La gestion de la ressource en eau au Québec a beaucoup évolué depuis le début des années 2000. L'implantation progressive de la gestion intégrée de l'eau par bassin versant (GIEBV) a permis de passer d'un mode de gestion sectoriel à un mode de gestion intégré basé sur le travail de concertation des acteurs de l'eau mené par les organismes de bassin versant (OBV). Le bassin versant de la rivière Boyer est un petit bassin versant agricole de 217 km² situé dans la MRC de Bellechasse au Québec. Cette rivière est un cas d'école pour les chercheurs qui s'intéressent aux impacts de l'agriculture sur les eaux de surface. En effet, la détérioration dramatique de la qualité de l'eau de la rivière Boyer suite au développement de l'agriculture intensive et les répercussions sur la faune aquatique ont déjà suscité beaucoup d'études scientifiques. Plusieurs mesures de type réglementaire ou liés à une mobilisation des acteurs ont été mises en place à différentes échelles d'intervention afin de restaurer la qualité de l'eau de la rivière Boyer, étant une des rivières les plus polluantes du fleuve Saint-Laurent. Cependant, la qualité de l'eau dans le bassin versant de la rivière Boyer demeure mauvaise à l'heure actuelle. Cela nous amène à nous demander si la GIEBV au Québec prévoit l'application des principes du développement durable et un suivi adéquat des effets de la décentralisation des pouvoirs sur l'évolution de la situation des bassins versants. Nous nous attardons plus spécifiquement à identifier les freins à l'application d'une GIEBV efficace dans le bassin versant de la rivière Boyer. Nous avons mené 44 entrevues avec divers acteurs du monde de la gestion de l'eau aux échelles provinciale et locale et nous avons réalisé une analyse qualitative de leurs réponses. Nos résultats de recherche tendent à montrer que les effets de la décentralisation des pouvoirs et que la plupart des principes du développement durable que nous avons choisis d'examiner demeurent insuffisamment suivis ou appliqués par le biais de la GIEBV au Québec à l'heure actuelle. Les principaux enjeux socio-environnementaux de la gestion de la qualité de l'eau que nous avons découverts lors de notre recherche font état d'un équilibre difficile à atteindre entre économie et protection de l'environnement en milieu rural. Les appuis institutionnels à la GIEBV et, par le fait même, aux OBV, manquent à plusieurs égards afin de procurer une protection adéquate de la qualité de l'eau, ce qui affecte la perception de la valeur de la rivière Boyer. Par conséquent, l'application de plusieurs principes du développement durable présente des lacunes importantes dans le bassin versant étudié. / Water management changed significantly in the province of Quebec since the early 2000s. The progressive implementation of integrated watershed management (IWM) in Quebec allowed for the transition from a sectoral management to an integrated management of the resource, which is based on the coordination of stakeholders carried out by watershed organizations. The Boyer River watershed is a 217 km² agricultural watershed located in the RCM of Bellechasse, Quebec. The Boyer River is an interesting case for researchers interested in the effects of agriculture on the quality of surface waters. There are many governmental reports on the dramatic deterioration of water quality and the disappearance of certain species from the river following the development of intensive agriculture in the Boyer watershed. Several measures have been put in place at different scales of intervention to restore the Boyer River water quality, like the enforcement of legislative tools to ensure a sustainable development of the agriculture and the decentralisation of water quality management, for instance. However, in spite of the application of the previously mentioned measures, the Boyer River water quality remains bad at this time. That led us to wonder whether the IWM in Quebec provides for the application of the sustainable development principles and adequate monitoring of the situation of the watershed organizations. More specifically, we aimed to identify what stops the application of an effective IWM in the Boyer River watershed. We conducted 44 interviews with various water stakeholders at the provincial and local scales and we analysed the content of the interviews using qualitative analysis. Our results tend to show that the effects of power decentralization related to water quality management are currently not sufficiently monitored and that most of the sustainable development principles we studied are not adequately applied at the moment through the IWM in Quebec. The social and environmental challenges that we have discovered show that reaching a balance between the economy and the protection of the environment is a difficult task in rural areas. There is a lack of institutional support to the IWM as well as the watershed organizations to ensure a proper protection of water quality, which results in a low perception of the value of the river by the residents of the watershed. As a consequence, the implementation of several sustainable development principles is deficient in the Boyer river watershed.

Bien plus qu’une simple question d’équilibre entre l’offre et la demande, l’analyse de la gestion des ressources en eau implique d’appréhender un système dont les éléments, naturels et sociaux, sont liés par des interdépendances complexes. La présente thèse porte sur les facteurs socio-relationnels, c’est-à-dire relatifs aux relations sociales (acteurs, natures, formes, objets des relations) qui participent à l’impasse de la gestion intégrée de l’eau par bassin versant (ci-après, GIEBV) au Québec. L’objectif principal de cette étude est de comprendre ce qui explique que la mise en œuvre de la GIEBV demeure inachevée plus d’une décennie après l’adoption de ce nouveau mode de gestion. Cette thèse permet d’approfondir la connaissance sociologique de la gestion durable des ressources naturelles dans la mesure où elle met l’emphase sur la capacité des acteurs à s’intégrer à un nouveau système d’action. Théoriquement, la démarche vise à valider la pertinence de (i) bonifier l’approche néo-institutionnaliste de l’action publique par l’introduction des variables informationnelle et identitaire, et (ii) de croiser les hypothèses de cette école de pensée avec celles de l’analyse structurale (dite réseau ou diktyologie). À la lumière de la littérature, nous postulons que l’idéal-type d’une mise en œuvre de la GIEBV que l’on pourrait qualifier d’achevée devrait reposer sur une intégration et une participation «effective» (i) d’acteurs forts (dotés de capacités et de pouvoirs d’influence), (ii) reconnus socialement et politiquement comme acteurs, (iii) bénéficiant d’un niveau de confiance élevé, (iv) dont les rôles et responsabilités sont clairement définis, (v) partageant des idées (valeurs, croyances) et des intérêts (buts poursuivis), (vi) ainsi qu’une identité commune se traduisant en sentiment d’appartenance au territoire de gestion, et (vii) partenaires dans un système d’échange d’informations (à niveaux multiples par essence) (viii) dont les interactions, institutionnalisées, s’inscrivent dans une temporalité longue. Les résultats montrent que le principal acteur désigné pour assurer la mise en œuvre de la GIEBV, à savoir les organismes de bassin versant (ci-après, OBV), s’avère être en fait un non-acteur autant par détermination que par autodéfinition. Mais l’analyse sociologique nous pousse à aller plus loin. L’OBV est un acteur faible si l’on s’en tient au sens strict du terme, parcouru de contradictions dues à l’ambigüité de son rôle : à la fois acteur passif, en tant que cadre d’action, organisation frontière et relais, et acteur organisationnel fortement mimétique, globalement dépourvu d’une identité d’acteur qui lui est propre. S’il est un acteur influent, il ne l’est qu’officieusement par le biais de son rôle informel et émergent de réseau d’information. L’OBV n’est actuellement ni un acteur collectif, ni un acteur stratégique. Il est un acteur-réseau en devenir. Ce rôle émergent explique alors pourquoi les OBV occupent une position néanmoins centrale dans le système de gestion de l’eau, dont la légitimité commence à s’établir depuis 2009. Par ailleurs, nous avons pu observer que, contrairement à notre proposition conceptuelle de départ sur l’articulation des variables d’action publique, ce sont les facteurs socio-relationnels d’«intérêts» et d’«information» qui ont le plus contribué à l’évolution de la gestion de l’eau vers un mode davantage intégré, alors que l’ambiguïté soutenue entourant les «idées», ou plus spécifiquement l’idée d’acteurs et de leur intégration, participe négativement à la mise en place du nouveau mode de gestion. L’interprétation de la GIEBV et du rôle des OBV, à la fois localement différenciée et institutionnellement isomorphe, donne lieu à un manque de cohérence à l’échelle provinciale, empêchant ainsi l’émergence d’un référentiel d’action collective. En plus de la précarité des OBV, le manque de cohérence pourrait ainsi expliquer l’absence d’un mouvement revendicateur de changement. Il en résulte que le nouveau mode de gestion demeure encore aujourd’hui au stade expérimental selon le classement de Matland (1995). / More than a simple matter of equilibrium between supply and demand, the analysis of water resources management implies to apprehend a system of complex interactions between natural and societal elements. The present thesis focuses on socio-relational factors (i.e. pertaining to the actors, natures, forms and objects of social relations) that contribute to the deadlock that has become integrated water resources management (hereafter IWRM) in Quebec. The main objective of this enquiry is to understand what explains the unsuccessful implementation of IWRM a decade after this new management approach was initiated. This thesis seeks to deepen the sociological understanding of IWRM inasmuch as its puts an emphasis on the capacity of actors to integrate a new system of action. Theoretically the employed method allows to validate the relevance of i) bonifying the neo-institutional approach with the introduction of new information and identity variables, and ii) cross-referencing the hypotheses of the neo-institutional school of thought with those of structural analysis (social network theory or « diktyology »). In the light of literature review, we postulate that an ideal-type of a complete implementation of IWRM should rely on the effective integration and participation of (i) powerful actors (that possess capacities and powers of influence), (ii) that are socially and politically recognised as actors, (iii) that benefit from a high level of confidence, (iv) whose roles and responsibilities are clearly defined, (v) that share common ideas (values, beliefs) and interests (goals pursued), (vi) along with a shared identity that results in a sense of belonging to the managed territory, and (vii) that are associated within an information exchange system (that is multi-leveled in essence) and (viii) whose institutionalised interactions exist within a long-term temporality. Results show that the principal actor designated to insure the implementation of IWRM, namely watershed councils (hereafter WSC), is proved to be in fact a non-actor, as well in terms of determination than by self-definition. But sociological analysis drives us further. WSC are weak actors in the strict sense of the term, subjected to contradictions caused by the ambiguity of their role: at once passive actors in their quality of frameworks, boundary organisations and relays, and strongly mimetic organizational actors, generally deprived of distinctive actor identities. If they are actors, it is only in an unofficially, by way of their informal role of information network. At this time the WSC are neither collective actors, nor strategic actors. They are network actors in the making. This emerging role therefore explains why WSC nevertheless occupy a central position in the system, the legitimacy of which is starting to ascertain itself since 2009. Futhermore, we were able to observe that, contrarily to what was stated in our initial conceptual proposition relating to the articulation of variables, it is revealed that socio-relational factors of « interest » and « information » contribute most to the evolution of water management to a more integrated, whereas a sustained ambuigity surrounding « ideas » and, or more specifically the idea of actors and their integration, participate negatively to the implementation of the this new management mode. From the interpretation of IWRM, both locally differentiated and institutionally isomorphic, arises a lack of coherence at the provincial scale, which prevents the creation of a global referential of collective action. In addition to the precarity of organisms, the observed lack of coherence could explain the absence of a social movement claiming for political change. This situation results in the fact that the new mode of management that is IWRM remains to this day in an experimental state according to the classification of Matland (1995).

Cette étude demandée par le Service régional de l'Aménagement des eaux d'Aix en Provence et la Direction départementale de l'Agriculture des Hautes Alpes comporte : - un inventaire des sources et puits - le bilan hydrologique et ses composantes - étude d'un bassin versant représentatif de la région et son étude : synclinal perché de Saint Genis.

La région étudiée est localisée au sud ouest du massif des Bauges entre le Chéran et Chambéry. Il s'agit du plateau du Revard. Il s'agit d'un massif à niveaux calcaires épais perméables et karstique séparés par des niveaux marneux perméables d'où l'existence de circulations souterraines.Celles-ci sont très developpées du fait d'une tectonique moins intense qui a défini de vastes structures monoclinales.L' hydrogéologie karstique est particuliérement étudiée.

L'étude du transport fluvial des matières en suspension (MES) et du carbone organique dans les rivières du monde informe sur le taux d'érosion des continents, le cycle du carbone et la contribution du carbone terrestre à l'océan. Les objectifs du travail sont, d'une part, de décrire, analyser et quantifier la dynamique des MES et du carbone organique, particulaire (COP) et dissous (COD), lors des périodes de crue, d'évaluer la contribution des événements de crue sur les flux annuels et, d'autre part, de quantifier ces flux sur le long terme par une approche de modélisation agro-hydrologique. L'étude expérimentale est basée sur l'échantillonnage à l'exutoire des données par un prélèvement manuel et automatique dans un bassin versant agricole de 1 110 km2 du Sud-ouest de la France, la Save, un affluent de la Garonne, de Janvier 2007 à Juin 2009. Concernant l'approche de modélisation, le modèle SWAT 2005 (Soil and Water Assessment Tool) est utilisé pour décrire le transport et quantifier le flux des MES et du COP sur du long terme (1999-2008) intégrant les données hydro-climatiques, l'occupation du sol et les itinéraires techniques des pratiques agricoles dans ce bassin. Les résultats montrent la forte variabilité temporelle de la dynamique de transport des MES, COP et COD durant les différentes crues saisonnières. Ces flux sont notamment transportés au printemps grâce aux fréquences importantes des crues et à la durée des crues. La quantification de flux (MES, COP et COD) pendant les crues contribuant aux flux annuel à été estimé. Le flux annuel des MES en 2007 est de 16 614 tonnes, représentant 15 t km-2 (85% du flux annuel transporté en crue pour 16% de la durée annuelle) et il est de 77 960 tonnes représentant 70 t km-2 en 2008 (95% du flux annuel transporté en crue pour 20% de la durée annuelle). Le transport du COP et COD durant les crues est respectivement de 76% et 62% du flux total pour 22% de la durée totale (Janvier 2008 à Juin 2009). Les flux de COP et COD exportés de la Save sont de 3091 tonnes et 1238 tonnes, représentant respectivement, 1,8 t km-2 an-1 et 0,7 t km-2 an-1. En utilisant des analyses statistiques, les facteurs hydro-climatiques qui conditionnent la dynamique du transport montrent de bonnes corrélations entre la précipitation totale, le débit de crue, le flux d'eau et les flux de MES, COP et COD. De plus, la dynamique des MES, COP et COD pour les différents crues a été examinée, en utilisant l'analyse des hystérésis. Les résultats du modèle agro-hydrologique SWAT montrent la forte variabilité temporelle des flux annuels de MES et COP (1999-2008). Le flux annuel de MES varie de 4 766 tonnes à 123 000 tonnes, représentant un flux spécifique de 48 t km-2 an-1 et le flux annuel de POC varie de 120 tonnes à 3 100 tonnes, représentant un flux spécifique de 1,2 t km-2 an-1. La régression entre le flux d'eau annuel et le flux de MES simulé a été établie et les zones potentielles d'érosion sont également identifiées par modélisation pour le bassin versant de la Save.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la notion de performance environnementale comme cadre analytique pour l’étude des impacts des activités agricoles sur l’environnement. Après avoir mis en évidence un manque de formalisation de cette notion dans la littérature, nous la définissons comme la distance entre l’état environnemental d’un écosystème à un moment donné et un état environnemental à atteindre pour cet écosystème, dit « de haute performance environnementale ». Dans cette étude, l’état environnemental est approché par trois critères liés à la ressource « eau » : les concentrations en nitrates et en matières en suspension, et les débits.Suite à la description de l’état initial, nous proposons une méthode d’optimisation de la performance environnementale des activités agricoles basée sur un couplage entre un modèle agro-hydrologique (SWAT) et un modèle d’optimisation multicritère (Weighted Goal Programming). La démarche d’optimisation considère la réaffectation spatialisée de systèmes de culture sur l’espace considéré comme facteur d’amélioration, les différents critères de l’optimisation étant examinés simultanément.La méthode est implémentée sur le bassin versant de la Boulouze (coteaux de Gascogne). Les résultats montrent une amélioration de la performance environnementale du système étudié. L’analyse de la nouvelle occupation des sols souligne qu’au-delà des évolutions quantitatives des surfaces allouées aux systèmes de culture, la spatialisation des changements d’un système vers un autre influe également sur la performance environnementale à l’échelle du bassin versant. Enfin, nous interrogeons l’applicabilité de cette méthode et mettons en évidence l’intérêt qu’elle présente comme outil à la fois de modélisation de scénarios et de communication. / We introduce in this thesis the notion of environmental performance as an analytical framework aimed at studying the impacts of agricultural activities on the environment. We outline first a need to formalize this notion and then define it as the distance between the “environmental” state of a system at a specific time and a state of “high environmental performance” to achieve. Focus is on water management at the watershed level with three criteria: nitrogen, sediments (water quality) and water flows (water quantity).Our aim is to optimize the environmental performance of agricultural activities at the watershed scale. First the initial status of the watershed is described, then a method is proposed. This method is based on a coupling between an agro-hydrological model, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT), and the Weighted Goal Programming optimization method. Our purpose is the reallocation of farming systems within the watershed when considering the optimization criteria simultaneously.We implement this method on the Boulouze watershed (coteaux de Gascogne, in the southwestern part of France). Results outline an improvement of the environmental performance. The analysis of the new land-use plan emphasizes the fact that the changes of farming systems are not only due to evolutions of the surfaces where they are implemented, but that the environmental performance at watershed scale is also affected by their location.Finally we explore the applicability of the method used highlighting its attributes as a relevant tool for modeling scenarios and for communicating.

Ce mémoire a comme objectif de présenter une revue de la littérature et une analyse comparative des différents modèles existants pour le calcul de la capacité de support d’un plan d’eau aux apports en phosphore. Ce document a aussi pour but d’évaluer les différentes options pour l’utilisation de ce genre d’outil au Québec, ainsi que d’amorcer une réflexion sur les applications possibles de ce concept au niveau local, en lien avec l’aménagement du territoire des bassins versants. L’analyse comparative des modèles théoriques, combinée à la réflexion d’acteurs clés impliqués actuellement dans un processus qui consiste à tester leur utilisation dans les Laurentides au Québec, a permis de mettre en relief l’importance de calibrer les modèles régionalement. De plus, certains avantages semblent résider dans l’utilisation d’un modèle de nature empirique afin d’effectuer les prédictions sur les apports naturels et totaux en phosphore pour les lacs de cette région. Par contre, l’utilisation d’une approche de type « bilan de masse », s’avère tout de même indispensable afin de relativiser l’importance des différents apports anthropiques en phosphore du bassin versant. Dans l’avenir, l’utilisation de tels modèles permettra possiblement de justifier certaines mesures restrictives au développement des bassins versants, qui pourront s’insérer parmi les outils d’urbanisme actuels. Ce sont principalement les municipalités qui détiennent les pouvoirs nécessaires afin d’intégrer les prescriptions découlant de ce genre d’analyse à l’aménagement du territoire des bassins versants. Plusieurs outils d’urbanisme, tels que les plans d’aménagement d’ensemble (PAE) ou bien les règlements de zonage et de lotissement, semblent donner assez de latitude afin de permettre aux municipalités d’intervenir en ce sens. Toutefois, les modèles de capacité de support ne pourront pas être utilisés afin de calculer un nombre précis d’habitations qu’il est possible de construire dans le bassin versant d’un lac. / This study presents a literature review of current carrying capacity models developed in Ontario and Quebec (Canada) for the estimation of phosphorus (P) loading in lakes. Another objective is to evaluate their applications to land and watershed management practices in Quebec. A comparison of theoretical and empirical models, combined with the observations of keys stakeholders, confirms the importance of calibrating models regionally. The analysis further reveals that empirical models estimate more accurately P concentrations in lakes. However, the use of traditional mass balance approaches is still a necessity for the estimation of different P sources in the watershed. These models can support decision makers and land managers in Quebec in the application of more restrictive measures in lakes where the carrying capacity is currently exceeded. In Quebec, the use of the models and their implementation in the legislation will be a municipal responsibility. Many urbanism tools already allow this kind of intervention (zoning, « outils à caractère discrétionnaire »). But, model use alone will not be sufficient to justify a total interdiction of land development in a watershed or to impose a strict limit to house and cottage development.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'aménagement des versants méditerranéens en terrasses et en fossés avait pour but d'augmenter la surface agricole et de permettre une meilleure gestion de l'eau. La dégradation des terrasses et des drains peut conduire à une augmentation des risques d'inondation, d'érosion et de maintien des cultures. Pour améliorer la connaissance de l'impact réel sur la réponse hydrologique des versants, cette thèse suit différentes approches de modélisation. D'abord la réponse hydrologique d'un bassin versant méditerranéen (0.91 km2) avec des terrasses et des fossés aménagés est simulée à l'aide d'un modèle distribué, événementiel, à base physique, adapté aux bassins versants agricoles. La performance est très satisfaisante pour certains événements simulés, même si le modèle ne tient pas compte des terrasses. Afin de modéliser l'impact des terrasses agricoles et de l'écoulement artificiel, nous avons conçu un nouveau modèle distribué et parcimonieux qui utilise une distribution linéaire du temps de réponse, combiné avec l'hydrogramme unitaire instantané géomorphologique. Les simulations sur des versants et bassins virtuels avec un réseau non-optimal de drainage (non-OCN) montrent que (i) pour de longues interfaces entre une parcelle et un cours d'eau la réponse hydrologique est plus rapide et le débit de pointe plus élevé; (ii) la vitesse du ruissellement de surface a un plus grand impact sur le débit de pointe que la vitesse d'écoulement dans les fossés; et (iii) la densité de drainage accrue combinée avec la création de terrasses résulte en un débit de pointe plus élevé en aval et moins élevé en amont. / Terrace cultivation and artificial drainage were implemented on Mediterranean hillslopes for multiple reasons: agricultural terraces increase arable land surface and artificial drainage allows for better water management. Degradation of terraces and channels inevitably leads to an increase in flood risk, erosion and, eventually, crop damage. Little is known about their effect on hillslope hydrologic response, and therefore this thesis presents an integrated method where we compare different modelling approaches. We first simulated the hydrologic response of a Mediterranean catchment (0.91 km2) with terrace cultivation and artificial drainage using a physically-based, fully distributed storm flow model for agricultural catchments. Simulation performance is impressive for some storms, even though the model does not account for terraces. In order to model the effects of terrace cultivation and artificial drainage on hillslope hydrologic response explicitly, we subsequently developed a new distributed model with only geometric and flow velocity parameters, using a linear response time distribution combined with the hillslope geomorphologic instantaneous unit hydrograph. Simulations on virtual hillslopes and catchments with a non-optimal channel network suggest that (i) drainage is faster and attains higher peak flows for longer interface lengths between agricultural fields and drainage channels; (ii) overland flow velocity has greater influence on peak flow than channel flow velocity; and (iii) the combined effect of increased drainage density and introduction of terrace cultivation is enhanced peak flow at the outlet, and a reduction of peak flow from upstream terraces.