Titre de l'écran-titre (visionné le 31 juillet 2023) / La dégradation des sols est un phénomène mondial et au Québec nous sommes témoins d'une dégradation importante des sols organiques de la région de Sherrington en Montérégie. On estime que la perte de sol organique, par tassement, érosion et oxydation se fait à un taux de 1 à 4 cm par année dans la région. L'objectif de l'expérience fut de quantifier la perte de matière et de nutriment par érosion hydrique et l'identification de la voie empruntée lors des événements de perte. Des échantillons d'eau de drainage et de ruissellement ont été prélevés et analysés pour leur concentration en matière en suspension (MES), en azote (N), en phosphore (P) et en carbone organique total (COT). Ces concentrations ont été corrélées à des mesures de débit enregistrées tout au long de l'expérience afin de calculer les flux de nutriment et de sol exporté. Selon ces analyses, la quantité de sédiments perdu par érosion hydrique est d'environ 230kg/ha, tandis que la perte de phosphore, d'azote et de carbone organique sont d'environ 8kg/ha, 18kg/ha et 71kg/ha respectivement. L'exportation de sédiment, de phosphore et de carbone organique s'est faite par ruissellement, alors que l'azote a été exporté majoritairement par drainage. Cette expérience confirme l'importance de l'érosion hydrique dans la perte de nutriment en sol organique, mais comparativement à l'érosion éolienne, semble compter pour une faible proportion de la perte de sol par érosion. Ces observations nous donnent un premier regard sur l'impact de l'érosion hydrique en sol organique au Québec, mais il est pertinent de mentionner que l'expérience s'est déroulée malgré plusieurs problèmes en lien avec l'échantillonnage. Répéter l'expérience en essayant d'éviter tout embûche, sur des parcelles ayant d'autres caractéristiques et sur plusieurs années serait une belle perspective pour avoir un portrait précis du phénomène.

La stabilité de la structure des sols limoneux, qui dépend des teneurs et de la dynamique des matières organiques, est un des déterminants de la dégradation physique de ces sols allant de la formation de croûtes de battance aux risques d'érosion hydrique. Une grande proportion de ces sols ont des teneurs faibles en matières organiques. C'est pourquoi, les apports de matières organiques d'origine résiduaire pourraient contribuer à stabiliser leur structure et à limiter les risques d'érosion. Ce travail se propose d'évaluer les effets de trois types de composts urbains (compost de boue, de biodéchets, d'ordures ménagères résiduelles) sur la stabilité de la structure d'un sol limoneux. Le type de déchets compostés, et le degré de maturité des composts (peu stabilisés dits "immatures" bien stabilisés dits "mûrs") sont pris en compte pour interpréter les résultats observés, entre autres via leurs effets sur certaines composantes microbiennes (biomasse microbienne totale et biomasse fongique) et physico-chimiques du sol (polysaccharides, hydrophobicité) dont on sait qu'ils sont des facteurs stabilisants de la structure. Les effets des composts sur la stabilité des agrégats et sur la résistance d'un lit de semence à l'action destructive des gouttes de pluie sont mesurés en conditions contrôlées de laboratoire et au champ. Au laboratoire, des incubations de mélanges sol-compost sont menées à 2 températures (28 et 4°C) pour moduler l'activité microbienne. Les composts immatures permettent une forte stabilisation des agrégats, en liaison avec la stimulation de la microflore des sols, particulièrement la microflore fongique à faible température. Cette stimulation microbienne conduit à l'augmentation de l'hydrophobicité des agrégats, permettant une meilleure résistance au phénomène d'éclatement lors de leur humectation. L'efficacité des composts immatures augmente avec leur teneur en cellulose et en lipides. L'effet stabilisant des composts immatures diminue avec le temps, plus lentement à 4°C qu'à 28 °C en relation avec la rémanence de la matière organique facilement biodégradable de composts. L'addition des composts mûrs permet également la stabilisation des agrégats avec une efficacité moindre que les composts immatures, mais de façon plus durable dans le temps. Les 3 composts mûrs ont des effets similaires, qui seraient plutôt dûs à leur richesse en substances humifiées améliorant la cohésion des agrégats. En fin d'incubation, la stabilité des agrégats est similaire avec les composts mûrs ou immatures. L'effet des mêmes types de compost sur la stabilité de la structure dans l'horizon labouré, est mesuré au champ dans un essai de longue durée mis en place en 1998. Un effet positif des composts sur l'amélioration de la stabilité des agrégats est observé, avec cependant un rôle déterminant du facteur histoire climatique. La comparaison entre les résultats obtenus au laboratoire et ceux de l'essai au champ montre que la hiérarchie de l'efficacité des produits est respectée avec une efficacité plus importante du compost d'ordures ménagères résiduelles dont la MO est la plus biodégradable. A cette échelle d'étude on a également suivi la dégradation du lit de semence au fur et à mesure des événements pluvieux. Les composts ont permis l'atténuation de la vitesse de fermeture de la surface du sol sous des pluies de faible intensité, mais n'ont pas pu protéger le sol sous pluie orageuse.

La couverture pédologique est la source d'émission d'un ensemble de substances (minérales et organiques)organiques) transférées par les flux hydriques sous forme dissoute et/ou particulaire dans les bassins versants. La quantité et la qualité des composés exportés ainsi varient selon le type, le mode d'usage et la position des sols dont ils sont issus. Or, à l'exutoire des bassins versants, on ignore, dans la plupart des cas, les compartiments de la couverture pédologique desquels proviennent ces produits. Une stratégie d'étude, particulièrement développée lors de la dernière décade, consiste à rechercher des empreintes de sols (" soil fingerprint ") dans les produits exportés dans un bassin versant. Une empreinte de sol pouvant être définie comme toutes propriétés ou constituants susceptibles de révéler l'origine pédologique de la charge dissoute ou particulaire. L'utilisation de ces " empreintes pédologiques " doit permettre le repérage, à l'échelle des bassins versants, des sols qui contribuent aux flux de matières exportées (zones sources contributives), véritable " point chaud " de la couverture pédologique. Le rôle de certains modes d'occupation des sols dans l'émission de substances particulaires et solubles pourrait ainsi être précisé. Ce repérage des zones et des sols actifs a un intérêt évident pour les problématiques de gestion des transferts de polluants, en particulier dans le cadre de pollutions diffuses. De plus, dans un certain nombre de contextes, les matériaux issus des sols sont piégés dans des archives naturelles (sédiments lacustres, spéléothems, sols colluviaux...). L'identification de l'origine pédologique précise de ces produits dans les archives doit alors permettre de reconstituer l'histoire des sols des bassins versants. Or, si de considérables progrès ont été faits ces dernières décennies sur la compréhension de l'évolution du climat et de la couverture végétale au cours de l'holocène, force est de constater que l'histoire des sols reste largement méconnue. Cette méconnaissance de la manière dont les sols ont réagi, dans le passé, à des modifications des facteurs externes (climat, végétation, usage..) constitue un handicap pour prévoir la réaction de la couverture pédologique aux changements actuels. Pour pouvoir être utilisé comme un traceur pédologique, une " empreinte de sols " doit posséder un certain nombre de propriétés spécifiques. Ces dernières doivent ainsi être : - discriminantes des principaux types de sols, d'horizons ou d'usages des sols, - stables au cours du transfert dans les sols et dans le réseau hydrographique - reconnaissables dans un mélange de sources diverses - conservatives et lisibles dans les eaux et dans des archives environnementales stratigraphiquement organisées et datables (stalagmites, sédiments lacustres, colluvions). A partir de cet ensemble de conditions, deux types d'empreintes peuvent être cherchées : - des constituants (organiques et/ou minéraux) qui répondent aux exigences précédentes. On est alors naturellement conduit à éliminer les constituants ubiquistes majoritaires (argiles, minéraux primaires, substances humiques..) qui ne sont pas suffisamment discriminants et à privilégier des constituants secondaires éventuellement mineurs mais discriminants et stables. On a alors des " pédotraceurs ". Dans le cadre de nos travaux, deux approches ont été développées pour les pédotraceurs organiques : un suivi des radicaux libres (semi-quinones) par Résonance Paramagnétique Electronique (dans les phases particulaires et solubles), un suivi de molécules cibles (HAP...). Pour la phase minérale, nos travaux nous ont conduits à tester l'utilisation du groupe des terres rares (Rare Earth Element : REE), les formes du fer et de l'aluminium et la spéciation du P particulaire. - des " propriétés " caractéristiques pouvant être utilisées comme des signatures. Il s'agit alors de repérer une signature (par exemple spectroscopique) globale et de l'utiliser comme une empreinte sans en chercher la signification directe. Dans ce cadre il importe absolument de vérifier si les critères précédemment décrits sont respectés. On a alors des " pédosignatures ". Nous avons cherché à utiliser en ce sens, le spectre de reflectance diffuse moyen infra-rouge (DRIFT). En effet, l'absorbance dans l'IR est reliée à la présence de groupements fonctionnels organiques et minéraux dont les natures et les rapports d'intensité relative peuvent être considérés comme des empreintes. Cette signature présente donc l'avantage d'être globale et simple à repérer. Pour la phase organique proprement dite nous avons testé l'utilisation de la fluorescence 3D comme signature des matières organiques solubles exportées des sols. Dans le cadre des opérations de recherches menées depuis une dizaine d'années, l'utilisation de ces empreintes pédologiques a permis : - d'établir des bilans de l'origine (surface de sols pâturés versus sols de berges ; sols se développant sur différents types de sols, roches) des matières en suspension dans des BV à l'échelle annuelle (BV rural de l'Albenche, Savoie ; BV de Cointzio, Mexique) et à l'échelle de crues (BV de la Galabre, Alpes du Sud) - de préciser l'origine et les modes de transfert de matières organiques dissoutes dans des eaux superficielles (BV du Mercube, Haute-Savoie) et dans les eaux d'infiltration des systèmes karstiques (Plateau du Revard, Savoie). - d'étudier des traits pédologiques anciens, archivés dans des sédiments lacustres, des spéléothems et/ou des sols colluviaux. Nos travaux nous ont ainsi conduits à constituer des modèles d'évolution des sols à partir d'enregistrements sédimentaires (Lac du thyl et du Lou, Savoie ; Lac d'Anterne, Haute-Savoie). Ils nous ont permis de définir, pour les sols de l'étage sub-alpin des Alpes du Nord, un Optimum Pédologique Holocène (globalement entre 8000 et 5000 ans BP) brutalement interrompu par une " crise pédologique d'anthropisation " avec une phase érosive majeure et un retour à des états peu évolués de la couverture pédologique. Reprenant le concept de " bio-rhexistasie " d'Erhart (1956), nous proposons d'appeler " anthropostasie " cette nouvelle phase de l'histoire des sols, correspondant à une crise érosive directement sous la dépendance des activités humaines.

Dans un tokamak, les interactions entre le plasma et la paroi conduisent à l'érosion des composants face au plasma. Celle-ci peut nuire au fonctionnement et à la sûreté du tokamak. Afin de respecter les limites imposées pour la sûreté du projet ITER, il est donc nécessaire de contrôler la quantité de matière érodée. La spectroscopie optique d’émission dans le domaine visible est traditionnellement utilisée pour mesurer des flux de particules de la paroi vers le plasma. Ces mesures sont permises grâce à un modèle collisionnel-radiatif s’appuyant sur des données de physique atomique. Cependant, ces données ne prennent pas en compte la géométrie d’observation du diagnostic de spectroscopie, et présentent des incertitudes relativement importantes. D'autre part, les phénomènes de transport, de déposition et de ré-érosion, ainsi que la modification de la transmission ou de la réflexion des optiques peuvent conduire à une mesure erronée de la quantité de matière effectivement érodée. Une méthode de calibration in situ, qui consiste à injecter par laser une source connue de particules de carbone dans la ligne de visée du diagnostic de spectroscopie pendant les décharges plasma, est proposée. L’étude expérimentale de l’ablation laser du carbone a permis de déterminer les conditions optimales à la constitution de cette source, et de caractériser les espèces ablatées. Ces expériences sont complétées par une modélisation du spectre d’émission du plasma induit par laser, afin d’obtenir des informations sur son degré d’ionisation. Enfin, les résultats des premières expériences de validation réalisées sur le tokamak allemand TEXTOR sont présentés et discutés. / In a tokamak, plasma-wall interactions lead to the erosion of plasma facing components, which can be detrimental to plasma operation and to the safety of the tokamak. In order to fulfil the safety requirements imposed to the ITER project, it is necessary to monitor the amount of eroded material. Optical emission spectroscopy in the visible range is traditionally used to measure particle fluxes from the wall to the plasma. These measurements are done thanks to a collisionnal-radiative model based on atomic physics data. However, these data don’t take into account the observation geometry of the spectroscopic diagnostic, and suffer from relatively large uncertainties. Furthermore, transport, deposition and re-erosion phenomena, as well as the evolution of the transmission or the reflection of optical components can lead to an incorrect estimation of the amount of effectively eroded material. An in situ calibration technique, which consists in injecting by laser a known carbon particle source in the line of sight of the spectroscopic diagnostic during plasma operation, is proposed. The experimental study of laser ablation of carbon allowed to determine the optimal conditions for the constitution of this source, and to characterise the ablated species. These experiments are completed by a modelling of the emission spectrum of the laser induced plasma, in order to obtain information on its ionisation degree. Finally, results of the first validation experiments realised in the German TEXTOR tokamak are presented and discussed.

Le littoral du golfe du Saint-Laurent subit une érosion de plus en plus généralisée depuis plus d'une décennie. Les modifications des conditions environnementales, en partie liées au réchauffement climatique et aux perturbations anthropiques, seraient en bonne partie responsables de l'accroissement de l'érosion côtière. Certains changements environnementaux, tels le déficit sédimentaire des plages, la diminution de la couverture de glace, la hausse du niveau marin relatif et la subsidence augmentent la sensibilité des littoraux aux aléas côtiers. La forte concentration urbaine le long des littoraux du Québec soulève la question de la vulnérabilité des infrastructures et des communautés côtières. Les enjeux socio-économiques associés aux aléas côtiers concernent principalement la vulnérabilité des infrastructures résidentielles, commerciales, industrielles, de services, patrimoniales, routières, ferroviaires et portuaires. Mentionnons aussi les perturbations de certaines activités économiques et les dommages occasionnés aux défenses côtières sans oublier la hausse de leurs coûts d'entretien. Dans une optique de prévention des risques, la gestion intégrée du littoral semble primordiale. Les différents processus d'érosion doivent être bien compris. De plus, les changements climatiques apportent une inquiétude supplémentaire à cette problématique. Les changements possibles dans le régime des événements naturels extrêmes sont encore mal connus. Pour avoir une meilleure compréhension du régime des événements extrêmes, l'analyse des données d'archives sur les événements extrêmes, soit les tempêtes et les pluies diluviennes, qui sont survenus sur les côtes des régions de Sept-Îles, de Percé et des Îles-de-la-Madeleine a été effectuée. Celle-ci permet d'établir des corrélations entre les événements et les impacts réels. Elle permet ainsi de valider l'utilisation des données des stations météorologiques et d'apporter des précisions sur les seuils qui caractérisent les événements extrêmes. Les résultats montrent qu'une analyse faite seulement à partir des stations météorologiques surestime le nombre d'événements extrêmes pouvant affecter la côte. Les récurrences des événements extrêmes calculées à partir des archives de journaux et de documents gouvernementaux varient entre 1 et 4 ans selon la région. L'analyse des données météorologiques donnent une récurrence de moins de 1 an. La plupart des événements de tempête tirés des archives avaient des vents de 40 km/h et plus. Quelques événements avaient même des vents de moins de 40 km/h. Depuis la fin des années 1960, sept événements sont survenus à l'échelle régionale du golfe du SaintLaurent. Les événements de tempête sont plus nombreux en hiver et en automne, alors que les événements de pluie diluvienne se produisent plutôt au printemps et à l'automne selon la région. La saisonnalité est une variable importante à considérer. L'analyse des archives permet de mettre en perspective les impacts des événements qui ne sont pas définis comme étant extrêmes d'après les seuils. Dans l'étude de zonage des risques côtiers, l'approche de l'analyse des archives et des conséquences géomorphologiques des événements extrêmes naturels semble plus appropriée qu'une simple approche statistique des données météorologiques. Dans une perspective de gestion du littoral, l'opinion des résidents est essentielle puisqu'iIs sont les premiers touchés par le phénomène d'érosion. Ils sont également les premiers acteurs à réagir face à l'érosion. Une enquête auprès de cinq communautés du golfe du Saint-Laurent a été effectuée totalisant 232 répondants. L'enquête révèle que plus de 40 % des répondants sont affectés par le phénomène de l'érosion côtière. La comparaison des résultats de l'enquête avec les données géoscientifiques montrent que les résidents ont une bonne connaissance des causes de l'érosion, mais ne voient pas les changements environnementaux qui se produisent. Ces changements se forment de façon progressive et sont parfois imperceptibles aux yeux des résidents. Les répondants constatent cependant la diminution importante de la couverture de glace côtière observée depuis la fin des années 1990. Ils remarquent aussi une augmentation des redoux hivernaux, comme le montre les données des températures des stations météorologiques situées dans les régions d'étude. La diminution de la largeur des plages et la hausse du niveau marin relatif ne semble pas perceptible par les résidents. De plus, une majorité des répondants favorisent l'enrochement pour se protéger contre l'érosion côtière, malgré le fait que cette méthode ne soit pas appropriée pour tous les types de côte. Les mesures de protection mises en place sont, d'ailleurs, dans la plupart des cas, inappropriées et ne prennent pas en compte le milieu naturel. Il reste donc encore beaucoup de sensibilisation à faire auprès des résidents sur la dynamique côtière et sur les mesures d'adaptation face aux risques côtiers. La sensibilisation aura comme effet d'augmenter la résilience des résidents face à l'érosion côtière et de diminuer la vulnérabilité des communautés côtières.

No description available.

L'évolution des paysages est au coeur d'un système complexe d'interactions entre les phénomènes tectoniques, climatiques et érosifs. Si le contrôle principal du climat sur les taux d'érosion est encore sujet à débat, les régions montagneuses restent un milieu particulièrement sensible aux modifications climatiques. Pour mieux appréhender ces liens en milieu montagneux et le contrôle des processus d'érosion, il est nécessaire de comprendre et de quantifier l'importance de chaque phénomène érosif dans l'évolution des paysages. Parmi ceux-ci, les glissements de terrain sont un phénomène brusque, imprévisible et souvent catastrophique pouvant mobiliser des volumes rocheux considérables. De nombreux travaux suggèrent d'ailleurs que les glissements constituent le principal agent de l'érosion des pentes dans les vallées non englacées de l'Himalaya. L'objectif de cette thèse est de mieux appréhender l'évolution et la dynamique des glissements de terrain de l'Himalaya central et leur rôle dans l'érosion de cette chaîne de montagnes, sur une large échelle de temps. Ces travaux ont été menés selon 3 axes principaux imbriqués spatialement et temporellement. Le bassin de la Khudi Khola, au Népal central, présente un large glissement de terrain, actif depuis plusieurs décennies. Cette particularité nous a permis d'étudier en détail ce glissement, dans un contexte d'érosion intense, au jour le jour, à l'échelle d'une mousson et sur plusieurs décennies. L'histoire du glissement de Saituti a été reconstituée grâce à l'analyse d'images satellite et aériennes. Une activité continue, bien que variable, du glissement depuis près d'un demi siècle a pu être observée. L'estimation des volumes de sédiments produits par le glissement a permis de mettre en évidence la place prépondérante de cette structure érosive dans l'érosion totale du bassin au cours des dernières années, voire des dernières décennies. La dynamique quotidienne des mouvements au sein du glissement associée à l'export des sédiments par le réseau de drainage ont également été observés. Il apparaît un découplage entre les mouvements de terrain, donc la production de sédiments, qui sont contrôlés par le niveau de nappe, et l'export du matériel par la rivière, dépendant du débit de surface. Une fois initiés, les mouvements se poursuivent durant toute la période de mousson, mais seuls les épisodes pluvieux importants permettent un transport efficace du matériel produit à la rivière. Les flux annuels de matière en suspension dans la rivière ont également pu être estimés et s'accordent au premier ordre avec les volumes créés par le glissement. Ces résultats suggèrent également le rôle principal du glissement de Saituti dans l'érosion de la vallée. A l'échelle de l'Himalaya central, l'activité des glissements au cours de la dernière décennie témoigne d'une domination de l'érosion par des événements majeurs, de l'ordre de plusieurs millions de mètres cubes, similaires à celui de Saituti. Cette étude montre qu'à moyen terme, de tels glissements peuvent influencer très fortement les concentrations en isotopes cosmogéniques des sables de rivières dans les bassins versants de taille intermédiaire (quelques centaines de km2). La concentration de ces sables apparaît principalement dépendante de la date et de l'amplitude du dernier événement majeur de glissement. Dans ces environnements, les taux de dénudation déterminés par l'utilisation des isotopes cosmogéniques doivent être interprétés avec beaucoup de précaution. Ainsi, l'activité, possiblement continue, de quelques glissements de terrain peut exercer une influence majeure sur l'érosion des vallées de l'Himalaya central. Ce facteur doit être pris en compte dans l'analyse des processus érosifs ainsi que dans les modèles d'évolution des paysages, à court et moyen terme / Landscape evolution is at the heart of a complex system of interactions between tectonics, climate and erosion. While the influence of climate on erosion rates is still debated, mountainous areas are a priori particularly sensitive to climatic changes. In order to better understand these interactions, it is of fundamental importance to quantify the importance of each erosion process, in addition to their sensitivity to rainfall. Among the erosion processes, landslides represent a major, unpredictable and often catastrophic, phenomenon that can involve considerable volumes of rocks. Many previous works have shown that landslides are the primary agent of hillslope erosion in the unglaciated valleys of the Himalayas. From this point of view, the aim of this work is to better constrain landslide evolution and dynamics in the central Himalayas, and their role in the erosion of this mountain range, on different timescales. The Khudi Khola catchment, in central Nepal, displays a large landsliding zone that has been active for several decades, in a context of intense erosion. This characteristic provides the opportunity to study this landslide in detail, from timescales ranging from an hour to several decades. The Saituti landslide history was reconstructed from analysis of satellite and aerial images. A continuous, but variable, activity of the landslide has been observed for almost a half century. Estimates of sediment volumes produced by the landslide highlight the dominant role this erosive structure plays in the overall catchment erosion over the last few years and possibly for the past few decades. Indeed, the landslide-induced erosion rates are in the same range as the total erosion rates, i.e. around 2.5 mm/y. The daily dynamics of the landslide were also studied, as well as the sediment export to the drainage network. The results highlight a decoupling between the displacements and the sediment production within the landslide, and the export of sediment to the river. The baseflow level primarily controls these displacements, while the export is more dependant on the runoff discharge that follows rainfall peaks. Once the slide is set in motion, it keeps moving during the whole monsoon period. However, only intense rainfall events result in an efficient transport of sediment to the river. The annual flux of suspended load were estimated at the Khudi mouth, these roughly agree with the volumes of landslide material. These results confirm the dominant role of the Saituti landslide in the overall catchment erosion and suggest rapid export of the landslide sediment to the river mouth. On the scale of the entire central Himalayas, landslide activity over the last decade highlights a deficit of landslides, compared to independent estimates of secular denudation rates. Nevertheless, this activity is dominated by major events, in the range of several millions cubic metres, such as the Saituti one. The stochastic nature of landslides influences the variability of sediment fluxes in the river. However, this study also highlights that, in medium-sized catchments (around a few hundred square kilometres) such landslides may strongly influence the median concentration of cosmogenic nuclides in river sands. This concentration seems to be primarily dependant on the date and on the magnitude of the last major slide event. In such environments, secular denudation rates estimated from cosmogenic nuclides need to be interpreted very cautiously. The (possibly) long-lasting activity of a few large landslides can then strongly influence the erosion of the Himalayan valleys. This parameter should be taken into account in studies of short- to mid-tem erosion processes as well as in landscape evolution models generally.

Les sols organiques cultivés de l'ouest de la Montérégie alimentent une grande part du secteur horticole de la province de Québec. Or, le drainage pour leur mise en culture les rend particulièrement vulnérables à la dégradation et aux pertes de sol. Des scientifiques présument que la moitié de leur dégradation s'expliquerait par l'érosion. Cependant, son intensité réelle est mal connue. Le présent projet de recherche réalisé dans le cadre de la maîtrise en sols et environnement présentait comme objectifs de quantifier l'érosion totale cumulée depuis 1963 en sols organiques cultivés et d'étudier la modulation de son intensité par des mesures de la redistribution spatiale du césium-137. Les taux d'érosion annuels obtenus varient de 0,4 à 8,8 t/ha, alors que ceux estimés initialement varient de 4,1 et 54,6 t/ha. Cependant, la valeur moyenne de 2,9 t/ha (avec un écart-type standard de 2,1 t/ha) obtenue était comparable à celle obtenue dans l'actuelle Étude sur l'état de santé des sols agricoles du Québec réalisée par l'IRDA qui était de 3,6 t/ha (avec un écart-type standard de 4,5 t/ha). Aucune différence significative entre les taux d'érosion annuels n'a pu être détectée au moyen d'analyses de la variance entre les groupes de champs à l'étude. De plus, les analyses comparatives entre les taux d'érosion des sols calculés à partir des teneurs résiduelles en césium-137 par rapport à ceux estimés à l'aide des différents paramètres physico-chimiques ne donnent pas de résultats significatifs. On peut émettre l'hypothèse que la part des pertes de sol par érosion serait plus importante que celle présumée au départ. De plus, plusieurs hypothèses sont avancées afin d'expliquer l'absence d'effet et de tendance significative détectée. Enfin, il semble qu'un nouveau modèle d'interprétation des inventaires de césium-137 en pertes de sol par érosion doive être développé pour les sols organiques cultivés et drainés. / The cultivated organic soils of western Montérégie supply a large part of the horticultural sector of the province of Quebec. However, drainage for their cultivation makes them particularly vulnerable to degradation and soil loss. Scientists assume that half of their degradation can be explained by erosion. However, its real intensity is poorly known. The present research project carried out within the framework of the master's degree in soils and environment presented as objectives to quantify the total cumulative erosion since 1963 in cultivated organic soils and to study the modulation of its intensity by measurements of the spatial redistribution of caesium-137. The annual erosion rates obtained vary from 0.4 to 8.8 t/ha, while those initially estimated vary from 4.1 to 54.6 t/ha. However, the average value of 2.9 t/ha (with a standard deviation of 2.1 t/ha) obtained was comparable to that obtained in the current Study on the Health of Agricultural Soils in Quebec carried out by the IRDA which was 3.6 t/ha (with a standard deviation of 4.5 t/ha). No significant difference between the annual erosion rates could be detected by means of analyzes of variance between the groups of fields under study. In addition, the comparative analyzes between the soil erosion rates calculated from the residual caesium-137 contents compared to those estimated using the various physico-chemical parameters do not yield significant results. It can be hypothesized that the share of soil loss by erosion would be greater than presumed initially. In addition, several hypotheses are put forward to explain the lack of effect and significant trend detected. Finally, it seems that a new model for interpreting caesium-137 inventories in soil loss by erosion must be developed for cultivated and drained organic soils.

Cette étude s'inscrit dans le développement de modèles à base physique de l'érosion hydrique à l'échelle des versants. L'objectif est la construction d'un modèle numérique (PSEM_2D, Plot Soil Erosion Model) couplant les mécanismes d'infiltration, de ruissellement et d'érosion. Les paramétrisations sélectionnées sont implémentées dans le modèle. Une première évaluation à partir de données de la littérature donne des résultats satisfaisants et montre l'intérêt d'un tel outil pour l'étude des transferts d'eau et de particules. L'étude se concentre ensuite sur les processus de l'érosion concentrée. L'analyse d'une base de donnée américaine portant sur la distribution granulométrique des particules exportées, l'hydraulique et les régimes d'érosion dans des rigoles révèle l'existence de différents comportements fonction de la texture des sols et sert de base à une comparaison avec PSEM_2D. Les formules de capacité de transport de Low (1989) et de Govers (1992) donnent les meilleurs résultats. Le modèle d'arrachement permet de reproduire les régimes d'érosion mais atteint ses limites quand des rigoles trop profondes se forment. Une étude expérimentale dans un canal de 3 m de long est menée pour améliorer la paramétrisation du transport de particules en distinguant transport en suspension et charriage en fonction en particulier de la taille et de la densité des particules. Enfin, le modèle numérique est utilisé pour une étude de cas de l'érosion hydrique sur une parcelle de 100 m² pour différentes configurations hydrologiques, topographiques et pédologiques. Les résultats sont analysés à l'exutoire de la parcelle et le long d'une toposéquence de 20 m de long divisé en cinq tronçons.

Les géo-structures telles que les barrages et les digues sont soumises à des écoulements hydrauliques variant dans le temps et dans l'espace. L'eau qui traverse ces milieux poreux peut entraîner le détachement et le transport de certaines particules des sols constituant les structures et leurs fondations. Ce problème est généralement appelé "érosion interne". Le terme suffusion, un type d'érosion interne, se réfère au détachement et au transport de particules les plus fines à traversune matrice de sol poreuse plus grossière en raison d'un écoulement hydraulique. L'évolution temporelle de la suffusion peut modifier les propriétés hydrauliques et mécaniques des sols et peut entraîner des changements importants dans le comportement de telles structures pouvant aller jusqu’à leur effondrement. Ce travail de thèse tente de contribuer à la conception et à la durabilité des ouvrages en ingénierie géotechnique et hydraulique en mettant un accent particulier sur les barrages, les levées et les digues. Il a été consacré à développer un modèle numérique de suffusion en introduisant d’une part le couplage des phénomènes hydrauliques et mécaniques et d’autre part le couplage des phénomènes d'érosion et de filtration. / Geo-structures such as dams and levees or dikes are subjected to seepage varying in time and space. The water flowing through these porous media can lead to the detachment and transport of part of the soil particles within the structures or their foundations. This problem is usually called internal erosion. The term suffusion, one type of internal erosion, refers to the detachment and transport of finer particles through a coarser porous soil matrix due to seepage flow. Suffusion can modify with time the hydraulic and mechanical properties of the soils and may trigger significant damage on such structures and lead eventually to their collapse. This research attempts to contribute to the design and sustainability of geotechnical and hydraulic engineering structures, with a particular focus on embankment dams, levees, and dikes. It aims to develop a numerical model of suffusion by introducing, on the one hand, the coupling of the hydraulic and mechanical phenomena and, on the other hand, the coupling of erosion and filtration.