P. Albéric, River backflooding into a karst resurgence, J. Hydrol, vol.286, pp.194-202, 2004.

P. Albéric and M. Lepiller, Oxydation de la matière organique dans un système hydrologique karstique alimenté par des pertes fluviales (Loiret, France) / Oxidation of organic matter in a karstic hydrologic unit supplied through stream sinks, Water Res, vol.32, pp.439-448, 1998.

W. M. Alley, R. W. Healy, J. W. Labaugh, and T. E. Reilly, Flow and Storage in Groundwater Systems, Science, vol.296, pp.1985-1990, 2002.

A. Suchet, P. Probst, J. Ludwig, and W. , Worldwide distribution of continental rock lithology: Implications for the atmospheric/soil CO2 uptake by continental weathering and alkalinity river transport to the oceans, Glob. Biogeochem. Cycles, vol.17, 2003.

C. Andermann, L. Longuevergne, S. Bonnet, A. Crave, P. Davy et al., Impact of transient groundwater storage on the discharge of Himalayan rivers, Nat. Geosci, vol.5, pp.127-132, 2012.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00710433

L. Aquilina, B. Ladouche, and N. Dörfliger, Water storage and transfer in the epikarst of karstic systems during high flow periods, J. Hydrol, vol.327, pp.472-485, 2006.


C. Auterives, S. Binet, and P. Albéric, Inferred Conduit Network Geometry from Geological Evidences and Water-Head in a Fluvio-Karstic System, H2Karst Research in Limestone Hydrogeology, pp.49-58, 2014.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/insu-01057133

V. Bailly-comte, V. Borrell-estupina, H. Jourde, and S. Pistre, A conceptual semidistributed model of the Coulazou River as a tool for assessing surface water-karst groundwater interactions during flood in Mediterranean ephemeral rivers, Water Resour. Res, vol.48, 2012.

C. Batiot, C. Linan, B. Andreo, C. Emblanch, F. Carrasco et al., Use of Total Organic Carbon (TOC) as tracer of diffuse infiltration in a dolomitic karstic system, The Nerja Cave, 2003.

, Geophys Res Lett, vol.30, 2179.

S. Binet, C. Auterives, and J. B. Charlier, Impact des Changements environnementaux sur la ressource en eaux : Construction d'un modèle hydrogeologique d'étiage sur le Val d, 2012.

S. Binet, K. Bru, T. Klinka, S. Touzé, and M. Motelica-heino, Water and acrylamide monomer transfer rates from a settling basin to groundwaters, Environ. Sci. Pollut. Res, vol.1, issue.9, 2014.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/insu-01017359

S. Binet, V. Essayan, A. Hertout, M. Dedewanou, H. Noel et al., Engaging Stakeholders in assessing the impact of agricultural practice on groundwater quality: the Residence Time Distribution model (RTD), Int. Environ. Model. Softw. Soc. IEMSs Conf, 2016.

S. Binet, E. Joigneaux, H. Pauwels, P. Albéric, C. Fléhoc et al., Water exchange, mixing and transient storage between a saturated karstic conduit and the surrounding aquifer: Groundwater flow modeling and inputs from stable water isotopes, J. Hydrol, vol.544, pp.278-289, 2017.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/insu-01402456

S. Binet, A. Joodi, E. Joigneaux, P. Albéric, and A. Gutierrez, Localisation of a Reactive Transport Zone in a Saturated Karstic Conduit Deduced from Natural and Artificial Tracer Tests, Advances in Research in Karst Media, Environmental Earth Sciences, pp.123-129, 2010.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00579860

S. Binet, J. Mudry, C. Bertrand, Y. Guglielmi, and R. Cova, Estimation of quantitative descriptors of northeastern Mediterranean karst behavior: multiparametric study and local validation of the Siou-Blanc massif, Hydrogeol. J, vol.14, pp.1107-1121, 2006.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/insu-00617825

S. Binet, J. Mudry, C. Scavia, S. Campus, C. Bertrand et al., In situ characterization of flows in a fractured unstable slope, Geomorphology, vol.86, pp.193-203, 2007.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/insu-00617251

S. Birk and S. Hergarten, Early recession behaviour of spring hydrographs, J. Hydrol, vol.387, pp.24-32, 2010.

T. Blondel, C. Emblanch, Y. Dudal, C. Batiot-guilhe, Y. Travi et al., Transit Time Environmental Tracing from Dissolved Organic Matter Fluorescence Properties in Karstic Aquifers. Application to Different Flows of Fontaine de Vaucluse Experimental Basin, Advances in Research in Karst Media, pp.143-149, 2010.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00585731

A. Borghi, P. Renard, and S. Jenni, A pseudo-genetic stochastic model to generate karstic networks, J. Hydrol, vol.414, pp.516-529, 2012.

A. J. Boulton, S. Findlay, P. Marmonier, E. H. Stanley, and H. M. Valett, The Functional Significance of the Hyporheic Zone in Streams and Rivers, Annu. Rev. Ecol. Syst, vol.29, pp.59-81, 1998.

J. Boussinesq, Essai sur la théorie des eaux courantes du mouvement non permanent des eaux souterraines, Acad Sci Inst Fr, pp.252-260, 1877.

P. Bragée, F. Mazier, A. B. Nielsen, P. Rosén, D. Fredh et al., Historical TOC concentration minima during peak sulfur deposition in two Swedish lakes, Biogeosciences, vol.12, pp.307-322, 2015.

S. L. Brantley, M. B. Goldhaber, and K. V. Ragnarsdottir, Crossing Disciplines and Scales to Understand the Critical Zone, Elements, vol.3, pp.307-314, 2007.


S. Brouyère, P. Orban, S. Wildemeersch, J. Couturier, N. Gardin et al., The Hybrid Finite Element Mixing Cell Method: A New Flexible Method for Modelling Mine Ground Water Problems. Mine Water Environ, vol.28, pp.102-114, 2009.

B. Cardenas, Surface water-groundwater interface geomorphology leads to scaling of residence times, Geophys. Res. Lett, vol.35, 2008.

M. B. Cardenas, J. L. Wilson, and V. A. Zlotnik, Impact of heterogeneity, bed forms, and stream curvature on subchannel hyporheic exchange, Water Resour. Res, vol.40, 2004.

G. Castany, Traité pratique des eaux souterraines, Dunod, 1968.

S. Chapuis, Evolution de la ligne d´eau d´étiage de la Loire moyenne, pp.1986-1996, 1997.

J. Charlier, C. Bertrand, S. Binet, J. Mudry, and N. Bouillier, Use of continuous measurements of dissolved organic matter fluorescence in groundwater to characterize fast infiltration through an unstable fractured hillslope (Valabres rockfall, Hydrogeol. J, vol.18, pp.1963-1969, 2010.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/insu-00536892

A. Charmoille, S. Binet, C. Bertrand, Y. Guglielmi, and J. Mudry, Hydraulic interactions between fractures and bedding planes in a carbonate aquifer studied by means of experimentally induced water-table fluctuations, 2009.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/insu-00376151

, Hydrogeol. J, vol.17, pp.1607-1616

H. Choi and K. Beven, Multi-period and mullti-criteria model conditionning to reduice prediction uncertainty in an application of TOPMODEL within the GLUE framework, J. Hydrol, 2007.

R. H. Cranswick and P. G. Cook, Scales and magnitude of hyporheic, river-aquifer and bank storage exchange fluxes, Hydrol. Process, vol.29, pp.3084-3097, 2015.

D. Daly, A. Dassargues, D. Drew, S. Dunne, N. Goldscheider et al., Main concepts of the "European approach" to karst-groundwater-vulnerability assessment and mapping, Hydrogeol. J, vol.10, pp.340-345, 2002.

T. Datry, M. J. Dole-olivier, P. Marmonier, C. Claret, J. F. Perrin et al., La zone hyporhéique, une composante à ne pas négliger dans l, pp.3-8, 2008.

M. Dedewanou, S. Binet, J. L. Rouet, Y. Coquet, A. Bruand et al., Groundwater Vulnerability and Risk Mapping Based on Residence Time Distributions: Spatial Analysis for the Estimation of Lumped Parameters, Water Resour. Manag, vol.29, pp.5489-5504, 2015.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/insu-01237105


R. E. Dickinson, Modeling Evapotranspiration for Three-Dimensional Global Climate Models, Climate Processes and Climate Sensitivity, pp.58-72, 1984.

N. Doerfliger, P. Jeannin, and F. Zwahlen, Water vulnerability assessment in karst environments: a new method of defining protection areas using a multi-attribute approach and GIS tools (EPIK method), Environ. Geol, vol.39, pp.165-176, 1999.

K. Eckhardt and U. Ulbrich, Potential impacts of climate change on groundwater recharge and streamflow in a central European low mountain range, J. Hydrol, vol.284, pp.244-252, 2003.

C. Emblanch, B. Blavoux, J. M. Puig, and J. Mudry, Dissolved organic carbon of infiltration within the autogenic Karst Hydrosystem, Geophys. Res. Lett, vol.25, pp.1459-1462, 1998.

P. A. Faber, P. L. Cook, I. D. Mckelvie, and P. S. Ellis, Development of a gas diffusion probe for the rapid measurement of pCO2 in aquatic samples, Anal. Chim. Acta, vol.691, pp.1-5, 2011.

C. Fetter, Applied Hydrogeology, 1994.

M. Flury and N. Wai, Dyes as tracers for vadose zone hydrology, Rev Geophys, vol.41, p.1002, 2003.

J. Gaillardet, B. Dupré, P. Louvat, and C. J. Allègre, Global silicate weathering and CO2 consumption rates deduced from the chemistry of large rivers, Chem. Geol, vol.159, pp.31-36, 1999.

E. Gorham, Northern Peatlands: Role in the Carbon Cycle and Probable Responses to Climatic Warming, Ecol. Appl, vol.1, pp.182-195, 1991.

L. P. Graham, J. Andréasson, and B. Carlsson, Assessing climate change impacts on hydrology from an ensemble of regional climate models, model scales and linking methods -a case study on the Lule River basin, Clim. Change, vol.81, pp.293-307, 2007.

C. Grosbois, P. Négrel, C. Fouillac, and D. Grimaud, Dissolved load of the Loire River: chemical and isotopic characterization, Chem. Geol, vol.170, pp.247-255, 2000.

A. Gutierrez, T. Klinka, D. Thiéry, E. Buscarlet, S. Binet et al., TRAC, a collaborative computer tool for tracer-test interpretation, EPJ Web Conf, vol.50, 2013.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00830238

J. J. Harou and J. R. Lund, Ending groundwater overdraft in hydrologic-economic systems, Hydrogeol. J, vol.16, pp.1039-1055, 2008.

P. Jeannin, Modeling flow in phreatic and epiphreatic Karst conduits in the Hölloch Cave (Muotatal, Switzerland), Water Resour. Res, vol.37, pp.191-200, 2001.


P. Jeannin, M. Hessenauer, A. Malard, and V. Chapuis, Impact of global change on karst groundwater mineralization in the Jura Mountains, Sci. Total Environ, vol.541, pp.1208-1221, 2016.

A. Joodi, S. Sizaret, S. Binet, A. Bruand, and P. Alberic, Development of a Darcy-Brinkman model to simulate water flow and tracer transport in a heterogeneous karstic aquifer (Val d'Orléans, France), Hydrogeol. J, 2010.

D. Labat, Recent advances in wavelet analyses: Part 1. A review of concepts, J. Hydrol, vol.314, pp.275-288, 2005.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00320537

D. Labat and A. Mangin, Transfer function approach for artificial tracer test interpretation in karstic systems, J. Hydrol, vol.529, pp.866-871, 2015.

B. Ladouche, A. Probst, D. Viville, S. Idir, D. Baqué et al., Hydrograph separation using isotopic, chemical and hydrological approaches (Strengbach catchment, France), J. Hydrol, vol.242, pp.391-398, 2001.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00676759

F. Laggoun-défarge, S. Gogo, L. Bernard-jannin, C. Guimbaud, R. Zocatelli et al., Does hydrological restoration affect greenhouse gases emission and plant dynamics in 1 Sphagnum peatlands, 2016.

E. Maillet, Essai d'hydraulique souterraine et fluviale, 1905.

A. Mangin, Contribution à l'étude hydrodynamique des aquifères karstiques, 1975.

G. Marsily and . De, Hydrogéologie quantitative. Masson, 1981.

N. Massei, H. Q. Wang, M. S. Field, J. P. Dupont, M. Bakalowicz et al., Interpreting tracer breakthrough tailing in a conduit-dominated karstic aquifer, Hydrogeol. J, vol.14, pp.849-858, 2006.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00327132

N. Mazzilli, V. Guinot, H. Jourde, N. Lecoq, D. Labat et al., KarstMod: A modelling platform for rainfall -discharge analysis and modelling dedicated to karst systems, Environ. Model. Softw, 2017.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01685224

W. S. Moore, Large groundwater inputs to coastal waters revealed by 226Ra enrichments, Nature, vol.380, pp.612-614, 1996.

A. Mouhri, N. Flipo, F. ;. Saleh, and . Piren-seine, État de l'art sur les méthodes de caractérisation et de quantification des échanges nappe-rivière, 2012.

J. Mudry, Les courbes flux chimique-debit et le fonctionnement des aquiferes karstiques, J. Hydrol, vol.120, pp.283-294, 1990.

B. R. Scanlon, R. W. Healy, and P. G. Cook, Choosing appropriate techniques for quantifying groundwater recharge, Hydrogeol. J, vol.10, pp.18-39, 2002.

J. E. Schindler and D. P. Krabbenhoft, The hyporheic zone as a source of dissolved organic carbon and carbon gases to a temperate forested stream, Biogeochemistry, vol.43, pp.157-174, 1998.

A. Simonneau, E. Chapron, M. Garçon, T. Winiarski, Y. Graz et al., Tracking Holocene glacial and high-altitude alpine environments fluctuations from minerogenic and organic markers in proglacial lake sediments, Quat. Sci. Rev, vol.89, pp.27-43, 2014.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/insu-00955263

L. K. Siou, A. Johannet, V. Borrell, and S. Pistre, Complexity selection of a neural network model for karst flood forecasting: The case of the Lez Basin (southern France), J. Hydrol, vol.403, pp.367-380, 2011.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00656598

M. Sophocleous, Interactions between groundwater and surface water: the state of the science, Hydrogeol. J, vol.10, pp.52-67, 2002.

C. Szczypta, S. Gascoin, T. Houet, O. Hagolle, J. Dejoux et al., Impact of climate and land cover changes on snow cover in a small Pyrenean catchment, J. Hydrol, vol.521, pp.84-99, 2015.
URL : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01194488

F. J. Triska, F. J. Duff, and R. J. Avanzino, Patterns of hydrological exchange and nutrient transformation in the hyporheic zone of a gravel-bottom stream: examining terrestrialaquatic linkages, Freshw. Biol, vol.29, pp.259-274, 1993.

C. J. Vörösmarty, P. Green, J. Salisbury, and R. B. Lammers, Global Water Resources: Vulnerability from Climate Change and Population Growth, Science, vol.289, 2000.

&. Aujourd and . Hui, la compréhension du fonctionnement de la zone critique (interface atmosphère-sol-zone-non saturé-aquifère) et de ses réactions face aux changements environnementaux (perturbations anthropiques et changement climatique) est un enjeu majeur pour l'homme qui y vit

, Le milieu souterrain participe donc à la régulation du cycle de l'eau, jouant le rôle de tampon lors d'événements extrêmes et de soutien durant les étiages. Indirectement, cette réserve régulatrice affecte les cycles du carbone et des contaminants par des effets de dilution et/ou d'atténuation (dénitrification, pouvoir tampon etc?). Elle participe au maintien des processus écologiques et à la préservation de la biodiversité. Sous terre, les discontinuités augmentent la surface de contact de l'interface surface/souterrain. Les milieux discontinus comme les aquifères karstiques, les tourbières et les milieux fracturés sont des systèmes où les mélanges d'eau sont exacerbés, est majoritairement stockée sous terre (représentant 30% des réserves d'eau douce continentale

, Quelles sont les facteurs qui contrôlent ces mélanges d'eau lors d'une crue? Évoluent-ils face aux changements environnementaux ? Ces questions nécessitent une approche couvrant plusieurs échelles temporelles, de la dynamique d'une crue (horaire) à celle des changements climatiques (décennie ou siècle). Ce travail est rendu possible grâce aux bases de données historiques des observatoires et/ou grâce à la mise en place de nouveaux indicateurs de l

, Pour étudier ces mélanges et les réactions à l'interface surface/souterrain, mon travail porte sur deux aspects, le développement de nouvelles méthodes d'estimation de l'âge de l'eau en utilisant des traceurs environnementaux et la mise au point d'outils de modélisation couplée hydro-chimique nécessaires à l'interprétation quantitative de ces données, Ces outils et méthodes ont été appliqués à différents milieux afin de quantifier les mélanges d'eau et de mettre en évidence les mécanismes qui contrôlent ces échanges

, Il en découle que les stocks de la réserve régulatrice sont des stocks transitoires, sensibles aux changements enregistrés en surface, Les volumes d'eau stockés dans la réserve régulatrice sont le résultat d'un équilibre complexe entre propriétés (intrinsèques) hydrodynamiques des roches et les flux (conditions aux limites) traversant ces systèmes

, La zone de mélange crée des gradients géochimiques provoquant des réactions comme la production de carbone organique dans les tourbières ou de carbone inorganique dans les systèmes karstiques. Les observations à la sortie de ces systèmes montrent que les acides carboniques du sol, les fertilisants agricoles, les pluies acides, la matière organique particulaire des rivières réagissent au contact de la roche. Ces réactions sont toutes limitées par la quantité d'eau de surface apportée vers le milieu souterrain, Concernant les flux de matières, les capacités de stockage de ces systèmes retardent et/ou atténuent l'impact des contaminations vers l'aval

, Ce travail devrait permettre d'intégrer pleinement le rôle des eaux souterraines dans les cycles du carbone et des contaminants en contexte de changements climatiques, mais aussi d'un point de vue plus opérationnel d'améliorer nos méthodes d'estimation de la vulnérabilité et de protection de la ressource en eaux souterraines