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.

Malgré la connaissance limitée qu’on a du frasil, il est probablement le plus important acteur pour les cours d’eau en régions froides dans lesquels la glace se forme. Le frasil est aussi une menace réelle et importante pour les structures hydrauliques et donc, un problème pour les ingénieurs. Des mesures quantitatives du frasil sont vitales afin de mieux comprendre sa dynamique, mais très peu d’études ont porté sur le frasil dans son milieu naturel étant données toutes les difficultés techniques qui y sont associées. Celles-ci sont principalement liées à la grande difficulté de détecter le frasil en rivière. Les cristaux sont très sensibles, ils ne peuvent être maniés et ils évoluent et se transforment rapidement. Cette thèse s’adresse au grand besoin en données de terrain et aussi à améliorer la connaissance sur les interactions entre le frasil, l’hydraulique, l’atmosphère et les autres types de glaces rencontrés en rivière. De nombreuses campagnes d’instrumentation en terrain ont été entreprises et une méthodologie permettant la détection et la mesure du frasil en rivière a été développée. Il a été démontré que les profileurs acoustiques sont très efficaces pour ce faire. À partir de données récoltées durant trois hivers, la quantification du frasil est tentée par trois méthodologies différentes et indépendantes. La théorie de Rouse est appliquée aux profils verticaux de retours acoustiques afin d’estimer un diamètre dominant pour la population de particules de glace détectées. Les théories d’inversion de fréquences, appliquées à plus d’une fréquence à la fois, sont utilisées afin d’estimer les dimensions dominantes et des concentrations de frasil en suspension. Finalement, des approches théoriques et des modèles de transfert de chaleur sont utilisés pour prédire la formation et la croissance du frasil. Les résultats de ces modèles sont comparés avec les mesures. Cette thèse montre que les mesures acoustiques sont très prometteuses afin d’obtenir l’information de base sur le frasil qui n’était pas disponible jusqu’à maintenant. De telles données sont aussi très utiles afin de mieux comprendre comment le frasil est produit en rivière, comment il évolue et comment il interagit avec l’eau et l’atmosphère. / Despite knowing extremely little about it, frazil ice is the most important building block for ice infested waters from which, and upon which, most ice is subsequently formed. Frazil ice is a major engineering threat to river and marine infrastructure. Quantitative measurements of frazil ice are vital to clarifying its dynamics, but very few studies have assessed frazil ice in natural water bodies. This is mainly because detection of frazil ice in the field is very difficult. The ice is sensitive to handling and evolves and transforms rapidly. This thesis addresses the need for field data and also seeks to understand more about frazil ice interactions with hydraulics, the atmosphere and other ice types encountered in rivers. An efficient methodology to detect frazil ice in rivers was developed and tested through multiple field instrumentation campaigns. From field data that were obtained during three winters, quantification of frazil ice was attempted by different independent methodologies. The Rouse theory was applied to vertical acoustic backscatter measurements in order to estimate frazil ice particles’ dominant size. Multi-frequency inversion methods were used and applied to estimate both dominant size and concentration of suspended frazil ice. Theoretical approaches that use heat flux modelling were used to predict frazil ice growth rates. Those modelled values were compared with acoustic measurements. The thesis shows that acoustic measurements are very promising to get basic information about frazil that has not been available until now. Such data are also very useful to gain a better understanding of how frazil ice is produced, under which conditions it evolves and how it interacts with the water and the atmosphere.

Alors que pour la plupart des rivières, la rupture du couvert de glace est un processus d'amont en aval, la rupture en estuaire est un processus de l'aval vers l'amont. Les ondes de marée qui remontent l'embouchure des estuaires parviennent à fracturer la couverture de glace en morceaux lors de la marée montante et transportent ensuite ces morceaux hors de l'estuaire lors de la marée descendante. Les conditions hydrométéorologiques affectant ce processus restent peu documentées et mal comprises. À cette fin, une campagne de terrain de deux ans a été mise sur pied pour surveiller la débâcle printanière dans quatre estuaires du Québec. Les résultats ont montré que l'affaiblissement thermique de la glace est un précurseur nécessaire à la débâcle de celle-ci. D'autres facteurs comme le marnage et le débit sont aussi des paramètres importants pour prédire le type de débâcle qui sera observé. En parallèle, une simulation numérique (Hec-Ras) d'une section de la rivière Saint-Anne, au Québec, a été menée en y ajoutant un barrage à seuil gonflable (à Chute-Panet). Celui-ci permettrait de reproduire artificiellement les cycles de marées. Les critères hydrauliques montrent que l'ajout de ce type de barrage permettrait de faciliter la destruction et l'évacuation du couvert de glace avant que celui-ci ne provoque des inondations dans la ville de Saint-Raymond. Des critères empiriques et l'application de la théorie des poutres reposant sur des fondations élastiques ont aussi été utilisés pour affiner notre compréhension du phénomène de rupture en rivière gelée. Finalement, le troisième volet de cette étude porte sur la réalisation d'une maquette de rivière en laboratoire d'hydraulique. Son utilisation vise à combler les limites des modèles numériques et à étudier différents scénarios d'opération du barrage. / Whereas in most rivers ice cover breakup is an upstream-to-downstream process, ice cover breakup in estuaries is a downstream-to-upstream process. Tidal waves coming up the mouth of estuaries succeed in fracturing the cover in pieces on the flood tide and subsequently transport those pieces out of the estuary on the ebb tide. The hydrometeorological conditions affecting this process remains poorly documented and understood. For this purpose, a two-year field campaign has been developed to monitoring spring break-up on four estuaries that are tributaries to the Saint-Laurence River in Quebec. The results showed that thermal weakening of the ice is a necessary precursor to ice breakup. Other factors such as tidal range and discharge are also important parameters to predict the type of breakup that will be observed. In parallel, a numerical simulation (Hec-Ras) of a section of the Saint-Anne River, in Quebec, was conducted with the addition of an inflatable weir dam (at Chute-Panet). This construction would artificially reproduce the tidal cycles. Hydraulic criteria showed that the addition of this type of dam would facilitate the destruction and evacuation of the ice cover before it caused flooding in the town of Saint-Raymond. Empirical criteria and the application of the theory of beams on elastic foundations were also used to refine our understanding of the frozen river failure phenomenon. Finally, the third part of this study deals with the realization of a river model in a hydraulic laboratory. Its use aims at filling the limits of the numerical models and at studying various scenarios of operation of the dam.

La glace de rive est un des nombreux processus de formation des couverts de glace sur les rivières. Cependant peu d’articles dans la littérature traitent de ce sujet malgré que la formation de la glace de rive peut-être un précurseur de l’apparition d’embâcles qui peuvent entrainer des inondations. Ce mémoire de Maitrise porte sur l’étude de la glace de rive le long de la portion du fleuve Saint-Laurent allant de Montréal à Québec. Du fait qu’il y a de la navigation commerciale toute l’année, le fleuve reste ouvert (libre d’un couvert de glace entier) artificiellement pendant tout l’hiver. Ce trafic limite aussi l’extension de la glace de rive. Cette étude fournit des informations clés sur la formation et la désagrégation de la glace de rive. À partir des données historiques d’Environnement Canada (cartes des glaces de 2004 à 2009), la répartition superficielle de la glace de rive est analysée pour les périodes de formation, de stabilité et de rupture de la glace. Les informations historiques sur les couvertures de glace sont collectées afin de déterminer les paramètres qui influencent la formation et les limites spatiales de ce type de glace. Les taux de croissance et de décomposition de la glace de rive sont aussi abordés. Il est montré que l’évolution de la structure propre à la couverture de la glace de rive se fait en trois étapes. Une période de formation rapide (début hiver), suivie d’une période stable (milieu d’hiver) et enfin une période de rupture (pendant le moi de mars). Pendant la période stable, la glace de rive se rompt partiellement parfois lorsque la température de l’air monte au dessus de zéro °C et surtout lorsque le redoux est accompagné de pluie. Il a été trouvé aussi que les limites spatiales maximales des glaces de rive sont très semblables sur 5 hivers de la période d’étude. À partir de l’analyse des cartes des glaces, un certain nombre de relations empiriques sont proposées. Ces relations caractérisent la formation et la désagrégation des glaces de rive. Le long de la direction de l’écoulement la glace de rive est formée facilement en présence d’obstacles, et particulièrement lorsqu’elles sont à l’extrémité aval. Parmi ces obstacles on peut citer les méandres de rivière, les bancs, les estacades, les iles artificielles, les piliers de ponts. Ainsi, les obstacles influencent la vitesse d’écoulement qui est un paramètre important dans la formation de la glace et peut aussi effectuer un apport d’objets sur lesquels la glace peut s’attacher et initier son accroissement. En moyenne la glace de rive atteint 20% de sa couverture maximale lorsque son le nombre de degrés jours accumulés (DJA) atteint 124 °C-j. Ceci est suivi d’une période d’accroissement rapide qui prend fin lorsque la couverture de glace atteint 80% de son maximum qui correspond à un DJA de 247 °C-j. La couverture de glace de rive atteint son maximum lorsque le DJA atteint 551 °C-j; ce qui correspond normalement à la période de fin janvier. La période d’hiver est caractérisée par une couverture de glace stable (supérieure à 90% de son maximum) en amont de Trois-Rivières, sauf pendant les périodes de dégel mi hivernales. À l’aval de Trois-Rivières, il n’y a pas de période stable, vu que la désagrégation commence très tôt après que la glace ait cru à son étendu maximal. La rupture est un processus graduel qui normalement commence vers le 15 février en aval de Trois-Rivières et vers le premier mars en amont. La grande majorité de la glace disparait généralement avant le 31 mars. Par ailleurs, la vitesse d’écoulement de la rivière, ainsi que sa profondeur et son nombre de Froude le long des limites de la glace de rive sont évalués. Ceci dans la condition où la glace de rive a atteint sa répartition superficielle maximale. La vitesse est presque toujours inférieure à 1 m/s, le nombre de Froude maximal est normalement de 0,1 au dans le Lac St Pierre et de 0,2 sur le tronçon Montréal-Sorel. La profondeur de la rivière à la limite de la glace peut varier largement. À partir d’une modélisation numérique, il a été calculé que la glace de rive cause une augmentation de la vitesse de 0,1 m/s dans le chenal maritime du Lac St Pierre et du niveau d’eau de 14 cm dans le tronçon Montréal-Sorel. / Border ice is one of many ice freeze-up processes, but it is discussed only to a limited extent in the literature. Border ice formation can be a precursor for ice jam formation that may restrict navigation and lead to flooding. This master’s thesis is mainly devoted to the research on the border ice on the Saint Lawrence River from Montréal to Québec City. This reach stays artificially open all winter because commercial ships are continuously preventing a full ice cover to form. The traffic also limits the extent of border ice. This study provides key information on ice formation and decay. Through analysis of Environment Canada’s historical data (ice charts from 2004 to 2009), the areal coverage of border ice is analyzed during freeze-up, winter and breakup periods. The historical information of ice coverage is collected in order to find out the factors which influence its formation and its spatial limits. Border ice growth and decay rates are also discussed. The thesis shows that border ice coverage has three stages including the rapid growth period at the beginning of the winter, the relatively stable period in the mid-winter and the breakup period as March progresses. During the mid-winter period, the border ice coverage sometimes drops sharply if the air temperature rises above 0 °C and/or if there is some rain. It was also found that the maximum border ice spatial limits are quite similar over the five winter seasons. Based on the analysis of the ice charts, a number of empirical laws regarding the formation and decay of border ice are proposed. Along the river flowing direction, the border ice is formed easily when there are obstacles particularly at the downstream end. The obstacles could include river bends, ice booms, shoals, artificial islands, bridge piers and so on. Thus, the obstacle influences the flow velocity, which is an important factor for ice formation and also provides an object against which the ice can become fast and initiate its formation. On average, border ice reaches 20% of its maximum coverage when the accumulated freezing degree days (AFDD) reaches 124 °C-D. This is followed by a rapid growth period that ends when the ice cover reaches about 80% of its maximum cover corresponding to AFDD equal to 247 °C-D. Border ice coverage usually reaches the maximum value when the average AFDD is 551 °C-D corresponding to the end of January. The winter period is characterised by a stable ice cover (> 90% of max) upstream of Trois-Rivières except in the event of a mid-winter thaw. Downstream of Trois-Rivières there is no stable period as the decay begins very soon after the ice reaches its maximum value. Breakup is a gradual process that normally begins on about Feb. 15th downstream of Trois- Rivières and about March 1st upstream. Most ice has normally gone by March 31st. Moreover, the river flow velocity, river depth and Froude number along the limits of border ice once it reaches its maximal areal coverage are evaluated and analyzed. The flow velocity is almost always less than 1.0 m/s; the maximum Froude number is normally 0.1 at Lake Saint-Pierre and 0.2 in the Montréal to Sorel reach; river depth at the ice edge can vary widely. Through numerical modelling, it was found that border ice increased the current velocity by 0.1 m/s in the Lake Saint-Pierre reach and raised water levels by 14 cm in the Montréal to Sorel reach.

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.

Réunissant une série de trois articles scientifiques, ce mémoire offre une description et une quantification des processus dynamiques de glace dans les cours d’eau à forte pente. Menée sur trois cours d’eau du bassin versant de la rivière Montmorency (à proximité de Québec, QC, Canada), cette recherche démontre grâce à l’analyse par CAT scan que la glace de fond et les barrages de glace se développent principalement par croissance in-situ des cristaux de frasil-fixé. La porosité des structures de frasil-fixé varie entre 23% et 52% alors que celle de des structures de glace colonnaire, uniquement retrouvées dans les barrages de glace, varie entre 0% et 1,5%. De plus, les taux de croissance et de fonte des barrages de glace varient de façon importante autour d’une moyenne d’environ 1 cm/h. Le développement complet d’un barrage de glace a été simulé avec succès à l’aide d’un modèle physique comportant plusieurs degrés de liberté. / Uniting three scientific papers, this thesis offers a description and a quantification of dynamic ice processes taking place in steep channels. This research was led on three channels located in the Montmorency River watershed near Quebec City, Canada. CAT scan analyses showed that the development of anchor ice and ice dams is mainly caused by in-situ growth of fixed-frazil ice crystals. Porosity of fixed-frazil ice structures ranges between 23% and 52% while porosity of columnar ice structures, only found in ice dams, ranges from 0% to 1.5%. Moreover, ice dam growth and decay rates greatly vary around the mean value of about 1 cm/h. The complete development of a single ice dam was successfully simulated using a physical model that demonstrated the large number of degrees of freedom inherent in the process.

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.

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.

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.

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.