Titre de l'écran-titre (visionné le 26 avril 2023) / Le comportement hydrologique des cours d'eau de tête est peu connu puisque les mesures du débit, particulièrement dans les ruisseaux dont le bassin versant est de petite dimension, sont peu nombreuses. Les débits de pleins bords, correspondant à une période de retour d'environ 1,5 à 2 ans, sont majoritairement responsables des changements morphologiques des cours d'eau. Une augmentation de 50% de ces débits pourrait entraîner une modification significative de la morphologie des cours d'eau. La littérature suggère que le seuil d'augmentation de 50% du débit de pleins bords ne serait atteint que lorsque plus de 50% de la superficie du bassin versant est récolté. L'étude vise à répondre aux questionnements soulevés par plusieurs intervenants du milieu forestier face à la possibilité que la récolte sur un bassin versant puisse modifier le lit du cours d'eau et prolonger ce dernier vers l'amont. En l'absence de perturbation directe du cours d'eau par la machinerie, les changements morphologiques potentiels seraient attribuables à une augmentation du niveau d'eau causée par la récolte. Les deux objectifs spécifiques de cette étude étaient : (i) de caractériser les changements morphologiques du lit des cours d'eau de tête dont le bassin versant a été soumis à la récolte forestière et (ii) d'expliquer les changements potentiels par un changement des niveaux d'eau et les activités forestières. Les cours d'eau ont été sélectionnés dans trois secteurs où les précipitations sont représentatives de celles du contexte climatique boréal du Québec. La superficie des bassins versants étudiés varie entre 1,43 et 34,83 ha. Les données sur les niveaux d'eau des cours d'eau lors d'évènements pluvieux ainsi que sur la morphologie de leur lit ont été analysées selon un dispositif Before-After- Control-Impact (BACI) où les cours d'eau témoins sont comparés avec les cours d'eau récoltés avant et après la récolte. Les résultats indiquent qu'à la suite de la récolte des bassins versants à l'étude, il n'y a eu aucune modification: (i) des régimes d'écoulement, et (ii) de la morphologie des cours d'eau incluant la création d'un nouveau lit ou l'allongement en amont de la tête d'un cours d'eau existant. Ainsi, cette étude illustre que le retrait du couvert forestier, d'au plus 54 % de l'aire des bassins versants étudiés, n'a pas modifié la morphologie des cours d'eau de tête. Cependant, il est possible que l'installation d'une traverse de cours d'eau en amont et des perturbations des sols associées au ruissellement de surface résultant du passage de la machinerie puissent affecter davantage les écosystèmes aquatiques que la récolte lorsqu'ils croisent une section d'écoulement sous-terrain à proximité de la tête du cours d'eau.

Selon l'UNESCO, la moitié des pays du monde sont confrontés à la problématique de l'aridité. Environ un tiers de la surface de la planète est localisé dans les régions arides ou semi-arides. D'après le GIEC, l'impact du changement climatique sur les ressources en eau est potentiellement plus important dans ces régions, dans le monde entier, ou les ressources en eau sont limitées. Il y existe une grande pression due à l'expansion des populations, l'augmentation de la consommation d'eau par habitant et l'irrigation. Il est clair que la bonne et efficace gestion de l'eau dans les régions semi-arides nécessite des systèmes d'aide à la décision appropriés, y compris des outils de la modélisation hydrologique. L'objectif principal de ce mémoire est d'étudier l'applicabilité de la modélisation hydrologique multi-modèle globale (développe à l'origine pour les climats humides) sous climats arides et semi-arides. La recherche porte sur l'étude des phénomènes hydrologiques, en particulier les débits du cours d'eau de la base de données MOPEX pour les bassins arides et semi-arides. Pour répondre à cet objectif, treize modèles hydrologiques globaux conceptuels ont été testés. Pour cela, une procédure de calage/validation a été mise en place, s'appuyant sur la méthode SST. Ensuite, une analyse de performance a été réalisée selon le critère de Nash, dans un premier temps, pour quantifier l'efficacité des modèles pris individuellement. Dans un deuxième temps, pour analyser l'intérêt de l'approche multi-modèle, trois méthodes de combinaison sont évaluées, l'une basée sur la moyenne simple des débits simulés (SM), utilisant une pondération pour chaque modèle (PM) et la méthode Backward Greedy (BG). Finalement, une étude comparative entre les trois méthodes de combinaison multi-modèle a été réalisée afin d'établir la valeur ajoutée de l'attribution des poids sur chaque modèle. En conclusion les résultats ont nettement montré que l'avantage de la méthode multi-modèle. Dans l'application des trois méthodes multi-modèles : la Moyenne Simple (MS), la Moyenne Pondérée (MP) et Backward Greedy (BG), dans la majorité des bassins les valeurs de la performance de ces méthodes sont supérieurs aux valeurs des modèles individuels. / According to UNESCO half the world's countries are facing the problem of aridity. About a third of the surface of the planet is located in arid or semi-arid regions. According to the IPCC, the impact of climate change on water resources is potentially more important in arid and semi-arid in the world. In arid and semi-arid areas of the world, water resources are limited. There are a lot of pressure due to the expansion of the population, the increase in per capita water consumption and irrigation. It is clear that good and efficient water management in semi-arid regions requires appropriate decision support systems, including hydrological modeling tools. The main objective of this thesis is to study the applicability of the global hydrological modeling multiple model (originally developed for humid climates) in arid and semi-arid. The research focuses on the study of hydrological phenomena, especially the water course flows in the MOPEX database for arid and semi-arid basins. To meet this goal thirteen overall conceptual hydrologic models were tested. For this, a calibration / validation procedure was put in place, based on the SST method. Then, a performance analysis was conducted using the Nash criteria, at first, to quantify the effectiveness of the models individually. Secondly, to analyze the interest of the multi-model approach, three combination methods are evaluated, one based on the simple average of the simulated flow (SM), using a weighting for each model (PM) and method Greedy backward (BG). Finally, a comparative study between the three methods of combining multiple model was performed to determine the added value of the allocation of weight on each model. In conclusion, the results showed the advantage of multi-model method is net of the results. In applying the three multi model methods : Simple Average (MS), the Weighted Average (MP) and Backward Greedy (BG), in most basins values of the performance of these methods are superior to the values of individual models.

Titre de l'écran-titre (visionné le 19 janvier 2024) / Ce mémoire a pour but de réaliser une analyse fréquentielle des débits d'étiages estivaux observés sur des bassins versants jaugés au Québec de moins de 500 km² ainsi que la réalisation d'une analyse régionale utilisant les dépôts meubles et l'occupation du territoire afin d'estimer les débits d'étiages estivaux de sites non jaugés. Pour y arriver, les trois objectifs suivants ont été identifiés : - Réaliser l'analyse fréquentielle des débits d'étiages estivaux des petits bassins versants dont les données de débits sont disponibles au Québec. - Identifier les dépôts meubles et l'occupation du territoire sur les bassins versants étudiés. - Réaliser une analyse régionale utilisant les quantiles obtenus par l'analyse fréquentielle et les variables explicatives des stations analysées. Une analyse fréquentielle pour 150 stations ayant au moins cinq années de données est réalisée pour les distributions log Normale, Pearson III, log Pearson III, GEV et Gumbel. Les variables d'intérêt pour l'analyse sont les périodes de retour de 2, 5 et 10 ans pour les débits minimums entre le 1ᵉʳ juin au 30 septembre selon une moyenne mobile de 7 jours. Parmi les 150 stations, 23 stations ne respectent pas l'homogénéité et la stationnarité selon les tests de Mann-Kendall et Mann-Whitney et sont retirées de l'analyse. Selon l'EQM, la performance classée en ordre décroissant des distributions est la GEV, Gumbel, log Normale, log Pearson III et Pearson III. Malgré ces résultats, les distributions GEV, Gumbel et Pearson III démontrent des problèmes de quantiles négatifs puisqu'elles ne sont pas bornées positivement. Ces distributions ont une bonne performance pour la partie centrale des distributions, mais la représentativité des données est affectée pour de grandes périodes de retour. Une autre problématique observée est l'application de l'approximation de Wilson-Hilferty pour les distributions Pearson III et log Pearson III. En effet, la variabilité des débits d'étiage limite l'application de cette approximation. Pour le développement des modèles régionaux, les dépôts meubles et l'occupation du territoire sont déterminés en réalisant la délimitation des bassins versants et utilisant les couches vectorielles du 5ᵉ IEQM. Les régions ont été regroupées en deux groupes en fonction des différences significatives entre les débits unitaires des régions. Le premier groupe comporte les régions du Saint-Laurent sud-est (02), Saint-Laurent sud-ouest (03), Outaouais et Montréal (04) et les régions du Saint-Laurent nord-ouest (05), Saguenay et Lac-Saint-Jean (06) et Saint-Laurent nord-est (07) pour le deuxième groupe. Les modèles régionaux ont été déterminés en utilisant une régression de type pas-à-pas inverse et le coefficient de détermination ajusté pour les quantiles Q$_{2,7}$, Q$_{5,7}$ et le Q$_{10,7}$ des stations du premier groupe sont respectivement de 0.871, 0.837 et 0.813 et pour le deuxième groupe, ces coefficients sont respectivement de 0.881, 0.860 et 0.837. Les modèles développés comportent des limites d'application, mais la performance démontre que les dépôts meubles et l'occupation du territoire peuvent servir de variable explicative pour aider à estimer les débits d'étiages estivaux de petits bassins versants québécois.

Le partage de l’eau dans des bassins versants transfrontaliers est un problème complexe, en particulier lorsqu’il n’y a pas de tradition de coopération entre les pays riverains dans d’autres domaines non liés à l’eau tels que le commerce. De plus, à mesure que les ressources en eau se développent et que le changement climatique est une nouvelle source de risque, le manque d’informations partagées quant aux débits hydrologiques et aux décisions humaines et institutionnelles sur la gestion des ressources rend de plus en plus difficile la distinction entre facteurs naturels et anthropiques dans le dérèglement d’un régime hydrologique. Des tentatives de récupération de données hydrologiques dans des régions difficiles d’accès ont été réalisées avec succès en utilisant la télédétection. Mais l’application de cette technique pour la modélisation des systèmes d’eau (notamment pour caractériser des infrastructures ou des comportements d’usagers) reste difficile puisqu’elle nécessite d’importantes observations et interactions avec les gestionnaires de la ressource sur le terrain. La portée de la plupart des techniques de modélisation est également limitée par leur incapacité à gérer la multitude d’institutions en charge des ressources en eau, ou l’impact de leurs intérêts spécifiques et souvent opposés sur la ressource en elle-même. Pendant des décennies, ce manque de données détaillées et de techniques de modélisation appropriées a conduit de nombreuses études sur des bassins versants internationaux non gérés de façon concertée à rester qualitatives ou conceptuelles. Cette incapacité à comprendre et à quantifier de manière indépendante les causes de changements hydrologiques est particulièrement frustrante pour des décideurs politiques. Dans le bassin du Yarmouk, par exemple, qui est partagé entre la Syrie, la Jordanie et Israël, le débit annuel moyen correspond aujourd’hui à moins de 15 % de celui qui a précédé la période de développement, et ce malgré la signature d’accords bilatéraux entre la Syrie et la Jordanie (1987) et entre la Jordanie et Israël (1994). Cette situation a conduit les pays riverains à développer chacun leur propre théorie, contestée, concernant l’effondrement du débit du Yarmouk. En prenant ce bassin comme étude de cas, cette thèse de doctorat vise à analyser quantitativement des changements hydrologiques dans des bassins versants transfrontaliers, non gérés de façon concertée, complexes institutionnellement, et aménagés à l’excès. Cet objectif passe par deux activités de recherche principales : (i) le suivi de la retenue d’eau de petits barrages dans des zones inaccessibles – comme première étape à la caractérisation d’un système multi-réservoirs ; et la simulation et l’analyse de scénarios, dans le but d’étudier de manière quantitative des changements hydrologiques dans un bassin versant. Les résultats indiquent que des facteurs naturels et anthropiques sont responsables de la chute du débit du Yarmouk et évaluent leur contribution à cet effet en combinant télédétection, simulation multi-agent et analyse de scénarios. / Sharing waters in a transboundary river basin is challenging, especially when there is no tradition of cooperation between riparian countries in other, non water-related, issues such as trade. Moreover, as water resources are being developed and climate change is a new source of risk, the lack of shared information on hydrological flows and human/institutional decisions on resources management implies that it is increasingly difficult to distinguish between natural and anthropogenic factors affecting a flow regime. Attempts to retrieve hydrological data in hardly accessible areas have successfully been made using remote sensing. But the use of this technique for water systems modeling efforts, and particularly for characterizing infrastructure or understand water user behaviors, remains challenging as it requires extensive on-the-ground observations and interactions with water resources managers. The scope of most modeling techniques is also limited by their inability to handle the multiplicity of institutions dealing with water, or the impact of their specific and often competing interests on water resources. For decades, this lack of detailed data and suitable modeling techniques has led many studies on non-cooperatively managed international river basins to remain qualitative or conceptual, and has therefore frustrated policy makers for not being able to independently understand and quantify the causes of hydrological changes. In the Yarmouk River basin, for example, which is shared between Syria, Jordan and Israel, the annual outflow now corresponds to less than 15% of that of pre-development era, despite the signature of bilateral agreements between Syria and Jordan (1987), and between Jordan and Israel (1994). This state of affairs has led riparian countries to develop their own, contested, narratives regarding the collapse of the Yarmouk flow. Taking the Yarmouk basin as a case-study, this Ph.D. thesis consequently aims at quantitatively analyzing past hydrological changes in non-cooperatively managed, institutionally complex, over-built, transboundary river basins. This objective goes through two main research activities: (i) the monitoring of small reservoirs’ storage in inaccessible areas, as a start to characterize a multi-reservoir system; and (ii) the simulation and analysis of scenarios to quantitatively study changes in a river basin. Results reveal that the contributions of natural and anthropogenic factors to explain the decline of the Yarmouk flows can be identified and then assessed using remote sensing, multi-agent simulation, and scenario analysis.

Cette recherche analyse les performances de différents estimateurs de la charge en nitrate à l'aide d'observations expérimentales sur deux petits bassins versants agricoles. Ces observations sont les valeurs moyennes, sur une base quotidienne, de la concentration en nitrate et des débits à l'exutoire du bassin versant. La charge réelle a été calculée à l'aide d'une somme finie après avoir complété par interpolation linéaire les valeurs manquantes des bases de données de chaque bassin versant. Puisque les bases de données sont des séries temporelles provenant de deux bassins versants, elles ont / té comparées en divisant la plus longue série en segments égaux et équivalents à la plus courte. Le logiciel MATLAB a servi à calculer les estimations de la charge en nitrate en utilisant des simulations de Monte Carlo de l'échantillonnage des concentrations. Les débits moyens à l'exutoire ont été utilisés sur une base quotidienne pour calculer les estimations de la charge en nitrate. Onze séries temporelles ont été analysées. Une analyse de variance utilisant le facteur aiéatoire "série temporelle" montre que, pour les deux bassins versants à l'étude, une méthode d'intégration utilisant l'interpolation linéaire des concentrations était systématiquement plus précise que les autres estimateurs de la charge en nitrate mis à l'épreuve, et significativement différente. Un total de onze séries temporelles de 600 jours, une du Québec et dix de la France, servent à généraliser les résultats à des bassins versants ayant des caractéristiques physiques similaires.

Plusieurs modèles hydrologiques ont été développés au cours des dernières décennies. Un modèle hydrologique devrait être capable de représenter tous les bassins versants. Les performances des modèles dépendent des caractéristiques du bassin versant étudié; aucun modèle ne convient à toutes les tâches de modélisation. Cette thèse de doctorat a pour but de proposer une méthode de sélection de modèles parmi un grand nombre de candidats. Elle prend en compte : l'identification d'une banque de modèles performants pour des conditions climatiques différentes et la sélection de modèles appropriés selon les conditions climatiques du bassin versant (aride, tempéré ou continentale) et les objectifs de modélisation (débits élevés, moyens ou faibles). La recherche est basée sur 1446 modèles construits en utilisant l‘approche multistructure empirique (Ensemble Multistructure Framework, EMF) et 100 bassins versants états-uniens aux conditions climatiques diversifiées. L'objectif de cette étude est de valoriser les approches flexibles afin d'identifier des modèles performants pour une diversité de climats. La sélection des modèles est ainsi basée sur les performances individuelles de 1446 modèles en les comparant avec un modèle de référence (GR4J). Sur la base de cette étude, une banque de 80 modèles diversifiés, issus des 1446 modèles initiaux, a été proposée pour d‘autres applications. Pour évaluer l'impact du climat et de la métrique sur la performance du modèle, les 80 modèles présélectionnés ont été évalués sur les trois types de climat et sur les trois objectifs de modélisation. Cette étude propose au final quatre nouveaux modèles hydrologiques conceptuels, adaptés à des conditions climatiques et hydrologiques spécifiques. La modélisation hydrologique demeure imparfaite en raison d'un grand nombre d'incertitudes liées notamment à la description de la transformation pluie-débit par les structures du modèle hydrologique. L'approche multimodèle est une solution alternative, parce que la combinaison de modèles existants peut mener à de meilleurs résultats par rapport aux modèles individuels. La diversité des structures des modèles constitue souvent un des premiers principes du fonctionnement d‘un multimodèle de manière à compenser les erreurs et à améliorer les performances. Les 80 modèles présélectionnés et l'algorithme Backward Greedy Selection (BGS) sont ainsi utilisés afin de sélectionner l‘ensemble des modèles à combiner. Les tests ont été effectués sur six critères (MCRPS, KGEsqrt, Mlogs, NRD, PIT et RDmse). Les résultats montrent que l'optimisation par MCRPS est la plus intéressante. / Many hydrologic models were developed in the last few decades. They should be capable of simulating all of the catchments but, in practice, their performance is dependent on the geology and climate, so no model structure is suitable for all modeling tasks. This doctoral thesis aims at proposing a model selection method, from a grand pool of candidates, which accounts for the identification of a pool of successful models in diversified climates conditions and the selection of appropriate models for the catchment climatic conditions (arid, humid, and continental) and modeling objectives (high, medium and low flows). It is based on 1446 models constructed using the Ensemble Multistructure Framework (EMF) and 100 climatically diversified American catchments. The focus of this study is to value flexible modeling approaches to identify successful models for a variety of climates. The model selection is first based on the individual performance of the 1446 models, comparing them to a reference model (GR4J). A pool of 80 diversified models is then identified for further investigation. To evaluate the impact of climate and metric on model performance, the 80 preselected models are evaluated on the three types of climates and three modeling objectives. At the end, four new lumped conceptual hydrologic models are tailored for specific climate and flow conditions. Hydrological modeling remains imperfect due to a large number of uncertainties, particularly related to the description of rainfall-flow transformation by hydrological model structures. The multimodel approach is an alternative solution, because the combination of existing models gives better results than individual ones. The diversity of model structures touches one of the first principles of the operation of a multimodel is the compensation of the errors to improve the performances. The 80 preselected models and the Backward Greedy Selection (BGS) algorithm are then used to select the models set to combine. Tests are performed on six optimizations (MCRPS, KGEsqrt, Mlogs, NRD, PIT and RDmse). Results show that, the optimization by the MCRPS is most interesting when compare to other criterions.

Titre de l'écran-titre (visionné le 10 janvier 2024) / L'objectif de cette étude est d'identifier les pratiques agroenvironnementales optimales - parmi les cultures de couverture, l'ajout de prairies ou de céréales dans la rotation et l'élargissement de bandes riveraines - afin de maximiser les bénéfices des acteurs du bassin versant du ruisseau Castor tout en améliorant la qualité de l'eau. Pour atteindre cet objectif, trois questions de recherche sont posées : quels sont les impacts des pratiques agroenvironnementales sur (1) la qualité de l'eau, (2) les producteurs agricoles et (3) à l'échelle du bassin versant. Le Delphi a été utilisé pour quantifier les impacts des pratiques agroenvironnementales sur la qualité de l'eau. Ce sont l'ajout de prairies dans la rotation et l'élargissement des bandes riveraines qui ont les plus grands impacts sur la qualité de l'eau. Quant aux impacts pour les producteurs agricoles, la budgétisation partielle a été retenue. Les cultures de couverture incluant une légumineuse permettent de dégager des marges bénéficiaires supérieures à l'occupation du territoire actuelle. Enfin, la programmation mathématique a été utilisée pour quantifier les pratiques optimales et leurs impacts à l'échelle du bassin versant. Les pratiques agroenvironnementales mises en place pour une amélioration de la qualité de l'eau à court terme entraînent des baisses importantes des bénéfices globaux des producteurs agricoles et une baisse des bénéfices totaux du bassin versant. À moyen et long terme, les pratiques agroenvironnementales privilégiées sont les cultures de couverture, permettant d'améliorer la profitabilité des entreprises agricoles et ayant des bénéfices globaux similaires à l'occupation actuelle du bassin versant du ruisseau Castor. / The goal of this study is to identify the optimal best management practices - among cover corps, crop diversification by adding meadows or cereals in rotations and widening of riparian buffer strips - to maximise the benefits of economic agents in the ruisseau Castor Watershed while improving water quality. To achieve this goal, three questions are addressed: what are the impacts of these best management practices (1) on water quality, (2) on farmers and (3) at the watershed scale. The Delphi method was used to quantify the impacts of the best management practices on water quality. Crop diversification by adding meadows and widening of riparian buffer strips were found to have the biggest impact on water quality. The impacts on farmers were evaluated through partial budgeting. Legume cover crops increases the profit margins of the farmers compared to the current land use. Lastly, mathematics programming was used to quantify the optimal best management practices and their impacts on a watershed level. Short term water quality improvement causes an important decrease on the profitability of farmers et a decrease on general benefits in the watershed. Mid to long term water quality improvement increases the global benefits of the economic agents in the watershed, where cover crops are prioritised because they allow an increase in profitability for the farmers.

Les inondations causées par des épisodes de pluie sur neige en hiver risquent de survenir plus fréquemment avec les changements climatiques. La description de ces épisodes et la quantification de leur impact hydrologique ont été jusque-là peu considérées, en dépit des risques qu'ils posent pour les populations riveraines. Afin d'adapter les modèles prédictifs, il importe plus que jamais de mieux comprendre ces phénomènes. Cette étude examine les conditions initiales de la neige et du sol ainsi que le forçage météorologique ayant un impact sur la réponse hydrologique lors d'épisodes de pluie sur neige en hiver dans le sud du Québec. Sept bassins versants de tailles diverses (54 à 15 515 km²) et huit stations de mesures hydrométéorologiques sont analysés à cet effet. Deux types d'analyses sont proposées. La première est une analyse statistique basée sur des données hydrométriques et météorologiques gouvernementales pour la période allant de 2009 à 2021, ayant permis de définir 95 épisodes de pluie sur neige (ici définis comme un minimum de 3 mm pendant une période de 24 h). On remarque que seuls 55% des épisodes ont un impact hydrologique notable, défini comme Pluie avec ruissellement. Les principaux facteurs affectant la présence d'une réponse hydrologique sont la quantité totale de pluie, la durée de la précipitation et la hauteur initiale de neige. D'autre part, une étude de cas basée sur un travail de terrain ciblé avant, pendant et après deux épisodes de pluie sur neige survenus en février 2022, a notamment permis d'observer les processus de métamorphisme de la neige, de même que la disparité spatiale dans les propriétés du couvert de neige à l'échelle d'un site et même de diverses zones du sud du Québec. La variabilité au niveau de la géographie et les différences de superficie entre les bassins versants sont proposées comme étant les principaux facteurs qui vont contraindre la réponse d'un bassin versant à un épisode de pluie sur neige, en plus de l'occupation du territoire, du type de sol et de l'altitude.

Plusieurs approches réglementaires ont été développées pour assurer la protection des sources d’eau potable. Au Québec, le Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection (RPEP) exige la délimitation d’aires de protection spécifiques à l’intérieur de l’aire d’alimentation des prises d’eau potable. Cette délimitation est basée sur des distances fixes. Certaines activités, qui posent un risque pour la qualité de l’eau, sont restreintes dans ces zones protégées. Cependant, pour les eaux de surface, l’utilisation d’unités de distance n’est pas nécessairement représentative du temps disponible pour réagir face à une contamination puisqu’elle ne considère pas des facteurs tels que le contexte hydrologique, l’occupation du territoire et les cheminements préférentiels de l’eau qui influencent le temps de parcours des polluants. Le temps disponible pour l’intervention correspond à la somme du temps de cheminement (entre le point d’émission et l’arrivée du contaminant dans un cours d’eau à débit permanent) et du temps de parcours en cours d’eau à débit permanent (le transport du contaminant dans un cours d’eau à débit permanent jusqu’à la prise d’eau). L’objectif de ce projet est d’évaluer l’influence du temps de cheminement sur le temps disponible pour réagir. Le cas d’étude est bassin versant de la principale prise d’eau potable de la Ville de Québec. Cinq méthodes d’évaluation du temps de cheminement ont été évaluées, à savoir celle proposée par le RPEP, une évaluation de la longueur de cheminement à vol d’oiseau et selon le réseau de drainage ainsi que l’estimation du temps de cheminement selon la méthode du TR-55 et selon le réseau de drainage. Pour appliquer et comparer ces méthodes, 144 propriétés situées dans l’aire d’alimentation de la prise d’eau à l’étude ont été considérées. Pour ces propriétés, 30 cheminements de l’eau distincts ont été identifiés. Il a été constaté que la méthode d’évaluation des longueurs à vol d’oiseau n’est pas représentative du cheminement potentiel des contaminants. Les méthodes basées sur l’estimation des temps de cheminement présentent des résultats comparables bien qu’il serait pertinent d’appliquer ces méthodes à d’autres bassins versants pour valider les résultats. Les temps de cheminements estimés sont majoritairement situés dans un intervalle entre 0 et 15 min pour les deux méthodes appliquées sur le cas d’étude. Pour la méthode du TR-55 et selon le réseau de drainage, cet intervalle de temps représente le cheminement de 58 % et 64 % des propriétés analysées, respectivement. À partir des résultats obtenus, ce mémoire de recherche conclut que les temps de cheminement, bien qu’ils doivent être considérés dans la protection des sources d’eau potable, représentent une faible proportion du temps disponible comparativement aux temps de parcours en cours d’eau à débit permanent, qui eux sont beaucoup plus importants, de l’ordre de plus de 14,5 h dans le cas d’étude.

La préservation des écosystèmes hydrologiques est cruciale pour la gestion durable des forêts. Le programme "Couverture LiDAR du Québec méridional" a permis de collecter des données géospatiales de haute résolution et de produire des réseaux hydrographiques à partir de modèles numériques de terrain (MNT). Cependant, les méthodes de cartographie actuelles requièrent des ajustements manuels. Une nouvelle approche utilisant une surface triangulée et un réseau linéaire a été proposée pour modéliser automatiquement le réseau hydrographique, mais les ponceaux restent invisibles, entraînant des déviations des écoulements simulés le long des chemins. Des stratégies de renforcement du drainage sont nécessaires pour résoudre ce problème, mais elles modifient les données. Ce projet vise à intégrer les ponceaux dans le réseau linéaire, permettant un calcul précis du réseau hydrographique, y compris la composante souterraine, sans altérer le MNT et sans nécessiter d'interventions manuelles. Le processus implique une modélisation minutieuse des ponceaux, une conception réfléchie de la structure de données du réseau hydrographique, une redéfinition de l'algorithme de calcul du réseau de surface, et une validation rigoureuse du réseau hydrographique calculé. Ainsi, la cartographie précise des cours d'eau favorisera la protection des ressources en eau et contribuera à la durabilité des écosystèmes forestiers au Québec et au Canada. / The preservation of hydrological ecosystems is crucial to the sustainable management of forests. The "LiDAR coverage of southern Quebec" programme has made it possible to collect high-resolution geospatial data and produce hydrographic networks from digital terrain models (DTMs). However, current mapping methods require manual adjustments. A new approach using a triangulated surface and a linear network has been proposed to automatically model the hydrographic network, but the culverts remain invisible, causing deviations in the simulated flows along the paths. Drainage reinforcement strategies are needed to solve this problem, but they modify the data. This project aims to integrate culverts into the linear network, enabling accurate calculation of the hydrographic network, including the subsurface component, without altering the DTM or requiring manual intervention. The process involves careful modelling of the culverts, thoughtful design of the hydrographic network data structure, redefinition of the algorithm for calculating the surface network, and rigorous validation of the calculated hydrographic network. In this way, accurate mapping of watercourses will help protect water resources and contribute to the sustainability of forest ecosystems in Quebec and Canada.