Les sécheresses exceptionnelles observées ces dernières années, ont montré la vulnérabilité de certaines activités humaines face à une pénurie de la ressource en eau. Le retour d'expérience de la sécheresse de 2003 a montré que cette situation aurait pu être mieux anticipée, incitant les services qui ont à charge la gestion des cours d'eau à se doter d'outils de prévision en étiages. Cette recherche porte sur l'analyse des étiages des cours d'eau de l'est de la France situés dans le bassins du Rhin et de la Meuse. L'objectif est de proposer une modélisation conceptuelle applicable pour la prévision opérationnelle. un des intérêts réside dans le choix d'un nombre élevé de bassins, situés dans un contexte climatique homogène, mais aux caractéristiques géologiques diversifiées. Cet échantillonnage permet d'aborder une étude comparée du comportement des bassins et d'en expliquer la variabilité spatiale des écoulements en étiage. Dans un souci de transportabilité nous avons cherché à orienter notre démarche vers des méthodes uniques, applicables et reproductibles pour l'ensemble des bassins. Les résultats sont au final satisfaisants : malgré la diversité des milieux géologiques des bassins étudiés, nous avons réussi à imposer des modèles uniques et acceptables, aux paramètres descripteurs d'une réalité de terrain. Enfin, les incertitudes liées à la démarche conceptuelle ont pu être maîtrisées grâce à l'analyse statistique, car nous avons réalisé une synthèse entre les différentes démarches en proposant finalement un compromis entre les fondements conceptuels et les applications employant les approches probabilistes / Hydrological drought of the last years, especialty the summer 2003, has clealy shown the vulnerability of human activitie exposed to water scarcity. Public authorities who use to monitor hydrological extermes should provide water resource .assessment and forecasting tools. The work relates to low analysis of rivers located in Rhine and Meuse basins. The contrasted physiographic characteristics are observed in order to be compared. The purpose in to propose a single mode fficient for all basins. Methods and modelling are based on recession analysis because during drought period the discharged of rivers essentially comes from groundwater flow. Finally uncertainties related to conceptual aspects have reduced by statistical and probability approaches

Diverses études hydrologiques suggèrent que les changements climatiques anticipés entraîneront une diminution des débits d'étiage pour une majorité des rivières du sud du Québec. Cette situation risque de devenir particulièrement préoccupante dans le bassin versant de la rivière Yamaska, car son débit estival est déjà faible. Puisque cette rivière est la principale source d'approvisionnement en eau pour différentes municipalités et les industries qu'elles desservent, des actions doivent être entreprises avant d'en arriver à des situations critiques. Un système d'alerte basé sur des débits seuils jumelé à une prévision météorologique constituerait un outil de gestion puissant. L'élaboration d'un tel système d'alerte nécessite une bonne connaissance de la rivière. Des analyses statistiques des différents épisodes d'étiage survenus dans les années passées permettent d'en faire ressortir les débits historiques ainsi que d'en comprendre le comportement en tarissement. Une revue bibliographique et l'analyse de différents modèles de prévision des débits permettent de déterminer les modèles qui s'appliquent le mieux au bassin de la rivière Yamaska. Des mesures de restriction pour chacun des différents niveaux du système d'alerte proposé doivent être déterminées en s'inspirant des différentes mesures de restriction présentes dans différents pays, tout en tenant compte des facteurs économiques et politiques. Aussi, les critères écologiques et fonctionnels doivent être pris en compte lors de l'établissement de ces débits seuils. Sur la base d'un suivi d'indicateurs et de prévisions associées, ce mémoire propose donc un système d'alerte qui indiquera le moment où des mesures restrictives de prélèvement et de consommation doivent commencer à être appliquées. En plus de constituer un outil puissant pour le bassin versant de la rivière Yamaska, ce prototype de système d'alerte aux étiages pourra être adapté à d'autres bassins versants du Québec enclins aux étiages sévères.

Les vaches sont généralement taries 60 jours entre deux lactations. Des études récentes ont démontré qu'une régie de 30 à 35 jours pourrait être plus adaptée aux vaches hautes productrices d'aujourd'hui qui produisent encore passablement de lait 60 jours avant le vêlage et sont donc difficiles à tarir. Cependant, la majorité de ces études incluent un nombre restreint de vaches et n'ont pas assez de puissance statistique pour évaluer les effets sur le métabolisme, la santé et la reproduction. De plus, la plupart des études ne mesurent pas les impacts sur des lactations complètes ni les retombées économiques de cette pratique. L'objectif de ce projet de doctorat était donc de combler certaines des lacunes de la littérature et d'évaluer dans une seule étude les impacts à moyen terme d'une régie de tarissement court sur la productivité, la santé et la reproduction des vaches ainsi que l'impact de cette régie sur la rentabilité des fermes. Cette étude incluait 850 vaches dans 13 fermes commerciales. Dans chaque ferme et à tous les deux mois, les vaches étaient assignées à une régie de tarissement court (35 jours) ou conventionnel (60 jours) selon leur parité, la production laitière de la lactation précédente et l'intervalle vêlages prévu. Chaque troupeau a été visité toutes les deux semaines pendant deux ans et les données complètes de production, reproduction, santé, état de chair ainsi que toutes autres observations pertinentes ont été recueillies pendant toute la durée de l'étude. Les résultats démontrent qu'une régie de tarissement de 35 jours permet d'obtenir du lait supplémentaire en fin de lactation et n'affecte pas la production de lait corrigé pour l'énergie dans la lactation suivante. À l'exception d'une augmentation des rétentions placentaires chez les vaches multipares, aucun effet nélàste sur la santé, le métabolisme et la reproduction n'a été noté suite à une régie de tarissement court. Toutefois, ce type de régie a permis une diminution générale de l'acétonémie en début de lactation. Malgré que les résultats obtenus varient d'une ferme à l'autre, le calcul de l'impact économique suggère que cette nouvelle pratique est avantageuse pour une ferme québécoise moyenne et devient donc une stratégie intéressante à considérer pour la plupart des producteurs laitiers.

Les sécheresses exceptionnelles observées ces dernières années, ont montré la vulnérabilité de certaines activités humaines face à une pénurie de la ressource en eau. Le retour d'expérience de la sécheresse de 2003 a montré que cette situation aurait pu être mieux anticipée, incitant les services qui ont à charge la gestion des cours d'eau à se doter d'outils de prévision des étiages. Cette recherche porte sur l'analyse des étiages des cours d'eau de l'est de la France situés dans les bassins du Rhin et de la Meuse. L'objectif est de proposer une modélisation conceptuelle applicable pour la prévision opérationnelle. Un des intérêts réside dans le choix d'un nombre élevé de bassins, situés dans un contexte climatique homogène, mais aux caractéristiques géologiques diversifiées. Cet échantillonnage permet d'aborder une étude comparée du comportement des bassins et d'en expliquer la variabilité spatiale des écoulements en étiage. Dans un souci de transposabilité nous avons cherché à orienter notre démarche vers des méthodes uniques, applicables et reproductibles pour l'ensemble des bassins. Au final, malgré la diversité des milieux géologiques des bassins étudiés, des modèles uniques, aux paramètres descripteurs d'une réalité de terrain sont adoptés. Enfin, les incertitudes liées à la démarche conceptuelle ont pu être réduites grâce à l'analyse statistique, en proposant un compromis entre les fondements conceptuels et les applications employant les approches probabilistes.

Cette étude concerne la partie sud-ouest du Massif du Falacro au nord de la Grèce (Macédoine orientale), un . massif de marbres limité par les plaines de Drama et de Nevrokopl et des Intrusions granitiques. Sa base imperméable est formée de schistes et gneiss. La fracturatlon représentée par quatre familles de failles 0° 20°N, 4O°-6O°N, l00°-120°N et 140°-170° a déterminé la morphologie contemporaine du massif. Elle conditionne également les écoulements souterrains et l'apparition des sources en voisinage de ces failles et le creusement des gouffres sur les failles et le creusement de la grotte Mara selon les directions 140°N et 110°N. L'évaluation des volumes d'eau infiltrée à partir des données hydroclimatiques et des volumes de l'alimentation par les gouffres prouve que le massif reçoit une alimentation supplémentaire par ailleurs. Les études hydrochlmiques, hydrodynamiques montrent que les réserves en eau dans ce massif sont faibles et que les circulations se font à deux niveaux : l'un qui est un niveau surtout fissuré dans les marbres blancs et l'autre dans le niveau des marbres graphiteux où il y a augmentation du nombre des chenaux qui aboutissent à un drain principal correspondant à l'axe des gouffres vers la source Mara. Toutes les études précédentes ont démontré l'alimentation de la source Mara par les gouffres et l'existence d'apports supplémentaires tout en permettant de différencier cette source des sources Milopotamos et Drama qui sortent au sud-est du Massif du Falacro.

Les vaches laitières peuvent être affectées par l'hypocalcémie post-partum lors de la forte demande en Ca au début de la lactation. La maladie, présente à travers le monde, affecte jusqu'à 7 % des vaches laitières dans sa forme symptomatique et jusqu'à 66 % dans sa forme asymptomatique. L'alimentation en période pré-partum joue un rôle majeur dans l'incidence de l'hypocalcémie. Il est possible de prédire l'efficacité d'une ration à prévenir la maladie à l'aide de la différence alimentaire cations-anions (DACA; mmolc kg"1 de matière sèche (MS)). La DACA peut être ajustée par l'ajout de sels anioniques à la ration, mais cela en diminue l'appétence et représente des coûts supplémentaires pour les producteurs. L'incorporation de fourrages à faible DACA dans la ration des vaches laitières pré-partum permet d'éliminer l'utilisation de sels anioniques, ou du moins de réduire la DACA de la ration à moins de 250 mmolc kg" MS pour ne pas affecter la consommation volontaire de matière sèche (CVMS). Le projet de recherche présenté dans cette thèse avait pour objectif d'établir des méthodes culturales permettant de produire un fourrage à faible DACA destiné aux vaches taries. Dans un premier temps, un essai en champ a été réalisé sur la fléole des prés {Phleum pratense L.), la graminée fourragère qui présente la DACA la plus faible parmi les espèces cultivées dans l'Est du Canada. Les effets de la fertilisation en N (0, 60, 120 et 180 kg N ha"1 ; NH4NO3) et P (0, 15, 30 et 45 kg P ha"1 ; 0-46-0) sur la DACA de la fléole cultivée en sol élevé en K et récoltée à différents stades de développement (montaison, début épiaison, fin épiaison, début floraison) lors de la croissance printanière ont été mesurés. Les résultats montrent que la DACA a diminué avec le stade de développement à cause d'une diminution de la teneur en K et d'une légère augmentation de la teneur en Cl de la fléole. La fertilisation en N a augmenté la DACA, mais seulement au stade montaison, tandis que la fertilisation en P n'a pas eu d'effet sur la DACA. Cet essai a démontré que, lorsque récoltée au stade fin épiaison, la fléole des prés cultivée sur un sol à contenu élevé en K et fertilisée avec une dose optimale de N est une avenue intéressante dans la production d'un fourrage à DACA d'environ 200 mmolc kg"1 MS. Un tel fourrage peut être servi aux vaches taries mais nécessiterait l'ajout de sels anioniques pour diminuer les risques d'hypocalcémie. Les travaux présentés au troisième chapitre avaient pour objectif de réduire davantage la DACA de la fléole des prés. Pour ce faire, l'effet de la dose annuelle de fertilisation en Cl (0, 80, 160 et 240 kg Cl ha"1 ; CaCl2) et en N (70 et 140 kg N ha"1 ; NH4NO3), du type de fertilisant chloré (160 kg Cl ha"1 ; CaCl2 et NH4C1), du contenu en K du sol (124, 199, 290 et 311 kg K ha"1 ) et de la période de croissance (printemps et été) sur la DACA de la fléole des prés cultivée en champ a été évalué. La DACA a diminué avec l'augmentation de la fertilisation chlorée pour les deux types de fertilisants. À la récolte d'été, des valeurs de DACA inférieures à 0 mmolc kg"1 MS ont été observées pour la fléole fertilisée avec les deux doses de Cl les plus élevées sur les sols à contenu moyen en K. Les deux types de fertilisants chlorés ont eu le même effet sur la DACA de la fléole des prés. La fertilisation azotée a augmenté la DACA mais seulement sur les sols à contenu élevé en K lorsqu'il n'y avait pas d'application de Cl. Les rendements ont augmenté avec la fertilisation azotée mais n'ont pas été affectés par l'application de Cl. La dose économiquement optimale de Cl au printemps a été évaluée entre 78 et 123 kg Cl ha"1 , en fonction du contenu en K et Cl du sol et de son potentiel de rendement. Les résultats de cet essai ont permis d'établir que la fertilisation chlorée diminue la DACA d'un fourrage de fléole des prés, peu importe le contenu en K du sol. Le contenu élevé en Cl du sol est souvent corrélé à des teneurs élevées en Cd chez certaines plantes, particulièrement dans les sols australiens. Un troisième essai a donc été réalisé afin d'évaluer dans un premier temps l'effet de la fertilisation en Cl (0, 80, 160 et 240 kg Cl ha""'; CaCb) sur la DACA et la concentration en Cd d'un cultivar de fléole des prés et de deux cultivars d'alpiste aquatique (Phalaris aquatica L.) produits en sols australiens non contaminés au Cd ou ayant reçu du Cd sous forme de contaminant par l'ajout de superphosphate ou dans des biosolides. Dans un deuxième temps, l'effet de la fertilisation chlorée printanière (0 et 144 kg Cl ha"1 ) sur la teneur en Cd de la fléole des prés cultivée en sols canadiens a été évalué. Dans l'étude australienne, la fertilisation chlorée a diminué la DACA de la fléole des prés et de l'alpiste aquatique, mais n'a pas eu d'effet sur leur teneur en Cd; cette dernière a plutôt été affectée par la source de Cd et l'espèce de plante. Le contenu en Cd du sol ayant reçu des biosolides et les teneurs en Cd des graminées cultivées dans ce sol étaient nettement supérieurs à ceux des autres sols. De plus, les deux cultivars d'alpiste aquatique présentaient des teneurs en Cd supérieures à celle de la fléole des prés. Dans l'expérience canadienne, la fertilisation au Cl a augmenté les teneurs en Cd de la fléole à deux des quatre sites d'expérimentation mais sans atteindre des niveaux toxiques pour les plantes ou les animaux. Les teneurs en Cd de la fléole n'ont pas été affectées par le contenu en Cd du sol; les différences entre les sites sont vraisemblablement reliées aux autres caractéristiques des sols. Ces résultats démontrent que sur des sols canadiens et australiens à contenu faible en Cd, la fertilisation chlorée appliquée pour réduire la DACA des fourrages n'augmente pas leur teneur en Cd à des niveaux problématiques pour les plantes et les animaux. Enfin, un dernier essai a été effectué pour évaluer l'effet de l'acidité des sols australiens sur la DACA des espèces fourragères. Les DACA calculées avec une formule courte (DACAc; quatre éléments minéraux) et longue (DACAL; sept éléments minéraux) de 16 espèces de plantes fourragères cultivées en sols australiens à faible pH ont été mesurées. Les résultats montrent que les DACA des plantes fourragères cultivées dans ces sols sont supérieures à celles recommandées pour les vaches taries. Le chaulage a augmenté le rendement et diminué la DACAc de graminées fourragères sensibles à l'acidité du sol, tandis que pour une graminée tolérante à l'acidité du sol, le rendement a diminué et la DACAc a augmenté avec le chaulage. L'application de gypse a réduit le rendement et augmenté la DACAc de la graminée tolérante comparativement au témoin non amendé. L'absorption par les plantes des minéraux de la DACA n'a pas été affectée par le pH du sol. La variation de DACA des graminées fourragères cultivées en sols acides serait attribuable à la baisse de rendement due aux conditions de croissance difficiles de ces sois, plutôt qu'à la baisse de disponibilité des cations. La présente étude démontre que la fertilisation chlorée, la récolte tardive et un contenu moyen en K du sol permettent de diminuer la DACA des fourrages de graminées à des niveaux acceptables pour les vaches taries, sans augmenter les risques d'ingestion de Cd à des niveaux toxiques pour les plantes et les animaux.

Les systèmes qui se développent dans les roches carbonatées gardent une plus ou moins grande mémoire des épisodes responsables de leur recharge. Les études hydrodynamiques diachroniques (analyse des courbes de récession et ajustement à des lois mathématiques) ou l'exploitation statistique des données (étude des débits classés, analyse corrélatoire et spectrale) permettent de mettre en évidence cette mémoire et de la quantifier en termes de réserves. L'hydrochimie est aussi un outil très puissant pour l'étude de la mémoire du système, car elle permet, grâce à son aspect qualitatif, de préciser l'origine des masses d'eaux transitant par l'exutoire, et ainsi d'affiner la reconstitution du fonctionnement hydrocinématique de l'aquifère. Cette reconstitution a été tentée à partir de deux démarches complémentaires, le suivi diachronique, étude des variations temporelles de concentration ou de flux physico-chimique d'émergences sélectionnées (suivi hebdomaclaire du Pont de Gys en Haute-Savoie, du Verneau dans le Doubs, du Baget en Ariège et de la Fontaine de Vaucluse, suivi quotidien de la Fontaine de Vaucluse, du Groseau et d'Aurel dans le Sud-Est de la France), et le cliché synchrone, prospection spatiale d'une province hydrogéologique à une période judicieusement choisie (Jura, Haut-Doubs, Haute-Saône et Sud-Est de la France). Les deux modes d'approche fournissent des résultats concordants: le système karstique en période hydrodynamiquement réputée non influencée (tarissement s.s.) garde la mémoire d'épisodes de recharge ayant modifié la chimie de la réserve assurant ce tarissement. Inversement, les abondantes précipitations responsables d'une montée de crue peuvent mobiliser d'importants volumes d'une eau à marque chimique de la réserve : le système en crue garde l'empreinte chimique de ses réserves. Le fonctionnement hydrocinématique des systèmes résulte donc de l'interaction de ces deux types de mémoire: mémoire à court terme et à long terme. La première partie de ce travail traite du suivi des paramètres physico-chimiques au cours du cycle hydrologique ainsi qu'en étiage. L'analyse des données montre que pendant le tarissement au sens strict les teneurs caractéristiques des réserves permanentes du système oscillent de manière aléatoire, aux erreurs analytiques près, autour d'une moyenne caractéristique de l'état hydrodynamique et hydrochimique de la réserve, et de l'histoire de sa recharge ; c'est pourquoi il est nécessaire, pour comparer le comportement de plusieurs émergences, de les étudier simultanément. La physico-chimie du système en tarissement est très sensible aux apports d'eau par la surface : on peut observer d'une part des transits rapides et directs d'eau chimiquement marquée par la zone non saturée, sans que le débit varie de manière appréciable et d'autre part une recharge partielle des blocs capacitifs du système par cette même infiltration ; dans ce cas, on note une évolution de la qualité des eaux des réserves à la suite de ces précipitations. Les basses eaux consécutives à ces pluies ne peuvent dès lors plus être considérées comme du tarissement au sens strict. Dans les systèmes bien karstifiés, les montées de crues mobilisent des eaux (marquées chimiquement par la réserve) présentes dans les drains au moment de l'infiltration. Cet effet piston, bien visible dans la chimie des eaux de l'émergence est suivi par l'arrivée des eaux d'infiltration qui se mélangent aux eaux de réserve. La deuxième partie tente de calculer la part relative des deux composantes (infiltration et réserve) au cours de crues ou au cours de cycles. Les résultats ne contredisent pas ceux obtenus par des méthodes hydrodynamiques ; toutefois la méthode physico-chimique donne plus de poids à la contribution des réserves, mais surtout met bien en évidence les décalages temporels existant entre les variations du débit (transfert) et le passage effectif des masses d'eau à l'exutoire (transit). Ces décalages sont fonction du type et de l'importance de la karstification. La troisième partie justifie l'emploi des campagnes de prélèvements instantanés des eaux des principales sources d'une région karstique, elle en précise les limites. Dans le Jura, l'altitude moyenne des impluviums et des réserves permanentes peut être obtenue par l'étude des teneurs en oxygène 18 et des températures. La chimie des eaux jurassiennes et son analyse multidimensionnelle mettent en évidence l'opposition structurale Haute-Chaîne-plateaux : les émergences de la Haute-Chaîne drainant des systèmes à faibles réserves (à temps de séjour faible) peu affectés par l'activité humaine, celles des plateaux drainant des aquifères à réserves plus développées établis sous des zones cultivées. Elles permettent de reconnaître les influences anthroplques et par là d'envisager un réseau de surveillance de la qualité de l'eau des réserves. L'acquisition des données de pCO2, de température et d'oxygène 18 fait considérer les campagnes de basses eaux hivernales comme de la décrue (ces campagnes incluant l'écoulement d'eaux d'infiltration différée) et non comme du tarissement. Toutefois l'utilisation des instantanés dans des régions trop monotones ou trop contrastées en limite l'intérêt. Dans le sud-Est de la la France, le rôle de la lithologie (dolomies ou évaporites) prévaut sur celui du fonctionnement hydrocinématique. Cependant, le rôle de l'évapotranspiration de surface est bien visible dans l'écoulement de l'émergence en basses eaux.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

La détermination des modalités de transfert de l'eau dans un aquifère et la connaissance des volumes d'eau qu'il contient , fait l'objet de nombreuses études en hydrologie. Pour obtenir ces informations, l'hydrogéologue cherche à représenter le transfert de l'eau par une fonction simple qui lui permettrait de prévoir la réponse du milieu souterrain aux stimuli d'entrée , tels que les pluies ou les pollutions, de connaître le temps de séjour moyen de l'eau dans la matrice et par suite de calculer les volumes d'eau contenus dans celle-ci . Dans cette étude, il est proposé de considérer un aquifère comme une "boite noire" dont on ne connait que les fonctions d'entrée et de sortie , et de lui appliquer les méthodes de l'analyse-système qui se sont développées en électronique. A partir de deux hypothèses , vérifiées sur un modèle physique de laboratoire, il est montré qu'un aquifère dont l'entrée est représentée par la surface du bassin hydrologique , peut être assimilée à un système linéaire dont la réponse impulsionnelle est une fonction exponentielle unlque. L'argument de cette exponentielle définit le temps de séjour moyen de l'eau dans le système et le produit du débit moyen des écoulements par ce temps moyen permet de calculer le volume d'eau contenu dans l'aquifère. L'application de cette méthode sur un bassin hydrologique situé à St Genis, Hautes Alpes, s'est avérée satisfaisante . Elle permet de définir une réponse impulsionnelle constituée de deux fonctions exponentielles représentatives de deux systèmes qui composent l'aquifère du bassin et d'en calculer les volumes utiles . L'utilisation des données isotopiques du milieu, nécessairement pondérées par les débits, apparaît comme un supplément d'information indispensable à la bonne détermination de la réponse impulsionnelle et à l'estimation des réserves de l'aquifère.