Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Aujourd'hui, la cartographie des réseaux hydrographiques est un sujet important pour la gestion et l'aménagement de l'espace forestier, la prévention contre les risques d'inondation, etc. Les données sources pour cartographier les cours d'eau sont des nuages de points obtenus par des lidars aéroportés. Cependant, les méthodes d'extraction des réseaux usuelles nécessitent des opérations de découpage, de rééchantillonnage et d'assemblage des résultats pour produire un réseau complet, altérant la qualité des résultats et limitant l'automatisation des traitements. Afin de limiter ces opérations, une nouvelle approche d'extraction est considérée. Cette approche propose de construire un réseau de crêtes et de talwegs à partir des points lidar, puis transforme ce réseau en réseau hydrographique. Notre recherche consiste à concevoir une méthode d'extraction robuste du réseau adaptée aux données massives. Ainsi, nous proposons d'abord une approche de calcul du réseau adaptée aux surfaces triangulées garantissant la cohérence topologique du réseau. Nous proposons ensuite une architecture s'appuyant sur des conteneurs pour paralléliser les calculs et ainsi traiter des données massives. / Nowadays, the mapping of hydrographic networks is an important subject for forestry management and planning, flood risk prevention, and so on. The source data for mapping watercourses are point clouds obtained by airborne lidars. However, conventional network extraction methods require cutting, resampling, and assembling the results to produce a complete network, thereby altering the quality of the results, and limiting the automation of processing. In order avoid these processing steps, a new computational approach is considered. This approach involves building a network of ridges and talwegs from lidar points, and then transforming this network into a hydrographic network. Our research consists in designing a robust network extraction method adapted to massive data. First, we propose a network calculation approach adapted to triangulated surfaces, guaranteeing the network's topological consistency. We then propose a container-based architecture for parallelizing computations to handle big data processing.

Mesurer les poussées des glaces sur les barrages hydroélectriques nécessite la mesure des contraintes dans les couverts de glace (CdG). Ces derniers sont des couches de glace qui se forment en hiver sur des réservoirs d'eau des barrages dans des zones hivernales (exemple, Québec). Le CdG se dilate lors d'une hausse de température, et est déstabilisé par la variation du niveau d'eau (VNE) dans le réservoir. Si de plus, le CdG est en contact avec le mur du barrage, des forces naissent sur le mur. Pour mesurer ces forces, dans un cadre de sécurité des barrages, des panneaux capteur de pression sont placés sur le mur du barrage, et des jauges sont positionnées dans le CdG. Parmi les jauges figurent les jauges biaxiales (JB) de 12 pouces (JB12) ou 30.48 cm de hauteur, et celles de 4 pouces (JB4) ou 10.16cm de hauteur. La petite hauteur de la JB4 lui permet de mesurer les contraintes selon la profondeur à laquelle elle est placée. Vu sa forte rigidité, la JB4 attire les forces sur le plan horizontal et sur le plan vertical. Une théorie mathématique permet de traiter le problème d'attraction des forces à l'horizontale (Savin, 1961), mais le problème d'attraction des forces en trois dimensions (effets 3D du CdG) n'est pas résolu. Or, les effets 3D causeraient le fait que la JB4 surestime les mesures. L'objectif de ce mémoire est de quantifier les effets 3D et évaluer l'impact du fluage de la glace, sur les contraintes estimées par la JB4 et sur l'amplification des contraintes (AC) autour d'elle. Pour se faire, sont développés, à l'aide du logiciel ANSYS, deux modèles numériques basés sur la méthode des éléments finis. Le premier modèle, en 2D, permet de valider l'approche numérique et évaluer l'impact du fluage. Le modèle 3D, sert à quantifier les effets 3D. Glace et JB4 sont homogènes et isotropes dans tout le projet. Le modèle 2D de base s'est avéré robuste, car les champs de contrainte et de déplacement ont au plus 0.5 % d'écart par rapport à la théorie de Savin. À partir du modèle robuste, est développé un modèle 2D (véritable outil) pour étudier l'impact du fluage sur PAC autour de la JB4 et sur la mesure de la JB4. Les résultats qui en découlent sont indicatifs en raison de la limitation au fluage secondaire. Un modèle de fluage plus complet permettrait de valider l'impact du fluage secondaire. Cet impact s'est avéré plus important pour des contraintes plus élevées. Par exemple, pour un chargement uniaxial de 250kPa, la diminution horaire moyenne de la contrainte principale maximale est de 0.92kPa/h, contre 1.79kPa/h pour une charge de 500kPa. Les effets 3D ont été évalués (matériaux uniquement élastiques). L'AC en 3D est au maximum de 5% plus élevé que TAC en 2D. Cet impact maximal correspond aux épaisseurs du CdG supérieures à 30 cm. Mais, la force moyenne (suivant la hauteur) reçue par le capteur est difficile à évaluer. En effet, le champ de contrainte autour de la JB4 et dans la direction verticale est très complexe et doit être profondément examiné. Cette complexité est due à la brusque variation de l'épaisseur du capteur le long de la hauteur. Ainsi, le modèle 3D doit faire l'objet d'une validation.

Au Québec, l'eau trouve une attention particulière depuis la dernière décennie avec la mise en place de la Politique nationale de l'eau mise en oeuvre par le gouvernement du Québec, en 2002. Cette politique s'inscrivant selon les principes de nouvelle gouvernance modifia visage de la gestion de l'eau au Québec en instituant graduellement une gestion intégrée par bassin versant sur le territoire québécois. La recherche s'intéresse aux organismes chargés de cette question qui, malgré les problèmes reliés à la Politique nationale de l'eau, réussissent à instituer une table de concertation menant à une gestion intégrée de l'eau. Le mémoire présente les résultats d'une récente enquête menée auprès des acteurs membres de deux organismes de bassin versant. Au total, 27 entretiens ont été réalisés dans le cadre de cette étude dont l'objectif était de saisir, à l'intérieur d'entretiens semi-dirigés, les particularités institutionnelles de chacun des organismes. Deux types de gouvernance sont apparus ; l'une axée sur la conservation et l'autre sur la réhabilitation.

Dans un contexte d'effondrement global de la biodiversité, concilier le développement des activités industrielles et agricoles, génératrices de richesses, avec la préservation du patrimoine naturel constitue un enjeu majeur. Les acteurs économiques de nos sociétés sont ainsi légalement astreints à éviter, réduire et compenser leurs impacts sur les espèces protégées. Ils se trouvent cependant démunis lorsque les connaissances mobilisables sur ces espèces sont insuffisantes pour évaluer l'ampleur de ces impacts ou pour mettre en place des mesures d'évitement et de compensation réellement efficaces. C'est notamment le cas sur les cours d'eau, écosystèmes soumis à de nombreuses pressions du fait de leurs usages par les sociétés humaines (i.e. ressource en eau et nourriture, transport, production d'énergie, loisirs). L'objet de ce travail de thèse est donc d'améliorer la connaissance de trois espèces d'Odonates protégées par la Directive Habitats Faune Flore et inféodées aux cours d'eau : la Cordulie à corps fin Oxygastra curtisii (Dale, 1834), le Gomphe de Graslin Gomphus graslinii Rambur, 1842 et la Cordulie splendide Macromia splendens (Pictet, 1843), afin de mieux appréhender les impacts de l'anthropisation des cours d'eau sur leurs populations. Nous avons cherché en particulier à (1) améliorer la prise en compte de ces espèces dans les études d'impacts, la gestion des cours d'eau et au sein des sites Natura 2000 où elles sont présentes via la proposition d'un protocole standardisé de suivi, (2) évaluer les conséquences de l'artificialisation de leurs habitats, notamment le réchauffement de l'eau, sur leur phénologie et leur morphologie, et (3) caractériser et évaluer l'impact des ouvrages hydrauliques présents sur les cours d'eau, considérant d'une part les petits ouvrages que sont les chaussées liées à d'anciennes minoteries ou à d'autres usages et, d'autre part, les ouvrages hydroélectriques de plus grandes dimensions. Ce travail est centré sur la région Midi-Pyrénées, région qui héberge encore des populations de ces trois espèces. Il a été réalisé en partenariat étroit entre le Conservatoire d'Espaces Naturels de Midi-Pyrénées, structure animatrice du Plan régional d'actions en faveur des Odonates, et le laboratoire d'Ecologie fonctionnelle EcoLab afin d'assurer un transfert direct des connaissances scientifiques acquises vers les gestionnaires, les aménageurs et les services de l'état en charge de la préservation de la biodiversité. / In a context of global biodiversity crisis, reconciling the development of wealth-generating industry and agriculture with nature conservation is a crucial issue. Economic stakeholders are legally obliged to apply the mitigation hierarchy doctrine and thus "avoid, mitigate, and compensate" for their project's impacts. However, for invertebrate protected species, and particularly dragonfly species, basic knowledge on their ecology and population dynamics is lacking. It is thus difficult to accurately anticipate the impacts and propose efficient avoidance and compensation measures. This is particularly true on rivers, which are ecosystems under high pressure owing to their utility for human beings (e.g. water and food resources, transport, energy production, leisure). The aim of this work is to improve knowledge of three protected riverine species of dragonflies: the Orange-spotted emerald Oxygastra curtisii (Dale, 1834), the Pronged clubtail Gomphus graslinii Rambur, 1842, and the Splendid cruiser Macromia splendens (Pictet, 1843), and to provide better assessment methods to evaluate the impacts of the anthropisation of streams on their populations. We sought in particular (1) to improve environmental impact assessments and management of these species within Natura 2000 sites by proposing a standardised survey protocol, (2) to assess the consequences of habitat change, especially water temperature warming, on their phenology and morphology, and (3) to describe and evaluate the impacts of weirs and hydroelectric dams on their populations. This work took place in the Midi-Pyrénées region in southern France, where populations of these three species are still present. It was carried out in close partnership with the Conservatoire d'Espaces Naturels de Midi-Pyrénées, which coordinates the Regional Action Plan for Odonata, and the Functional Ecology Laboratory EcoLab to ensure direct transfer of the scientific knowledge acquired to the ecosystems managers, economic stakeholders and public authorities responsible for biodiversity conservation.

Thèse doctorat : Génie civil : Lille 1 : 2003. Thèse doctorat : Génie civil : Université Ibnou Zohr d'Agadir : 2003. / Thèse en cotutelle. N° d'ordre (Lille 1) : 3434. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 128-139.

Mémoire (M.Ress.Renouv.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1994. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Les cours d’eau et leurs bassins versants sont des systèmes complexes et en équilibre dynamique. Si l’on connait qualitativement assez bien la plupart des processus dont ils sont le siège (ex. transport de matière organique et de sédiments, transformation des litières, etc…), il est beaucoup plus difficile d’en avoir une représentation pertinente à la bonne maille compte tenu de l’emboitement d’échelles des processus, des déterminants terrestres agissant sur les milieux aquatiques et surtout des différents facteurs de stress qui s’y combinent. Nous avons mené une exploration dont le but était de rechercher les causes souvent multiples de dégradation de l’état écologique, d’en connaître l’étendue spatiale et la gravité, pour être en mesure de recommander des actions efficaces de restauration. Dans la première partie de cette thèse, nous avons développé des modèles explicatifs de l’état écologique à large échelle capables de donner des réponses applicables aux échelles de décision et de gestion, à savoir européenne, nationale et régionale avec comme objectif principal de comparer les relations entre les pressions combinées représentées par l’occupation du sol et l'état écologique des cours d’eau de quatre pays européens: la France, la Slovaquie, l'Estonie, et le Royaume-Uni (Angleterre et Pays de Galles). Cette étude a permis (i) d’établir une hiérarchie des catégories d’occupation du sol influant sur l'état écologique, en particulier l'agriculture et l'urbanisation, (ii) d’identifier des tendances régionales dans ces relations pression-impact et (iii) d’évaluer le poids relatif de la pression à l‘échelle du bassin et du corridor rivulaire, et l’effet tampon des zones rivulaires suivant la nature de leur couverture. Dans une deuxième partie, nous avons construit un corpus de modèles capables d’expliquer d’une part la variabilité des indices biologiques utilisés dans les réseaux et de prédire d’autre part l’état écologique des masses d’eau françaises non suivies par le réseau de contrôle et de surveillance (RCS). Cette étude a permis de montrer que : (i) le facteur le plus impactant pour l’état biologique qu’il soit mesuré à partir des macroinvertébrés, des poissons ou des diatomées était la physico-chimie, suivie de l’occupation du sol et de l’hydromorphologie et (ii) l’utilisation de ces trois types de pressions permettait de développer des modèles prédictifs de l’état biologique robustes et fiables. Dans une troisième partie, nous avons voulu tester si les relations entre les pressions à l'échelle locale et l'état écologique étaient hiérarchiquement influencées par la typologie régionale (basée sur les caractéristiques géographiques naturelles et les forces motrices). Ceci nous a permis de montrer que la prise en compte d’une typologie basée sur les forces motrices des bassins versants ne remettait pas en cause la hiérarchie des effets des pressions sur la biologie. Enfin, dans une quatrième et dernière partie, nous avons développé une approche nouvelle qui propose de prendre en compte les connaissances sur l’organisation des échelles et sur les liens entre pressions et état écologique, en construisant et en analysant un modèle structurel qui a permis de relier entre elles des variables latentes correspondant aux pressions d’occupation du sol, hydromorphologiques et physico-chimiques et d’analyser in fine leur effet sur l’état écologique mesuré ici à travers l’I2M2. Le développement de ce modèle a montré : (i) l’effet important de l’occupation du sol sur l’hydromorphologie et sur la physico-chimie et l’effet indirect qui en découle sur les macroinvertébrés, (ii) l’effet de l’hydromorphologie sur la mosaïque de substrats, la dynamique des nutriments et de la matière organique, impliquant un effet indirect majeur sur les macroinvertébrés / The rivers and their watersheds are complex systems in dynamic balance. If processes acting in stream are relatively well known (organic matter and sediment transport, litter degradation, etc ...), it is much more difficult to have a relevant representation of this functioning considering the hierarchy of scales, land determinants affecting aquatic environments and combined multiple stressors. We conducted an exploration whose purpose was to seek the multiple causes of degradation of the ecological status, to know the spatial extent and severity and to be able to recommend effective restoration actions. In the first part of the thesis, we developed large-scale models, based on existing data, to give answers applicable to the decision and management scales, i.e. European, national and regional. The main was to compare the relationships between the combined pressures represented by land cover and the ecological status of running waters in four European countries: France, Slovakia, Estonia, and UK (England and Wales). This first study allowed us i) to establish the hierarchy of the major influences that impact ecological status, particularly agriculture and urbanisation, ii) to identify regional patterns in these pressure-impact relationships and iii) to evaluate the relative weight of the pressures acting at the basin and riparian corridor scales, and the possible buffering effect of riparian land cover. In the second part of the thesis, we built a corpus of models capable of explaining the variability of the biological indices used in the survey network and also predict the ecological status of non-monitored water bodies in France. This permits to demonstrate that : (i) the parameters characterizing the load of nutrients and organic matter had a predominant effect on the three compartments, followed by land use and hydromorphology, (ii) it is possible to build models capable of predicting ecological status that are efficient and easily transferable, using data of different scales that influence the functioning of hydrosystems. In the third part, we tested if the relationships between local scale pressures and ecological status are hierarchically influenced by regional patterns (such as natural physiographic and/or driving forces). Introducing hierarchical factors in multi-stress models can lead to slight variations in responses of organisms to pressures according to their natural characteristics and their driving forces acting at catchment scale. And in the last part, the purpose of our approach was to take into account the nested scale organisation and the links between anthropogenic pressures and river ecological status by building - and analysing the results of - a model based on the PLS path modelling method. This method can be used to simultaneously analyse the effects of latent variables corresponding to land-use, hydromorphological and physico-chemical pressures on the ecological status of rivers, synthetically measured in this study by the macroinvertebrate-based French biotic index for wadeable rivers (I2M2). The development of this model should allow us to demonstrate : (i) the importance of land use effect exerted on both hydromorphology and physico-chemistry and their translation as an indirect effect on biological condition of streams, (ii) that hydromorphological alterations had an effect on substrates structure and nutrients and organic matter concentrations implying that hydromorphology has a major indirect effect on macroinverteb

À l'heure actuelle, il y a une divergence entre les différentes approches quant aux critères de poussée de glaces à considérer en cas de réfection d'ouvrages existants ou de conception des nouveaux ouvrages. Pour palier ce manque de consensus, l'Université Laval, en collaboration avec Hydro-Québec (IREQ) et avec la participation de BMT Fleet Technology, a entrepris une étude d'uniformisation et d'harmonisation de critères. Dans le cadre de cette étude, au cours de l'hiver 2009, une campagne exhaustive de mesure a été menée sur deux barrages de la rivière Saint-Maurice, dont celui de Beaumont et de La Gabelle. Afin de pouvoir quantifier la poussée agissant dans le couvert de glace et sur le barrage, différents équipements ont été utilisés, dont des jauges Biaxiales, des jauges BP, des jauges BP-Glycol et des Panneaux à Sondes Multiples (PSM - utilisés autrefois par Carter et Stander). De plus, des prismes et des appareils photo «time-lapse» permettaient d'investiguer sur le déplacement temporel du couvert. L'analyse de poussées sur le barrage et dans le couvert de glace a relevé l'effet d'indentation qui se traduit par une diminution de la poussée à mesure qu'augmente la surface sur laquelle les poussées sont moyennées. Pour le barrage de Beaumont, par exemple, cela est visible en comparant les poussées de jauges provenant de boîtes 90 (0 m du barrage), 100 (5 m du barrage) et 110 (12 m du barrage), pour lesquelles les valeurs maximales de poussée sont, respectivement, de 171 kN/m, 80 kN/m et 62 kN/m. L'effet est encore plus visible à La Gabelle, où la boîte 130, placée sur le mur du barrage, relève une poussée maximale de 554 kN/m. À 3 m du barrage, la poussée diminue du tiers et n'est plus que de 166 kN/m (boîte 50). À 15 m, elle devient de 99 kN/m (boîte 80). Et finalement, à 29 m, elle est 70 kN/m (boîte 300). Puisque les fluctuations se propagent non seulement spatialement, mais aussi temporellement, les valeurs des moyennes mobiles temporelles sont possiblement plus représentatives des poussées sur le barrage moyennées spatialement. En prenant la moyenne mobile sur quatre jours, on note que la poussée maximale à La Gabelle pour l'hiver 2009 est de 188 kN/m et à Beaumont, de 40 kN/m. Par rapport au critère de poussée de glaces relevé par les travaux de Carter (1998) et Stander (2006) au barrage La Gabelle, la valeur de la poussée moyennée se situe dans l'ordre de grandeur proposé (entre 150 kN/m et 250 kN/m). L'étude a également permis de constater la relation entre la poussée et le changement de niveaux d'eau et de température. Au jour du 29 janvier 2009, par exemple, les sondes biaxiales Bia4 et Bial2 et les PSM enregistrent, au site de Beaumont tout comme à celui de La Gabelle, une fluctuation de température et de niveau d'eau qui ont, pour conséquence, d'induire, aux deux barrages, le même jour, la poussée ponctuelle maximale de toute la saison. Il serait, maintenant, intéressant de concevoir une étude pour mesurer les phénomènes responsables de l'atténuation spatio-temporelle de la poussée et d'y inclure l'étude de différentes interfaces. Cela permettrait de démontrer comment la déformation de l'interface réduit les forces, ce qui pourrait expliquer pourquoi, en dépit de valeurs numériques élevées de forces appliquées, les structures demeurent résistantes et qu'à ce jour aucune rupture de barrage, imputable à la poussée de glaces, n'a été observée.

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.

Depuis de nombreuses années, le Gouvernement canadien collige différentes observations sur la glace lacustre, marine et de rivière. La Base de données canadienne sur la glace (BDCG) fût réalisée afin de regrouper toutes les données concernant les différentes caractéristiques de la glace au Canada. La BDCG est constituée de 63 546 observations in situ des conditions de glace de 757 sites, et ce, depuis 1822. Un échantillon de 28 sites nordiques, extraits de la BDCG, a été analysé dans le but d'identifier les relations statistiques possibles entre les variations de température de l'air de surface et les dates de formation/fonte de la glace de lac dans le Nord du Canada. Le comportement de la glace de lac s'avère être un bon indicateur de variabilité climatique pour une région donnée, mais une relation statistique plus significative a été constatée pour les lacs continentaux par rapport aux lacs côtiers.