L'incertitude profonde pesant sur l'évolution future des systèmes hydriques représente un défi considérable pour leur modélisation et planification. En réponse à ce défi, plusieurs approches, qualifiées d'ascendantes, proposent une inversion de paradigme, en employant une démarche d'aide à la décision robuste plutôt que prédictive. Parmi ces approches, la surface de réponse est un outil fréquent permettant de comparer des décisions alternatives sous forte incertitude. Cette méthode consiste à modéliser la performance d'un système hydrique pour un grand nombre de conditions possibles, échantillonnées en fonction d'un nombre limité de variables, nommées stresseurs, afin d'identifier deux ensembles : l'espace des conditions acceptables et l'espace des conditions inacceptables, selon que la performance simulée du système y satisfait ou non un seuil d'acceptabilité. Pour comparer différentes options envisagées, ce type de méthode nécessite cependant de départager, dans l'espace des conditions possibles, les régions acceptables ou inacceptables en traçant un front net et unique. Les recommandations de l'analyse sont donc soumises à une incertitude normative pesant sur ce front d'acceptabilité : comment définir une performance acceptable ? Acceptable pour qui ? La présente thèse de doctorat intègre l'effet de cette incertitude normative sur une surface de réponse à travers deux axes : ambiguïté et équité. L'ambiguïté est une incertitude normative sur la capacité des acteurs d'un système hydrique à fournir un seuil précis. L'équité porte sur les conséquences des choix d'agrégation des acteurs entre lesquels la performance du système peut varier considérablement. L'ambiguïté du seuil est traduite en logique floue et intégrée à l'incertitude hydroclimatique propre à la surface de réponse. Une méthodologie est proposée pour combiner deux incertitudes de nature très différente, la stochasticité de la surface de réponse et l'ambiguïté de son évaluation, à travers une régression logistique agrégée et une mesure de possibilité. La méthode est illustrée à travers une modélisation du système de réservoirs du Haut Saint-François (Québec méridional, Canada), sous l'angle de la protection face aux inondations. L'équité est analysée en paramétrant des méthodes d'agrégation selon différentes priorités et appliquées à un grand nombre d'usagers. Cela permet d'identifier quels niveaux d'agrégation conduisent à recommander une politique ou une autre. Un modèle multi-agent du système hydrique Jordanien est utilisé pour simuler l'approvisionnement inégal en eau potable des ménages et l'effet de différentes politiques de développement d'infrastructures ou de restructuration de l'approvisionnement. Les résultats montrent comment ces incertitudes normatives peuvent modifier la recommandation d'une analyse de vulnérabilité et comment intégrer ces incertitudes à la surface de réponse. Dans le cas du système du Haut Saint-François, les surfaces de réponse illustrent comment les niveaux de possibilité sont modifiés par le seuil flou et sa fonction d'appartenance, affectant potentiellement la recommandation. Dans le cas Jordanien, le choix d'agrégation modifie fortement la surface de réponse, parfois plus que les politiques augmentant les ressources disponibles. Les résultats montrent aussi les effets non-linéaires que divers types de distribution statistique de l'approvisionnement en eau peuvent avoir sur les surfaces de réponse. Les niveaux d'agrégation menant à différentes préférences sont identifiables, permettant d'établir une relation entre les options disponibles, choix social et incertitude profonde afin d'expliciter les arbitrages et favoriser la délibération. En proposant des outils pour intégrer ces incertitudes normatives aux approches ascendantes d'analyse des systèmes hydriques, ce travail ouvre également des pistes de recherche futures telles que la combinaison de ces deux approches par agrégation de seuils flous, ou leur inclusion au sein de cadres plus vastes d'analyse de vulnérabilité hydrique.

Les solutions fondées sur la nature (SFN) sont des systèmes d'ingénierie inspirés de la nature, tels que les zones humides, les cellules de biorétention, les toits verts, les sols poreux ou les jardins de pluie, qui peuvent offrir de nombreux avantages dans un environnement urbain. Elles sont de plus en plus étudiées par la communauté scientifique et considérées par les décideurs comme des actions durables permettant de relever de nombreux défis urbains liés au changement climatique et au développement socio-économique des villes. En effet, elles ont le potentiel de réduire les effets des îlots de chaleur urbains, d'améliorer l'esthétique, d'accroître la biodiversité, d'apporter une gestion de l'eau pluviale à la source, etc. Cette diversité de bénéfices rend l'utilisation de méthodes d'aide multicritère à la décision (AMCD) pertinente pour aider à la prise de décision pour la planification des NBS et ainsi maximiser les bénéfices qu'elles pourraient apporter à l'environnement urbain. Dans cette thèse, nous présentons un état des lieux de la pratique actuelle de la planification des NBS en nous intéressant de près à l'approche par scénarios et aux outils de conception et de planification pour la gestion des eaux pluviales les plus couramment utilisés. Nous présentons également un état des lieux des méthodes et outils AMCD et des processus participatifs qui permettent l'application de ces méthodes. De plus, nous effectuons une revue de littérature des outils et pratiques AMCD-SFN en examinant où ces pratiques sont appliquées, pourquoi et comment ce processus est mené, et qui y est impliqué. Les études sur la planification des SFN utilisant des méthodes AMCD impliquent rarement les parties prenantes au cours du processus et sont généralement menées sur la base d'une étude de cas unique, en utilisant des méthodes AMCD simplifiées et des outils SIG développés pour un contexte spécifique et qui ne sont pas partagés d'une façon ouverte et en ligne par leurs développeurs. Au regard de ces constats, cette thèse a développé i) une approche participative et collaborative impliquant les décideurs, les chercheurs et les parties prenantes pertinentes pour la planification des SFN en suivant la méthode AMCD MACBETH, ii) une méthode qui combine l'outil d'ingénierie de l'eau UrbanBEATS et la méthode MACBETH pour l'évaluation des alternatives d'implantation des SFN, iii) des lignes directrices pour les décideurs concernant l'utilisation des résultats, des méthodes et des outils afin de faciliter le transfert de connaissances et l'utilisation des résultats, et iv) une démonstration de la flexibilité et de l'adaptabilité de la méthode AMCD-SFN dans différents contextes géographiques, socio-politiques et urbains. Cette nouvelle méthode AMCD-SFN comporte cinq étapes : (1) identification des parties prenantes, (2) développement du modèle multicritère, (3) génération d'alternatives d'implantation des SFN, (4) évaluation des alternatives d'implantation des SFN, et (5) présentation et discussion des résultats avec les parties prenantes. Nous présentons trois études de cas avec des municipalités situées dans différents pays et continents : Trois-Rivières au Canada, Toulouse en France et Melbourne en Australie pour démontrer la pertinence et l'adaptabilité de la planification basée sur le AMCD-SFN pour soutenir le processus de prise de décision. / Nature-Based Solutions (NBS) are engineered nature-inspired systems such as wetlands, bioretention cells, green roofs, porous pavement or rain gardens that can provide many benefits in an urban environment. They are increasingly being studied by the scientific community and considered by decision-makers as sustainable actions to address many of the urban challenges associated with climate change and the socio-economic development of cities. Indeed, they have the potential to reduce urban heat island effects, improve aesthetics, increase biodiversity, manage stormwater at source, etc. This diversity of benefits makes the use of multicriteria decision analysis (MCDA) relevant to help decision making for NBS planning and then maximise the benefits they could bring to the urban environment. In this thesis, we present a state-of-the-art of the current practice of NBS planning with a close look at the scenario planning approach, and the different design and planning tools commonly used for stormwater management. We also present a state-of-the-art of the MCDA methods and tools and the participative processes that allow the application of these methods. Moreover, we carry out a critical literature review on MCDA-NBS tools and practices by looking where these practices are applied, why and how this process is conducted, and who is involved in it. We found that studies for NBS planning using MCDA rarely involve stakeholders during the process and are usually conducted on a single case study basis, using simple MCDA methods and GIS tools developed for a specific context and not shared online and open source by their developers. Therefore, this thesis developed i) a participatory and collaborative approach involving decision-makers, researchers, and relevant stakeholders for NBS planning following the MACBETH MCDA method, ii) a method that combines the UrbanBEATS water engineering tool and the MACBETH MCDA method for evaluating NBS alternatives, iii) guidelines for decision-makers in the use of results, methods, and tools to facilitate knowledge transfer and the usability of results, and iv) a demonstration of the flexibility and adaptability of the MCDA-NBS method to different geographical, socio-political, and urban contexts. This new MCDA-NBS method has five steps: (1) identifying stakeholders, (2) developing the multicriteria model, (3) generating NBS alternatives, (4) evaluating NBS alternatives, and (5) presenting and discussing results with stakeholders. We present three municipality case studies located in different countries and continents: Trois-Rivières in Canada, Toulouse in France and Melbourne in Australia, to demonstrate the relevance and adaptability of MCDA-NBS-based planning to support the decision-making process.

En matière de gestion des eaux usées urbaines, l’évolution de la réglementation vers une approche holistique amène les gestionnaires des réseaux d’égouts et des stations de récupération des ressources de l’eau (StaRRE) à considérer le système intégré d’assainissement urbain (SIAU) de manière globale. Ce changement de paradigme ouvre la porte à des collaborations entre les domaines, autrefois considérés comme distincts, que sont le drainage urbain et le traitement des eaux usées. Dans ce contexte d’innovation et d’intégration, la modélisation devient un outil clef, permettant d’appréhender la complexité des interactions entre les différentes composantes d’un SIAU. D’autre part, les gestionnaires de SIAU sont amenés à développer la résilience de leurs systèmes pour faire face aux impacts des changements climatiques, dont les effets à long terme sont difficilement quantifiables. Cependant, les experts s’accordent à dire que les évènements de pluie d’intensité extrême deviendront plus fréquents, et viendront tester les capacités opérationnelles des infrastructures actuelles. Afin que les ouvrages continuent à fournir une performance respectant les normes en vigueur, tout en respectant les contraintes budgétaires de leurs gestionnaires, les solutions flexibles, telles que l’implantation de systèmes de contrôle en temps réel (CTR), devraient être privilégiées. D’autant plus que, grâce aux récents développements technologiques, de nouveaux outils de mesure, de communication et d’analyse, de plus en plus fiables, sont mis en marché. L’objectif de cette thèse est de proposer et d’évaluer la pertinence d’une gestion intégrée du SIAU par CTR basé sur la qualité de l’eau, utilisant des mesures de turbidité, un indicateur de la pollution particulaire, pouvant également être mesurée en concentration de matières en suspension (MeS). Ces stratégies de contrôles innovantes visent à réduire le déversement global de polluants particulaires (et des polluants associés, tels que les métaux lourds, les pathogènes, etc.) dans le milieu naturel. Dans ce cadre, un modèle intégré – réseau d’égouts et StaRRE – a été développé pour évaluer ces stratégies. Une approche de modélisation utilisant la distribution de la vitesse de chute des particules (DVCP) a été proposée pour mieux décrire les phénomènes de décantation et de remise en suspension dans l’ensemble des ouvrages et permettre ainsi une meilleure prédiction de l’évolution de la pollution particulaire lors des événements pluvieux. D’autre part, les études expérimentales ont montré que les capteurs de turbidité installés dans le SIAU sont soumis à des conditions difficiles, menant à des fautes. La perte de performance des stratégies de contrôle basées sur la qualité des eaux en cas de fautes sur le signal du capteur de turbidité a donc été évaluée. Grâce aux méthodes de détection de fautes, un système d’alarme pourrait permettre aux gestionnaires de décider du mode de gestion à adopter ou pourrait initier un basculement automatique en mode de gestion dégradé. Ce mode dégradé est défini par une stratégie de contrôle n’utilisant plus le signal fautif. Les simulations de ces scénarios ont montré la possibilité de maintenir une partie des bénéfices obtenus par les stratégies de contrôle utilisant un capteur parfait. Ces bénéfices sont conservés lorsque la faute est détectée dans un délai raisonnable - dépendant de la dynamique du système.Les résultats de cette étude laissent ainsi présager un fort potentiel d’optimisation des opérations des ouvrages de transport et de traitement des eaux usées et pluviales, particulièrement lorsqu’on considère leur utilisation de manière intégrée, plutôt qu’en tant que systèmes autonomes et distincts. D’autre part, le modèle intégré pourrait être utilisé comme outil d’aide à la décision pour déterminer les modes de gestion (integrée) les plus adaptés. Mots-clefs : contrôle en temps réel (CTR); gestion du temps de pluie ; modélisation intégrée ;système intégré d’assainissement urbain (SIAU); traitement primaire physico-chimique. / Regulation concerning urban wastewater management is evolving towards a holistic approach which leads stakeholders to increasingly consider the integrated urban wastewater system(IUWS), including the sewer system and the water resource recovery facility (WRRF), as a whole. This change of paradigm opens doors to new collaborations between the traditionally separated fields of urban drainage and wastewater treatment operation and research. In this context of innovation and integration, modelling is going to be a key tool, granting a better understanding of the complexity of interactions between the different parts of the IUWS. At the same time, the IUWS has to become more resilient to face the impacts of climate change, the long-term effects of which are difficult to quantify. Still, climate change experts agree on the increasing probability of occurrence of high intensity rain events, reaching the limits of current wastewater infrastructure operational capacities. In order for these infrastructures to continue to provide adequate performance with respect to current norms and regulations, while limiting costs and budgetary needs, flexible solutions, such as implementing real-time control (RTC) systems, should be considered. Especially since recent technological developments bring new and more reliable tools to measure water quality, and also to analyse and manage large quantities of data.This study focuses on the behaviour of the particulate pollution in the IUWS, an important water quality indicator, commonly measured as the total suspended solids (TSS) concentrationand highly correlated with turbidity measurement. As turbidity sensors are readilyavailable with increasing reliability, their operational use can be envisioned. The objective of this thesis is to develop and assess water quality-based control strategies for the IUWS. An integrated - sewer and WRRF - model, using the particle settling velocity distribution (PSVD) approach, has been proposed. This approach improves the description of particle settling and resuspension in the whole system, allowing a better forecast of TSS concentration dynamics, especially during rain events. Based on this integrated model, innovative water quality-based control strategies, aiming at reducing overall discharge of particulate pollutants (and the heavy metals, pathogens, etc. that come with it) to the receiving water during wet weather, have been proposed and successfully tested. Experimental studies demonstrated that turbidity sensors installed in the IUWS are subject to harsh conditions, leading to faulty sensor signals. The performance loss due to the use of water quality-based control strategies affected by a faulty turbidity signal has been evaluatedin detail and this has demonstrated the need for fault detection tools. When a faulty signal is detected, alarms will allow operators to decide which operating mode should be used instead of the one using the now faulty sensor. Alternatively, automatic responses and changes could be implemented to counteract the effects of a faulty signal. This last option, called downgraded operating mode, which implies reverting to a control strategy that does not use the faulty signal, has been simulated and tested. If the fault is detected within reasonable time (which depends on the system dynamics), these simulations have shown that part of the increase of performance gained with the water quality-based strategy using the good signal, can be maintained. The results of this study thus present a strong case for optimizing wastewater infrastructure operations, especially when they are considered as an integrated system, instead of autonomous and mutually exclusive systems. Furthermore, the developed integrated model may be use as a decision support tool to help determine the best possible (integrated) controlstrategy. Keywords : chemically enhanced primary treatment (CEPT); integrated modelling; integratedurban wastewater system (IUWS); real-time control (RTC); stormwater management.

Source de vie, mais également de développement socioéconomique, l’eau pourrait venir à manquer rapidement dans plusieurs régions du globe, alimentant ainsi les convoitises. La difficulté éprouvée à transporter et emmagasiner l’eau – sans parler du débat idéologique soulevé par le concept même de marchandisation de l’eau – laisse une place limitée au commerce comme mode de régulation des pénuries appréhendées. Quant à l’instrument juridique international, il est pour l’heure ardu d’application. S’ensuit la nécessité d’une action politique, action pouvant déboucher sur de graves crises ou conflits interétatiques. Afin d’évaluer le potentiel conflictuel de l’eau, nous examinerons dans ce mémoire le lien postulé entre la vulnérabilité de l’approvisionnement en eau d’un État et la conflictualité de ses relations impliquant ses homologues avec lesquels il partage cette ressource sans substitut. Une approche quantitative sera développée, laquelle servira de base à une réflexion sur les apports et limites de ce type d’approche en hydropolitique. / At the very basis of life, but also of socioeconomic development, water could rapidly become very scarce in some regions of the world, and thus feed contestation. The difficulty of transporting and stocking water – not to mention the ideological debate raised by the very idea of water commodification – leaves limited room for trade as a regulation measure for the foreseen shortages. Concerning international law, up until now it is hardly applicable. Consequently, political action will be needed and this could lead to severe crises or interstate conflicts. In order to evaluate water’s conflict potential, we will investigate in this dissertation the supposed link between the vulnerability of a state’s water supply and the degree of conflict characterising its water relations. A quantitative approach will be used for the above and will serve as a basis for an analysis regarding the contributions and the limitations of that approach to hydropolitics.

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Dans un contexte de prise de conscience de la communauté internationale des enjeux de l’accessibilité à l’eau potable dans les pays en voie de développement, la Banque mondiale recommande aux États de privatiser leur gestion de l’eau. En 1999, le gouvernement néolibéral d’Hugo Banzer favorise la privatisation des services de distribution de l’eau de Cochabamba, qu’il justifie par le manque de capitaux nécessaires à la réalisation d’un projet de barrage (Misicuni). Les populations rurale, périurbaine et urbaine, qui avaient jusque-là une relation conflictuelle dans la gestion de l’eau à l’échelle régionale, s’unissent pour revendiquer l’annulation du contrat de concession du consortium international et la modification de la loi encadrant les droits de propriété et de gestion de l’eau. Les manifestations accompagnant ces revendications ont d’abord été réprimées par l’armée avant que le gouvernement accepte de re-nationaliser la gestion de l’eau et d’amender la loi. Quelles ont été les interactions économiques et politiques entre les différentes échelles géographiques représentées par les acteurs de ce conflit socio-territorial ? Quelles ont été les représentations géopolitiques de ces acteurs lors de la guerre de l’eau ? Quelle a été l’évolution des rapports de pouvoir territoriaux lors de ce conflit ? À travers une revue de sept journaux boliviens (1997-2004), nous avons analysé le discours des acteurs afin de comprendre les redéfinitions successives de la territorialité avant, pendant et après ce conflit sur la gestion de l’eau. Ce faisant, cette recherche démontre que les représentations entourant le projet Misicuni ont joué un rôle important dans la genèse du conflit. De plus, les us et coutumes paysannes et la nouvelle tarification de l’eau urbaine ont été les « rapports au territoire » à la base de la guerre de l’eau. Finalement, la plus grande importance des relations « locale-internationale » et « nationale-internationale » font en sorte que l’évolution de la construction locale du territoire est de plus en plus dépendante des acteurs internationaux. / En un contexto de una nueva conciensia de la comunidad internacionale de los enfoques de la accesibilidad del agua potable en los países subdesarrollados, el Banco Mundial recomanda a los Estados de privatizar su gestión del agua. En 1999, el gobierno neoliberal de Hugo Banzer ha favorisado la privatización de los servicios de distribución del agua de Cochabamba. Banzer ha justificado esta decisión con la falta de plata que necesitaba la realización del Proyecto Múltiple Misicuni. Las poblaciones campesina, periurbana y urbana, quien tenía una relación conflictual con la gestión del agua, se han unificado para revendicar la anulación del contrato de concesión del consortio international Aguas del Tunari y para modificar la ley de agua (2029). Las manifestaciones acompañiendo estas revencidaciones han sido reprimadas por la armada antes que el gobierno acepta de re-nacionalizar la gestión del agua y de cambiar la ley. ¿Cuales estaba las interacciones económica y política entre las diferentes escalas geograficas representadas por los actores de este conflicto socio-territorial? ¿Cuales han sido las representaciones geopolíticas de los actores durante la guerra del agua? ¿Cual ha sido la evolución de la relación de poder territorial durante este conflicto? A través de siete poriódicos bolivianos (1997-2004), analisamos el discurso de los actores para entender las redifiniciones de la territorialidad antes, durante y después de la guerra del agua. Entonces, esta investigación demuestra que las representaciones del proyecto Misicuni han jugado una función muy importante en el desarrollo del conflicto. Además, los usos y costumbres campesinos y la nueva tarificación del agua urbana han sido la “relación al territorio” en la base de la guerra del agua. Finalmente, la importancia de las relaciones “locale-internacionale” y “nacionale-internacionale” hacen que el dessarrollo de la construcción locale del territorio es de más en más dependiente de los actores internacionales.

En bordure de la vallée du Rhône,le massif urgonien des Gras ,est profondément entaillé par les gorges de l'Ardèche au niveau desquelles émergent de nombreux systèmes karstiques. Les caractéristiques lithologiques de l'aquifère urgonien et des formations adjacentes, la fracturation induite par la présence d'un accident majeur la faille de Saint-Remèze, définissent la répartition et la nature des émergences du massif. L'étude du comportement hydrogéologique des mégaaccidents N 50 et N 140, les opérations de traçages systématiques, aboutissent à une délimitation des bassins versants de l'Ardèche, du Rhône et de la Cèze. L'évaluation des volumes d'eau infiltrée, à partir des données hydroclimatiques , met en évidence l'importance des réserves renouvelables. Des jaugeages différentiels sur l'Ardèche confortent ces résultats en quantifiant les apports immergés durant une période d'étiage. Les modalités de circulation des eaux sont appréhendées grâce aux études hydrochimiques, hydrodynamiques et à des expériences de traçage. Le karst actif se révèle peu évolué et varie de zones de calcaires fissurés à des réseaux à collecteur développé, mais à faibles réserves. La vulnérabilité de cet aquifère qui tend à augmenter avec la pression touristique sur le plateau, est principalement marquée au niveau des pertes de ruisseaux. La collecte des données géomorphologiques prouve l'existence de plusieurs épisodes de karstification. Une phase de karstification profonde, localisée dans l'axe des gorges et en bordure de la vallée du Rhône , est mise en relation avec le creusement des gorges. Ces deux évènements sont liés à la régression fini~miocène. Une puissante zone noyée oocupe ces réseaux anciens dont le toit est recoupé par l'Ardèche et le karst actuel. De fortes potentialités aquifères inexploitées s' ajoutent aux réserves de surface.

Le changement climatique pourrait avoir des conséquences importantes pour les ressources en eaux et les infrastructures hydrauliques. Le dimensionnement et le fonctionnement des réservoirs devraient ainsi être modifiés en prenant en compte des scénarios de changement climatique. Un modèle de dimensionnement coût-bénéfice d'un réservoir à l'échelle du bassin versant est appliqué en Grèce afin d'évaluer le coût de l'incertitude sur le climat futur et les dommages du changement climatique. Dans cette étude de cas, le coût de l'erreur est faible, et l'adaptation n'est pas efficace. Une méthodologie sur toute la région méditerranéenne, avec une modélisation générique à l'échelle des bassins versant est ensuite développée. Les réseaux de réservoirs et les liens réservoirs-demandes sont reconstruits et le fonctionnement coordonné des réseaux de réservoirs est déterminé, en utilisant uniquement des données disponibles à l'échelle globale. La méthodologie de reconstruction des liens est appliquée à l'irrigation et validée qualitativement sur l'Algérie. Le changement de fiabilité, avec adaptation des règles opérationnelles, sous changement climatique, semble être plus influencé par les changements de ruissellement que par les changements de demande. Les changements obtenus pour le Nil, l'Europe et le Moyen Orient ne sont pas très marqués, alors que les pays d'Afrique du Nord sous influence méditerranéenne comme la Tunisie ou l'Algérie voient une diminution importante de la fiabilité des apports d'eau pour l'irrigation / Climate change could affect water resources and hydraulic infrastructures seriously. Dimensioning and operation of reservoirs should therefore be modified according to climatic change scenarios. To assess the effect of climate uncertainty on reservoir volumes dimensioning using cost-benefit analysis, a model of reservoir dimensioning at the river basin scale is applied in Greece. For the case study, there is no cost of error and adaptation seems to be inefficient. A methodology at the scale of the Mediterranean region with a generic modeling at the river basin level is developed. Reservoirs networks and reservoirs-demands links are reconstructed and coordinated reservoirs networks operation is determined, using only globally available data. The link reconstruction methodology is applied on irrigation demand and validated qualitatively on Algeria. Change in reliability with adaptation of reservoir operating rules under climate change over the Mediterranean region is then assessed. Reliability changes seem to be more influenced by inflow changes than by demand changes. They are not important for the Nile basin and the European and Middle East sub-regions, while in North African countries with a more pronounced Mediterranean influence, like Tunisia or Algeria, reliability decrease can be significant

Maintenir la qualité des ressources en eau est l'un des défis majeurs auxquels la société d’aujourd’hui doit faire face. Il est donc primordial que ce critère soit intégré correctement dans les méthodes d’analyse d’impacts environnementaux, tel que l’Analyse du Cycle de Vie (ACV). Cependant, l’estimation de la qualité de l’eau et la manière dont cette information est utilisée dans les modèles d’évaluation d’impacts soulève un certain nombre de challenges méthodologiques, d’où la problématique de recherche : « Comment considérer la qualité de l’eau dans l’évaluation des impacts de l’utilisation de l’eau en ACV, de l’inventaire aux Aires de Protection ? ». Ce travail de thèse propose dans un premier temps une étude approfondie du rôle et de la nécessité de l’information « qualité de l’eau » dans l’évaluation des impacts de plusieurs type d’utilisation d’eau (usage consommatif, dégradatif et amélioration de la qualité). Cette étude s’applique aux différentes chaines de causalité de manière mécanistique, jusqu’aux trois Aires de Protection (AoP) santé humaine, qualité des écosystèmes et ressources naturelles. Afin d’améliorer la compréhension et la considération des impacts de l’utilisation de l’eau sur l’AoP ressources naturelles, un cadre théorique consensuel élaboré en collaboration avec WULCA (le groupe Water Use in LCA, de l’UNEP-SETAC Life Cycle Initiative) est défini. Ce cadre fournit une base solide pour l’élaboration cohérente de méthodes d’analyse d’impacts, permettant d’évaluer la diminution irréversible de la disponibilité physique de l'eau douce et/ou de son degré d'utilisabilité pour les générations futures. La thèse se conclut par le développement d’un modèle de caractérisation d’impacts de la dégradation des ressources en eau causée par des émissions. Des facteurs de caractérisation sont calculés pour cinq métaux, au niveau midpoint. L’application de ces indicateurs permet d’améliorer l’interprétabilité des résultats concernant les défis futurs liés aux ressources en eau ainsi que les résultats des impacts sur la santé humaine liés aux problèmes de qualité d’eau / Maintaining the quality of water resources is one of the major challenges society faces today. It is therefore essential that this criterion be properly integrated into environmental impact assessment methods, such as Life Cycle Assessment (LCA). However, the estimation of water quality and how this information is used in impact assessment models raises a number of methodological challenges; hence, the general research question is “How to consider water quality in water use impact assessment in LCA, from inventory to Areas of Protection?” This thesis first provides a detailed study about the role and necessity of "water quality" information in assessing impacts of different types of water use (consumptive and degradative use, as well as quality improvement). This study applies to the different cause-effect chains in a mechanistic way, in view of the three Areas of Protection (AoP) human health, ecosystem quality and natural resources. In order to improve the understanding and consideration of the water use impacts on the AoP natural resources, a consensual framework, developed jointly with WULCA (Water Use in LCA group of the UNEP-SETAC Life Cycle Initiative), is presented. This framework provides a solid basis for the consistent development of impact characterization models to assess the irreversible reduction in physical availability of freshwater and its quality-based usability for future generations. The thesis ends with the development of a characterization model for water resource degradation impacts caused by emissions. Characterization factors are calculated for five metals at the midpoint level. The application of these indicators improves the interpretability of LCA results regarding future water resource challenges and water-quality related impacts on human health.

Sur la Cordillère Royale en Bolivie, nous avons reconstitué les bilans de masse de 21 glaciers représentatifs, par photogrammétrie numérique. Les MNT's ont été construit à partir des clichés aériens de l'IGM-Bolivie de 1956, 1963, 1975, 1983, 1997 et 2006, avec une précision décimétrique ou métrique.<br />L'analyse des résultats sur le glacier du Zongo montre qu'un tiers de la surface du glacier (zone d'ablation) contrôle 80% du bilan de masse annuel. La série du Zongo constitue la série de bilan de masse glaciaire la plus longue et la plus précise des Andes tropicales.<br />Nous avons analysé les bilans de masse des 21 glaciers depuis 1956, lorsqu'on s'affranchit des tendances de ces glaciers, les variations temporelles du bilan de masse montrent un signal commun d'origine climatique.<br />Nous avons montré ainsi que 88% de la variance des bilans cumulés sont expliqués par l'exposition et l'altitude. Cette corrélation et les restitutions photogrammétriques ont permis de calculer les bilans de masse et la perte de surfaces de 376 glaciers au cours de la période 1963-2006 (43% de perte de leur volume et 48% de perte de leur surface depuis 1975).<br />Enfin, notre étude évalue la contribution des glaciers au système d'alimentation en eau potable de la ville de La Paz. En moyenne sur la période 1975-2006, la fonte glaciaire a contribué à hauteur de 18% et 15% sur la période récente 1997-2006 (12% en saison humide et 27% en saison sèche). Nous avons enfin calculé les débits attendus en cas de disparition totale des glaciers (12% en moins à l'année, 9% en moins en saison humide et 25% en moins en saison sèche).