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International audience; The physics of bedload transport has been investigated in artificial rivers, in natural rivers and by numerical simulations. These approaches demonstrated that bedload transport depends on diameter of pebbles and of the shear stress that acts on the river bed above a threshold stress. These parameters are difficult to estimate in natural rivers where the granulometry is spread out several tenths of centimeters and where the basal shear stress is very difficult to estimate. Three hundred meters of the alluvial portion of the Vieux Habitants River (Guadeloupe Island, French Antilles) have been imaged by drone once a year during 7 years. The hydrograph of the river was measured upstream at 2 km of the study area. An ortho-image at a resolution around 3 cm was computed from the images of each mission. The cobbles that were deposited or transported away between two acquisitions were mapped in a GIS. The volumetric density of deposited cobbles by classes of 10 cm for a diameter of 0.1 to 1m was reported against the maximum water flow of the river that occurred between two acquisitions. This volumetric density reflects the flow of transported cobble during the flood. The dataset shows that the volumetric density of deposited cobbles is very low when water flow is lower than 35m3/s. Above this value, the volumetric density of deposited pebble increases linearly with the flow. During the years of study, the hydrograph shows that the threshold for significant displacement was reached less than 0.03% of the time. Bedload transport occurs only during extreme meteorological events for cobbles with a diameter larger than 10 cm in a river such as Vieux-Habitants.

When water flows over a granular substrate at low Reynolds number, erosionmay generate various patterns (bars, braids, ripples or meanders), sometimes sur-prisingly similar to those naturally encountered in turbulent rivers. In a simple theo-retical frame (shallow-water equations and bedload transport), this study aims to ta-ckle this geomorphological problem using both analytical and numerical methods. Amass-conservative bank condition is established for micro-rivers, which allows oneto model the widening of a small flume of constant outflow through erosion. Thelinear stability of the same micro-rivers is performed in two dimensions. It is shownthat the influence of the erodible bank conditions can influence strongly the evolutionof the bank instability. The effects of non-linearity on the bank instability are studied by means of a finite-elements numerical scheme. Under certain circumstances,diamond-shaped erosion fronts can develop. The stability of sand ripples when thefree surface affects the flow is briefly studied. Finally, the lubrication theory is used todemonstrate that a moving contact line may stand on a porous plate, even for a vanishing contact angle, provided the dewetting process is slow enough. Furthermore,above a critical withdrawal velocity, a Landau-Levich-Derjagin film forms.; L’ écoulement laminaire d’un liquide sur un matériau granulaire conduit à la formation de divers motifs d’érosion, dont certains sont analogues aux bancs, méandres, tresses et rides rencontrés en Géomorphologie fluviale, où les écoulements sont pour-tant turbulents. En se fondant sur des modèles simples pour l’écoulement et le trans-port sédimentaire (équations de Saint-Venant, transport par charriage), la présenteétude aborde ces systèmes par des méthodes analytiques et numériques. Un modèlede conditions aux berges est établi pour des micro-rivières rectilignes dont les rivessont érodables, ce qui permet de prendre en compte la conservation du débit d’eauau cours du processus d’élargissement. La stabilité linéaire des mêmes micro-rivières éclaire différents mécanismes de morphogénèse, liés à l’instabilité de bancs, pourlesquels l’influence des conditions aux bords (`a deux dimensions) ne doit pas êtrenégligée. L'évolution non-linéaire de l’instabilité de banc conduit à l’apparition defronts d'érosion en forme de chevrons, parfois rencontrés en milieu naturel, selonun mécanisme fondé sur la non-linéarité de l’équation de transport. Le développe-ment des rides d'érosion est succinctement abordé dans le cas où l’influence de lasurface libre de l’écoulement ne peut être négligée. Enfin, la théorie de la lubrification est mise en œuvre pour établir l’existence d’une ligne de contact mobile sur un solide poreux extrait d’un bain liquide, et sa disparition au profit d’un film deLandau-Levich-Derjagin, au-delà d’une vitesse critique.

When water flows over a granular substrate at low Reynolds number, erosionmay generate various patterns (bars, braids, ripples or meanders), sometimes sur-prisingly similar to those naturally encountered in turbulent rivers. In a simple theo-retical frame (shallow-water equations and bedload transport), this study aims to ta-ckle this geomorphological problem using both analytical and numerical methods. Amass-conservative bank condition is established for micro-rivers, which allows oneto model the widening of a small flume of constant outflow through erosion. Thelinear stability of the same micro-rivers is performed in two dimensions. It is shownthat the influence of the erodible bank conditions can influence strongly the evolutionof the bank instability. The effects of non-linearity on the bank instability are studied by means of a finite-elements numerical scheme. Under certain circumstances,diamond-shaped erosion fronts can develop. The stability of sand ripples when thefree surface affects the flow is briefly studied. Finally, the lubrication theory is used todemonstrate that a moving contact line may stand on a porous plate, even for a vanishing contact angle, provided the dewetting process is slow enough. Furthermore,above a critical withdrawal velocity, a Landau-Levich-Derjagin film forms.; L’ écoulement laminaire d’un liquide sur un matériau granulaire conduit à la formation de divers motifs d’érosion, dont certains sont analogues aux bancs, méandres, tresses et rides rencontrés en Géomorphologie fluviale, où les écoulements sont pour-tant turbulents. En se fondant sur des modèles simples pour l’écoulement et le trans-port sédimentaire (équations de Saint-Venant, transport par charriage), la présenteétude aborde ces systèmes par des méthodes analytiques et numériques. Un modèlede conditions aux berges est établi pour des micro-rivières rectilignes dont les rivessont érodables, ce qui permet de prendre en compte la conservation du débit d’eauau cours du processus d’élargissement. La stabilité linéaire des mêmes micro-rivières éclaire différents mécanismes de morphogénèse, liés à l’instabilité de bancs, pourlesquels l’influence des conditions aux bords (`a deux dimensions) ne doit pas êtrenégligée. L'évolution non-linéaire de l’instabilité de banc conduit à l’apparition defronts d'érosion en forme de chevrons, parfois rencontrés en milieu naturel, selonun mécanisme fondé sur la non-linéarité de l’équation de transport. Le développe-ment des rides d'érosion est succinctement abordé dans le cas où l’influence de lasurface libre de l’écoulement ne peut être négligée. Enfin, la théorie de la lubrification est mise en œuvre pour établir l’existence d’une ligne de contact mobile sur un solide poreux extrait d’un bain liquide, et sa disparition au profit d’un film deLandau-Levich-Derjagin, au-delà d’une vitesse critique.

Streams shape landscapes through headward growth and lateral migration. When these streams are primarily fed by groundwater, recent work suggests that their tips advance to maximize the symmetry of the local Laplacian field associated with groundwater flow. We explore the extent to which such forcing is responsible for the lateral migration of streams by studying two features of groundwater-fed streams in Bristol, Florida: their confluence angle near junctions and their curvature. First, we find that, while streams asymptotically form a 72° angle near their tips, they simultaneously exhibit a wide 120° confluence angle within approximately 10 m of their junctions. We show that this wide angle maximizes the symmetry of the groundwater field near the junction. Second, we argue that streams migrate laterally within valleys and present a new spectral analysis method to relate planform curvature to the surrounding groundwater field. Our results suggest that streams migrate laterally in response to fluxes from the surrounding groundwater table, providing evidence of a new mechanism that complements Laplacian growth at their tips.

In the first part of this thesis, we investigate the morphology of the individual threads of braided and meandering rivers in the Himalayan foreland. We compare field measurements of width, depth, slope and discharge across individual threads of braided and meandering rivers. Based on these observations, we conclude that these threads sharestatistically comparable regime relations, regardless of the river planform. The trends of these scaling relationships are well predicted by the threshold channel theory. We therefore use this theory to detrend our data with respect to discharge and generate an homogeneous ensemble of measurements. The statistical distribution of these detrendedquantities reveals that the threads of braided and meandering rivers are statistically comparable. We therefore conclude that fully-developed braided rivers can be considered as a collection of individual threads with a morphology similar to meandering rivers.In the second part of these thesis, we show that the regime relation between the width and the discharge of a thread can be used together with Landsat images to obtain a reasonable estimate of the formative discharge of rivers in the Himalayan foreland. We develop an automated algorithm to extract the width of individual threads from Landsat images. For each thread, the discharge is calculated using the regime relation established in the first part of this thesis. In the case of braided rivers, these individual thread discharges are then summed across the entire river to estimate the total discharge. Using this method, we estimate the formative discharge from six major rivers of the Himalayan foreland: the Indus, Cheenab, Ganges, Kosi, Teesta, and Brahmaputra rivers. For all these rivers our estimates of the formative discharge corresponds to the mean annual discharge from historical records of gauging stations., Dans la première partie de cette thèse, nous examinons la morphologie des chenaux de rivières en tresses et de rivières à méandres dans l'avant-pays Himalayen. Nous comparons des mesures de terrain de largeur, de profondeur, de pente et de débit effectuées sur ces chenaux individuels. Ces observations révèlent que les relations de régime des chenaux sont identiques, que les rivières dont ils sont issus soient en tresses ou à méandres. Nous montrons en outre que les tendances de ces lois de régimes sont prédites par la théorie du seuil de mise en mouvement. Nous utilisons donc cette théorie pour soustraire les tendances de nos données et créer un ensemble de mesures homogène statistiquement et indépendantes du débit. La distribution statistique de ces données résiduelles confirmeque les chenaux des rivières en tresses ou à méandres sont statistiquement comparables et nous amène à conclure que les rivières en tresses peuvent être considérées comme un ensemble de chenaux ayant une géométrie similaire à la géométrie d'une rivière à méandres.Dans la seconde partie de cette thèse, nous montrons que la relation entre la largeur et le débit d'un chenal peut être utilisée, à l'aide d'image Landsat, pour obtenir une estimation convenable du débit des rivières de l'avant-pays Himalayen. À cette fin, nous avons développé un algorithme permettant d'extraire automatiquement la largeur deschenaux d'images Landsat. Pour chaque chenal extrait de l'image, le débit est ensuite calculé à partir de la relation entre la largeur et le débit, établie en première partie de cette étude. Dans le cas des rivières en tresses, les débits des chenaux individuels sont alors sommés pour estimer le débit total. En utilisant cette méthode, nous évaluons le débit de six rivières majeures de l'avant-pays Himalayen: l'Indus, la Cheenab, le Ganges, la Kosi, la Teesta et le Brahmapoutre. Pour ces rivières, nos estimations du débit correspondent aux débits moyens annuels enregistrés par les stations hydrométriques.