Dans l'objectif de distribuer une eau potable sécuritaire pour la santé humaine, les gestionnaires municipaux procèdent à des suivis routiniers de la qualité de l'eau en réseau de distribution. À ces suivis s'ajoute la gestion des plaintes relatives à l'eau potable émises par la population. L'objectif de cette étude est de mieux comprendre la distribution spatiotemporelle des plaintes concernant la qualité de l'eau potable et de mettre en lumière, de manière empirique, des facteurs explicatifs de cette distribution. L'étude comporte deux volets. Le premier volet vise à analyser la distribution des plaintes par unité spatiale (les aires de diffusion définies par Statistique Canada). Le deuxième volet consiste à analyser la variabilité temporelle des plaintes (sur une base hebdomadaire). Une analyse empirique, basée sur l'analyse statistique multivariée (modèles de Poisson) a permis d'identifier les facteurs pouvant expliquer les distributions spatiale et temporelle des plaintes. Concernant le premier volet, l'étude démontre que les caractéristiques socio-économiques et du milieu bâti de la population ont un impact plus appréciable sur la distribution spatiale des plaintes que la qualité de l'eau distribuée. Pour ce qui est du volet temporel, les résultats mettent en lumière la variabilité de la qualité de l'eau brute comme facteur explicatif de la distribution temporelle des plaintes.

Le modèle de gestion de la qualité de l'eau SWAT pourra assister les acteurs de l'eau dans la mise en application de politiques de gestion de l'eau à l'échelle du bassin versant au Canada. Cependant, il y a peu d'applications du modèle SWAT sous des conditions climatiques caractéristiques du sud-est du Canada. Un protocole de mise en place du modèle SWAT est proposé. La performance des fonctions hydrologiques du modèle a fait l'objet d'une évaluation en distinguant les saisons hydrologiques hiver et été. Les sources d'incertitude dans les données de calibration pour la saison hivernale et dans la structure du modèle de fonte de SWAT ont fait l'objet d'une analyse détaillée. La capacité des fonctions hydrologiques de SWAT à converger vers un jeu unique de paramètres et à assurer que les voies d'entraînement des indicateurs de la qualité des eaux sont adéquatement modélisées est discutée. / The river basin model SWAT could assist stakeholders in the setting up of integrated watershed management policies in Canada. However, there is a lack of SWAT's applications under climatic conditions characteristic of Southeastern Canada. An implementation protocol of the SWAT model is proposed. The performance of the hydrologic component has been evaluated in distinguishing the hydrologic seasons winter and summer. The sources of uncertainty in the calibration data of the winter season, and in the structure of the SWAT snowmelt algorithm have been the object of a detailed analysis. The capabilities of the SWAT hydrologic component to converge towards a unique parameter set and to guarantee that the flow paths of water quality indicators are correctly modeled is addressed.

L'arrivée des nouvelles technologies et des ordinateurs en plus des problématiques grandissantes reliées à la qualité de l'eau ont fait que le monitorage dans le domaine de la qualité de l'eau a littéralement explosé au cours des dernières décennies. Le monitorage consiste à effectuer le suivi d'un système et de faire la conservation des données récoltées. Il est habituellement réalisé à l'aide de capteurs. Ces derniers peuvent générer une importante quantité de données. Dans certains cas, la fréquence d'échantillonnage peut atteindre plusieurs mesures à la seconde. Nonobstant la quantité de données recueillies, il faut en connaître la qualité afin de les utiliser. Quels sont les outils disponibles pour caractériser les capteurs? Quelles informations fournissent-ils? Est-ce que ces dernières sont suffisantes? Certains protocoles pour évaluer la performance des capteurs sont disponibles. Le protocole ISO 15839:2003, Qualité de l'eau - Matériel d'analyse/capteurs directs pour l'eau - Spécifications et essais de performance, est le plus complet à ce jour. Il permet d'évaluer la performance des capteurs sous des conditions de laboratoire. Néanmoins, est-ce que de soumettre les capteurs à ce protocole permet aux usagers de choisir le capteur le plus approprié? Afin de répondre à cette question, la première étape de l'étude consistait à passer en revue les capteurs selon les technologies disponibles sur le marché. L'accent fut mis sur les substances suivantes : nitrate, nitrite, ammonium, phosphore, oxygène dissout et la turbidité. La revue a révélé que les fabricants ne fournissent pas ou très peu de spécifications découlant du protocole ISO 15839:2003. La deuxième étape fut de procéder à une revue critique du protocole ISO 15839:2003 afin de faire ressortir les raisons pour lesquelles les fabricants n'en fournissent pas les spécifications et de vérifier si ces dernières sont adéquates pour choisir le bon capteur pour une application précise. Les spécifications résultant de l'application du protocole ISO 15839:2003 et la façon dont elles sont présentées ne permettent pas aux usagers de choisir le capteur le plus approprié pour leur application. Le protocole devrait davantage être orienté sur les besoins des usagers plutôt que sur ceux des fabricants. À l'instar des profiles d'exactitudes (Hubert et al., 2004), le protocole ISO 15839:2003 devrait chercher davantage à présenter lesrésultats sous forme graphique. Le protocole ISO 15839:2003 procure les spécifications des capteurs sous des conditions de laboratoire, mais il contient aussi une section traitant des spécifications sous des conditions de terrain (field conditions). Toutefois, les résultats sont subordonnés au temps et à l'emplacement où les tests sont effectués, ce qui rend impossible la comparaison des résultats provenant de différents capteurs. La revue de littérature a démontré la nécessité de développer un protocole de tests se faisant sous des conditions de terrain reproduites de façon standard. Deux interférences rencontrées sur le terrain furent reproduites en laboratoire : la turbidité ainsi que les bulles d'air retrouvées dans les bassins d'aération des usines de traitement des eaux usées. Les résultats ont démontré que ces deux interférences amplifient le bruit de mesure et génèrent un biais. En quantifiant le bruit de mesure et le biais les capteurs peuvent être comparés, ce qui permet aux usagers de sélectionner le capteur le plus approprié.

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

Titre de l'écran-titre (visionné le 19 juin 2023) / Un peu plus de 30 communautés autochtones sont présentement affectées par un avis d'ébullition ou de non-consommation qui durerait depuis plus d'un an. Non seulement la contamination des sources d'approvisionnement en eau des réserves indiennes présente-t-elle des risques importants pour la santé publique des citoyens de ces communautés, mais il semblerait que la mise en application de lois provinciales sur la qualité de l'eau potable, par l'entremise des organismes de bassins versants ou de protection des sources d'eau provinciales (GIRE ou SWP), demeurerait sans effet pour la majorité des communautés autochtones. En effet, ces communautés relèvent de la compétence fédérale en vertu de la Loi sur les Indiens, qui stipule que les réserves sont gérées exclusivement par les instances fédérales. Afin de mieux caractériser la mosaïque et l'étendue des problèmes d'approvisionnement en eau potable pour les Premières Nations quatre communautés par province ont été sélectionnées au Québec (Kahnawà:ke, Kitigan Zibi, Kitcisakik et Eastmain) et en Ontario (Six Nations, M'chigeen, Whitefish River et Pays Plat). À partir de méthodes mixtes d'observation, d'entrevue et de revue documentaire, les résultats de l'étude démontrent que, malgré le fait que les Services aux Autochtones Canada aient réussi à faire diminuer le nombre d'avis d'ébullition d'eau de longue durée depuis 2014, l'indice moyen de vulnérabilité des sources d'approvisionnement et de distribution en eau potable est demeuré relativement stable lors de ses dernières années. De plus, la plupart des communautés à l'étude percevraient le plan de protection des sources d'eau, imposé par le gouvernement fédéral, comme étant une abrogation de leurs droits ancestraux ou de leurs droits inhérents à l'autodétermination en vertu des traités. Ces communautés perçoivent aussi la LSUDPN comme un agenda imposé dont les principes ne correspondent pas à ce qu'elles valorisent dans leurs pratiques. Le plan de protection des sources d'eau aurait, selon elles, un double effet d'affaiblir les capacités régulatrices des sociétés autochtones et d'encourager la dépendance de ces dernières envers le gouvernement canadien. Enfin, cette étude des formes de gouvernance des ressources hydriques en milieux autochtones peut servir à conceptualiser une gestion plus inclusive des ressources en eau, tout en favorisant une participation des acteurs et des parties prenantes à la gestion de celles-ci dans un contexte d'institutionnalisation des pouvoirs locaux en contexte autochtone. / Over 30 Indigenous communities are currently affected by a boil water advisory in Canada that has lasted for more than a decade. Not only does contamination of water supplies on Indian reserves pose significant risks to the public health of their citizens, it would appear that the implementation of drinking water quality laws through provincial watershed or source water protection (SWP) agencies would still have no impact on the majority of these communities : this is due to the fact that they fall under federal jurisdiction under the Indian Act, which stipulates that reserves are managed exclusively by federal authorities. To better characterize the mosaic and extent of drinking water problems for First Nations, four communities per province were selected in Quebec (Kahnawà:ke, Kitigan Zibi, Kitcisakik, Eastmain) and Ontario (Six Nations, M'chigeen, Whitefish River and Pays Plat). Using mixed methods of observation, interviews and literature review, the results of the study show that, even though Indigenous Services Canada has been successful in reducing the number of long-term boil water advisories since 2014, the average vulnerability index for sources of drinking water supply and distribution has remained relatively stable over the past years. In addition, most of the communities under consideration would view the federally mandated source water protection plan as an abrogation of their inherent right to self-determination (aboriginal title), or treaty rights. These communities also perceive SWP plans as an imposed agenda whose principles do not represent what they value in their practices. From their point of view, SWP plans would have a dual effect of weakening the regulatory capacity of Indigenous societies and encouraging their dependence on the Canadian government. Finally, this study of water resources governance forms in Indigenous communities can serve to conceptualize a more inclusive water resource management, while promoting the participation of actors and stakeholders in a process of institutionalisation of local government in an indigenous context.

L'objectif premier de cette étude vise à modéliser, à l'aide des réseaux de neurones, deux paramètres de qualité de l'eau : les nitrates et la matière en suspension. L'intérêt d'une telle simulation est de pouvoir développer un outil d'aide à la décision en matière de gestion des pratiques agricoles. Bien que les réseaux aient montré plus de difficulté à modéliser les MES que les N-NO3, ils ont réussi à approximer les signaux avec une précision suffisante pour le but poursuivi. Le deuxième objectif vise à vérifier si l'ajout de données de teneur en eau du sol améliore la prévision des débits et de comparer le gain apporté, à celui apporté par l'ajout d'un indice de teneur en eau. Les résultats montrent que la couche intermédiaire du sol apporte le gain de performance le plus important quoique l'indice de teneur en eau soit une alternative intéressante.

La présente thèse porte sur une étude des petits systèmes municipaux du Québec (en l’occurrence, ceux desservant 10 000 personnes ou moins) et comporte trois volets. Le premier volet se focalise sur un portrait historique de la qualité de l’eau distribuée et sur les stratégies de gestion. Parallèlement, il met l'historique de la qualité et les stratégies de gestion en relation avec certains paramètres importants de la qualité de l’eau. Les résultats de ce volet montrent que pour les systèmes s’approvisionnant en eau de surface et pratiquant uniquement une chloration, la différence entre le nombre annuel moyen de rinçages des systèmes ayant connu des problèmes de qualité et ceux n’ayant pas connu de tels problèmes s’est avérée statistiquement significative. En plus, certains indicateurs de la pression agricole sur le territoire des municipalités concernées apparurent significativement corrélés avec les épisodes de coliformes. Le deuxième volet porte sur une étude de la variation spatio-temporelle de la qualité de l’eau dans dix petits systèmes. Ces systèmes furent répartis en deux groupes : quatre systèmes qui n’ont jamais ou ont rarement distribué de l’eau dérogeant aux normes microbiologiques provinciales relatives à l’eau potable et six systèmes qui ont très souvent dérogé auxdites normes. Les résultats montrent que les différences entre les deux groupes de systèmes sont essentiellement imputables aux teneurs en chlore résiduel libre et au nombre de colonies de bactéries hétérotrophes aérobies et anaérobies facultatives (BHAA) dans les réseaux de distribution correspondants et, dans une moindre mesure, aux doses de chlore appliquées. Le troisième volet inclut trois parties : la première est un portait des caractéristiques d’opération, de l’infrastructure et de la maintenance ; la deuxième est consacrée au développement d’indicateurs de performance pour les petits systèmes ; alors que la troisième traite des facteurs humains et organisationnels. Le portrait a révélé des tendances intéressantes qui ont presque toutes été confirmées par les indicateurs de performance des systèmes de distribution. Les facteurs humains et organisationnels dégagèrent des aspects tels que les antécédents scolaires, la formation complémentaire, l’expérience, la bonne conscience des nouveaux défis, le niveau de préparation pour y faire face, et l’appui des autorités locales. Dans son ensemble, cette recherche aura permis de procéder à une étude exhaustive des stratégies de gestion de la qualité de l’eau potable généralement mises de l’avant par les gestionnaires de petits systèmes et de développer des outils explicatifs pouvant guider utilement leur action, de même que celle des gestionnaires relevant des divers paliers gouvernementaux. / This thesis presents a study of small Quebec municipal utilities (i.e., serving 10,000 people or fewer) and includes three chapters. The first chapter focuses on a portrait of historical quality of distributed water and on management strategies. Concurrently, it puts historical quality and management strategies in relation to certain important water quality parameters. Results show that for surface water utilities using chlorination alone, the mean difference of annual system flushings between utilities that have experienced difficulties with historical quality and those not having experienced such difficulties proved statistically significant. In addition, some agricultural land-use indicators within the municipal territory appeared significantly correlated with coliform occurrences. The second chapter studies the spatial and temporal variation of drinking water quality in ten small utilities. These utilities were divided into two groups: four utilities that had never or rarely served water violating the provincial drinking water microbiological standards and six utilities that very often infringed upon said standards. Results show that the differences between the two groups of utilities are associated essentially with maintained chlorine residuals and heterotrophic plate count bacteria populations in corresponding distribution systems and, to a lesser extent, to the applied chlorine doses. The study includes three distinctive parts: the first one is a portrait of studied utilities’ operational, infrastructure, and maintenance characteristics; the second part is devoted to development of indicators of performance for the same utilities, whereas the last part deals with human and organisational factors. The portrait revealed interesting trends, most of which had been confirmed by utility performance indicators. As for human and organizational factors, they allowed highlighting such issues like educational background, supplementary training, experience, awareness of and preparedness to take up new challenges, and support from local authorities. Overall, this research enabled a thorough investigation of management strategies the most popular with small drinking water utilities and the development of explanatory tools that may usefully guide action from local managers and government bodies.

Les objectifs de cette étude consistent à dresser un portrait de la présence de coliformes totaux et fécaux dans une source d'eau potable et à développer des modèles décrivant la variabilité temporelle de ces indicateurs. Le cas à l'étude est la principale source d'eau potable de la Ville de Québec, à savoir la rivière Saint-Charles. Le portrait temporel comprend une description de la présence saisonnière, journalière et intra-journalière des coliformes totaux et fécaux dans la source d'eau. Ce portrait est basé sur des données historiques acquises par la Ville et des données issues d'une campagne d'échantillonnage intensive réalisée dans le cadre de ce projet. La présence des coliformes totaux et fécaux dans l'eau a été analysée en fonction de divers paramètres environnementaux et de la qualité de l'eau. Des modèles multivariés basés sur des séries temporelles ont été développés afin d'expliquer et de prédire la présence des coliformes totaux et fécaux dans l'eau. Les modèles obtenus décrivent de manière très satisfaisante la variabilité temporelle des coliformes dans la source d'eau à l'étude. Selon les résultats de cette étude, les paramètres expliquant la présence des coliformes dans l'eau diffèrent selon la saison de l'année. L'analyse des modèles démontre que la pluviométrie, la hauteur d'eau au barrage, les heures d'ensoleillement, la turbidité, l'alcalinité et la température extérieure sont les meilleurs prédicteurs des variations temporelles des coliformes dans la source d'eau potable.

Bien qu’il soit reconnu comme un droit humain par les Nations Unies, l’accès à l’eau potable constitue toujours une lacune à l’échelle mondiale. Malgré le caractère criant de cette problématique, il est évalué que 42,5% de la population mondiale n’avait pas accès à une source d’eau potable améliorée à domicile en 2015. Néanmoins, l’indicateur actuellement utilisé afin d’établir le portrait de la situation à l’échelle mondiale chiffre la proportion de population ayant accès à une source d’eau potable à 91%. Mise de l’avant par plusieurs organisations, cette statistique repose sur le type de source utilisé par les ménages, sans porter considération à la localisation de la source ni même à la qualité de celle-ci. L’objectif de cette étude est d’effectuer un portrait rigoureux des conditions d’accès et des inégalités actuellement observées dans les pays en voie de développement. En s’intéressant au temps de collecte nécessaire pour atteindre une source d’eau depuis son point d’utilisation, il est possible de déterminer le potentiel pour tous d’accéder aux services d’approvisionnement en eau potable. L’analyse des données des enquêtes démographiques et de santé (DHS) de l’Agence des États-Unis pour le développement (USAID) et des enquêtes à indicateurs multiples (MICS) de l’UNICEF permet de reconnaitre l’impact du temps de collecte pour 27 pays en voie de développement. / Although it is recognized as a human right by the United Nations, a lack of access to safe drinking water still remains widespread worldwide. Despite its importance, an estimated 42.5% of the world’s population did not have access to an improved drinking water source on premises in 2015. However, the indicator currently used to monitor the global picture of access measured the proportion of the population with access to drinking water as 91%. This statistic is based on the type of source used by households, but does not consider the location nor the quality of the source. The objective of this study is to provide a rigorous picture of drinking water access conditions and inequalities currently observed in developing countries. By considering time required to reach a water source from its point of use, it is possible to determine the potential access for a sufficient amount of drinking water. The impact of water fetching collection time for 27 developing countries is determined through data analysis of household surveys from United States Agency for International Development (USAID) Demographic and Health Surveys (DHS) and UNICEF Multiple Indicator Cluster Surveys (MICS).

Depuis quelques décennies, les lacs de villégiature au Québec sont exposés à une problématique de transport de sédiments. De nombreuses sources de sédiments peuvent participer à ces apports vers les plans d’eau. Dans le cadre de ce projet de recherche, en collaboration avec la municipalité d’Adstock, les objectifs sont d’identifier la source principale de sédiments qui envase le lac à la Truite et d’élaborer une méthodologie d’implantation de solutions de gestion des eaux pluviales spécifiques au bassin versant à l’étude, permettant de restreindre ce transport de sédiments. Cette implantation doit considérer les contraintes socio-économiques et légales auxquelles la municipalité est confrontée. La source principale de sédiments provient du revêtement de la chaussée du chemin J.-E. Fortin (chemin non pavé, ceinturant la majorité du périmètre du lac). Les résultats démontrent, en effet, des concentrations pondérées par les niveaux d’eau presque deux fois plus élevées pour les sous-bassins versants (SBV) de faible pente et de faible superficie (SBV 7 et 17), attribuables à un impact plus important du lessivage du revêtement sur le ruissellement par rapport à celui provenant du cours d’eau forestier que pour les SBV ayant une superficie et une pente supérieures (SBV 15 et 24). Ces derniers SBV diluent davantage les apports en sédiments de la chaussée malgré un taux d’érosion du couvert forestier plus élevé, confirmant l’impact considérable du chemin sur ces concentrations pondérées. Un autre indice permet d’attester l’influence du ruissellement du revêtement sur la qualité de l’eau des affluents au lac, soit la comparaison entre les concentrations en matières en suspension (MES) (récoltées lors de l’événement du 8-9 août 2018) d’un point d’échantillonnage situé en amont de la chaussée et d’un autre situé en aval du chemin, considérant à la fois le ruissellement du chemin et celui du cours d’eau en forêt. Les résultats démontrent une augmentation de 48 % des concentrations pour le SBV 15 et de 117 % pour le SBV 17 entre les deux points d’échantillonnage. Les observations sur le terrain pendant les événements pluvieux témoignent également d’une forte turbidité provenant du drainage du chemin. Les solutions proposées ciblent le drainage du chemin J.-E. Fortin et la protection des pentes sensibles à l’érosion. Des solutions de gestion des eaux pluviales pourraient également être appliquées à l’ensemble du bassin versant, permettant de diminuer les débits de pointe des SBV critiques pouvant accentuer l’érosion des cours d’eau forestiers, de l’infrastructure routière et des affluents au lac.