Cette thèse est consacrée au développement de stratégies pour évaluer l'exposition de la population aux sous-produits de la chloration (SPC) dans l'eau potable. Afin de réaliser cette thèse, l'étude de cas est conduite dans les réseaux de distribution d'eau potable qui desservent la grande région de Québec (Province de Québec, Canada). Le premier chapitre constitue une analyse critique des approches appliquées pour estimer l'exposition de la population aux SPC dans l'eau potable dans les études épidémiologiques axées sur les problèmes de reproduction humaine. Cette analyse permet d'identifier les facteurs à considérer pour estimer l'exposition de la population, et plus particulièrement en intégrant la variabilité spatiale et temporelle de l'occurrence des SPC dans les réseaux de distribution. Le deuxième chapitre compare différentes méthodes pour assigner spatialement des données de SPC à la population afin d'estimer son exposition à ces contaminants. Le troisième chapitre intègre une analyse des risques pour la santé humaine (cancer et non-cancer) associés à l'exposition de la population aux SPC dans l'eau potable. Les caractéristiques des réseaux de distribution influant sur la variabilité spatiale de l'occurrence des SPC sont considérées dans l'analyse. Par conséquent, la distribution spatiale du risque pour la population dans chacun des réseaux de distribution à l'étude est obtenue. Dans le dernier chapitre, une modélisation statistique multi-niveaux est réalisée afin d'estimer l'exposition de la population aux SPC dans l'eau potable à l'échelle de la région à l'étude. Ces modèles font appel à des paramètres facilement disponibles et intègrent la variabilité spatiale mais aussi saisonnière de l'occurrence des SPC dans les réseaux de distribution d'eau potable.

L’exposition à certains sous-produits de la chloration peut avoir un effet sur le développe-ment foetal. Une étude cas-témoins populationnelle a été menée chez 1 430 femmes résidant dans la région de Québec afin d’évaluer l'association entre une exposition à des sous-produits émergents, particulièrement aux haloacétaldéhydes et aux haloacétonitriles, durant le troi-sième trimestre de grossesse, et le retard de croissance intra-utérine. L’interaction statistique entre ces sous-produits et ceux faisant l’objet d’un suivi règlementaire (trihalométhanes (THM) et acides haloacétiques (AHA) a également été évaluée. Les facteurs de risque du re-tard de croissance et l'exposition multiroute individuelle ont été pris en compte dans nos ana-lyses qui visaient à comparer le quatrième quartile d’exposition aux trois premiers quartiles combinés. Aucune association n'a été observée entre l’exposition aux haloacétaldéhydes, ou aux haloacétonitriles, et l’issue étudiée. En revanche, une interaction négative a été observée entre l’hydrate de chloral et les composés règlementés (THM et AHA). / Exposure to some chlorination by-products has been linked to adverse effects on fetal devel-opment. A population-based case-control study was conducted in a population of 1,430 women residing in the Quebec City region in order to assess the association between haloa-cetaldehydes and haloacetonitriles exposure during third trimester of pregnancy and intra-uterine growth retardation. Statistical interaction between these emerging by-products and those already subjected to regulatory control (trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs)) was also estimated. Known risk factors and individual multiroute exposure were included in our analyses, which aimed to compare the fourth quartile of exposure to the first three quartiles combined. No clear evidence of association was observed between exposure to haloacetaldehydes, haloacetonitriles, and intra-uterine growth retardation. However, a nega-tive interaction was observed between chloral hydrate and the compounds currently subjected to regulatory control (THMs and HAAs).

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Dans le cadre de ce mémoire, les méthodologies de l’analyse de cycle de vie (ACV) et de l’analyse du cycle de coûts (ACC) sont appliquées à un système d’épuration des eaux usées municipales (STEP) afin de réaliser une évaluation intégrée du profil environnemental et économique du système. Suite à la revue de la littérature des ACVs portant sur des STEPs, des limitations ont été décelées en ce qui a trait à la définition de la fonction du système lors de la première étape de la réalisation de l’ACV. Les limitations dénotées ont mené au développement d’une méthodologie reposant sur le concept de bénéfice environnemental net (BEN) afin d’y pallier. La mise en application du concept de BEN requiert de réaliser des ACVs afin d’évaluer les impacts environnementaux potentiels évités et induits par l’épuration des eaux. Les impacts évités correspondent alors à la différence d’impacts potentiels entre un scénario hypothétique de rejet des eaux usées brutes et un scénario de rejet des eaux usées épurées par la STEP. Les impacts induits correspondent aux impacts générés par le cycle de vie du système d’épuration. Il est à noter que la présentation du concept de BEN ainsi que son application à une l’étude de cas font l’objet d’une publication (Godin et coll., 2012). Les méthodologies du BEN et de l’ACC sont appliquées à l’étude de cas d’un système d’épuration constitué d’étangs aérés facultatifs. Des inventaires des charges des polluants de l’affluent et de l’effluent de la STEP sont compilés afin d’évaluer les impacts potentiels évités en considérant les charges en matières organiques, en nutriments et en métaux lourds ainsi qu’en estimant les émissions potentielles de gaz à effet de serre des rejets directs de matière organique et d’azote au milieu récepteur. Les inventaires de caractérisation des impacts du cycle de vie du système incluent la phase de construction, l’opération ainsi que l’évaluation des impacts induits par une disposition des boues par épandage sur sol agricole et sur sol forestier. L’ACVI réalisée en ayant recours à la méthode ReCiPe et en mettant de l’avant le concept de BEN permet de constater le compromis environnemental fourni par le système d’épuration. L’évaluation comparée de l’ACC et de l’ACV du cycle de vie du système permet d’évaluer la contribution relative des différents éléments du cycle de vie sous les aspects environnementaux et économiques. La comparaison des variantes de disposition des boues permet, quant à elle, de comparer les effets sur les catégories d’impacts potentiels liées à la toxicité du choix du milieu récepteur des boues. L’application de la méthodologie du BEN lors de la réalisation d’ACV portant sur des STEPs permet de définir plus clairement la fonction principale de la STEP et permet d’éviter de considérer la STEP comme une source majeure de pollution. Elle fait de plus ressortir le manque de suivi des eaux usées en ce qui a trait à l’affluent ainsi qu’aux micropolluants. / Life cycle assessment (LCA) and life cycle costing (LCC) methodologies are applied to a municipal wastewater treatment plant (WWTP) in order to conduct an integrated environmental and economic assessment of the system. A Literature review showed that the system function definition has received little attention despite its great importance in past LCA studies applied to wastewater treatment plants (WWTPs). This has led to some limitations in the interpretation of LCA results. A new methodology to perform LCA on WWTPs is proposed to avoid those limitations. It is based on net environmental benefit (NEB) evaluation and requires assessing the potential impact of releasing wastewater without and with treatment besides assessing the impact of the WWTP’s life cycle. Interested readers can find a presentation of the NEB methodology and its application to a case study of a small municipal WWTP consisting of facultative aerated lagoons in Godin et al., (2012). This thesis presents the life cycle inventories (LCI) conducted to perform the LCAs required to estimate the NEB and also shows the inventory and results of the LCC performed on the case study. LCIs include wastewater characterization (i.e. organic matter, phosphorus, nitrogen and heavy metals load), potential greenhouse gas emissions, WWTP construction and operation inventories including sludge removal and disposal. Life cycle impact assessment (LCIA) was conducted using the ReCiPe impact assessment method. LCIA and LCC results allow comparing the relative contribution to environmental potential impacts and economic cost of the life cycle steps of the WWTP. The NEB allows showing the environmental trade-offs between avoided impact due to wastewater treatment and induced impact by the WWTP’s life cycle.

Cette thèse est consacrée à la détermination des facteurs responsables de la variabilité spatio-temporelle de la qualité de l’eau potable dans les petits réseaux de distribution et au développement d’outils de gestion destinés aux opérateurs. Afin de réaliser cette thèse, des études de cas ont été conduites dans 25 petites municipalités (population inférieure à 5 000 habitants) de deux provinces Canadiennes (Québec et Terre-Neuve et Labrador). Le premier chapitre présente un portrait spatio-temporel de la qualité de l’eau brute et de l’eau potable dans les réseaux à l’étude. Des facteurs expliquant la variabilité de la qualité de l’eau y sont identifiés. Dans le deuxième chapitre, un indice de la qualité de l’eau potable est développé. Quatre scénarios de surveillance sont proposés selon les besoins spécifiques des petits réseaux afin de représenter la qualité globale de l’eau potable d’une façon adéquate. Le troisième chapitre s’intéresse à la détermination des paramètres de l’eau brute et des facteurs climatiques facilement mesurables qui ont un impact majeur sur la variabilité temporelle de la qualité de l’eau potable dans les petits réseaux à l’étude. Un modèle de régression logistique permet de développer un outil pour estimer la probabilité de la détérioration de la qualité de l’eau, en se basant sur les facteurs identifiés. Le dernier chapitre intègre les facteurs humains opératoires dans la gestion de l’eau potable. Tout d’abord, une catégorisation permet la détermination des facteurs humains opératoires ayant le plus d’impact sur la qualité de l’eau potable des petits réseaux. Une analyse multi-niveaux est également effectuée afin de d’évaluer la contribution relative des facteurs humains opératoires par rapport à la qualité de l’eau brute et au traitement. Finalement, l’impact de la variabilité temporelle des facteurs humains opératoires sur la qualité de l’eau est étudié. Mots-clés : Qualité de l’eau, eau potable, petits réseaux, variabilité spatio-temporelle, indice de la qualité de l’eau, facteurs climatiques, facteurs humains opératoires, outils de gestion. / This thesis focuses on the determination of factors that impact the spatio-temporal variability of drinking water quality in small systems and on the development of management tools intended to operators. Data was provided by sampling campaigns conducted in 25 small systems in two Canadian provinces (Quebec and Newfoundland and Labrador). The first chapter draws a spatio-temporal portrait of raw and drinking water quality in the systems under study. Some factors affecting the quality of drinking water are identified. In the second chapter, a drinking water quality index is developed. Four customized monitoring scenarios are proposed according to the specific needs of small systems, which allow the appropriate representation of global drinking water quality. The third chapter identifies raw water quality parameters and climate factors that have an important impact on the temporal variability of drinking water quality. Based on these factors, a logistic regression model allows the development of a tool that estimates the probability of the deterioration of drinking water quality. The last chapter considers human operational factors as impact factors in drinking water quality management. A categorization leads to the determination of the most important human operational factors contributing to drinking water quality. A multi-level model is applied to evaluate the relative contribution of human operational factors in comparison to the impact of raw water quality and treatment. Finally, the impact of the temporal variability of human operational factors on drinking water quality is investigated. Keywords: Water quality, drinking water, small systems, spatio-temporal variability, water quality index, climate factors, human operational factors, management tools.

Le sujet de cette thèse traite des seize camps d’internement administratif implantés dans les six départements de la région Provence Côte‐d’Azur entre la Libération et décembre 1945. Dans cette région libérée, mais économiquement exsangue et encore en guerre dans sa partie orientale jusqu’en mai 1945, nous nous demanderons si l’internement administratif, un outil de l’épuration quasiment absent de l’historiographie régionale, est déconnecté des tensions propresà ce territoire ou si, au contraire, il les cristallise. Dans un premier temps, nous nous interrogerons sur la mise en pratique des textes normatifs qui donnent lieu à la création et à l’aménagement des centres de séjour surveillé dans la région R2 au cours des premières semaines chaotiques de la Libération. Une seconde partie porte sur l’organisation des campsdans tous ses aspects : les recherches de financement, le quotidien des internés, le ravitaillement et le transport, l‘état sanitaire, le recrutement du personnel et la sécurité des camps. La troisième partie propose une étude des populations internées ainsi qu’une approche sociologique constituée à partir d’un échantillon de 624 internés des centres de séjour surveillé de Saint‐Mitre (Bouches‐du‐Rhône), de Sorgues (Vaucluse) et de Saint‐Vincent‐les‐Forts (Basses‐Alpes). Avec lafin de la Seconde Guerre mondiale, cette thèse explore enfin la dissolution des camps et les nouvelles affectations de ces lieux, tout en abordant la question du risque mémoriel. / The subject of this thesis deals with 16 administrative internment camps planted in the six departments of the Provence Côte d’Azur region between the liberation and December 1945. In this liberated, but economically sapped region that was still at war in its eastern parts until May 1945, we ask ourselves if administrative internment, as a tool for purification practically absent in the region’s historiography, is it disconnected from the real tensions of this territory or if, on the contrary, it crystallized them. First of all we ask ourselves about how the various texts for creating and transforming the guarded centers in the region R2 during the chaotic days of the liberation came about. In the second part there is the examination of the organization of the camps in all their aspects: looking for finance, daily life for the internees, the transport, state of health, the recruiting of the personal, and the security of the camps. In the third part a study is proposed of the population of internees as well as a sociological approach made up from a sample of 624 internees from guarded centers in Saint‐Mitre (Bouches‐du‐Rhône), in Sorgues (Vaucluse) and in Saint‐Vincent‐les‐Forts (Basses‐Alpes). With the end of the second world war, this thesis explores the dismantling of the camps and the new uses of these sites, addressing thequestion of the risks of memorials.

Partant de l'hypothèse que, d'une part, aucun rejet ne peut se trouver à une température rigoureusement identique à celle des eaux drainées dans le réseau, et que, d'autre part, la température de la nappe phréatique est systématiquement plus basse que celle de différents rejets domestiques ou industriels, nous avons conçu une sonde autonome à double paramètre : température et conductivité, baptisée Ichtyotherme, pour l'auscultation des réseaux. L'appareil développé est couplé à un microordinateur qui sert à la commande de la mesure, au traitement et à la sauvegarde des données et enfin, à la gestion de la distance ; la corrélation "paramètre-distance" est établie en fonction du temps (cadence de la mesure). Le système développé est défini par une liaison "On-Line" (distance en temps réel) permettant le traitement des données en "Batch-processing". Différents types de réponse des entrées d'eaux parasites ont été obtenus lors des essais d'auscultations de réseaux effectués en région parisienne. La stabilité de la mesure de la température obtenue dans des réseaux ne recevant pas d'eaux parasites présente un grand intérêt : toute entrée d'eau parasite ou rejet se traduit donc par une variation de la température. Une approche mathématique des rejets thermiques dans un écoulement turbulent est abordée et les simulations effectuées à l'aide d'un modèle de diffusion Gaussien correspondent aux résultats obtenus sur le terrain. Deux notions ressortent des résultats obtenus : la notion d'infiltration et la notion de drainage. Ce modèle en outre, détermine les limites théoriques de détection des eaux parasites à l'aide du paramètre "température". L'interprétation des résultats d'auscultation présuppose une connaissance du site de mesure relative aux industries raccordées, au niveau de la nappe phréatique sous-jacente, à l'alimentation en eau potable, etc. Ces connaissances deviennent indispensables dès qu'il s'agit de surveiller la qualité des rejets à l'aide du paramètre conductivité. Une approche systémique des eaux parasites est abordée dans cette thèse et quelques données de base sont établies pour rendre aisé un dressage de diagnostics juste et précis. Les trois approches développées dans cette thèse, l'approche analytique, l'approche mathématique et l'approche systémique, permettent d'apprécier les limites de détection des eaux parasites et facilitent l'interprétation des résultats à partir du matériel étudié.

Plusieurs grandes villes d'Iran sont riches de plusieurs millénaires de constructions desites historiques et de bâtiments anciens. Certaines de ces constructions, sont d'une partformées de matières vulnérables comme la brique cuite ou crue et le plâtre et d'autre partimpactées par la méthode de la distribution des usages urbains. Il en résulte d'importantschangements et des destructions. Le bazar comptait autrefois l’axe le plus important desespaces urbaines dans les villes iraniennes.D’après les documents existants dans les archives, on peut relever que l’anciennetéhistorique des bazars remonte au minimum à des milliers d’années avant J.-C.Jusqu’au début de 20e siècle, le bazar de chaque ville nourrissait un rapport organique etcohérent avec les autres espaces urbains, mais depuis le début de ce siècle et à la suite dudéveloppement des villes, de la construction des rues donnant accès aux voitures et de ladésignation des modèles d’habitation et d’urbanisme, le rapport entre le bazar et les autresétendues urbaines s'est amenuisé.De nos jours, le Bazar d’Hamadan est encore actif et utilisable mais il est actuellementvulnérable à cause de dégâts structuraux et de certains facteurs socio-économiques. C'est laraison pour laquelle, certaines parties du Bazar d’Hamadan seront graduellementabandonnées.L'objectif de ce travail de recherche est de connaître le bazar d’Hamadan du point devue des fonctions structurales ainsi que ses caractéristiques économiques et sociales, et deprésenter des solutions pour sa restauration, en visant les résultats suivants :- La prévision des possibilités spatiales afin de continuer de nouvelles activités,- la présentation de règlements et de prescriptions pour l’amélioration de laconstruction et l’épuration des activités incohérentes / Many big cities in Iran, have thousands years background and yet some parts of ancientsites and monuments that several centuries old are existing. Many of this textures andmonuments because of using vulnerable materials like brick and mud brick and also land usechanges in urban area are being changed and destroyed. Bazaar has been the most importantconnection way and Iranian urban spaces. According to the existing document, you can guessthat historical background of Bazars is related to thousand years B.C. until the first period ofcurrent century, Bazaars in each city had an organic and strong relation with other urbanspaces. But from the beginning of current age, after urban development and constructing ofroads and streets and establishing new methods of residency and urbanism, their relation withanother urban spaces has disjoined. Nowadays Hamadan bazaar is active, but due to the somesocioeconomic problems, some part of it is going to be deserted. The objective of study ofHamadan bazaar is determining the body and operation and some socioeconomiccharacteristics and finding solution for improvement as follow result. A) Predicting offacilities for further new activities. B) presenting standard and regulation for improvement ofconstruction and C) omitting misfit operation and activities.

Cette thèse s’est déroulée dans le cadre du projet EPEC (Epuration en Eau Courante) soutenu par le programme ECOTECH 2010 de l’ANR. Ce projet doit permettre d’aider à répondre aux exigences de la Directive Cadre sur l’Eau pour les petits cours d’eau en zone rurale. Deux voies ont été explorées i) la première vise à étudier et à proposer des moyens d’améliorer la capacité d’épuration au sein de systèmes naturels, en s’appuyant sur des observations réalisées sur deux cours d’eau en Lorraine (Brénon et St-Oger) ii) la seconde concerne la réduction des impacts sur le milieu récepteur des rejets de stations d’épuration en milieu rural par l’étude du fonctionnement de zones de rejet végétalisées (ou ZRV) à la sortie de ces stations. A l’échelle de la rivière, la caractérisation sur tout son cours permet de distinguer les zones les plus susceptibles de présenter des phénomènes d’autoépuration marqués. Cela a permis, en combinaison avec des caractérisations hydromorphologiques, de sélectionner pour chacun tronçon de taille plus réduite. Ces tronçons sont localisés en aval de zones urbanisées et présentent une succession de parties rectifiées et de parties naturelles. La réponse du tronçon naturel face aux polluants domestiques est différente selon le cours d’eau. Le tronçon naturel du Brénon, d’une longueur d’environ 6 km était efficace en termes d’abattement des matières organiques, de l’azote ammoniacal et des nitrates. Quant au St-Oger, les polluants ont été beaucoup moins influencés dans le tronçon naturel dont la longueur n’était que de 0.5 km. La troisième échelle s’est intéressée au compartiment hyporhéique dont le comportement est déterminé par les caractéristiques hydromorphologiques du cours d’eau, la composition du substrat et notamment sa porosité, et les conditions hydrologiques qui varient en fonction des aléas climatiques. A partir de prélèvements dans la zone hyporhéique (- 30 et -50 cm pour le Brénon et -20 et -30 cm pour le St-Oger), quatre types de fonctionnement ont été distingués en fonction de la disponibilité en oxygène dissous et des échanges possibles entre la zone hyporhéique et l’eau de surface : (1) les zones aérobies à échange hyporhéique important contribuent à la dégradation des matières organiques et à l’oxydation de l’azote ammoniacal ; (2) les zones anoxiques à échange hyporhéique moindre caractérisées par une épuisement rapide de l’oxygène dissous par le biais de métabolismes microbiens aérobies et par une réduction des nitrates ; (3) les zones anoxiques à faible échange hyporhéique caractérisées par une accumulation des sels en profondeur et une réduction des nitrates et sulfates et (4) les zones fermées caractérisées soit par présence du colmatage soit par une très faible conductivité hydraulique. Ces fonctionnements ont pu partiellement être reproduits au laboratoire dans un réacteur à lit poreux permettant de simuler la zone hyporhéique. Le terme de ZRV est utilisé pour décrire des espaces aménagés entre le point de rejet de station d'épuration en amont et le milieu récepteur en aval, dans le but de réaliser un traitement de finition des eaux résiduaires traitées. Ces ZRV ont montré une forte capacité à éliminer les nitrates et les phosphates en période estivale, mais une production de carbone organique dissous a aussi été notée lié à la décomposition des macrophytes (phragmites, lentilles d’eau, algues, etc). En plus, une forte production d’oxygène par la photosynthèse des algues a été observée au printemps. Cependant, cette production s’atténuait progressivement avec la vitesse de recouvrement de l’eau libre par de lentilles d’eau. Deux tests biologiques sur le potentiel de la dénitrification et de méthanisation des sédiments des zones humides ont été effectués en laboratoire pour corroborer les observations de terrain / The present PhD work was carried out within the project EPEC (Epuration en Eau Courante) funded by an ANR program, ECOTECH, in order to meet the requirements of Water Framework Directive for small streams, in particular in rural areas where domestic wastewater could be directly discharged by reason of lack of sewerage network and contribute to water quality degradation. Two study directions have been taken: i) the first aimed to study natural purification in stream systems and find out the way to improve water quality, and 2) the second concerned the reduction of the impact of wastewater treatment plants (WWTP) discharge to receiving water bodies by installation of a free-surface constructed wetland between them. Three study scales were investigated within two rural streams of Lorraine, Brénon and St-Oger. At stream scale, characterization of water quality along its course allowed us to distinguish some segments where occurred naturel purification processes. The second study scale was on relevant stream sections presenting interesting hydromorphologic features. These sections were located at the downstream of urban areas and present a succession of rectified and naturel segments. The response of naturel sections to domestic pollutants was different for the two streams. The Brénon section length of about 6 km was efficient for organic matter, ammonium nitrogen and nitrates removal. Concerning the St-Oger stream, the pollutants were less influenced in the natural section long of only 0.5 km. The last study scale focused on the hyporheic zone where system function depends on hydromorphologic features of the stream, composition of streambed, especially its porosity, and hydrologic conditions which depends on climate. According to analysis on hyporheic waters sampled at -30 and -50 cm for Brénon and -20 and -30 cm for St-Oger, four functional zones were distinguished in relation with dissolved oxygen availability and possible water exchange between hyporheic zone and surface water: (1) aerobic zones at high hyporheic exchange showing contribution to organic matter degradation and oxidation of ammonium nitrogen; (2) Anoxic zones with less hyporheic exchange characterized by fast dissolved oxygen depletion by aerobic microbial metabolism and reduction of nitrates; (3) Anoxic zones with low hyporheic exchange characterized by accumulation of salts in deep layers and reduction of nitrates and sulfates and (4) “closed” zones characterized by clogged spaces or very low hydraulic conductivity. These functions could be partially reproduced in laboratory within a porous bed reactor simulating an hyporheic zone. Free-surface wetlands are spaces constructed between the discharge point of the WWTP and the receiving watercourse, here small streams in rural areas, with the aim to finish the waste water treatment. The wetlands had shown high capacity to remove nitrates and phosphates in summer periods. However a production of dissolved organic carbon was noticed and results from plant decomposition (reed, duckweed, algae, etc.). Algae contributed to high oxygen production through photosynthesis in spring. This production progressively decreased with the proliferation of duckweed on the water surface. Two biological tests on sediment's potentiality for denitrification and methane production were carried out at laboratory scale in order to corroborate the field observations

Cette thèse a comme objectif d’estimer la variabilité régionale présente et future des trihalométhanes (THM) dans les systèmes d’approvisionnement en eau potable (SAEP) desservis en eau de surface à l’aide de modèles multiniveau. La variabilité régionale des THM a été étudiée à l’aide d’une importante base de données développée dans le cadre de cette thèse et concernant les résultats réglementaires de la qualité de l’eau potable, les infrastructures de traitement, la qualité de l’eau de surface et plusieurs paramètres spatio-temporels pouvant influencer la qualité de la source d’eau (Chapitre 2). Les modèles de régression multiniveaux permettent de considérer la structure hiérarchique des données et ainsi d’étudier la variabilité des échantillons de THM tout en contrôlant pour le regroupement des concentrations de THM entre les SAEP et entre les divisions écologiques du territoire. Dans un premier temps, des modèles de régression linéaire multiniveaux ont été développés pour estimer la variabilité régionale et temporelle d’un indicateur des précurseurs des THM, soit le carbone organique dissous (COD) (Chapitre 3). En utilisant les connaissances acquises lors de cette étude et à l’aide de modèles de régression logistique multiniveaux, nous avons ensuite développé un modèle permettant d’estimer la variabilité régionale de la probabilité que les concentrations de THM dans l’eau potable dépassent un seuil spécifique (Chapitre 4). Ce modèle de régression fut ensuite utilisé afin d’estimer l’impact possible des changements climatiques sur la variabilité régionale future de la probabilité que les concentrations de THM dans l’eau potable dépassent ce même seuil (Chapitre 5). Les modèles de régression multiniveaux ont été très peu utilisés dans le domaine de la modélisation de la qualité de l’eau potable. Or, les résultats de cette thèse ont démontré qu’ils s’avèrent un outil très efficace pour considérer la hiérarchie naturelle des variables permettant de modéliser la qualité de l’eau potable à l’échelle régionale. La base de données développée et l’exploration méthodologique des modèles de régression multiniveaux effectuée dans les différents chapitres de cette thèse offrent une plateforme unique pour les futures études de modélisation concernant la variabilité régionale de la qualité de l’eau potable. Mots clés : eau potable, eau de surface, modèle de régression multiniveau, cadre écologique du territoire, trihalométhanes, sous-produits de la désinfection, carbone organique dissous, changements climatiques / The objective of this thesis is to estimate the present and the future regional variability of trihalomethane (THM) occurrence in drinking water utilities (DWUs) supplied by surface water using multilevel models. The regional variability of THMs was investigated using a large database developed as part of this thesis that takes into account information about regulatory drinking water quality analyses, treatment infrastructures, surface water quality, and many other spatiotemporal parameters that may influence source water quality (Chapter 2). The multilevel models allow for the consideration of the hierarchical structure of the data and the study of variability among THM samples, while controlling for the grouping of THM concentrations within DWUs and at the regional level. At first, multilevel linear regression models were developed to estimate the regional and temporal variability of an indicator of THM precursors (i.e., dissolved organic carbon – DOC) (Chapter 3). Then, using the knowledge acquired in this study and based on multilevel logistic regression models, we developed a model which allows us to estimate the regional variability in the probability of THM concentrations exceeding a specific threshold in drinking water (Chapter 4). Then, this model was used to estimate the possible impact of climate change on the future regional variability in the probability of THM concentrations exceeding the threshold (Chapter 5). Multilevel models have only rarely been used in the field of drinking water quality modelling. And yet results from this thesis demonstrate that they are quite useful in considering the natural hierarchy of variables allowing for the modelling of drinking water quality on a regional basis. The database we developed and the methodological exploration of multilevel regression models that is carried out through the chapters of this thesis offer a useful framework for future modelling studies which examine the regional variability of drinking water quality. Keywords: drinking water, surface water, multilevel regression models, regional ecological framework, trihalomethanes, disinfection by-products, dissolved organic carbon, climate change

Les rejets urbains par temps de pluie entraînent des dégradations importantes dans les milieux récepteurs où ils sont rejetés sans traitement préalable. Parmi les campagnes de mesure françaises, effectuées depuis les années 70 à l'exutoire de bassins séparatifs ou unitaires, 17 d'entre elles ont été sélectionnées pour être intégrées dans la base de données constituée au CERGRENE avec l'aide financière de l'Agence de l'Eau Seine-Normandie. Son exploitation a pour objectifs de caractériser la pollution rejetée par temps de pluie (évaluation de masses annuellement rejetées, identification des caractéristiques des événements pluvieux les mieux reliées aux concentrations et aux masses par événement, description des événements les plus pollués, répartition de la masse en cours d'écoulement) et de fournir des éléments sur les dimensions des ouvrages de traitement. Il a fallu tout d'abord reconstituer les caractéristiques des événements pluvieux qui manquaient (volume écoulé, concentration moyenne ou masse produite). Pour cela, des équations de régression ont été établies site par site. Les ajustements obtenus ne sont pas tous de bonne qualité, à cause du nombre réduit de mesures disponibles ou du type des événements utilisés. Quand ils ne sont pas représentatifs de l'ensemble des événements de la campagne, la fiabilité des équations n'est pas assurée et leur domaine d'application ne contient pas tous les événements. Les masses annuelles ont pu être évaluées pour chaque site grâce aux reconstitutions précédentes. L'emploi des équations de régression a permis d'établir des intervalles de confiance autour des valeurs. Ces intervalles sont souvent très larges, et le nombre de sites est assez restreint. Par conséquent, la seule relation qui apparaît est celle qui est la plus évidente et qui existe entre les masses annuelles et les surfaces des sites. Concernant la répartition des masses de pollution en cours d'écoulement, leur forme est très variable d'un événement à un autre, sur un site donné. En moyenne, la pollution contenue dans la première partie de l'écoulement est légèrement supérieure à celle de la deuxième partie. Il y a néanmoins un nombre non négligeable d'événements pour lesquels la majeure partie de la masse de pollution est rejetée en fin d'écoulement. Lorsqu'on compare les sites, la pollution contenue dans les premiers flots (dans 20% de l'écoulement) varie sur les sites unitaires dans des intervalles qui sont les mêmes que sur les sites séparatifs. Pour traiter les rejets urbains de temps de pluie, des ouvrages de décantation (par stockage ou par traitement au fil de l'eau) sont reconnus être des outils efficaces. Nous avons calculé la masse interceptée par des ouvrages fictifs en faisant varier leurs dimensions (respectivement volume de stockage ou débit de traitement suivant le type d'ouvrage). Les reconstitutions utilisées conduisent à des intervalles de confiance très larges. Les résultats dépendent de la période de retour des événements pluvieux qui ont été utilisés. En première approximation, pour intercepter 80% de la masse produite sur une durée d'environ un an, il faut des volumes de l'ordre de 100 m3/ha act ou des débits de l'ordre de 10 1/s/ha act. Pour préciser ces chiffres, il faudrait disposer de longues séries d'événement de plusieurs années. Il serait alors possible en fonction de l'objectif (par exemple intercepter l'événement dont la période de retour est fixée ou intercepter la pollution rejetée pendant une année de pluviométrie moyenne) d'indiquer quelle dimension est la plus efficace.