Sur les bassins versants cultivés, les aménagements qui guident les écoulements de surface concentrés et forment ainsi le réseau hydrographique influent fortement sur le régime et la qualité des eaux. Pour progresser sur les méthodes et outils qui permettent de quantifier les impacts de ces aménagements à l'échelle du bassin versant, la spatialisation de ces réseaux structurés en arborescences, de leurs propriétés locales, de leur architecture, fortement hétérogènes dans le paysage, est primordiale. Le travail de thèse réalisé porte sur le développement de méthodes de spatialisation probabilistes de ces réseaux. On développe des méthodes géostatistiques qui permettent de simuler des variabilités le long d'arborescences. Une méthodologie de simulation de l'architecture d'un réseau par connexion de segments du réseau détectés par télédétection LiDAR est ensuite proposée. Ces développements méthodologiques produisent des simulations de réseaux dans le paysage conditionnées par un échantillonnage spatial du réseau et par la structure de l'espace qui supporte ces simulations. Ces méthodes de simulations conditionnelles de réseaux hydrographiques artificiels sont utiles pour remplacer les données manquantes, tester des protocoles d'échantillonnage et réaliser des études de sensibilité de modèles hydrologiques sur un critère de structure spatiale de réseaux.