Cette thèse est consacrée à l'amélioration de la surveillance de la qualité de l'eau potable en réseau de distribution (RD) et à son. Le principal RD de la ville de Québec (Canada) est étudié. La thèse comporte quatre chapitres. Le premier porte sur la qualité microbiologique de l'eau. Il introduit de nouvelles approches statistiques pour modéliser les comptes de bactéries hétérotrophes anaérobies et aérobies facultatives (BHAA) utilisées comme indicateur de la variabilité de la qualité de l'eau. Les résultats obtenus permettent de définir des stratégies saisonnières afin de réduire les comptes de BHAA en réseau. Le second chapitre traite également de la qualité microbiologique de l'eau. En utilisant les paramètres significatifs des modèles du premier chapitre, il modélisé le compte des BHAA en utilisant des techniques de logique floue. Les résultats permettent d'utiliser les modèles construits comme des ± classificateurs ¿ facilitant l'identification des endroits du RD vulnérables à la contamination microbienne, aidant ainsi dans le processus de décision. Le troisième chapitre est centré sur la création d'un protocole formel pour sélectionner et prioriser les secteurs d'échantillonnage de l'eau en intégrant des paramètres de qualité d'eau, d'intégrité structurale du réseau et d'exposition de la population. Le protocole utilise le concept de risque et applique des techniques de logique floue pour créer un indice permettant d'ordonner les secteurs d'échantillonnage du RD. Le dernier chapitre traite de la réconciliation du 'risque réel' de l'eau distribuée et du ± risque perçu ¿ par les consommateurs. Il applique le concept de ± déploiement de fonctions de qualité ¿ pour prioriser les besoins des consommateurs et les caractéristiques de l'eau et du RD pour satisfaire les besoins priorisés.