Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / Un nouveau concept d’hydrolienne basée sur des ailes oscillantes est étudié. La présente étude a pour but d’étudier l’hydrodynamique instationnaire d’une aile oscillante, d’optimiser son mouvement afin de maximiser l’extraction de puissance et de démontrer le potentiel d’une turbine à ailes oscillantes par une campagne expérimentale sur un prototype. L’analyse et l’optimisation de la turbine à ailes oscillantes ont été effectuées par simulations numériques à bas nombre de Reynolds (laminaire) ainsi qu’à haut nombre de Reynolds (Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes; URANS). Une stratégie numérique 2D et 3D impliquant l’utilisation d’interfaces de glissement a été développée spécifiquement pour cette application de corps oscillants avec de grandes amplitudes de mouvement. À l’aide de cette stratégie numérique, une étude paramétrique fut effectuée et permit l’identification des paramètres dominants en ce qui a trait à la performance hydrodynamique de la turbine à ailes oscillantes. Basé sur un grand nombre de simulations, les zones optimales de production de puissance ont été identifiées dans les espaces paramétriques pertinents. De plus, des configurations spatiales optimales ont été identifiées pour le cas de turbines à ailes oscillantes en tandem. Le potentiel de l’hydrolienne à ailes oscillantes a été formellement établi dans ce travail grâce à une campagne expérimentale sur un prototype à ailes en tandem de 2 kW. La performance de ce dernier s’avéra compétitive avec celle des hydroliennes de type rotors à axe horizontal que l’on retrouve dans la majorité des designs d’hydrolienne proposés. Les données de la campagne expérimentale ont également permis de valider les résultats des simulations numériques par leur accord avec les simulations 3D. / A new concept of hydrokinetic turbine based on oscillating hydrofoils is investigated. The objective of this study is to analyze the unsteady hydrodynamics of oscillating foils, to optimize their motions for maximum power extraction and to demonstrate in practice the potential of such a concept of turbine through experiments on a prototype. The analysis and optimization have been conducted via low Reynolds number, laminar numerical simulations as well as high Reynolds number, Unsteady Reynolds- Averaged Navier-Stokes (URANS) computations. A 2D and 3D numerical methodology relying on the use of sliding interfaces and suitable to the case of foils undergoing oscillations of large amplitudes is presented. Using that numerical strategy, a parametric study is conducted and leads to the identification of the dominant parameters impacting the hydrodynamic performance of the oscillating-foil turbine. Based on a large number of simulations, the performance of the oscillating-foil turbine has been mapped in relevant parametric spaces. In addition, optimal spatial configurations of turbines with tandem foils is also provided. The potential of the oscillating-foils hydrokinetic turbine has also been formally established in this work through field tests on a 2kW tandem-foils prototype. Its performance has been found to be competitive with the best competing technologies based on horizontal-axis rotor-blades. The experimental data have also been used here to validate the numerical models and have been found to strongly support the 3D numerical simulations.

Pour bien évaluer les tendances populationnelles des oiseaux forestiers, ainsi que les effets des pratiques forestières sur ceux-ci, il est essentiel d’estimer leur succès de nidification. Les méthodes indirectes d’estimation basées sur l’activité parentale permettent d’analyser la productivité des oiseaux sur des territoires plus vastes que les approches traditionnelles de suivi de nids. Cependant, certains facteurs influencent l’activité parentale et son observation, ce qui peut donner un portrait incomplet ou faussé du succès de nidification. J’ai étudié les facteurs influençant la fréquence de nourrissage et la probabilité d’observer le transport de nourriture chez neuf espèces d’oiseaux chanteurs (17 nids) de la Forêt Montmorency (Québec), à l’été 2010. La fréquence des visites au nid augmentait avec l’âge des oisillons et diminuait avec les précipitations. Le transport de nourriture se manifestait de moins en moins avec l’avancement de la matinée et avec la distance au nid. La température ambiante n’avait pas d’effet observable sur la fréquence de nourrissage ou la probabilité d’observer le transport de nourriture. Il n’existait pas de corrélation entre la fréquence de nourrissage et la probabilité d’observer le transport de nourriture. Les résultats obtenus indiquent que les facteurs influençant ces deux phénomènes diffèrent, suggérant entre eux des liens d’une complexité plus grande qu’attendue. Mots clés : nourrissage des oisillons, transport de nourriture, activité parentale, comportements parentaux, succès de nidification, succès reproducteur, indices de reproduction, facteurs influençant le nourrissage. / Estimating the nesting success of forest birds is essential to understand their population dynamics and their response to forestry practices. Indirect methods based on parental activity allow estimation on a larger scale than traditional nest monitoring. However, a number of factors can influence parental activity and its observation. Here, we studied factors influencing nestling feeding frequency and the probability of observing food transport by parents at Forêt Montmorency, a boreal forest located in southern Québec. Seventeen nests of nine different species were monitored during summer of 2010. Feeding frequency increased with nestling age and decreased with precipitation. Probability of observing food transport decreased throughout the morning and with distance to nest. Frequency of visits to the nest and probability of observing food transport were not influenced by ambient temperature, and were not correlated. Our results indicate that biotic and abiotic factors can influence feeding frequency and observation of food transport. However, the same factors have a different effect on each phenomenon, which suggests a complexity greater than expected in the relationship between feeding frequency and observation of food transport. Keywords : nestling provisioning, food transport, parental activity, nesting success, reproductive success, reproductive index, factors influencing provisioning.

À l'heure actuelle, la détection efficace et abordable des maladies infectieuses est considérée par l'organisation mondiale de la santé comme l'enjeu du développement biotechnologique le plus critique pour l'amélioration de la santé humaine et animale. À ce propos, plusieurs approches ont été proposées mais la plupart d'entre elles se basent sur la technique communément appelée PCR (Polymerase Chain Reaction). Une méthode de détection développée dans notre laboratoire est basée sur la réponse d'un biocapteur le poly(3-alkoxy-4-méthylthiophène) à son environnement. La particularité de ce biocapteur réside dans sa susceptibilité à reconnaître l'événement d'hybridation d'une chaîne d'ADN et à le traduire en un signal mesurable (optique, électrochimique...). Parallèlement à nos travaux de détection de l'ADN, une étude plus approfondie a été menée sur certains facteurs inhérents aux molécules d'ADN tels que la longueur de la chaîne d'ADN (sonde et cible), ainsi que l'enchaînement de la séquence d'ADN. Cette étude a été réalisée principalement par des techniques de colorimétrie (UV-visible) et de mesure de la fluorescence. Cette dernière à montre que l'hybridation se fait très difficilement lorsqu'on a une différence de longueur entre les deux brins d'ADN et que l'intensité de fluorescence change d'une séquence à l'autre.

Le positionnement relatif temporel (PRT) est une méthode de traitement des observations GPS encore peu exploitée. Le PRT fonctionne sous le même principe que le positionnement relatif GPS conventionnel excepté que la différence d’observations s’effectue entre deux époques consécutives recueillies par un même récepteur. Les erreurs qui varient rapidement avec le temps doivent donc être tenues en compte adéquatement, en particulier les erreurs d’orbites et d’horloges des satellites ainsi que l’erreur liée à la perturbation des signaux dans l’ionosphère. La présente étude est une continuation des recherches de la méthode PRT de Michaud [2000] et de Balard [2003] effectuées au Centre de recherche en géomatique (CRG). Son but est d’améliorer la technique PRT et de la rendre accessible en temps réel, ce qui n’avait pas été effectué dans les recherches antérieures. Le défi est donc d’utiliser des corrections suffisamment précises et accessibles en temps réel. La solution expérimentée est l’insertion dans le traitement PRT de certaines des corrections GPS•C, distribuées par le service CDGPS (Canada-Wide Differential GPS Service). La contribution bénéfique de ces corrections sur la précision d’un positionnement PRT est alors démontrée. Dans cette recherche, la précision visée avec la méthode PRT en temps réel est de 30 centimètres (ou mieux) horizontalement pour des intervalles de temps les plus longs possibles. Les résultats obtenus démontrent que pour une période s’étendant jusqu’à 20 minutes cette précision est réalisable en mode PRT en appliquant des corrections GPS•C. / Time Relative Positioning (TRP) is a GPS observation processing method that has not yet been used to its full potential. This processing method operates under the same principle as conventional relative GPS positioning method but rather than combining simultaneous observations taken from two receivers, it uses observations from a single receiver taken at two different epochs. However, the important time varying errors, notably the satellite clock and ephemerides errors, as well as the ionospheric delays, must be taken into account in an appropriate way. This research is a continuation of two previous TRP research works carried out by the Centre for Research in Geomatics (CRG) by Michaud [2000] and Balard [2003]. The purpose of this present research is to improve the TRP method along with the development of the real-time capability, which has not been previously addressed. The challenge is to use accurate corrections available in real-time. The experimental solution is to incorporate (some of the) GPS•C corrections in the TRP processing method. These corrections are broadcasted by the CDGPS service (Canada-Wide Differential GPS Service). The positive impact of these corrections on the accuracy of TRP solutions has been demonstrated. The research objective is to attain, in real-time, a horizontal position accuracy of 30 centimetres or better for the longest possible time intervals. The test results show that for a period of up to 20 minutes, this accuracy is achievable by using GPS•C corrections with the TRP processing method.

Les Basses-Terres du Saint-Laurent sont une plate-forme des roches sédimentaires très anciennes, situées entre les Appalaches et le Bouclier canadien (Province de Grenville) et s’étendent tout au long du fleuve Saint-Laurent, de l’Ontario jusqu’au-delà de la ville de Québec. Elles sont formées d’unités géologiques datant du Cambrien à l’Ordovicien. L’ensemble est recouvert de sédiments non consolidés d’âge quaternaire. Ces unités ont été affectées par des phénomènes géodynamiques (interne et externe) qui ont généré des structures intéressantes permettant de promouvoir l’exploration pétrolière et gazière dans la région. Le Québec est entré dans le cercle de production d’hydrocarbures en 1860, avec la réalisation du premier forage en Gaspésie par la Gaspé Bay Mining Company et les Basses-Terres du Saint-Laurent ont prouvé leur potentiel en hydrocarbure depuis 1954 avec la découverte du gisement de Pointe-du-Lac. Malgré les travaux intenses et perpétués de l’exploration d’hydrocarbures réalisés ces dernières années au Québec, il faut rappeler que le sous sol québécois demeure largement sous exploité par rapport aux autres bassins sédimentaires du Canada et de l’Est américain. Toutefois, les travaux effectués jusqu’à ce jour ont permis de bien cibler les unités géologiques qui contiennent les meilleurs potentiels d’hydrocarbures. Notamment les calcaires Ordoviciens du Groupe de Trenton et du Black-River qui constituent une cible pour le modèle de dolomitisation hydrothermale et la production gazière à partir du shale Ordovicien du Groupe d’Utica. La production de manière économique du gaz contenu dans des shales gazéifères a été rendue possible grâce à l’optimisation de deux nouvelles procédés développés aux États-Unis : (i) le forage horizontal; (ii) la fracturation hydraulique avec proppant. Les gisements faisant recourt à ces types d’opérations d’extraction du gaz sont appelés gisement " non-conventionnel ". Ce projet de recherche a pour objectif de comprendre succinctement l’architecture structurale de la région des Basses-Terres du Saint-Laurent et ce, dans un contexte géologique afin d’appréhender la disponibilité des hydrocarbures (gaz et ou pétrole). Une analyse et interprétation géologique des diagraphies réalisées sur les puits Saint-Louis-de-Richelieu No1 et Saint-François-du-Lac No1, montrent que selon l’expression des signatures de la courbe des rayons gamma, le Shale d’Utica et les Calcaires du Trenton et du Black-River contiendraient des hydrocarbures du fait de leur faible teneur en matière organique par rapport au Groupe de Lorraine sus-jacent. Cette matière organique est quantifiée en taux de carbone organique totale dans la roche et évolue rationnellement avec la maturité thermique. Ainsi donc une analyse faite du carbone organique total et de la maturité thermique, suggère que la quasi-totalité des hydrocarbures dans les Basses-Terres du Saint-Laurent existent sous forme gazeuse. Les données actuellement disponibles et les méthodes mises en œuvre pour l’exploration des sites ne nous permettent pas de localiser de manière précise les endroits prospects des shales gazéifères dans les Basses-Terres du Saint-Laurent. Cependant une nouvelle réinterprétation des données sismiques combinée aux mesures de la réflectance standardisée à celle de la vitrinie du kérogène ont permis de déduire que dans les Basses-Terres du Saint-Laurent, le gaz abonde particulièrement dans la section entre Québec et Montréal. On note également une importance graduelle du gaz du Bouclier canadien vers les Appalaches (jusqu’au niveau de la faille de Logan) où le gaz évolue du type biogénique à thermogénique en fonction de l’augmentation de l’effet thermique relative à l’augmentation de la profondeur des unités géologiques. Une gamme colossale de publications d’ordre aussi bien technique que scientifique décortique les Basses-Terres du Saint-Laurent, mais beaucoup sont conçus de manière à aborder la région sous une compétence particulière et bien canalisée. Ce document est l’un des rares à être rédigé en français pour aborder les Basses-Terres du Saint-Laurent à la fois sous un angle géologique, géophysique, géochimique, pétrophysique, technique et environnemental de manière concordante permettant d’advenir à éventer son potentiel en hydrocarbure.

Dans la littérature actuarielle, les modèles collectifs les plus souvent utilisés pour représenter le montant total des réclamations sur un intervalle de temps donné sont ceux construits à partir de sommes de renouvellement dans lesquelles les forces d'intérêt et d'inflation peuvent éventuellement être prises en compte. Le modèle de renouvellement dans lequel le contexte économique est ignoré, même si trop simpliste, a toutefois permis dans plusieurs cas le calcul de quantités d'intérêt telles que les moments, la fonction génératrice des moments, la distribution du montant total des réclamations, la probabilité de ruine, et a ainsi constitué une première approche de ce problème d'assurance. Pour le modèle de renouvellement avec force d'intérêt constante, les mathématiques sont déjà plus complexes, mais plusieurs résultats ont tout de même été obtenus. Nous pouvons citer deux articles des professeurs Léveillé et Garrido, où ces auteurs proposent des formules récursives pour le calcul de tous les moments. Dans cette thèse, nous proposons un modèle de renouvellement escompté encore plus réaliste où la force d'intérêt est soit représentée par une fonction déterministe ou par un processus stochastique. Les difficultés qu'ajoute ainsi une force d'intérêt plus générale nous obligent à développer une identité qui donnera la distribution conjointe conditionnelle du temps des réclamations connaissant leur nombre dans un intervalle de temps donné. Cet outil fondamental nous permettra de calculer les premiers moments simples et conjoints, de construire une équation intégrale de la fonction génératrice des moments, d'obtenir certaines distributions, de développer des prédicteurs de la valeur présente de notre processus de risque ainsi que d'autres résultats connexes.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / Une des questions incontournables qu'on se pose en théorie des langages est de savoir si une logique est décidable. Autrement dit, pour une logique donnée, on veut savoir s'il existe un algorithme qui détermine si un langage donné est exprimable dans cette logique. Depuis les travaux de Schützenberger, McNaughton et Papert sur la logique de premier ordre sur les mots, on reconnait l'importance de la théorie algébrique des langages pour résoudre ces questions de décidabilité. Un autre exemple historique est la caractérisation de Simon des langages testables par morceaux de mots par les monodes J -triviaux. On dit qu'un langage est testable par morceaux si on peut le définir par une combinaison booléenne d'expressions régulieres de la forme [symbol]. Ces langages sont exactement ceux qui sont définis par la clôture booléenne de [symbol] et le théorème de Simon engendre un algorithme qui en resout la décidabilité. Suite aux succès sur les mots, on a attaque les mêmes questions de décidabilité de logiques sur les langages de forêts, plus spéciquement sur les langages d'arbres. Dernièrement, Bojanczyk, Segoufin et Straubing ont pu démontrer un analogue du théorème de Simon pour les forêts. En effet, ils ont pu caractériser la clôture booléenne de [symbol], c'est-à-dire les langages testables par morceaux, en fonction d'une structure algébrique nommée algèbre de forêts. Ce mémoire est d'abord un état de l'art de la théorie algébrique des langages testables par morceaux. Entre autres, nous présentons le théorème de Simon sur les mots en passant par un résultat de Straubing et Thérien qui utilise la théorie des monodes partiellement ordonnés. Ensuite, nous étudions un pendant de ce résultat pour les algèbres de forêts. Finalement, nous règlons la décidabilité des langages de mots bien emboîtés testables par morceaux, une sous-classe des langages visiblement à pile. En efet, nous proposons un algorithme qui utilise le résultat de Bojanczyk, Segoufin et Straubing sur les langages de forêts.

Ce mémoire présente une étude d'un chargeur de batterie solaire avec un suiveur du point de puissance maximale (MPPT) qui a été introduit en vue d'obtenir un rendement énergétique maximal. L'interface entre le panneau solaire et la batterie a été réalisée en utilisant un convertisseur DC-DC SEPIC commandé par un microcontrôleur « PIC 18F1220 ». Grâce à la méthode Perturb & Observ (P&O) l'algorithme MPPT mesure périodiquement la tension et le courant du panneau solaire pour calculer la puissance délivrée par ce dernier. Suivant le résultat obtenu, l'algorithme ajustera le rapport cyclique du convertisseur pour amener le système vers le point de fonctionnement à puissance maximale.

Le secteur de la pomme est sous un système de gestion de prix. La Fédération des producteurs de pommes du Québec (FPPQ) administre un plan-conjoint qui fixe les prix minimums payés aux producteurs de pommes du Québec. Ainsi, le prix minimum des pommes vendues à l’état frais au Québec est déterminé par un comité composé de membres de la FPPQ, de membres de l’Association des Emballeurs de Pommes du Québec et d’un représentant des acheteurs de pommes à l’état frais. Cette étude porte sur la prédiction des prix payés aux producteurs pour quatre variétés de pommes (Cortland – McIntosh – Spartan – Empire) produites et vendues fraîches au Québec. Plus spécifiquement, l’objectif de l’étude est de développer un modèle empirique qui explique les facteurs qui influencent les prix payés aux producteurs de pommes du Québec. Cet outil facilitera la prise de décision des intervenants dans le secteur de la pomme au Québec en permettant prédiction précises des prix. Le modèle empirique inclue des variables qui expliquent les mouvements de la demande et de l’offre des pommes fraîches au Québec. Parmi ces facteurs, le modèle considère le stock de pommes, la quantité mise en marché, les importations, le taux de change et les prix observés pour les quatre variétés de pommes. Le modèle empirique utilise des développements récents dans l’étude des données temporelles qui sont déterminées conjointement. Ainsi, le modèle permet de prédire simultanément le prix des quatre variétés de pommes en tenant compte que le prix de chacune des variétés peut influencer les prix des autres variétés. Cette approche permet d’obtenir des prédictions plus précises que la méthode conventionnelle qui ne tient pas compte du fait que les prix des quatre variétés sont déterminés conjointement. Le modèle empirique montre que le commerce avec les États-Unis et la quantité de pomme mise en marché sont des facteurs particulièrement importants qui affectent le prix des pommes au Québec. Même si le modèle est estimé avec un nombre limité de données il performe très bien pour la prédiction des prix dans un horizon de moins de trois mois. / The apple industry in Quebec is under a price management system. The Fédération des producteurs de pommes du Québec (FPPQ) manages a marketing agreement that sets a minimum for the price paid to Quebec apple producers. The floor price is determined by a committee composed of members of the FPPQ, members of the Quebec apple packers association and one representative of Quebec fresh apples buyers. This study predicts the price paid to Quebec producers for four varieties of apples (Cortland–McIntosh– Spartan– Empire) grown in Quebec and sold fresh in Quebec and in so doing will assist the FPPQ in the determination of the minimum price. Specifically, the objective of this analysis is to develop an empirical model that explains the factors that influence the price paid to Quebec producers for fresh apples. This prediction tool will provide a precise prediction of prices therefore facilitating decision by members of the Quebec apple industry. The empirical model includes variables that affect both the demand for apple and the supply of apple. The model includes variables for the stock of apple, the quantity of apples marketed, the imports of apples, the exchange rate and the prices for the four varieties of apples. The empirical model is at the cutting edge of the literature on time series that are jointly determined. The empirical model in this analysis allows for a precise prediction of the price for the four varieties of apple taking into account that the price for one variety affects and is affected by the price for all the other varieties. This approach allows for more precise prediction than under conventional models that do not account for simultaneity. The results of the estimations how that the net imports of apple from the United States and the quantity of apples marketed are the two most important factors that affect the price of apples in Quebec. The model yields a precise prediction for a time horizon below three months.

Depuis le 19e siècle, des cultivars de peupliers à composantes exotiques comprenant les espèces Populus laurifolia Ledeb. et P. nigra L. coexistent avec les populations indigènes de P. balsamifera L. dans les Prairies canadiennes. Étant donné la facilité avec laquelle les peupliers s'entrecroisent, les taux d'hybridation spontanée entre un cultivar communément distribué [Symbole mâle]'Assiniboine' et son congénère indigène P. balsamifera ont été estimés. Un ensemble de 26 marqueurs moléculaires SNP a été utilisé afin de distinguer les espèces à l'étude. Le génotypage de plus de 2 000 graines provenant d'arbres femelles P. balsamifera a révélé la présence d'allèles paternels spécifiques à P. laurifolia, P. nigra et P. deltoides Marsh., qui sont des composantes typiques des cultivars de peupliers exotiques. Les taux d'hybridation varient entre 0,1 et 2,4 %. Le taux le plus élevé ayant été observé au site où des 'Peupliers russes' (P. laurifolia x P. nigra) centenaires ont été trouvés.