redistribution à l’intérieur du bassin du Haut Sebou et vers les bassins contigus. D’autre part une enquête auprès des agriculteurs démontre les mutations agricoles en cours dans ce secteur du Moyen-Atlas et met en évidence les changements des modes de prélèvement d’eau dans l’hydrosystème : le système traditionnel de prélèvement au fil de l’eau étant de plus en plus concurrencé par des prélèvements à même la nappe par pompage
Water is one of the major issues of our time in all continents. Like many countries on the southern shore of the Mediterranean Sea, Morocco is particularly affected by water shortages. It seems that to overcome this lack of water, the country uses large hydro (128 dams in Morocco) to power, from the regions that receive the largest amounts of rain, or regions richest in groundwater, major cities and agricultural areas irrigated large area. However, this large and predominant hydraulic policy faces such several limitations (limited life of reservoirs, number of sites suitable, and investment) that promising levers remain efficient ways of managing water resources. However, to effectively manage this, it is essential to know the amount of water available in each basin and its different uses. This thesis is a contribution to the knowledge of water resources in a key area. The Middle Atlas can be considered the "water tower" of Morocco. A geographical approach is in place, both in terms of the resource assessment and use of one of three major hydrological units that drains the Middle Atlas: the watershed of the Sebou up stream of the hydrometric station Azzaba. set in 4 parts, this work- being of the Franco-Moroccan academic cooperation- demonstrates the heterogeneity of hydrological processes in relation to a complex mountainous geographical context. Both the analysis of hydrological phases and the contribution of modeling show a significant contribution of groundwater to stream flow, the importance of redistribution within the basin of the Upper Sebu and from adjacent basins. In this regard, research in the form of survey aimed at apopulation farmers shows agricultural changes forming in the Middle Atlas sector, and highlights the changes in water sampling modes in river systems, the traditional sampling system over water being increasingly challenged by levies same groundwater pumping