L’objectif de cette thèse est de modéliser des réseaux de distribution d'eau potable sujets à des fuites diffuses et à des phénomènes d’inertie. Les pressions dans les réseaux doivent être suffisantes pour que tous les consommateurs aient de l’eau avec une bonne qualité de service. Cependant, pour limiter les fuites diffuses, ces pressions ne doivent pas être excessives. Un élément clé pour résoudre ce problème d’optimisation est de modéliser avec précision la dépendance des fuites diffuses à la pression. Nous proposons donc dans cette thèse plusieurs nouveaux modèles de fuites diffuses qui prennent en compte le gradient de pression le long des conduites. Nous montrons, à travers plusieurs expérimentations numériques sur des réseaux théoriques et réels, la supériorité de nos modèles par rapport à ceux de l’état de l’art. Notre approche permet également d'identifier les points hauts isolés en cas de pression insuffisante, et les parties les plus fuyardes des tronçons. Après validation de nos modèles en régime permanent, nous explorons la faisabilité de les intégrer dans un nouveau simulateur transitoire-lent qui décrit les phénomènes d’inertie. Ces phénomènes apparaissent par exemple lorsque les demandes des utilisateurs ou les hauteurs des réservoirs varient rapidement, des pompes sont démarrées, ou quand des vannes s’ouvrent ou se ferment en moins d’une minute. Nous observons des différences significatives entre les résultats de notre modèle transitoire-lent et ceux d’un simulateur pseudo-transitoire qui néglige les phénomènes d’inertie. Nous mettons aussi en évidence un accroissement important de la raideur du système à résoudre lorsque des fuites diffuses dépendant de la pression sont modélisées. Enfin, nous introduisons le calage des paramètres de fuite à partir des données expérimentales collectées lors du projet de Renouvellement Oriente des Conduites (ROC). Tous nos développements sont parties intégrantes d’un cadriciel collaboratif dédié à la modélisation des réseaux d’eau.