Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Depuis quelques années, les autorités publiques de nombreux pays se disent intéressées par l'intégration des politiques de gestion de l'eau et appuient l'idée d'une gestion intégrée de l'eau. Mais, quelle signification doit-on accorder à cette volonté en regard de la diversité des cultures nationales et des pratiques historiquement instituées? Quelle est plus précisément la portée d'une gestion planifiée des politiques de l'eau à l'échelle d'un bassin, à savoir les potentialités et contraintes politiques et techniques liées au territoire, et quels ajustements sont possibles lors de la mise en oeuvre d'une telle forme de gestion ? L'objectif général de la présente recherche est d'apporter un éclairage sur ces questions, en mettant l'accent sur les changements institutionnels survenus au Québec au cours des trente dernières années en matière de gestion de l'eau. Le sujet de cette recherche, qui est celui de la mise en oeuvre d'une gestion planifiée de l'eau et du territoire par les institutions publiques, rejoint le problème général de la durabilité de l'institution d'une approche ensembliste de gestion des ressources et du territoire et le problème spécifique de cette durabilité en regard du contexte particulier de l'aménagement d'un bassin, celui de la rivière Yamaska, dans la perspective d'un nouveau mode de régulation du territoire et de l'eau. Afin d'aborder ces problèmes, nous devons nous questionner sur le contexte de gestion de l'état québécois face à son territoire et les enjeux plus précis de la gestion de l'eau qui en découlent sous la forme de problèmes de régulation. Au Québec, il s'agit particulièrement d'observer et d'analyser comment les logiques d'acteurs institutionnels qui soutiennent une variété de régulations sectorielles vont s'imposer face à une logique d'ensemble dont témoigne le plan Yamaska. L'hypothèse centrale étant que ces logiques d'acteurs vont dominer la logique d'ensemble promue par l'État québécois à la fin des années 1960 et que cette domination va impliquer le renforcement des régulations sectorielles sur le territoire avec une série d'effets non anticipés qui mettent en péril le principe de durabilité recherché par le plan initial. L'exemple historique du plan d'aménagement du bassin de la Y amaska que nous utilisons comme étude de cas est révélateur des enjeux de la gestion de l'eau tels qu'ils structurent encore à la fin des années 1990, le contexte québécois de gestion de l'eau. L'évaluation, de nature qualitative et descriptive, veut mettre en évidence la signification à la fois politique, technique et territoriale du premier projet de gestion intégrée au Québec en soulevant l'importance du poids des acteurs institutionnels dans la régulation du territoire et les effets territoriaux de la structuration de la gestion de l'eau au Québec dans la durée. Ce cas révèle non seulement les difficultés de la gestion de l'eau, mais soulève le problème de structuration institutionnelle à l'origine de ces difficultés. Notre analyse est donc centrée sur une interprétation de la capacité limitée des acteurs institutionnels à réagir aux contraintes et contradictions territoriales révélées à travers la mise en œuvre du projet d'aménagement de la Yamaska qui se voulait unificateur, et sur les multiples territoires de la gestion de l'eau qui sont associés à un mode de gestion de l'eau fragmenté.

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'adoption par le Québec d'une politique nationale de l'eau en 2002, mettant l'accent sur la gestion intégrée de l'eau par bassin versant, a suscité le besoin d'une délimitation précise des bassins versants, cruciale pour une modélisation hydrologique efficace et une gestion optimale de l'eau. Les Modèles Numériques de Terrain (MNT) générés par des technologies comme le LiDAR jouent un rôle essentiel dans ce processus, mais ils contiennent inévitablement des erreurs qui introduisent de l'incertitude dans la délimitation des bassins versants. Cette étude explore l'incertitude associée à la délimitation des bassins versants dérivés des MNT, en se concentrant sur divers paramètres hydro-géomorphologiques tels que l'Indice Topographique d'Humidité (TWI), l'Indice de Position Topographique (TPI), et la pente. En utilisant une approche stochastique, nous avons généré plusieurs délimitations de bassins versants pour analyser l'incertitude et identifier les facteurs y contribuant. Nous avons évalué quatre régions du Québec avec des caractéristiques topographiques et géomorphologiques différentes. Les résultats montrent que les grands bassins versants tendent à avoir une incertitude plus faible dans la délimitation, tandis que les petits bassins versants sont plus sujets à l'incertitude. Les paramètres hydro-géomorphologiques tels que le TWI et le TPI se sont révélés être des indicateurs significatifs de l'incertitude. Des valeurs de TPI plus faibles (indiquant un terrain plus plat) et des valeurs de TWI plus élevées étaient associées à des délimitations plus diffuses. La pente, en revanche, était moins indicative de l'incertitude, suggérant que la forme et la topographie du terrain jouent un rôle plus important dans la précision de la délimitation des bassins versants. Ces résultats contribuent à la compréhension et à la gestion des incertitudes dans la délimitation des bassins versants, aidant ainsi à des pratiques de gestion de l'eau plus fiables au Québec. / Quebec's adoption of a national water policy in 2002, emphasizing integrated water management by watershed, has driven the need for accurate watershed delineation, crucial for effective hydrological modeling and water management. Digital Elevation Models (DEMs) generated through technologies like LiDAR play a pivotal role in this process, yet they inherently contain errors that introduce uncertainty into watershed delineation. This study explores the uncertainty associated with watershed delineation derived from DEMs, focusing on various hydrogeomorphological parameters like Topographic Wetness Index (TWI), Topographic Position Index (TPI), and slope. Using a stochastic approach, we generated multiple watershed delineations to analyze uncertainty and identify the factors contributing to it. We assessed four regions in Quebec with different topographic and geomorphological characteristics. The results show that larger watersheds tend to have lower uncertainty in delineation, while smaller watersheds are more prone to uncertainty. Hydrogeomorphological parameters such as TWI and TPI were found to be significant indicators of uncertainty. Lower TPI values (indicating flatter terrain) and higher TWI values were associated with more diffuse delineations. Slope, on the other hand, was less indicative of uncertainty, suggesting that terrain shape and topography play a more significant role in accurate watershed delineation. These findings contribute to understanding and addressing the uncertainties in watershed delineation, thereby aiding more reliable water management practices in Quebec.

Titre de l'écran-titre (visionné le 13 novembre 2023) / Dû à son contexte transfrontalier, interprovincial et intergouvernemental, la gestion du bassin versant de la rivière des Outaouais est confrontée à une myriade d'enjeux. Notre étude vise donc à comparer les modèles de gestion intégrée de l'eau par bassin versant de part et d'autre de la frontière entre l'Ontario et le Québec afin d'obtenir une meilleure compréhension de ces enjeux. Pour ce faire, nous avons réalisé des entretiens semi-dirigés auprès de huit directeurs généraux travaillant pour des organismes de gestion des bassins versants québécois et ontariens. De plus, nous avons également réalisé une analyse documentaire à partir de 27 documents de gestion émanant pour la plupart des différents organismes de gestion situés sur le bassin versant à l'étude. Au niveau des organismes de gestion, nos résultats de recherche ont permis de constater que les offices de protection de la nature institués en Ontario endossent beaucoup plus de rôles et de responsabilités dans le processus de gestion de l'eau que les organismes de bassin versant au Québec. Les OPN opèrent d'ailleurs avec des budgets beaucoup plus élevés et avec de plus grandes équipes que les OBV. Ensuite, en ce qui a trait à leur structure de gouvernance, les OBV offrent des tables de concertation qui sont encadrées par les règles de fonctionnement du MELCC. Les OPN, pour leur part, forment des comités sectoriels sans structure prédéfinie. La participation du public au processus de gestion est donc un peu plus formalisée au Québec qu'en Ontario. Enfin, en ce qui concerne les enjeux de gestion, la taille impressionnante du bassin versant de la rivière des Outaouais nuit à une intégration optimale des acteurs. De plus, elle complexifie énormément la coordination des activités de gestion entre les différents acteurs et nuit à la création d'une vision commune. Les initiatives de protection de l'eau n'y sont donc pas harmonisées, mais plutôt sectorielles et fragmentées. Pour ces raisons plusieurs enjeux de conservation demeurent insolubles sur ce bassin. Ce mémoire permet donc de contextualiser les enjeux de gestion de l'eau sur le bassin versant de la rivière des Outaouais et soulève du même coup certaines pistes de solution. / Due to its transboundary, interprovincial, and intergovernmental context, the management of the Ottawa River watershed faces a myriad of challenges. Our study aims to compare integrated watershed water management models on both sides of the Ontario-Quebec border to gain a better understanding of these issues. To achieve this, we conducted semi-structured interviews with eight general managers working for Quebec and Ontario watershed management organizations. Additionally, we conducted a literature review based on 27 management documents which mostly came from the different management organizations located in the studied watershed. As of the organizations, our research findings revealed that conservation authorities established in Ontario assume far more roles and responsibilities in the water management process than watershed organizations in Quebec. CAs also operate with significantly larger budgets and teams than their Quebec counterparts. Moving to governance structure, watershed organizations provide consultation tables that are regulated by the Ministry of Environment and Fight against Climate Change (MELCC) in Quebec. In contrast, conservation authorities establish sectoral committees without predefined structures. Public participation in the management process is therefore slightly more formalized in Quebec than in Ontario. Concerning management challenges, the vast size of the Ottawa River watershed impedes optimal integration of stakeholders, significantly complicating coordination efforts among diverse actors and hindering the creation of a common vision. Consequently, water protection initiatives are not harmonized but rather sector-specific and fragmented. As a result, several conservation challenges remain unresolved within this watershed. This thesis thus contextualizes water management issues within the Ottawa River watershed and simultaneously presents potential solutions.

La gestion intégrée des ressources en eau par bassin versant requiert de bonnes connaissances du territoire à l'étude afin d'inclure le suivi de la qualité de l'eau de la « source au robinet » dans la planification territoriale. Un accès efficace à tout type de données relatives à la qualité de l'eau, incluant l'occupation du sol et les risques (impacts anthropiques, environnementaux, etc.), permettrait aux intervenants de divers milieux de prendre en considération le portrait complet des informations disponibles pour une prise de décision éclairée. Inventorier, assembler, analyser et interpréter les données peut représenter un défi supplémentaire lorsque les informations à colliger proviennent de sources différentes, tout particulièrement pour les organismes de bassins versants (OBV) et les petites municipalités qui n'ont pas toujours les moyens d'avoir des spécialistes en gestion de bases de données et en systèmes d'information géographique (SIG). Ce projet de maîtrise porte sur le développement d'un cadre méthodologique concernant l'acquisition, la gestion et l'utilisation des données relatives à la qualité de l'eau dans les bassins versants où existent des prises d'eau potable. Après une étude approfondie des exigences gouvernementales concernant la protection des sources, il sera question d'optimiser la gestion des données en concordance avec le Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection (RPEP) du Québec. Dans un contexte où de nombreuses municipalités du Québec doivent répondre aux exigences du RPEP d'ici 2021, un logiciel spécialisé en gestion des données sur la qualité de l'eau a été adapté afin d'aider les gestionnaires de la ressource en eau qui ont le mandat de répondre au RPEP. Ce projet permettra d'optimiser le processus d'acquisition et de traitement de l'information requise (eau et territoire) pour l'évaluation de la vulnérabilité des prises d'eau potable. L'évaluation de la vulnérabilité des prises d'eau potable est une démarche fondamentale de la protection des sources d'eau et de l'harmonisation de cette dernière avec l'occupation du territoire. La méthodologie développée pour une étude de cas dans les Laurentides montréalaises est applicable à d'autres bassins versants du Québec et d'ailleurs.

Les Contrats de rivière et les Schémas d'Aménagement et de Gestion des Eaux font partie des nouveaux instruments d'action publique misant sur un gain d'efficacité environnementale par leur territorialisation. La recherche pose l'hypothèse que cette efficacité dépend de la manière dont les acteurs qui mettent en œuvre ces dispositifs se saisissent de leurs dimensions territoriales. Elle propose la notion de ressort territorial pour désigner l'ensemble des ressources territorialisées et territorialisantes issues des processus dialectiques et diachroniques entre les constructions territoriales autour de l'eau et les projets pour sa gestion. La recherche explore les stratégies territoriales déployées dans l'élaboration et la mise en œuvre de ces dispositifs et analyse leurs implications en termes de modification des représentations et des pratiques des usagers de l'eau et in fine de l'état environnemental des ressources et des milieux aquatiques. La démonstration s'appuie sur le cas empirique de la vallée de la Drôme dans les quatre dernières décennies. Le corpus est constitué de comptes-rendus de réunions, de documents de projets et d'articles de presse ainsi que d'entretiens et de cartes mentales réalisés auprès des usagers et des gestionnaires de l'eau.Les résultats de la recherche portent sur les mécanismes et les conditions par lesquels la gestion territoriale de l'eau peut être gage d'efficacité environnementale. Des facteurs déterminants sont mis en évidence : (i) la mise en synergie des projets de développement territorial avec ceux de la gestion environnementale ; (ii) la mobilisation des dimensions identitaires des dispositifs de gestion des eaux et (iii) les intentions et les capacités d'action de certains gestionnaires. A cet égard, les structures intercommunales, et en leur sein, les binômes élus/agents de développement, constituent des acteurs moteurs de l'activation des ressorts territoriaux de la gestion de l'eau.

Le concept d'intégration dans la gestion intégrée de l'eau par bassin versant (GIEBV) a été sélectionné pour décloisonner les différentes approches et mieux protéger les ressources en eau dans une optique de développement durable. Ce processus intégré, caractérisé par la transversalité de nombreux enjeux, est complexe. L'évaluation des politiques publiques rattachée à ce type de gestion, l'est tout autant. Au-delà des avancées réalisées dans les dernières décennies, plusieurs problématiques freinent toujours l'intégration de la GIEBV au Québec. Divers ouvrages scientifiques québécois ont abordé divers thèmes et solutions pour la GIEBV. À travers notre démarche, plusieurs de ces analyses ont été sélectionnées et structurées autour de quatre types d'intégration (verticale, de la connaissance, participative, territoriale). Cette approche a permis d'identifier certains enjeux fondamentaux de la GIEBV et de mettre en relation diverses recommandations sous forme de synthèse afin d'évaluer la Politique nationale de l'eau (PNE) de 2002. Dans une optique de responsabilisation des acteurs de l'eau, ces pistes de solutions peuvent bonifier l'approche de la nouvelle Stratégie québécoise de l'eau (2018-2032) et ainsi renforcer le caractère intégré de la GIEBV au Québec. Nos résultats amènent à voir que, malgré les efforts des 15 dernières années, l'intégration pour la GIEBV n'est pas suffisamment effective. Bien qu'une évolution plus marquée soit observée pour l'intégration participative, certaines avenues devraient toutefois être davantage considérées pour ce type d'intégration comme celles d'acteurs plus responsabilisés œuvrant dans une dynamique plus collaborative et une clarification du rôle des organismes de bassins versants (OBV). Pour sa part, l'intégration verticale serait plus efficace par une décentralisation des responsabilités vers le palier régional, une législation révisée afin d'assurer une plus grande concordance entre ministères et secteurs d'activités ainsi que par la mise en place d'un système de redevance diversifié. Pour l'intégration de la connaissance, les différents types de savoirs (scientifiques, locaux, experts) devraient être mieux valorisés dans toutes les étapes du processus de la GIEBV. Pour l'intégration territoriale, l'échelle du bassin versant devrait être davantage considérée comme la plus pertinente pour la planification territoriale et pour articuler davantage la réalité des sous-bassins versants en matière de GIEBV jusqu'aux différents ministères.

Au cours des dernières années, le territoire québécois a connu des inondations importantes, qui sont venues mettre en évidence les effets des changements climatiques de même que l'impératif de les anticiper. Or, jusqu'à maintenant, le cadre institutionnel, notamment en matière d'aménagement du territoire, encourage plutôt des réponses réactives aux aléas. L'intégration des changements climatiques et la prévision de leurs impacts dans la prise de décision des politiques sont pourtant déterminantes de la résilience des milieux. Les défis de la gestion de l'eau s'illustraient dans ce mémoire, à travers la gestion du barrage Jules-Allard situé à l'embouchure du Grand Lac Saint-François, un des plus grands lacs au Québec méridional. Les nombreux usages du lac sont fortement liés à la gestion des niveaux d'eau par le barrage et entrainent plusieurs problématiques sociales, économiques et environnementales. Les inondations récurrentes en amont et en aval du barrage, l'érosion des rives, la baisse de la qualité de l'eau, la gestion des quais pour les bateaux de plaisance, l'implantation de plantes exotiques envahissantes à relever. Ce travail de recherche appuyé par un sondage auprès des acteurs du milieu dont l'organisme de bassin versant, les associations de riverains, le gestionnaire du barrage et les instances municipales ont révélé que certaines problématiques étaient le fait d'un décalage entre les connaissances issues de l'expérience individuelle et celles provenant de la science ou encore des lois et des normes associées. Un ajustement dans le plan de gestion du barrage soutenu par des changements dans les pratiques d'aménagements en matière de protection des rives, de préservation des milieux humides, un resserrement des normes de rejets d'eaux usées agricoles et municipales permettraient d'atténuer certaines problématiques. Une uniformisation des politiques municipales à l'échelle du bassin versant du Grand Lac Saint-François et une meilleure prise en compte du rôle de l'organisme de bassin versant dans la gouvernance de l'eau seraient une avenue pertinente à l'adaptation des communautés locales aux changements climatiques. / In recent years, Quebec has experienced major floods, which have highlighted the effects of climate change and the need to anticipate them. However, until now, the institutional framework, particularly in terms of land use planning, has encouraged reactive responses to hazards. The integration of climate change and the forecasting of its impacts in policy-making is, however, a determining factor in the resilience of environments. The challenges of water management were illustrated in this paper through the management of the Jules-Allard dam located at the mouth of Grand Lac Saint-François, one of the largest lakes in southern Quebec. The numerous uses of the lake are strongly linked to the management of water levels by the dam and lead to several social, economic and environmental problems. Recurrent flooding upstream and downstream of the dam, shoreline erosion, declining water quality, dock management for recreational boats, and the establishment of invasive exotic plants are some of the issues that need to be addressed. This research work, supported by a survey of stakeholders, including the watershed organization, riparian associations, the dam manager and municipal authorities, revealed that certain problems were the result of a discrepancy between knowledge from individual experience and knowledge from science or from laws and associated standards. Adjustments to the dam management plan, supported by changes in shoreline protection and wetland preservation practices, and stricter standards for agricultural and municipal waste water discharges would alleviate some of the issues. Standardization of municipal policies throughout the Grand Lac Saint-François watershed and greater consideration of the role of the watershed organization in water governance would be a relevant way for adapting local communities to climate change.

Le partage équitable des bénéfices dans les bassins fluviaux transfrontaliers est nécessaire pour résoudre les conflits entre les pays riverains et atteindre un consensus sur les activités de développement et de gestion du bassin versant. Le partage des bénéfices doit être discuté collectivement par tous les pays riverains pour être perçu non seulement comme efficace, mais aussi équitable. La littérature actuelle décrit principalement ce que l’on entend par le partage des bénéfices d’un point de vue conceptuel. Les arrangements institutionnels pratiques qui assurent le bien-être économique maximal, ainsi que les méthodes développées en collaboration pour encourager le partage équitable des bénéfices, ne sont toutefois pas présentés. L’objectif global de ce projet de thèse est de développer un arrangement institutionnel, qui comprend à la fois des politiques de répartition de l’eau et des mécanismes de partage des bénéfices, afin d’améliorer la gestion des ressources en eau transfrontalières et d’encourager la coopération entre les pays riverains. La méthodologie étend l’approche traditionnelle, basée sur des stratégies d’allocation très limitées en allouant efficacement les ressources en eau et le partage équitable des bénéfices découlant de l’utilisation de l’eau. Cette thèse détaille l’arrangement institutionnel développé et, à travers trois activités distinctes, les principales composantes de l’arrangement sont analysés. Dans l’arrangement institutionnel, une autorité de bassin fluvial (RBA) est l’opérateur d’un système axé sur le marché, dans lequel les politiques d’allocation économiquement efficaces sont identifiées et imposées aux usagers de l’eau, qui doit payer pour l’eau qui leur est alloué. Ces frais sont collectés et redistribués, via une règle de partage spécifique au bassin fluvial, afin d’assurer l’équité entre les usagers de l’eau. Le bassin du Nil oriental est utilisé comme étude de cas pour illustrer l’approche. Il y a des secteurs hydroélectriques et agricoles répartis dans trois pays (Egypte, Soudan et Ethiopie) et une longue histoire de non-coopération dans ce bassin. La répartition actuelle de l’eau repose sur des accords bilatéraux de l’époque coloniale, qui désignent l’Egypte et le Soudan comme les seuls bénéficiaires des eaux du Nil. La coopération future est impérative dans ce bassin pour profiter du potentiel hydroélectrique en Ethiopie, et du potentiel de l’agriculture au Soudan, ainsi que pour atténuer, autant que possible, les effets du changement climatique. Les résultats montrent que la gestion coopérative du bassin du Nil oriental, et de son infrastructure, augmenterait considérablement les bénéfices économiques à l’échelle du bassin et entraiînerait une répartition de l’eau plus efficace. L’arrangement institutionnel garantit que l’eau est retirée ouù elle a la plus grande valeur et que les investissements en amont dans des projets à faible productivité sont découragés. Le plus haut niveau de coopération est effectuée en vertu d’une institution supranationale et toutes les parties doivent se mettre d’accord sur la définition de l’équité dans le le partage des bénéfices. L’imposition d’axiomes spécifiques sur la base de cette vision collaborative de l’équité se traduit par une solution unique pour la répartition des bénéfices économiques. Une règle de partage élaborée avec la participation des parties prenantes peut être plus acceptable parce que la définition de la règle n’est pas contestée, comme ce serait le cas si les règles existantes avaientété appliquées avec leurs propres définitions de l’équité. Enfin, les résultats globaux montrent que la réalisation de compromis entre l’efficacité et l’équité peut se produire lorsque ces deux principes de répartition de l’eau sont couplés afin de maximiser les avantages de l’utilisation de l’eau, puis de réaffecter ces d’une manière équitable. / The equitable sharing of benefits in transboundary river basins is necessary to solve disputes among riparian countries and to reach a consensus on basin-wide development and management activities. Benefit-sharing arrangements must be collaboratively developed to be perceived not only as efficient, but also as equitable, and to be considered acceptable to all riparian countries. The current literature mainly describes what is meant by the term benefit sharing, in the context of transboundary river basins, and discusses this from a conceptual point of view. Practical, institutional arrangements that ensure maximum economic welfare, as well as collaboratively developed methods for encouraging the equitable sharing of benefits, are, however, not provided. The overall objective of this PhD project was to develop an institutional arrangement, that includes both water allocation policies and benefit-sharing mechanisms, to improve the sustainability of managing transboundary water resources and to encourage cooperation between riparian states. The methodology extends the traditional approach, which is based on highly constrained allocation policies, that merely complement existing management institutions, by efficiently allocating water resources and then equitably sharing the benefits derived from water use. This thesis details the institutional arrangement developed and, through three separate activities, the main components of the arrangement are analyzed. A river basin authority (RBA) is the operator of a market-based system, in which economically efficient allocation policies are identified and imposed on water users, who are charged for the water allocated to them. These charges are collected and redistributed, via a sharing rule specific to the river basin, to ensure equity among the water users. The Eastern Nile River Basin is used as the case study to illustrate the approach. There are important hydropower and agricultural sectors spread across three countries (Egypt, Sudan and Ethiopia), and there is a long history of non-cooperation in this river basin. Current water allocation is based on colonial era bilateral agreements that designate Egypt and Sudan as the only beneficiaries of the Nile waters. Future cooperation is imperative, in this basin, to take advantage of hydropower potential in Ethiopia, and agriculture potential in Sudan, as well as to mitigate, as much as possible, the effects of climate change in the near future. Results reveal that the cooperative management of the Eastern Nile River Basin and its infrastructure would significantly increase the basin-wide economic benefits and lead to more efficient water allocation. The institutional arrangement ensures that water is withdrawn where it has the greatest value (efficient water allocation is established) and that upstream investments in low productivity projects are discouraged. The highest level of cooperation is effectuated through a supranational institution and all parties must agree on the definition of fairness in the sharing of benefits.The imposition of specific axioms, based on this agreedupon vision of fairness results in a unique solution for the distribution of economic benefits. A sharing rule developed with stakeholder input may be more acceptable because the definition of the rule is not in question, as would be the case if existing rules were applied with their inherent definitions of equity. Finally, overall results show that achieving trade-offs between efficiency and equity can occur when these two principles of water allocation are coupled to first maximize the benefits from water use and then reallocate these in an equitable manner.

La modélisation intégrée du système d’assainissement urbain offre la flexibilité nécessaire pour développer des solutions qui bénéficient le plus au système global, en mettant l'accent sur la quantité et la qualité de l'eau, Les modèles intégrés offrent des avantages par rapport aux modèles traditionnels des sous-systèmes individuels en facilitant l’analyse efficace des interactions entre ces différents systèmes individuels (c.-à-d. les bassins versants, les égouts, les stations d’épuration et les eaux réceptrices) dans une seule plateforme de modélisation. La complexité réduite de ce type de modèle diminue le fardeau de calcul par rapport à leurs homologues détaillés, ce qui permet une plus large gamme d'évaluations telles que l'analyse de scénarios, l'optimisation par contrôle en temps réel et l’analyse d'incertitude par approche Monte Carlo. Le potentiel de créer ces types de modèles intégrés représentatifs a été démontré dans de multiples études, mais les méthodes existantes pour développer ces modèles ne sont pas bien établies ni bien documentées et nécessitent donc un grand effort pour chaque nouveau cas d’étude. De plus, l'absence d'une méthode standardisée pour représenter la partie du modèle qui simule la quantité d'eau limite l'application de ces modèles pour des études de qualité de l'eau. Bien que la recherche soit nécessaire pour développer et optimiser toutes les méthodologies impliquées dans le développement de modèles intégrés de systèmes d'eaux usées urbaines, ce projet se concentre sur les modèles conceptuels simplifiés des bassins versants et des égouts pour la quantité d'eau. L'objectif de cette étude était de développer une procédure structurée pour traduire des modèles hydrologiques et hydrauliques détaillés en modèles conceptuels simplifiés utilisés dans la modélisation du système intégré des eaux usées urbaines. L'objectif était d'améliorer la répétabilité, la flexibilité et l'efficacité de l'approche générale, indépendamment de la plateforme de modélisation choisie. Cette tâche a été réalisée en extrayant les principales étapes et considérations tout en construisant deux modèles conceptuels simplifiés d'une étude de cas au centre d'Ottawa, au Canada. La partie urbaine centrale (6 400 ha) d'un modèle détaillé PCSWMM de la Ville d'Ottawa, contenant une combinaison d'égouts séparés, partiellement séparés et combinés, a été utilisée comme modèle de référence dans cette étude de cas. La tâche principale consistait à déterminer comment traduire ce modèle détaillé en modèle conceptuel simplifié de manière structurée, systématique et répétable en utilisant WEST comme plateforme. La procédure développée suit une séquence similaire à celle des protocoles examinés dans la revue de la littérature, tout en tenant compte des spécificités liées à l'agrégation des bassins versants et des égouts. Les quatre phases principales sont la définition du projet, le développement du modèle, la calibration et la validation. Deux versions du modèle conceptuel ont été créées : le premier a d'abord été créé avec un certain niveau d'agrégation, tandis que le deuxième était plus agrégé que le premier modèle, avec environ la moitié du nombre de bloques et de réservoirs. Les deux modèles ont été calibrés et comparés au modèle détaillé. Les résultats des simulations ont montré que le volume total et la dynamique des débits calculés par les modèles conceptuels ont bien émulé ceux du modèle détaillé (< < 10% de différence), tout en fournissant une réduction significative du temps de calcul (10 à 80 fois). La réduction du temps de simulation pour le modèle le plus agrégé n'était pas équivalente au niveau d'agrégation augmentée, principalement parce qu’il y a une quantité de code qui est présente dans les deux codes et prend donc le même temps de calcul. Comme généralement anticipé, des différences plus grandes, mais acceptables, ont été observées en validation. Ces différences ont été attribuées à plusieurs facteurs, tels que le manque de calibration avec des données sur une période longue, les représentations simplifiées des structures spéciales, les différences entre les mécanismes utilisés dans les modèles détaillés et conceptuels pour représenter le durée de pluie, et la configuration du code de modèle. Dans l'ensemble, la validation a été une réussite étant donné que la calibration a été effectuée à l'aide d'événements de courte durée alors que la validation a utilisé une longue série de données. En général, la procédure conçue a permis de réduire le travail manuel associé à la construction d'un modèle et à bien structurer la façon de construire des modèles conceptuels. Des connaissances pour chacune des différentes phases de modélisation ont également été acquises tout au long du processus du développement des deux modèles. Dans la phase ‹‹ Définition du projet ››, les objectifs du modèle conceptuel ont guidé la méthode de développement et de calibration du modèle. Les bassins versants et les égouts ont été délimités simultanément dans la phase de ‹‹ Développement du modèle ››, tout en tenant compte des emplacements des structures hydrauliques clés, des pluviomètres et des structures de débordement. La phase de ‹‹ Calibration ›› a permis l'avancement le plus systématique étant donné qu'un bon ordre de calibration a été défini et un ensemble limité de paramètres a été ciblé pour chacune des étapes de calibration. La phase de ‹‹ Validation ›› s'est révélée essentielle pour repérer des lacunes dans les hypothèses de base et les valeurs calibrées, afin de déterminer si le modèle est prêt à être utilisé ou doit être modifié. Une procédure efficace et structurée qui traduit les représentations des bassins versants urbains et des égouts de modèles détaillés en modèles intégrés conceptuels a été développée et appliquée avec succès à une étude de cas. Comme démontré dans ce projet, l'application de la procédure structurée mènera au développement efficace de modèles intégrés représentatifs, ce qui augmentera leur utilisation potentielle pour tester des scénarios réalistes. Pour raffiner et améliorer la procédure formulée, il est recommandé de l'appliquer à d’autres études de cas. / Modelling urban wastewater networks within integrated systems, focusing on both water quantity and quality, introduces flexibility to develop solutions with greatest benefit to the overall system. Integrated models provide benefits over traditional single sub-system models by facilitating efficient analysis of interactions between the individual components of urban water systems (i.e. catchments, sewers, treatment plants, and receiving waters) within a single modelling platform. The reduced complexity of this type of model decreases the computational burden compared to their detailed counterparts. This allows for a wider range of assessments such as scenario-testing, RTC optimization, and Monte Carlo uncertainty analyses. The potential to create these types of representative integrated models was proven in multiple studies, however, the current methods to develop these models are not well-established nor well documented, and therefore require significant work for each case study. Furthermore, the lack of a standardized method to represent the water quantity portion limits the wide-scale application of such models for water quality studies. Although research is required to further develop and optimize all methodologies involved with building Integrated Urban Wastewater System (IUWS) models, this project focuses on the simplified catchment and sewer conceptual models for water quantity. The objective of this study was to develop a structured procedure to translate detailed hydrologic and hydraulic models into the simplified conceptual models used in IUWS modelling. The aim was to improve repeatability, flexibility and efficiency of the general approach, regardless of chosen modelling platforms. This task was achieved by extracting the key steps and considerations while building two simplified conceptual models of a case study in central Ottawa, Canada. The central urban portion (6,400 ha) of a calibrated detailed PCSWMM model of the City of Ottawa, containing a mix of separated, partially-separated and combined sewer areas, was used as the reference model in this case study. The main task involved determining how to translate this detailed model into simplified conceptual models, using WEST as the platform, in a structured, systematic and repeatable way. The resultant developed procedure follows a similar sequence as the protocols reviewed in the literature review, while taking into consideration specifics related to aggregating catchments and sewers. The four main phases of this thesis are Project Definition, Model Development, Calibration and Validation. Two versions of the lumped model were created; the first was created with a certain level of aggregation, while the second was a further aggregation of the first model, resulting in about half the number of blocks and reservoirs. Both models were calibrated and compared to the detailed model as well as to each other. The simulation results showed that the volume and dynamics (ie. the shape of the hydrographs) of the conceptual models emulated those of the detailed model well (< < 10% differences), while providing a significant reduction in simulation-time speed-up (10 to 80 times faster than the detailed model). The simulation time reduction in the more aggregated model was not equivalent to the increased level of aggregation, mostly due to the fixed amount of basic calculation required in each model. As generally expected, larger but acceptable differences were found during the validation period compared to the calibration period. These differences were attributed to several factors, such as the lack of a long-time series calibration, oversimplified representations of special structures, the different mechanisms in the detailed and conceptual models used to represent wet weather flow, and the configuration of the model code. Overall, the validation was successful given the fact that the calibration was performed using events whereas the validation used an extended time series of 45 days. In general, the devised procedure helped reduce the manual labour associated with building a model and structured the approach to build the conceptual models. General findings from the various identified phases were also documented throughout the model building process. In the Project Definition phase, the conceptual model’s objectives guided the method of model development and calibration. The catchments and sewers were delineated concurrently in the Model Development phase, while taking into consideration the locations of the key hydraulic structures, raingauges and overflows. The Calibration phase allowed for the most systematic advancement of the model build, given that a good calibration order was defined and a limited set of parameters was targeted in each successive run. The Validation phase proved critical in pinpointing deficiencies in the initial assumptions and calibrated values, thus determining whether the model is ready for use or needs to be modified through one of the preceding phases. An efficient and structured procedure that translates catchment and sewer representations from detailed to conceptual models in IUWS was developed and successfully applied to a case study. As demonstrated in this project, applying the proposed structured procedure will lead to the efficient development of representative IUWS models, thus increasing their potential use to test real-life scenarios. To challenge and improve the formulated procedure, applying it to multiple case studies is recommended.