Les eaux douces contenues dans les aquifères transfrontières sont une ressource naturelle indispensable pour la vie, l'homme et les écosystèmes. Les enjeux socioéconomiques et environnementaux relatifs à la gestion des aquifères ou systèmes aquifères se sont accrus de façon considérable. Les impacts des activités anthropiques peuvent être néfastes pour les eaux souterraines. D'où la nécessité de cerner le statut juridique de ces eaux souterraines transfrontières. Les règles fondamentales applicables aux aquifères transfrontières peuvent être dégagées d'une manière claire et réduites à deux règles de fond : le principe de l'utilisation équitable et raisonnable et le principe de ne pas causer de dommages significatifs aux pays voisins. À cela faut-il ajouter l'obligation de coopérer qui consiste en un ensemble d'exigences procédurales. Ces trois principes fondamentaux du droit international de l'eau ainsi que les autres règles forment un ensemble intégré d'obligations de fond et de procédure qui s'appliquent à tous les États de l'aquifère soit en vertu de dispositions conventionnelles spécifiques entre États concernés, soit en vertu du droit international coutumier. Dans la région, l'encadrement juridique applicable aux ressources en eau transfrontières demeure sectoriel, fragmenté et parcellaire, et non spécifique aux aquifères ; ce qui compromet la gestion durable, équitable et raisonnable des eaux transfrontières. De plus, l'existence d'une panoplie d'institutions multiniveaux qui interviennent dans leur gestion crée des chevauchements de responsabilité inutiles et peu efficaces. Dès lors, l'adoption par les sept États du système aquifère de l'Iullemeden et de Taoudéni-Tanezrouft du Mémorandum pour l'établissement d'un mécanisme de consultation pour la gestion intégrée des ressources en eau du système aquifère de l'Iullemeden et de Taoudéni-Tanezrouft (SAIT) d'Abuja en 2014 est intéressante pour la construction d'un droit régional des aquifères transfrontières. L'adoption des principes de gestion commune permet aux États de gérer et de protéger le SAIT, comme une ressource d'intérêt commun, dans la transparence et l'équité, tout en étant convaincus et conscients de leur rôle d'États gardiens de cette ressource pour les générations présentes et futures. Pour ce faire, les États du SAIT devraient également mettre en place une Commission mixte internationale et permanente à qui, ils donneront mandat pour gérer et protéger le SAIT. Enfin, la coopération mutualisée du système d'Iullemeden et de Taoudéni-Tanezrouft peut être consolidée par des mesures de protection spécifiques comme la gestion écosystémique des aquifères transfrontières, le système d'information et de suivi, le programme d'éducation à l'eau pour former une conscience environnementale et protectrice des ressources en eau. / Transboundary aquifers are an indispensable natural resource for life, people, and ecosystems. The socio-economic and environmental challenges related to the management of aquifers or aquifer systems have increased considerably. The impacts of anthropogenic activities can be detrimental to groundwater. Hence the need to identify the legal status of such transboundary groundwaters. The basic rules applicable to transboundary aquifers can be clearly identified and reduced to two substantive rules: the principle of equitable and reasonable utilization and the principle of not causing significant harm to neighbouring countries. To this must be added the obligation to cooperate which consists of a set of procedural requirements. These three basic principles of international water law together with the other rules form an integrated set of substantive and procedural obligations that apply to all aquifer States either under specific treaty provisions among the States concerned or under customary international law. In the region, the legal framework applicable to transboundary water resources remains sectoral, fragmented, and piecemeal and not specific to aquifers, thus undermining the sustainable, equitable and reasonable management of transboundary waters. Moreover, the existence of a range of multilevel institutions involved in their management creates unnecessary and inefficient overlapping responsibilities. Therefore, the adoption by the seven States of the Iullemeden-Taoudéni-Tanezrouft aquifer system of the Memorandum for the Establishment of a Consultative Mechanism for Integrated Water Resources Management of the Iullemeden-Taoudéni-Tanezrouft Aquifer System (ITTAS) in Abuja in 2014 is of interest for the construction of a regional law on transboundary aquifers. The adoption of common management principles enables States to manage and protect the SAIT as a resource of common interest in a transparent and equitable manner, while being convinced and aware of their role as custodial States of this resource for present and future generations. To this end, the SAIT States should also establish a permanent International Joint Commission with a mandate to manage and protect the SAIT. Finally, the mutual cooperation of the Iullemeden and Taoudéni-Tanezrouft system can be consolidated by specific protection measures such as ecosystemic management of transboundary aquifers, the information and monitoring system, the water education programme to form an environmental awareness and protection of water resources.

Bien que la collecte de l'information hydrogéologique au Québec en soit encore à ses débuts, des documents contenant une telle information existent déjà et ont été rendus publics par le Ministère de l'Environnement, du Développement Durable et des Parcs. Or, cette information particulière ne semble pas être utilisée par les aménagistes, bien qu'elle leur soit en partie destinée. Le but de la présente étude est donc de comprendre ce qui explique que des aménagistes vont utiliser ou non l'information hydrogéologique dans leurs tâches d'aménagement. Pour ce faire, il a été proposé de réaliser une étude de cas dans un État américain où il semblait déjà exister une quantité appréciable de ce type d'information, et où les aménagistes semblaient de surcroît en user couramment. Cet État est celui du New Hampshire, situé tout près du Québec. Grâce à l'étroite collaboration d'un intervenant du New Hampshire Department of Environmental Services, un questionnaire a été élaboré puis envoyé à tous les aménagistes de l'État. Ce dernier a permis de constituer des variables à partir des réponses obtenues, puis de procéder à une analyse statistique visant notamment à mesurer l'influence de ces dernières sur le fait qu'un aménagiste utilise l'information hydrogéologique ou non, ou encore à mesurer leur influence sur la propension d'une municipalité à agir pour protéger son eau souterraine. Des visites de terrain ont par la suite été effectuées afin de compléter l'information recueillie par l'entremise du questionnaire. Les recommandations formulées à la fin de cette étude viennent enfin proposer des solutions concrètes pour faire en sorte que l'information hydrogéologique québécoise soit plus utilisée par nos aménagistes d'ici, toujours en se basant sur l'expérience vécue au New Hampshire en termes de protection de l'eau souterraine.

Le cycle biogéochimique des métaux traces a été fortement accéléré par les activités anthropiques qui ont entraîné une contamination des eaux et des sédiments des rivières. A la suite de leurs émissions, la majorité des métaux traces se trouvent sous forme particulaire qui se transportent par ruissellement et se retrouvent en milieu fluvial où elles sédimentent et dont une partie est susceptible d'être solubilisée vers la colonne d'eau suite aux modifications des conditions physico-chimiques du milieu et sous l'action des microorganismes autochtones et pouvant après interagir avec la chaîne alimentaire et présenter un danger potentiel de toxicité pour l'homme et pour les autres organismes vivants. Dans cette étude, nous avons choisit de travailler sur le site de la rivière Al-Ghadir qui présente un cas exceptionnel et original des pollutions où la hauteur de sédiments, comprenant plusieurs types de polluants, est plus qu'un mètre. L'objectif de cette thèse était de comprendre et d'évaluer le rôle du compartiment microbien dans les sédiments de la rivière Al-Ghadir, qui est la source la plus polluante de la méditerranéen, sur la mobilité des métaux et leurs effets sur les eaux souterraines. Cette étude était réalisée en deux séries d'expériences (Batch et colonne du sol) semblables aux situations se trouvant dans la rivière. Une caractérisation physico-chimique et chimique des sites d'étude a été effectuée comme première étape afin ensuite de débuter l'approche expérimentale qui a permis d'isoler les processus physico-chimiques de ceux qui sont imputables à l'activité microbiologique. Dans les expériences menées en réacteurs fermés (batchs), nous avons montré que les activités microbiennes sont corrélées aux fortes dissolutions des métaux, en particulier du Fe, Mn, Pb, Cu et Zn. Le fer semble apparaître comme l'élément le plus solubilisé et sa solubilisation était corrélée à celle d'autres métaux traces laissant supposer que ces métaux sont associés aux oxydes de fer. Cette hypothèse a été confirmée par les extractions séquentielles indiquant la présence de bactéries ferri-réductrices qui, lors de la fermentation du glucose et la production d'acides organiques, ont réduit les oxydes de fer. Ces derniers ont entraîné la dissolution des métaux traces et une modification des populations bactériennes qui ont été détectés par l'étude microbiologique et génétique après cinq jours d'incubation. L'effet des bactéries sur la mobilisation des métaux a été ensuite étudié selon des expériences portant sur l'étude hydrodynamique du transfert des métaux en colonnes de sédiments et dans des conditions proches à celles du terrain. Nous avons montré que (i): les métaux étudiés ne sont pas lixiviés dans les mêmes ordres et en règle générale montrent l'ordre suivant (en μg/l): Fe>Mn>Cd>Zn>Cu>Pb≥Cr ; (ii) les métaux vont se reprécipiter sur les phases néoformées après que le système regagne l'équilibre. Les études du profil de distribution des métaux dans les colonnes ont mis en évidence que les métaux ont été lixiviés des sédiments durant l'incubation de façon homogène. Cette répartition dépend de la hauteur du sédiment: la ré-distribution est maximale à la surface des sédiments (0-10 cm), alors qu'à une profondeur située entre 10 et 25 cm elle est nulle. Ce phénomène est expliqué par le fait que les métaux après avoir été solubilisés et passés en solution, ils seraient réadsorbés sur les phases électrochimiques négatives, néoformées et colloïdales ce qui explique la diminution de la concentration des métaux dans le lixiviat obtenu en laboratoire et permet de penser que ce mécanisme de piégeage des métaux dans la colonne limite la migration de ces derniers vers les eaux souterraines, tant que la capacité d'adsorption des colloïdes présents n'est pas atteinte et que le système soit en équilibre / The biogeochemical cycle of trace metals was greatly accelerated by human activities that have led to the contamination of water and river sediments. Following their emissions, the majority of trace metals exist in particulate form which can be transported by runoff and end up in rivers where they settle and where a portion can be dissolved into the water column in response to changes in the physico-chemical conditions of the site and under the action of indigenous microorganisms which later can interact with the food chain and pose a potential danger of toxicity to humans and other living organisms. In this study, we have chosen to work on Al-Ghadir River which represents an exceptional and an original case of pollution where the height of sediments, including several types of pollutants, is more than one meter. The aim of this work was to understand and to evaluate the role of the microbial compartment in the sediments of the Al-Ghadir River, which is the most polluting source to the Mediterranean, on the mobility of metals and their effects on underground water. This study was realized in two series of experiments (batch and soil column) with situations similar to those found in the river. A physico-chemical and chemical characterization of the studied sites was conducted as a first step to begin, after that, with the experimental approach which was used to isolate the physico-chemical processes from those which are attributable to microbiological activity. In the experiments conducted in closed reactors (batch), results obtained showed that the microbial activities are correlated with the strong dissolution of metals, especially for Fe, Mn, Pb, Cu and Zn. Iron appeared the most solubilized element and its solubilisation was correlated with the other trace metals suggesting that these metals are associated to iron oxides. This hypothesis was confirmed by sequential extraction procedure indicating the presence of iron-reducing bacteria, which, during the fermentation of glucose and the production of organic acids, reduced iron oxides. These later have led to the dissolution of trace metals and to a change in the bacterial populations which were detected after five days of incubation by the microbiological and the genetic studies. The effect of the bacteria on the mobilization of metals in sediments was then studied in hydrodynamic columns, under conditions similar to those in the field. Results obtained showed that: (i) Studied metals are not leached in the same order and showed the following order (in μg/l): Fe > Mn > Cd > Zn > Cu > Pb ≥ Cr; (ii) Metals will reprecipitate on the neoformed phases after the system returns to equilibrium. Studies of the distribution profile of metals in columns showed that metals were leached homogenously from the sediments during incubation. This distribution was shown to depend on the height of the sediment where the re-distribution was shown at its maximum at the surface of the column sediments (0-10 cm) and became null at a depth between 10 and 25 cm. This phenomenon is explained by the fact that the metals after being dissolved and passed into solution, were then readsorbed to the negative electrochemical, neoformed and colloidal sediment phases which explains the decrease in the concentration of metals in the leachate obtained in the laboratory and suggests that the mechanism of trapping of metals in the column limits the migration of these later to underground water, as the adsorption capacity of present colloïds is not reached and the system is at equilibrium

Pour la climatisation de bâtiments ou d’installations industrielles, les nappes d’eaux superficielles représentent une source de frigories très convoitée. Leurs exploitations intensives depuis plusieurs dizaines d’années conjuguées au redéploiement de la filière géothermique ces dernières années, soulèvent des préoccupations quant à la préservation des ressources en eau. Dans ce contexte, la présente étude vise à évaluer l’impact de variations locales de température sur la qualité physico-chimique et microbiologique des eaux souterraines sur la base (i) de suivis in-situ au niveau de 3 installations réelles exploitant les nappes d’eaux superficielles et, (ii) d’expérimentations sur un pilote (BIOTHERMEX) permettant de reproduire, en conditions parfaitement maitrisées, l’effet de la propagation d’un panache thermique dans un modèle réduit d’aquifère. Dans la gamme de température relevée sur site, les principaux résultats obtenus montrent que les impacts thermiques sont circonscrits au voisinage immédiat de l’installation, pouvant altérer jusqu’à plus d’une dizaine de degrés la sténothermie des nappes. Le suivi des paramètres physico-chimiques n’ont pas fait apparaitre de perturbations significatives sur la période de surveillance, constat étayé par des modélisations hydrogéochimiques. En revanche, une influence significative a été relevée au niveau des principaux descripteurs microbiologiques (activité, diversité de la microflore totale). Enfin, les expériences menées à l’échelle du laboratoire ont permis d’appréhender finement le comportement réactionnel du système et de définir une température de réinjection critique, au-delà de laquelle des désordres potentiels sont attendus. / The use of shallow groundwater as heat source for heat pump is very coveted for air-conditioning of building or industrial facilities. Their intensive use during many years combined with the redeployment of the geothermal industry these last years, raise concerns about the safeguarding of the water resources. In such a context, the present study aims to evaluate the impact of local variations of temperature on the physicochemical and microbiological quality of groundwater systems on the basis of (I) field investigation and, (II) experiments on a pilot (named BIOTHERMEX) making it possible to reproduce, in perfectly supervised conditions, the effect of the propagation of a thermal plume in a reduced aquifer model. Within the temperature recorded on site, principal outcomes showed that thermal impacts are confined in the immediate vicinity of the installation, and were able to deteriorate, up to about ten degrees, the stenothermy of the groundwater systems. The evolution of the physicochemical parameters did not reveal any significant disturbances over the monitoring period, this being also predicted by hydrogeochemical modeling. On the other hand, a significant influence was raised about some microbiological indicators-descriptors (namely activity, diversity of the total microflora). Lastly, the experiments undertaken on the laboratory scale made it possible to finely apprehend the reactional behavior of the system and to define a critical temperature of re-injection beyond which, potential disorders are expected.

Le massif des Béni Snassen situé au Nord-Est du Maroc, se présente en un vaste dôme anticlinal essentiellement composé de terrains calcaires mésozoïques reposant sur un socle granito-schisteux paléozoïque. Par sa nature lithologique et par sa karstification ce massif contient des ressources hydrogéologiques d'une grande importance d'un point de vue économique (alimentation en eau, irrigation...) dans une zone en plein développement touristique, agricole et urbain. Ce travail a permis de mesurer la vulnérabilité des ressources karstiques en eau du massif afin de mettre en place des mesures de protection et de préservation de la ressource et fournir aux acteurs du territoire des outils et un support d'aide à la gestion et l'exploitation durables de cette ressource en eau. Pour répondre à cette problématique il a été nécessaire de croiser grâce aux " Systèmes d'Information Géographique " des données environnementales, anthropiques et territoriales. Cette approche a permis de spatialiser, croiser, superposer et pondérer les différentes couches d'information selon deux entrées : (i) l'entrée environnementale a permis de combiner le contexte géologique, l'évolution géomorphologique, la structuration hydrogéologique et les données bio-pédologique et climatique ; (ii) l'entrée anthropique pose les usages actuels et permet de prendre en compte les modes de réponse (en termes d'aménagement, de protection...) pour préserver la qualité de la ressource en eau. Les activités anthropiques fragilisent le système par la dégradation et la surexploitation des ressources naturelles (défrichement, coupe de bois, incendies, activités agro-pastorales non adaptées, etc.), mais aussi favorisent sa protection par le renforcement du milieu (construction des terrasses agricoles, reboisement, restauration, etc.).

Dans les milieux géologiques hétérogènes, la délimitation des zones de protection autour de puits de captage repose sur la fiabilité des modèles hydrogéologiques utilisés. Celle-ci dépend essentiellement de notre capacité à décrire les propriétés du système aquifère. En raison des mécanismes géologiques complexes impliqués dans la formation des dépôts sédimentaires, les propriétés aquifères et en particulier la conductivité hydraulique (K) montrent une variabilité spatiale importante, qui gouverne l'étalement de soluté. Le manque de données empêche une caractérisation parfaite du champ de K et introduit dès lors une incertitude dans la délimitation des zones de protection. Divers types d'informations liées à cette propriété peuvent être récoltés sur le terrain mais sont, en pratique, peu utilisés en raison de la difficulté de les intégrer dans les modèles hydrogéologiques. Dans ce travail de recherche, l'accent a été mis sur la quantification et la réduction de l'incertitude associée à la localisation des zones de protection en proposant une méthode stochastique permettant de conditionner les champs de K par des mesures directes (données hard) et indirectes (données soft) de cette propriété et plus particulièrement des données de résistivité électrique (ρ) et de hauteur piézométrique (h). L'approche stochastique spatiale qui a été adoptée considère la propriété K comme une fonction spatiale aléatoire et permet, par l'utilisation de méthodes géostatistiques, de caractériser sa variabilité spatiale. Cette approche stochastique génère un ensemble de champs de K, tous statistiquement équiprobables et, par analyse de Monte Carlo, prend explicitement en compte l'incertitude sur les valeurs de K dans la réponse du système, contrairement aux approches déterministes classiques qui considèrent le champ de K calibré comme la meilleure représentation de la réalité et mènent à la définition d'une zone de protection unique dont l'incertitude n'est pas quantifiable. Afin d'évaluer la qualité des résultats obtenus, cette méthode a été appliquée à un cas d'étude virtuel (synthétique) représentant une situation de référence, aussi proche que possible des conditions réelles rencontrées dans les aquifères alluviaux, et dont les propriétés hydrogéologiques sont connues en tout point du domaine modélisé. Elle a également été appliquée au cas d'étude réel d'un aquifère alluvial ayant déjà fait l'objet d'une étude déterministe et dont le nombre de mesures de K est extrêmement faible, nécessitant l'intégration de données de ρ et de h. L'ensemble des résultats montre à quel point l'introduction des données soft, et surtout celle des données de ρ, est un atout qui améliore grandement la caractérisation des champs de K et permet donc non seulement de réduire l'incertitude sur la localisation des zones de protection, mais également d'approcher la forme du tracé des zones de protection réelles. ABSTRACT In heterogeneous geological media, delineation of time-related well capture zone is based on the reliability of the hydrogeological models. It depends strongly on our ability to describe the system aquifer properties. Due to the complex geological processes leading to the formation of natural sediments, aquifer properties and in particular hydraulic conductivity (K) exhibits a large degree of heterogeneity, which governs solute spreading. The lack of K data hampers the complete determination of the K field and introduces uncertainty in capture zone delineation. Several kinds of informations related to this parameter can be collected in the field but are most often not used in practice because of the difficulty to introduce them in hydrogeological models. In this research work, emphasis is given to quantification and reduction of the well capture zone uncertainty by developing a stochastic method integrating direct (hard data) and indirect (soft data) measures of K and particularly electrical resistivity (ρ) and piezometric heads (h). The spatial stochastic approach adopted here considers the property K as a spatial random function and describes its spatial variability by use of geostatistical methods. This approach generates a range of statistically equally likely K fields and takes explicitly into account the K values uncertainty in the system response by performing Monte Carlo analysis, unlike classical deterministic approaches that consider a calibrated K field as the best representation of reality and lead to the definition of a unique capture zone for which uncertainty is unquantified. In order to assess the reliability of the results, this method was applied to a virtual (synthetic) study representing a reference case, very similar to actual alluvial aquifer conditions and for which hydrogeological properties are perfectly known. The method was also applied to a real case of an alluvial aquifer that had already been studied in a determinist framework and for which the number of K measures is very scarce, requiring a conditioning by ρ and h data. The results show how introduction of soft data and especially ρ data greatly improves K field description and therefore allows both to reduce well capture zone uncertainty and to approach the shapes of actual protection zones.

Water resources management is now recognized as a multidisciplinary task that has to be performed in an integrated way, within the natural boundaries of the hydrological basin or of the aquifers. Policy makers and water managers express a need to have tools able at this regional scale to help in the management of the water resources. Until now, few methodologies and tools were available to assess and model the fate of diffuse contaminants in groundwater at the regional scale. In this context, the objective of this research was to develop a pragmatic tool to assess and to model groundwater flow and solute transport at the regional scale. A general methodology including the acquisition and the management of data and a new flexible numerical approach was developed. This numerical approach called Hybrid Finite Element Mixing Cell (HFEMC) was implemented in the SUFT3D simulator developed by the Hydrogeology Group of the University of Liège. A first application of this methodology was performed on the Geer basin. The chalk aquifer of the Geer basin is an important resource of groundwater for the city of Liège and its suburbs. The quality of this groundwater resource is threatened by diffuse nitrate contamination mostly resulting from agricultural practices. New field investigations were performed in the basin to better understand the spatial distribution of the nitrate contamination. Samples were taken for environmental tracers (tritium, CFCs and SF6) analysis. The spatial distribution of environmental tracers concentrations is in concordance with the spatial distribution of nitrates. This allows proposing a coherent interpretative schema of the groundwater flow and solute transport at the regional scale. These new data and the results of a statistical nitrate trend analysis were used to calibrate the groundwater model developed with the HFEMC approach. This groundwater flow and solute transport model was used to forecast the evolution of nitrate concentrations in groundwater under a realistic scenario of nitrate input for the period 2008-2058. According to the modelling results, upward nitrate trends observed in the basin will not be reversed for 2015 as prescribed by the EU Water Framework Directive. The regional scale groundwater solute transport model was subsequently used to compute nitrate concentrations in groundwater under different scenarios of nitrate input to feed a socio-economic analysis performed by BRGM. These computed concentrations were used to assess the benefit, for the users, linked to the reduction of contamination resulting from the changes in nitrate input. These benefits were compared to the costs associated to the implementation of the considered agri-environmental schemes that allow reducing the nitrate input to groundwater.

Les liens entre le climat et la dynamique des aquifères canadiens sont encore mal connus. L'analyse des phénomènes climatiques à grande échelle, qui s'est avérée utile pour comprendre les causes des fluctuations interannuelles des débits en rivière, pourrait également expliquer en partie les cycles observés dans les chroniques de niveaux piézométriques. Ce mémoire a pour objectif d'étudier les causes de la variabilité de ces chroniques. Les analyses en ondelettes et de corrélation sont appliquées sur des chroniques piézométriques, de précipitations et de températures dans trois régions du Canada. Des liens de cause à effet sont recherchés avec quatre indices climatiques: l'Oscillation Nord-Atlantique (ONA), l'Oscillation Arctique (OA), l'indice Pacifique-Amérique du Nord (PAN) et l'anomalie de température au-dessus de la zone Niño-3 (ENSO3). Dans une optique de développement durable, l'étude vise à mieux comprendre le système hydrométéorologique dans son ensemble permettant éventuellement une meilleure gestion de la ressource en eau. Les trois zones choisies sont situées à l'est, au centre et à l'ouest du Canada, pour tenter de représenter des conditions climatiques et géographiques très différentes, soit: l'Ile-du-Prince-Édouard, le sud du Manitoba près de Winnipeg et l'extrême sud de l'Île de Vancouver en Colombie-Britannique. Chacune de ces régions compte trois puits de surveillance qui possèdent des séries de niveaux d'eau d'au moins 32 ans. Sept des neuf unités aquifères étudiées sont à nappe libre. Ces unités sont granulaires pour les sites à l'Île-du-Prince-Édouard, au Manitoba et en Colombie-Britannique. Les chroniques de 32 ans (1974-2005) permettent de décrire les fluctuations interannuelles de périodes de six années ou moins. Les analyses en ondelettes sont donc présentées sous forme de moyenne de périodicité pour des bandes temporelles spécifiques de 2-3 ans et de 3-6 ans. Les résultats révèlent des liens entre certains indices climatiques et les niveaux piézométriques, et par extension avec la recharge, dans chacune des régions ciblées. Dans les trois régions, des corrélations significatives sont observées entre les indices climatiques et les séries piézométriques, surtout pour la bande 3-6 ans. Plus spécifiquement, pour l'Île-du-Prince-Édouard, l'indice ENSO3 est l'anomalie climatique correspondant le mieux à la variable hydrogéologique et ce, dans les deux bandes de variabilité. Dans les prairies, des interactions fortes sont présentes pour les deux bandes de variabilité avec l'indice PAN. À l'Île de Vancouver, les plus fortes relations concernent les indices PAN et l'indice ENSO3 pour la bande de 3-6 ans ainsi que l'ONA pour la bande 2-3 ans. De façon surprenante dans la plupart des cas, les corrélations observées entre les indices climatiques et les séries piézométriques s'avèrent plus fortes que celles obtenues avec les températures et les précipitations, ce qui pourrait provenir du fait que les séries piézométriques sont influencées par une combinaison de variables climatiques. Ces résultats montrent que la variabilité interannuelle des chroniques piézométriques canadiennes peut être expliquée en partie par les phénomènes climatiques à grande échelle. Ils ouvrent la voie à l'intégration de séries d'indices climatiques dans les calculs de prévision des niveaux d'eau souterraine, améliorant ainsi la capacité de gestion de la ressource en eau souterraine. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Niveaux piézométriques, Précipitations, Températures, Indices climatiques, Analyse en ondelettes, Variabilité interannuelle, Canada.

La rivière Noire est un sous-bassin de la rivière Yamaska. Elle est située dans la zone de transition entre deux formations géologiques principales du Québec, soit les Basses-Terres du Saint-Laurent et les montagnes appalachiennes. Dans ce secteur les dépôts meubles sont discontinus et d'étendue limitée; le socle rocheux est très fracturé et hétérogène. Cette région rurale fortement exploitée par l'agriculture intensive et l'industrie porcine présente un fort potentiel de contamination d'origine agricole de l'eau souterraine. Un échantillonnage d'eau souterraine effectué sur l'ensemble du bassin a permis de quantifier les paramètres physico-chimiques de l'eau, les principaux ions, incluant les teneurs en nitrates, ainsi que les contenus en ¹⁸O et deutérium. Ces données sont des indicateurs utiles pour identifier les types d'eau et pour établir des relations entrée-sortie sur l'aquifère. Ces informations, combinées aux données géologiques et à la carte piézométrique, permettent d'identifier des sous-secteurs dans les directions d'écoulement souterrain. Le modèle Modflow a été utilisé pour simuler les scénarios de géologie et de recharge du bassin et ainsi tester la pertinence des directions d'écoulement identifiées précédemment. Ainsi, la rivière Noire et certains de ses tributaires majeurs ont été identifiés comme étant des drains importants de l'aquifère. L'étude du bassin a montré que la direction régionale de l'écoulement de l'eau souterraine est orientée vers le nord-ouest et est principalement régie par la topographie et les propriétés du roc. L'aquifère est vulnérable puisqu'il est de nature libre. D'ailleurs, 31 % des puits échantillonnés présentent des concentrations en nitrates supérieures à 1,0 mg N-NO₃/l probablement d'origine anthropique. La complémentarité des approches utilisées dans le cadre de ce projet a été concluante en ce qui a trait à la caractérisation des écoulements souterrains sur un bassin régional. La modélisation représente adéquatement les caractéristiques du bassin mises en évidence par la caractérisation hydrogéologique et la géochimie. Une meilleure compréhension de la circulation des eaux souterraines sur le bassin versant de la rivière Noire aidera à délimiter les zones les plus vulnérables du bassin, ce qui permettra de réduire le potentiel de contamination de cet aquifère. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Hydrogéologie, Géochimie, Piézométrie, Modélisation, Modflow.

Cette étude a été réalisée sur le mont Covey Hill (Québec, Canada) afin de quantifier les échanges entre l'eau souterraine et trois cours d'eau (Outardes, bassin versant : 23 km2 ; Allen, bassin versant : 26 km2 ; Schulman, bassin versant : 9,5 km2) et d'estimer la recharge vers l'aquifère régional. L'analyse des séries temporelles de débits, de précipitations et de niveaux de la nappe phréatique a été utilisée afin de déterminer la dynamique hydrologique de la zone d'étude. Un bilan hydrique a été calculé et un modèle d'infiltration verticale a été construit afin de calculer les différents flux d'eau sur les bassins versant des rivières Allen et Outardes. Les résultats montrent que le débit de base représente 32, 40 et 4% du débit total des rivières Allen, Outardes et Schulman respectivement. Les analyses corrélatoires et spectrales montrent que les cours d'eau ont un effet mémoire de moins de 10 jours i.e. que le système hydrologique est très dynamique et peu influencé par l'aquifère. Les niveaux piézométriques montrent quant à eux un cycle annuel. Des liens précipitations-débits très clairs, mais de courte durée ont été mis en évidence, de même que des liens précipitations-niveaux piézométriques plus diffus. Ces analyses n'ont pas permis de confirmer la présence d'un lien aquifère-cours d'eau. Un échantillonnage hebdomadaire d'eau de surface a permis l'analyse géochimique de l'eau pendant les saisons estivales de 2007 et 2008. Cette analyse montre que durant l'étiage, la rivière Outardes et le ruisseau Schulman sont alimentés par l'eau provenant du roc fracturé des grès du Potsdam tandis que la rivière Allen est alimentée par l'eau contenue dans les sédiments. Par ailleurs, l'utilisation du 222Rn a montré que la contribution de l'aquifère est faible et très localisée sur les trois bassins. Le calcul du bilan hydrique indique que la rivière Allen est caractérisée par une prépondérance de l'infiltration tandis que la rivière Outardes est surtout alimentée par le ruissellement de surface. Les milieux humides présents sur le bassin de la rivière Allen jouent un rôle important pour ralentir les écoulements et favoriser ainsi la recharge tandis que la présence de grès peu perméable verticalement (Flat Rock) semble favoriser le ruissellement sur le bassin Outardes. La recharge modélisée au moyen du Modèle d'infiltration verticale (MIV) est de 227 ± 73 mm pour la rivière Allen et de 240 ± 79 mm pour la rivière Outardes, mais cette dernière valeur est probablement surestimée en raison du manque de précision du MIV pour simuler le ruissellement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : échanges nappe-rivière, recharge, séries temporelles, Covey-Hill.