Reproduction de : Thèse de doctorat : Pharmacie. Toxicologie : Nantes : 2007. / Bibliogr.

Thèse (Ph.D.) -- Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 273-300. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

These.

La République démocratique du Congo a récemment souscrit au cadre du Programme de développement durable à l’horizon 2030 (6). En vertu de la cible (6) de ce Programme, les États sont astreints à « ne laisser personne pour compte ». Les questions qui se posent, désormais, consistent à déterminer, dans un premier temps, si les obligations étatiques garanties par l'article 48 de la Constitution du 18 février 2006 sont compatibles avec les exigences de l’obligation de protéger édictées à l’article 1 de la Charte africaine? Dans un deuxième temps, dans quelle mesure la correspondance entre l'application du droit congolais est conforme avec la Charte africaine, en cohérence avec les textes internationaux y afférents? Afin de répondre à ces questions, ce travail se divise en deux parties. En premier lieu, la notion de droit à l’eau : un droit peu aisé à définir. En deuxième lieu, les lacunes du droit congolais et de son application dans le secteur du cobalt : les atteintes au droit à l’eau des groupes vulnérables. De façon prospective, cette recherche propose, sur la base d’un bilan issu des observations de l’ensemble des parties qui le constituent, et à la lumière des débats et cadres actuels tels que le Programme 2030, en cohérence avec la Charte africaine, une réflexion relative, d’une part, aux stratégies et options de réponse au développement inclusif et, d’autre part, à la voie à suivre propice à l’harmonisation du droit congolais avec les exigences africaines précitées. C’est dans ce sens que cette étude préconise, en phase avec les exigences normatives et pratiques de la Charte africaine, d’une part, la mise ne place d’un cadre législatif approprié et la fourniture des services d’eau et d’hygiène propres à prévenir les risques d’atteintes. D’autre part, la gestion intégrée de l’eau, afin que l’État de la RDC œuvre, aussi progressivement que possible, en faveur de l’accès universel à l’eau et à l’assainissement, tout en priorisant les personnes vulnérables dans le secteur minier du cobalt.

Dans un contexte évolutif où les changements climatiques entraîneront une augmentation du nombre d’événements climatiques extrêmes, la gestion de l’eau devra être optimisée afin d’éviter l’impact des stress environnementaux sur le rendement agronomique des cultures. Bien que les seuils où surviennent ces stress soient connus pour la majorité des espèces agricoles, ils demeurent pour la plupart inconnus pour la canneberge. Leur détermination est donc un prérequis à l’établissement d’une gestion de l’eau efficace et durable. Conséquemment, des expérimentations au champ et en cabinet de croissance ont été réalisées afin d’étudier l’impact des principaux stress abiotiques sur la canneberge et de proposer des stratégies innovatrices menant à une approche intégrée de la gestion de l’eau dans cette culture. En maintenant la nappe phréatique à une profondeur de 60 cm sous la surface du sol, les rendements ont été maximisés et l’application d’eau par aspersion a été minimisée. Cependant, les canneberges sont très sensibles aux problèmes de drainage. En effet, lors de deux études de cas, une diminution de rendement de 25 à 39% a été mesurée lorsque le système de drainage n’était pas entièrement fonctionnel. Puisque contrôler la nappe peut ralentir le drainage et entraîner une diminution de l’aération dans la rhizosphère suite à une précipitation, une expérience en cabinet de croissance a été réalisée afin de déterminer la tolérance de la canneberge aux conditions hypoxiques. Les résultats ont démontré une diminution de 28% de la photosynthèse après 24 heures en conditions saturées. Le système de drainage doit donc permettre d’évacuer rapidement les surplus d’eau afin d’éviter de telles conditions. Avec le contrôle de nappe, l’air entourant le feuillage est plus chaud et plus sec en comparaison avec l’irrigation par aspersion, ce qui peut entraîner davantage d’épisodes de stress thermique. Une expérimentation en cabinet de croissance a permis d’identifier qu’en comparaison à une température optimale de 29 °C, la photosynthèse diminue de 11% à 33 °C et de 22% à 37 °C. Refroidir le feuillage pendant 20 minutes lorsque la température y atteint 33 °C s’est alors avéré bénéfique pour éviter le stress thermique. En intégrant ces nouveaux paramètres de gestion de l’eau, les producteurs de canneberges pourront maximiser le rendement agronomique de leur culture et en réduire son impact environnemental. / In an evolving context where climate change will cause an increase in extreme weather events, agricultural water management will have to be optimized in order to limit the impact of environmental stresses on crop yields. Although critical thresholds where these stresses occur have been established for several plant species, little is known about these relationships in cranberry production. Hence, the determination of these thresholds is then a prerequisite for developing of a sustainable water management. Consequently, field and growth cabinet experiments were carried out to study the impact of the main abiotic stresses on cranberries and to propose innovating strategies leading to a holistic approach for water management. By controlling the water table at 60 cm depth below soil surface, yields were maximized and overhead irrigation was minimized. However, cranberries are very sensitive to poor drainage conditions. In two case studies, yield losses of 25 and 39% were associated to drainage problems. Because controlling water table depth may slow down drainage rate and lead to oxygen deficiency in the rhizosphere following rainfall, a growth cabinet experiment was needed for determining cranberry tolerance to hypoxic conditions. Because the results showed that photosynthesis declined by 28% after the 1st day of waterlogging, drainage systems should be fully efficient in avoiding such conditions. Managing water table depth leads to drier canopy conditions than sprinkler irrigation, and thus may increase the vapor pressure deficit near the foliage and the risk of heat stress. Under controlled conditions, the optimal temperature range for carbon assimilation was between 25 and 29 °C, with photosynthesis declining by 11% at 33 °C and by 22% at 37 °C. Under controlled environmental conditions, cooling the vines for 20 minutes when temperature reaches 33 °C was beneficial to limit heat stress and was able to reduce photosynthetic midday depression. By integrating these new parameters and strategies to water management, cranberry growers will maximize crop yields while reducing the crop environmental impact.

Dans le cadre du Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection (RPEP) entré en vigueur en 2014, les municipalités québécoises alimentant en eau potable plus de 500 personnes (Catégorie 1) devaient remettre, avant le 1$^\mathsf{er}$ avril 2021, un rapport sur la vulnérabilité de leur source d'eau potable, qu'elle soit souterraine ou de surface, et par la suite le mettre à jour tous les cinq ans (Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection, RLRQ c Q-2, r 35.2). Les rapports soumis par les municipalités apportent des informations nouvelles et permettent d'approfondir la connaissance sur les sources municipales d'eau potable au Québec. À terme, il est prévu que cette connaissance contribue à la réalisation de plans de protection des sources. La production des analyses a impliqué différents acteurs au Québec : municipalités, organismes de bassin versant, firmes de consultants en génie-conseil ou en environnement et groupes de recherche universitaire. Cette démarche étant une première et destinée à être renouvelée, l'objectif de cette recherche était de documenter les perceptions des acteurs impliqués dans la production des analyses pour en comprendre les enjeux, les difficultés et leurs besoins. L'analyse des rapports d'analyse de vulnérabilité et des discours des acteurs a montré les bénéfices et les limites de la production de tels rapports. Plusieurs recommandations ont été formulées afin de soutenir le renouvellement des rapports et de mieux accompagner les municipalités dans l'élaboration des plans de protection des sources d'eau potable. / The Quebec regulation on water abstraction (*Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection*, RPEP), which came into force in 2014, required Quebec municipalities supplying drinking water to more than 500 people to submit by April 2021 a report on the vulnerability of their drinking water source, whether from groundwater or surface water, and update the report every five years thereafter (Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection, RLRQ c Q-2, r 35.2). The reports submitted by municipalities provide new information and deepen the knowledge about municipal drinking water sources in Quebec. Ultimately, it is intended that this knowledge will contribute to the development of water source protection plans. The source water vulnerability analyses involved various stakeholders in Quebec: municipalities, watershed organizations, consulting engineering and environmental firms, and university research groups. As this process was new and destined to be repeated, the objective of this research was to document the perceptions of the stakeholders involved in producing the analyses, and to understand the issues, difficulties, and needs. By analyzing vulnerability analysis reports and stakeholders' perceptions, we were able to identify the benefits and limitations of producing such analyses. Recommendations were formulated to support the regular updating of vulnerability analysis reports and to assist municipalities in the development of drinking water source protection plans.

Les avantages de la gestion intégrée de l'eau sont connus depuis des années, mais ces approches sont devenues plus importantes que jamais. Cela est reconnu dans l'objectif 6 des 17 objectifs de développement durable des Nations Unies. En ciblant à la fois l'eau potable et l'assainissement, cet objectif demande une approche intégrée car il reconnaît leur interdépendance. Cette thèse vise à faire progresser le domaine de la modélisation intégrée de l'eau, et en particulier en ce qui concerne les matières en suspension. Les émissions globales de l'assainissement ont gagné en intérêt puisque les normes de qualité de l'eau sont étendues de la station de récupération des ressources de l'eau au réseau d'égout. La modélisation intégrée permet d'évaluer les interactions et d'estimer les émissions en plus des mesures de la qualité de l'eau (encore) rares. Les particules peuvent être considérées comme un indicateur de la qualité de l'eau couvrant la pollution particulaire, mais aussi les matières organiques, les nutriments et les substances telles que les micro-polluants hydrophobes. L'approche de modélisation choisie est conceptuelle, pour ses calculs rapides, et basée sur la distribution de la vitesse de décantation des particules, partout où la décantation et la remise en suspension sont les processus caractéristiques. L'approche est complétée par d'autres modèles pour couvrir le système du bassin versant jusqu'à la station de récupération des ressources de l'eau. Un modèle intégré nécessite de nombreuses données. Pour une collecte de données efficace, premièrement, une procédure est établie pour construire un modèle conceptuel d'égout à partir d'un modèle hydraulique détaillé. Deuxièmement, une méthodologie de conception expérimentale optimale est adaptée à l'environnement complexe des égouts pour une campagne de mesure de la qualité de l'eau. L'utilité de l'approche de la distribution de la vitesse de décantation des particules est ensuite démontrée en calibrant et en validant le modèle pour une site pilote. Une procédure est élaborée pour tenir compte de l'incertitude des paramètres et de la variabilité des données d'entrée an d'identifier des points de contrôle ables. La procédure est utilisée pour la réduction d'émission des particules, facilitée par le calcul rapide du modèle car plusieurs analyses de sensibilité sont demandées. Le dernier chapitre termine la thèse par l'évaluation pratique des stratégies visant à réduire les émissions globales. La thèse fait ainsi progresser le domaine de la modélisation intégrée des particules et fournit en même temps des procédures qui permettent de surmonter les obstacles généraux à la modélisation en mettant l'accent sur la collecte de données fiables et efficaces, la modélisation ainsi que l'optimisation. / The advantages of integrated water management have been known for decades, but are more than ever important. This is acknowledged in goal six of the 17 sustainable development goals of the United Nations. By targeting both clean water as well as sanitation, this goal is inherently asking for an integrated approach since it recognizes their interdependence. This dissertation aims at advancing the eld of integrated water systems modelling in general, and in particular with respect to suspended solids. Overall emissions from the integratedurban wastewater system have gained interest since water quality standards are increasing lyextended from the water resource recovery facility to the sewer system. Integrated modelling allows evaluating interactions and estimating overall emissions complementary to the not (yet) abundant water quality measurements. For this evaluation suspended solids can be seen asan indicator for the receiving water quality covering particulate pollution as such, but also undesired organic matter, nutrients and substances such as hydrophobic micropollutants. The modelling approach chosen is conceptual, due to its rapid calculations, and based on the particle settling velocity distribution wherever settling and resuspension are the characteristic processes of suspended solids. The approach is extended with complementary models to coverthe integrated system from the catchment down to the water resource recovery facility. The development of an integrated model however requires vast data sets. First, for efficient data collection a procedure is established to build a fast conceptual sewer model from its detailed hydraulic counter part. Second, an optimal experimental design methodology is adapted to the challenging sewer environment for the efficient planning of a water quality measurement campaign. The usability of the particle settling velocity approach is then shown by calibrating and validating the model for a case study. A procedure is developed to consider parameter uncertainty and input variability to identify reliable control handles. The procedure is appliedfor the abatement of total suspended solid, facilitated by the comparably low computational demand of the model, as the procedure asks for multiple global sensitivity analyses. The last chapter closes the dissertation with the practical application of evaluating different strategies to reduce the total suspended emissions to the receiving water. The dissertation thus advances the eld of integrated modelling for particulates and at the same time provides procedures which overcome barriers general to modelling focusing on reliable and efficient data collection,as well as optimization.

Chaque état riverain du fleuve Sénégal fait face à des problèmes similaires de pénuries et de demandes croissantes en énergie. La production énergétique de la centrale de Manantali, seul aménagement hydroélectrique fonctionnel sur le bassin couvre moins de 18% des besoins. De même on note un besoin pressant de maitriser les affluents majeurs du fleuve pour réduire les impacts de la sècheresse et des fortes crues sur l’environnement et faciliter la pratique d’activité connexes telle l’irrigation et la navigation au niveau de la vallée et du delta. La gestion des ressources en eau reste donc un enjeu capital pour la croissance économique des états riverains du fleuve L’objectif à long terme de l’Organisation pour la Mise en Valeur du fleuve Sénégal (OMVS) est de renforcer l’économie de ses états membre en plaçant la gestion et la mise en valeur collective des ressources en eau au centre de ses priorités. Il s’agit là, d’ici l’échéance fixé à 2025, d’étendre les aménagements hydroélectriques dans le haut bassin de manière à atteindre une puissance installée de 1050 MW et d’assurer un soutien d’étiage adéquat pour le développement de l’agriculture irriguée et de la navigation au niveau de la vallée et du delta. Cette étude analyse les impacts de ces éventuels aménagements sur le régime hydrologique du fleuve. Une approche analytique par scénario a été testée dans le système d’aide à la décision Water Evaluation And Planning (WEAP). Il s’agit d’un modèle de simulation et de gestion des bassins hydrographiques qui réalise un bilan volumique conservatif des masses d’eaux entrantes et sortantes sur l’ensemble de la durée de la chronique des apports compte tenu des consignes de gestion et des contraintes physiques du système. WEAP permet l’édition et l’analyse des grandeurs utiles relatives au fonctionnement des bassins hydrographiques Les résultats des simulations montrent que le contexte actuel d’aménagement du bassin permet de garantir (en moyenne 8 années sur 10) une production d’énergie annuelle de 700 GWh tout en satisfaisant les besoins en soutien des basses eaux de la vallée et du delta qui sont évalués à 1567 Mm3/an. Toutefois l’extension des aménagements agricoles et la prise en compte de la navigation fluviale entre Kayes et Saint-Louis aura pour conséquence d’établir une compétition entre la production d’énergie à Manantali et le soutien d’étiage, particulièrement durant la saison des basses eaux entre décembre et mai. Les déficits d’allocation observés varient entre 8 et 20% selon que l’état d’hydraulicité du fleuve est humide ou sec. Les impacts de l’aménagement du haut bassin par la mise en service des barrages de Koukoutamba, Boureya et Gourbassi dans le scénario 3 restent importants et positifs. En effet, autre l’accroissement de près de 410% de la production d’énergie hydroélectrique, Koukoutamba et Boureya régulent les débits entrants à Manantali durant la saison des basses eaux, se traduisant par une augmentation du niveau de fonctionnement du réservoir de Manantali et par conséquent une réduction de plus de 50% des déficits de soutien des basses eaux au niveau de la vallée et du delta. Durant la saison des hautes eaux, la réduction des volumes entrants à Manantali due au remplissage des retenues de Koukoutamba et Boureya réduit de près de 60% les déversements de Manantali durant les années humides et de 15% le niveau de fonctionnement de la centrale durant les années sèches consécutives.

Le présent mémoire s’intéresse à la réalisation de la coopération interétatique entre les pays riverains du bassin versant du fleuve Congo, en Afrique. Privilégiant une approche juridique, le travail proposé vise toutefois à dépasser le cadre théorique du partage des ressources en eau douce en abordant la dimension géopolitique propre au sujet d’étude. La présentation de l’état du droit international des cours d’eau permet donc de définir le cadre juridique à l’intérieur duquel s’organise la coopération entre les États tributaires d’un même bassin hydrographique. L’analyse de la coopération, récemment mise en place entre plusieurs riverains du bassin du fleuve Congo, révèle le dynamisme de la Commission internationale du bassin du Congo-Oubangui-Sangha. Toutefois, les pressions qui s’exercent tant au niveau régional qu’international imposent la prudence quant à la gestion de la ressource à moyen et long terme. / The following study deals with the building of cooperation between riparian States of the Congo basin, in Africa. Whilst based on a legal approach, this work goes beyond the theoretical basis of the sharing of freshwater resource, by including geopolitics factors related to the case study. The International law of freshwater resources helps defining the legal framework within which riparian States of a drainage basin organize their cooperation. Recently established, the River basin organization for the Congo “Commission internationale du basin du Congo-Oubangui-Sangha (CICOS)”, proves to be dynamic and proactive. However, pressure coming from regional actors as well as international actors command to be particularly careful about mid-term and long-term management of the water resource in the area.

La ville de Québec s’approvisionne en grande partie (57 %) en eau potable au sein du bassin versant de la rivière Saint-Charles. La majeure partie est directement prélevée dans la rivière Saint-Charles et une moindre partie est prélevée par des puits municipaux ou des puits privés qui constituent souvent le seul moyen d’approvisionnement. Les changements climatiques anticipés et le développement urbain de la ville de Québec pourraient avoir un impact important sur cette ressource en eau. Dans le but d’estimer l’impact des changements climatiques et du développement urbain sur la ressource en eau du bassin versant de la rivière Saint-Charles, un modèle numérique du bassin versant couplant les écoulements de surface et souterrains ainsi que l’évapotranspiration a été réalisé avec HydroGeoSphere (HGS). La première étape de la méthodologie est de caler un modèle sur l’état actuel (période 1971-2000). La seconde étape consiste à appliquer au modèle calé de nouvelles conditions représentant l’état futur du climat et le développement urbain afin de pouvoir comparer ces résultats avec l’état actuel. Les nouvelles conditions limites représentant l’état futur sont obtenues en mettant à l’échelle, avec la méthode des « deltas », les projections climatiques faites par des modèles de circulation générale (MCG) pour la période 2071-2100 et différents scénarios de développement urbain pour la période 2080 ont été réalisés. Les résultats montrent que durant les hivers plus chauds, les hauteurs d’eau (eau de fonte et précipitations pluvieuses) pourraient être entre 4 et 7,5 fois plus importantes selon les scénarios et qu’en période estivale l’évapotranspiration réelle augmenterait entre 15 % et 25 %. On observerait alors des débits hivernaux entre 2 et 3 fois supérieurs à ceux actuels, des crues printanières plus précoces (entre 10 et 30 jours) et des débits estivaux diminués de 10 % à 25 %. Les niveaux piézométriques hivernaux devraient être sensiblement plus élevés qu’actuellement surtout dans le roc sur les hauts topographiques où l'on observe des augmentations pouvant dépasser les 15 m. En période estivale, on observe une diminution des niveaux piézométriques localisée sur les hauts topographiques, mais également sur les aquifères granulaires au sud. On constate également que les effets du développement urbains sont beaucoup moins importants que ceux induits par les changements climatiques. Le principal effet est d’augmenter légèrement les débits hivernaux (max +0.6 m3/s). / The main part (57%) of Quebec City drinking water comes from the Saint-Charles River watershed. Most of this water is pumped directly from the river but a significant volume of groundwater is also supplied from municipal and private wells in bedrock and granular aquifers. The anticipated climate change and the probable urban area development of Quebec City could have an important impact on these water resources. To assess and quantify the impact of climate change and urban development on water resources of the Saint-Charles River watershed, a 3D numerical model was developed. This numerical model simulates surface water and groundwater flow dynamics for the catchment, using the physically-based, fully integrated, variably-saturated 3-D surface-subsurface simulator HydroGeoSphere (HGS). The first step of the methodology was to build and calibrate the model under current climate conditions (1971-2000). The second step was to identify climate projections from general circulation models (GCMs) with different emission scenarios and to downscale their output (with the “delta change” method) to the catchment scale, as well as to propose urbanisation scenarios. Using the calibrated model as a starting point, the output of the GCMs and urbanisation scenarios were then used as boundary conditions in the numerical model for predictive simulations. Results show that, compared to current conditions, the amount of water (snowmelt water and rainfall) could be about 4 to 7 times greater during warmer winters, according to different emission scenarios, and evapotranspiration could increase by about 15 % to 25 % during warmer summers. These changes could increase winter stream flows by a factor of 2 to 3, and lead to earlier occurrence of snowmelt floods during springs, (by 10 to 30 days), and a reduction of 10 % to 25 % of summer stream flows. In winter, hydraulic heads would dramatically increase, by more than 15 m, mainly in the high-elevation areas and, in summer, hydraulic heads would decrease in the high-elevation areas as well as in the low-elevation areas for the granular aquifers. The simulated effects of urban development on hydraulic heads and stream flows are lower than those induced by climate change. The main effect of planned urban development is an increase (max +0.6 m3/s) of monthly mean stream flow during winter.