Le caractère fortement marécageux du territoire de la Sibérie Occidentale et la rareté des stations d'observations hydrométéorologiques compliquent le suivi du régime hydrologique des bassins versants. Dans une telle situation, la prise en compte des données de ré-analyse météorologique et d'altimétrie satellitaires, assurant une couverture régulière de l'ensemble du territoire étudié, permet de compléter les observations in situ et d'élargir considérablement la portée des recherches, ce qui détermine la pertinence de ce travail. Le premier chapitre décrit les principaux facteurs physiques et géographiques qui ont déterminé le développement de la zone d'étude ; le deuxième chapitre est consacré aux méthodes d'étude; le troisième chapitre présente les résultats d'analyse de la variabilité des caractéristiques climatiques et hydrologiques dans les bassins fluviaux. L'originalité de cette thèse est d'appliquer une nouvelle approche de la quantité d'eau de la zone étudiée.

La présente étude est une contribution à la connaissance de la géochimie des eaux de la partie inférieure du bassin versant de la rivière N’djili située à l’Est de Kinshasa (République Démocratique du Congo). Les eaux de surface ont été échantillonnées sur six sites de prélèvements au cours de la période allant d’avril 2005 à février 2006, deux sites supplémentaires ont été ajoutés sur le fleuve Congo à partir de 2007. Onze campagnes d’échantillonnages ont permis un suivi annuel (avril 2005 à février 2006), trois autres ont eu lieu de mai à juillet 2007 et vingt-deux autres d’octobre 2008 à octobre 2009. Les paramètres physico-chimiques suivants ont été mesurés :température, pH, conductivité, alcalinité, oxygène dissous. Les dosages des éléments majeurs (anioniques et cationiques) et de certains éléments traces ont été effectués pour étayer cette étude géochimique. <p><p>Il ressort de cette étude que la température de l’eau prélevée est proche de la température moyenne atmosphérique dans la zone d’étude, ce qui indique un équilibre thermique entre les eaux de surface et l’atmosphère.<p><p>Dans certains cas, les valeurs de pH mesurées peuvent être très basses à cause du lessivage des acides organiques provenant de la végétation en décomposition et de la présence d’anhydride carbonique dissous (Burler et Ison, 1966). A la vue des résultats d’analyse des eaux de pluies, nous pouvons remarquer que l’acidité des eaux prélevées de cette partie du bassin versant serait en partie due à la contribution des précipitations.<p><p>Pour ce qui est de la conductivité, à l’exception du site Matete, les valeurs mesurées sont inférieures à 100 µS/cm, ce qui correspond aux eaux de surface très faiblement minéralisées. Il n’y a pas beaucoup de variation de conductivité entre la saison des pluies, période des hautes eaux, et la saison sèche, période des basses eaux. Ceci nous montre à nouveau qu’il y a une contribution importante des précipitations dans la composition des eaux échantillonnées puisqu’il n’y a pas de grand écart de valeur en l’absence de précipitation.<p><p>La solubilité de l’oxygène dans l’eau diminue lorsque la température augmente, ce qui induit une diminution de la concentration en oxygène à saturation. Le calcul du taux de saturation dans nos échantillons montre que les eaux sont sous-saturées en oxygène. Ceci peut s’expliquer par le fait que ce bassin versant, du moins dans la zone d’étude, subit des rejets d’eaux usées et des rejets de l’usine de traitement des eaux (REGIDESO). Nous soupçonnons la présence d’une pollution organique induisant la consommation de l’oxygène dissous par respiration. <p>Les teneurs des éléments ne sont pas constantes au cours du temps. Certains sont plus abondants que d’autres (en particulier HCO3-, Ca+, Na+, K+, SiO2 et Cl-). Il n’y a pas de variations saisonnières importantes des éléments majeurs. L’ordre d’abondance décroissant pour les cations est Na+>Ca2+>K+>Mg2+ et pour les anions est HCO3->Cl-≈NO3->SO42-.<p><p>La corrélation entre la conductivité électrique et les teneurs en composés chimiques majeurs montre que la conductivité est surtout contrôlée par les bicarbonates, les nitrates, les chlorures, les sulfates, le sodium, le magnésium, le calcium et le potassium. Ces eaux sont particulièrement peu chargées en éléments minéraux dissous, la moyenne des TDS (Total Dissolved Salts) pour chaque site étant largement inférieure à la moyenne mondiale des eaux de rivière, qui est 100 mg/l (Berner et Berner, 1987), tendance également observée pour le calcium (5,7 mg/l pour les rivières africaines et 13,4 mg/l pour la moyenne mondiale). Seul le site de Matete présente une moyenne supérieure à ces valeurs. Pour la silice dissoute, par contre, les concentrations observées sont voisines de la moyenne mondiale (10,4 mg/l).<p><p>Les valeurs du bilan ionique sont en majorité négatives, c’est-à-dire qu’elles traduisent un excès d’anions. Le calcul du bilan ionique a été effectué pour chaque point de prélèvements, pour les deux dernières séries de campagnes de prélèvements, soit de mai à juillet 2007 et d’octobre 2008 à octobre 2009.<p><p>Cette étude nous a permis de dégager des groupes au comportement commun qui reflètent des faciès géochimiques différents et dont les plus importants sont les suivants :(1) Le faciès bicarbonaté calcique :il correspond aux eaux provenant des écoulements sur des roches hypersiliceuses (grès, quartzites). Le magnésium est le deuxième cation dominant après le calcium pour le site de prélèvements CFAM (Confluence Fleuve Amont) représentant plus de 20% de la teneur en cations. Et, (2) Le faciès bicarbonaté sodique :il correspond au point de prélèvement Kwambila qui, bien que situé sur une roche hypersiliceuse, présente le sodium comme cation dominant et les nitrates comme anions dominants après les bicarbonates. Ce point de prélèvement est caractérisé par une activité agricole induisant l’utilisation de fertilisants azotés. L’élevage porcin est également pratiqué dans cette région. Ces activités humaines pourraient expliquer la prédominance du sodium et du nitrate dans cette région pour toutes les saisons confondues. <p> <p>SUMMARY<p>The present study contributes to a better understanding of the water<p>geochemistry in the N’djili river catchment, East from Kinshasa (Democratic<p>Republic of Congo). Surface waters have been collected at six sampling sites during the period from April 2005 and February 2006. Two additional sampling sites have been added since 2007. Eleven sampling campaigns allowed an annual<p>follow-up (April 2005 to February 2006), three others took place from May to<p>July 2007 and twenty-two additional ones from October 2008 to October 2009.<p>The physico-chemical parameters that have been measured are as follows:<p>temperature, pH, conductivity, alkalinity, dissolved oxygen. The measurement of<p>major elements (anions and cations) and some trace elements has been<p>performed in order to support this geochemical investigation.<p>The temperature of the riverine waters appears to be close to the mean air<p>temperature in the study area, indicating a thermal equilibrium between surface<p>waters and the atmosphere.<p>In some cases, values pH measured can be very low due to the leaching of<p>organic acids originating from both decomposing vegetation and the presence of<p>dissolved carbon dioxide (Burler and Ison, 1966). Based on the analyses of the<p>rain waters, one can note that the acidity of riverine waters results partially from<p>the atmospheric precipitation.<p>Regarding conductivity, with the exception of Matete area, the values are below<p>100 μS/cm, which corresponds to weakly mineralized surface waters. Little<p>variation in conductivity was observed between rainy and dry seasons is low,<p>suggesting again an important control of the riverine water composition by the<p>precipitation.<p>Oxygen solubility in the riverine waters decreases with increasing temperature,<p>which results in a decrease of dissolved oxygen content. The calculation of the<p>saturation state in our samples show that the riverine waters are undersaturated<p>with oxygen. This phenomenon can be explained by the fact that the river<p>catchment, at least for the study area, is subjected to untreated and treated<p>sewage effluent releases. One may expect an organic pollution leading to a<p>consumption of dissolved oxygen by respiration.<p>The concentrations of dissolved elements are variable with time. Some are more<p>abundant than others (especially HCO3-, Ca+, Na+, K+, SiO2 and Cl-). There is no<p>major seasonal variability for the major dissolved elements. The abundance<p>decreases in the orders Na+>Ca2+>K+>Mg2+ and HCO3->Cl-≈NO3->SO42- for<p>cations and anions, respectively.<p>Correlation between conductivity and major element concentrations show that<p>the former is mainly dictated by bicarbonates, nitrates, chlorides, sulfates,<p>sodium, magnesium, calcium and potassium. These riverine waters are<p>particularly low in dissolved minerals, the mean TDS (Total Dissolved Salts) for<p>each site being largely lower than the global average for rivers (i.e. 100 mg/l,<p>Berner and Berner, 1987). Calcium displays the same trend, with 5.7 mg/l for<p>African rivers in comparison with a global average of 13.4 mg/l. Only Matete area<p>exhibits a mean higher than these values. For dissolved silica, however, the<p>measured contents are close to the global average (i.e. 10.4 mg/l).<p>The values of the ionic balance are negative most of the time, suggesting an<p>excess in anions. The calculation of the charge balance has been realised for<p>each sampling location, during the two last campaigns (i.e. May 2007 - July 2007<p>and October 2008 – October 2009).<p>This study sheds some light on the groups of elements exhibiting a common<p>behaviour but reflecting different geochemical facies. The most important ones<p>are the following: (1) calcium bicarbonate facies: it corresponds to the water<p>run-off from silicate rocks (sandstone, quartzite). Magnesium is the second<p>dominant cation (after calcium) for the CFAM (“Confluence Fleuve Amont”)<p>sampling site, accounting for more than 20% of cation load. And (2) sodium<p>bicarbonate facies: it corresponds to the Kwambila sampling site, where sodium<p>is present as dominant cation and nitrates as dominant anion (after<p>bicarbonates). This sampling site is characterized by agricultural activities<p>entailing the use of nitrogen-rich fertilizers. Pig farming is also practiced in this<p>region. Theses human activities could therefore explain the predominance of<p>both sodium and nitrate in this area, irrespective of the season.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

<p align="justify"><i>Typologie des cours d’eau en Wallonie et caractérisation par la faune invertébrée</i><br>Vingt-cinq types de cours d’eau ont été définis en Wallonie d’après les termes de la Directive Cadre pour l’Eau en tenant compte des facteurs obligatoires et optionnels rassemblés sous trois critères :la taille (du « ruisseau » à la « très grande rivière »), la pente (faible, moyenne et forte), et cinq régions naturelles (la région limoneuse, le Condroz, la Famenne, l’Ardenne et la Lorraine belge, résumant les facteurs obligatoires altitude, latitude, longitude et géologie). Une approche par analyses multivariées appliquées à un grand nombre d’échantillons (listes taxonomiques) a permis de définir de façon plus précise certains types de rivières et de distinguer sept groupes typologiques montrant des assemblages faunistiques similaires.</p><p><p align="justify"><i>Conditions de référence types et définition de l’état écologique des rivières en Wallonie à l’aide de métriques biocénotiques basées sur les invertébrés</i><br> Les listes faunistiques et les valeurs métriques de l’IBGN (Indice biologique global normalisé) issues du réseau d’évaluation de la qualité biologique en Wallonie ont été utilisées pour discriminer les types de rivières et pour définir les sites de référence, les conditions de référence et les limites des classes des états écologiques. Au sud du sillon Sambre et Meuse, impliquant quatre groupes typologiques de rivières, les valeurs de référence et la définition des états écologiques ont été basées et calculées sur un réseau de référence de sites de très bon état. Les « valeurs de conditions de référence » ont été définies par les médianes des métriques des sites de « très bon état ». Lorsque aucun site de très bon état n’était disponible, c’est-à-dire pour les groupes typologiques au nord du sillon Sambre et Meuse et pour la Meuse et la Sambre, les conditions de référence (ou le « potentiel écologique maximal ») et les limites de classes ont été basées sur des coefficients appliqués aux sites de « bon état » et sur jugement d’expert.</p><p><p align="justify"><i>Exercice pilote d’inter-étalonnage</i><br> Cinquante échantillons ont été sélectionnés parmi les rivières du type d’inter-étalonnage européen R-C3 (petite taille, altitude moyenne, substrat siliceux) en Wallonie (correspondant aux « ruisseaux ardennais ») dans toute la gamme de qualités écologiques, du « très bon » au « mauvais » état. Chaque métrique de l’indice « Intercalibration Common Metrics » (ICM) a été comparée (par régression linéaire et polynomiale) aux valeurs de l’IBGN. La plus forte corrélation a été établie avec l’indice synthétique de l’ICM dont le R² très élevé (0,95) permet un inter-étalonnage précis et fiable. A un EQR (Equivalent Quality Ratio) de l’IBGN = 1 correspond un indice ICM très proche (= 1,004). En conséquence, la métrique « cote de l’IBGN » est proposée comme métrique pour l’évaluation de l’état écologique de la faune invertébrée en Wallonie.</p><p><p align="justify"><i>Espèces exotiques et invasives</i><br>L’ouverture récente du canal à grand gabarit Main – Danube en 1992 et la navigation qui en résulte a permis à plusieurs espèces de macroinvertébrés ponto-caspiennes d’envahir successivement les bassins du Rhin et de la Meuse. De 1998 à 2000, le réseau de mesure a enregistré quatre nouvelles espèces exotiques dans la Meuse en Belgique :une polychète (<i>Hypania invalida</i>) et trois crustacés (<i>Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes</i>). Peu avant, en 1995, le bivalve asiatique <i>Corbicula fluminea</i> et l’amphipode nord-américain <i>Crangonyx pseudogracilis</i> ont également été enregistrés pour la première fois. La dynamique des invasions a été étudiée et discutée.</p><p><p align="justify">L’<i>état biologique actuel</i> (2000-2002) des masses d’eaux de surface en Wallonie et l’évolution des états biologiques sur une décennie (1990-2002) figurent dans l’étude et sont discutés. Une amélioration globale de la qualité de 6 % est enregistrée pour cette période. L’amélioration de la qualité se manifeste principalement pour les états « mauvais » et « médiocre » s’élevant à l’état « moyen ».</p><p><p><b>Abstract</b><p><p><p align="justify"><i>River typology in Wallonia and invertebrate fauna characterization</i><br>Twenty-five river-types in Wallonia were defined according to the Water Framework Directive taking into account obligatory and optional factors gathered in three criteria: the size (from “brook” to “very large river”), the slope (gentle, medium and strong) and five natural regions (Loess, Condroz, Famenne, Arden and Jurassic summarising the obligatory altitude, latitude, longitude and geology factors). A multivariate approach applied to a large amount of samples (i.e. taxa lists) led to give a more accurate definition of some river-types and to discriminate seven river-type groups exhibiting similar faunal assemblages.</p><p><p align="justify"><i>Type-specific reference conditions and ecological status definition of rivers in Wallonia using invertebrate biocenotic metrics</i><br> Faunal lists and IBGN (i.e. "Standardized Global Biological Index IBGN") metric values, evolving from the biological quality assessment network in Wallonia, were used to discriminate the river types and to define the reference sites, the reference conditions and the status class limits. South of the axis made by the Sambre & Meuse Rivers, involving four river-type groups, reference values and ecological status definition were based and calculated on a reference network of sites of high status. The "reference condition values” were defined as the median values of the metrics in all “high status” sites. Where no site of high status was available, i.e. in the others river-type groups north of the same axis and in the Rivers Sambre and Meuse themselves, reference conditions (or maximum ecological potential) and class limits were based on coefficients applied to “good status” sites and on expert judgement.</p><p><p align="justify"><i>Intercalibration pilot exercise</i><br> Fifty samples were selected from R-C3 rivers (i.e. small, mid-altitude, siliceous) in Wallonia (corresponding to the “Arden’s brooks”) showing the widest range of ecological quality from high to bad status. Each Intercalibration Common Metric (ICM) was compared (linear and polynomial regression) to IBGN scores. The highest correlation was found with the synthetic ICM index, whose high R² (0.95) allows accurate and reliable intercalibration. To IBGN EQR (i.e. Equivalent Quality Ratio) = 1 corresponds a very close ICM index value (= 1.004). Consequently, the metric IBGN score is being proposed to act as the metric for the assessment of the invertebrate fauna ecological status in Wallonia, Belgium.</p><p><p align="justify"><i>Exotic and invasive species</i><br> The recent opening of the canal Danube – Main in 1992 and the subsequent navigation allowed several Ponto-Caspian macroinvertebrate species to invade successively the Rhine and the River Meuse basins. From 1998 to 2000, the monitoring network recorded four new alien species in the River Meuse in Belgium: one Polychaeta (<i>Hypania invalida</i>) and three Crustacea (<i>Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes</i>). Earlier, in 1995, the Asian Bivalvia <i>Corbicula fluminea</i> and the North American Amphipod <i>Crangonyx pseudogracilis</i> were also recorded for the first time. The invasions’ dynamics were studied and discussed.</p><p><p align="justify"><i>Present biological status</i> (2000-2002) of surface water-bodies in Wallonia and biological status evolution over a one-decade period (1990-2002) is included and discussed in the study. A global quality improvement of 6 % is recorded for the period. Quality improvement concerns mainly the “bad” and “poor” status raising up to “moderate” status.</p><p><p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les ouvrages de gestion durable des eaux pluviales (GDEP) situés sur la rue Sainte-Claire à Rivière-du-Loup, au Québec, sont étudiés selon trois volets : l'hydraulique, la qualité de l'eau et le complexe plantes/substrat. Des cellules de biorétention, du pavé perméable et des chambres souterraines de rétention constituent les ouvrages étudiés qui gèrent les eaux pluviales de la rue Sainte-Claire et de trois rues perpendiculaires. Des équipements ont été installés entre juin 2020 et octobre 2021 poursuivre l'écoulement des eaux à plusieurs endroits du site. Le pavé perméable et le bassin de rétention, en série permettent de retarder de cinq minutes à plus d'une heure le débit de pointe et de le réduire jusqu'à 90 % pour les événements enregistrés, dont la récurrence est inférieure ou égale à deux ans. Le taux d'infiltration des interstices du pavé perméable est très élevé, même en hiver, lorsqu'un entretien est réalisé, mais chute drastiquement sinon : il varie entre 29,6 et 0,3 x 10³ mm/h. Les matières en suspension (MES) subissent un enlèvement médian de 78 %, allant jusqu'à 98 %, entre le ruissellement et la sortie du bassin. Le pavé perméable seul permet un enlèvement moyen de 68 % des MES. La conductivité électrique des eaux à la sortie du bassin après la période hivernale est très élevée, jusqu'à 741 μS/cm. Les ouvrages de GDEP n'influencent pas significativement les teneurs en azote et en phosphore totaux. Les végétaux des biorétentions présentent un taux de survie de près de 100 % et une résistance à la sécheresse, le tout sans entretien sauf pour la coupe automnale des graminées. Des taux de croissance moyens de 50 à 150 %/mois, selon l'espèce, ont été mesurés entre juin et juillet 2021. / Hydraulic, water quality, plant growth and substrate performance were studied for stormwater best management practices (BMP) installed in Rivière-du-Loup, Québec. They consist of bioretention cells, permeable pavement and underground basin which collect runoff water form Sainte-Claire Street as well as three other perpendicular streets. Water dynamic was monitored from June 2020 to October2021. Combined action of the permeable pavement and the retention basin reduced peak flow up to 90 % and delayed it from five minutes to more than an hour, for two years and less return period rainfalls. Surface infiltration rate of permeable pavement varies from 29.6 x 10³ (very high) to 0.3 x 10³ mm/h, depending on maintenance operations. Total suspended solids (TSS) were removed up to 98 % from runoff to the outfall, with a median value of 78 %. Average TSS removal for permeable pavement alone was 68 %. Electrical conductivity was very high in early spring, up to 741 μS/cm. BMP had no clear effect on total nitrogen and phosphorus content. Plant survival and drought resistance was high for plants located in retention cells, with minimal maintenance requirements.

Depuis la construction de l’autouroute 40 dans les années 70 (tronçon Félix-Leclerc), le lac Saint-Augustin s’est grandement enrichi en sels de déglaçage et en métaux lourds. Un marais épurateur construit et adapté (MECA), dans lequel ont été intégrées des plantes halophytes, a donc été implanté afin traiter une partie des eaux de ruissellement provenant de l’autouroute. Le comportement et l’efficacité de ce dernier ont été évalués afin de déterminer si cette technologie était en mesure de pallier à la problématique de contamination. Les observations et les analyses ont permis d’établir que les plantes halophytes sont mal adaptées aux conditions environnementales du MECA et que seulement environ 1% des sels sont emmagasinés dans les plantes. Les concentrations mesurées dans les eaux ont montré que le MECA est efficace pour emmagasiner du sel de déglaçage, principalement en période de temps sec, mais que les quantités accumulées sont peu significatives par rapport aux quantités introduites. / Following the construction of Highway 40 in the 1970s (Félix-Leclerc section), concentrations of de-icing salts and heavy metals in Saint-Augustin Lake have greatly increased. An adapted constructed wetland (MECA) in which halophyte plants were integrated was installed in order to treat part of the highway runoff. The behavior and the effectiveness of the MECA were evaluated to determine if it is an appropriate technology to mitigate the problem of de-icing salts and heavy metals contamination. Observations and analyses have allowed us to establish that halophyte plants are generally not adapted to the environmental conditions of the MECA and that approximately only 1% of the de-icing salts get stored in the plants. Concentrations measured in the water indicate that the MECA is effective at storing de-icing salts, especially during dry weather periods, but that the accumulated amounts of salts are not very significant compared to the introduced amounts.

Si les débordements de réseaux unitaires sont reconnues comme étant un facteur important de l'impact environnemental du traitement des eaux usées urbaines, l'efficacité de l'implantation de bassins de rétention (BR) comme solution n'en demeure pas moins un questionnement. En effet, de plus en plus d'études tendent à prouver que l'impact de la vidange des BR sur l'efficacité de traitement d'une usine, et donc l'impact sur l'environnement, peut être négatif. L'interdisciplinarité et l'échelle géographique et temporelle de la problématique rendent l'appréhension de la problématique difficile par la seule mesure "in situ". L'intégration de plusieurs modèles du système urbain d'eaux usées se révèle être un outil puissant dans ce contexte. La simulation de différents scénarios amène à mieux anticiper les problèmes liés à la gestion des eaux usées, en temps de pluie comme en temps sec. Par conséquent, les coûts économiques et écologiques associés soit à la mise en place de nouvelles infrastructures, soit à la prise de décision concernant les stratégies de gestion du système, peuvent être optimisés. Il devient ainsi nécessaire de produire des modèles performants décrivant la qualité des eaux tout au long de leur cheminement. Les données sur le comportement des polluants dans les bassin de rétention sont peu nombreuses et la caractérisation des eaux retournées à l'usine de traitement est rarement étudiée. Par conséquent, si les connaissances des phénomènes en jeu sont souvent supposées, leur observation reste assez rare. Une partie importante du projet a donc été consacrée à la réalisation d'une campagne d'échantillonnage. Ce type d'échantillonnage s'est révélé être un exercice complexe et très contraignant en raison de l'imprévisibilité des événements orageux. L'objectif de cette campagne était de récolter des données en entrée et en sortie de bassin de rétention, principalement en ce qui concerne la matière en suspension, la demande chimique en oxygène et la distribution des vitesses de chute. Les résultats ont montré des dynamiques typiques de vidange révélant une forme en "U" des concentrations en polluants. Cette forme souligne trois phases appelées "initiale, milieu et finale" où chacune est caractérisée par une fourchette de concentrations et une distribution de vitesses de chute de particule qui lui est propre. De manière plus générale, il a été observé que plus les concentrations en MeS augmentent, plus la distribution des vitesses de chute est "lourde". Ces données couplées à des mesures en temps sec dans le collecteur et dans un bassin de décantation ont permis de comprendre les phénomènes en jeu, les interactions possibles entre les systèmes, et d'établir une structure solide pour le modèle. La littérature scientifique contient un grand nombre d'études de modélisation de la qualité de l'eau concernant les procédés de traitement. Cependant, elle est moins riche oncernant la description de la qualité des eaux en réseau et assez pauvre concernant la description de la qualité des eaux stockées en réseau ou en bassin de rétention. Les quelques modèles de BR existants décrivent assez simplement la décantation et la resuspension, qui sont pourtant les phénomènes dominant de ces systèmes. Ces modèles ont rarement été validés avec des données réelles car ces phénomènes sont difficiles à observer et à quantifier. Le projet visait donc à développer un modèle de bassin de rétention décrivant le comportement de la matière en suspension et de la demande chimique en oxygène à l'effluent d'un bassin de rétention (retour des eaux à l'usine) de sorte qu'il soit compatible avec les modèles de boue activées de type ASM de VInternational Water Association. La description des phénomènes de décantation et de resuspension est basée sur un fractionnement en classes de particules ayant différentes vitesses de chute. Ce fractionnement est directement issu de mesures de terrain réalisées en vue d'observer la variation de la distribution des vitesse de chute. Les effets d'un puits de pompage sur la sédimentation et la resuspension sont aussi décrits. Deux événements récoltés ont servi à la calibration du modèle et un autre a été utilisé pour sa validation. Cette étape est d'importance car elle n'a jamais été réalisée sur un modèle de BR. L'objectif final du modèle était qu'il soit intégré dans un système plus global (réseau - usine - rivière). Différents scénarios de gestion des vidanges de bassins de rétention ont mis en évidence les interactions entre les différents sous-systèmes en termes de masse de MeS et de masse de classes de particules. En effet, l'étude de l'évolution de la distribution des vitesses de chute des particules le long de la chaine de l'eau peut être une information utile pour anticiper les problèmes au traitement secondaire. Par exemple, une plus grande fraction de particules ayant une forte vitesse de chute peut engendrer : 1) une augmentation du temps d'hydrolyse des particules dans un système par boues activée ; ou 2) un plus grand risque de colmatage des biofiltres. Une meilleure compréhension de ces interactions peut permettre la mise en place de règles d'opération et de contrôle plus efficaces pour diminuer l'impact des rejets d'eaux usées sur l'environnement.

La salinisation des eaux douces est un problème global qui, dans les régions tempérées nordiques, est lié à l'urbanisation. Les principaux ions responsables de cette salinisation sont les chlorures, le sodium et le calcium et leurs sources majeures sont les sels de déglaçage et l'usure de la chaussée. Durant l'hiver, ces ions s'accumulent dans la neige en bordure des routes et peuvent être transportés dans les eaux souterraines et de surface via l'eau de fonte et de ruissellement. Dans les dernières décennies, la salinité des lacs, et plus particulièrement leur concentration en chlorures, a augmenté de façon conséquente par rapport aux valeurs de référence. Par contre, pour la plupart des lacs, les niveaux atteints se situent en-deçà de la valeur seuil définie par le conseil canadien des ministres de l'environnement pour la protection de la vie aquatique qui est de 120 mg Cl L⁻¹ pour une exposition chronique. Les impacts de la salinisation des écosystèmes d'eau douce sur les organismes aquatiques sont peu connus et le manque d'information est particulièrement marqué pour les communautés microbiennes. Les objectifs principaux de cette thèse étaient 1) d'identifier les voies qu'empruntent les ions pour se rendre dans les lacs, ainsi que les moments auxquels ces mouvements ont lieu et 2) de caractériser les changements que peuvent causer ces ions, particulièrement les chlorures, dans la composition taxonomique des communautés microbiennes. Un suivi saisonnier dans le bassin versant du lac Saint-Charles (Québec, Canada) a permis de comparer la concentration de différents ions dans la neige en bordure des routes, dans les rivières et dans le lac. Ce suivi s'est échelonné de l'hiver (saison d'accumulation des ions dans la neige) au printemps (principale période de fonte) et combinait des mesures ioniques aux deux semaines dans la neige et les rivières et des mesures de conductivité prises aux 10 minutes par un mouillage dans le lac. Les résultats de ce suivi indiquent que les ions chlorures et sodium se déplacent de la neige vers le lac à tous les épisodes de fonte et que ces derniers surviennent aussi durant l'hiver. Dans les rivières, on observait une relation positive entre la concentration des ions et l'urbanisation du bassin versant, et ce dès qu'elle dépassait ≈1%. Un suivi annuel de lacs présentant des variables limnologiques différentes a permis de mettre ces dernières en relation avec la composition des communautés microbiennes planctoniques. Les lacs Clair, Saint-Charles, Clément et Saint-Augustin, situés aux alentours de la Ville de Québec, diffèrent entre autres en fonction de leur salinité, de leur morphométrie, de leur état trophique, et du niveau d'urbanisation de leur bassin versant. Les résultats ont souligné l'importance de la saison pour la composition taxonomique des communautés microbiennes, plus particulièrement celle de l'hiver, ou du couvert de glace. Ils ont aussi suggéré l'importance de la salinité comme facteur structurant, et ce à une conductivité d'environ 1000 μS cm⁻¹ et une concentration en chlorures de l'ordre de 100 mg L⁻¹. La salinité était, entre autres, positivement corrélée avec l'abondance de cryptophytes et d'haptophytes. Une expérience de microcosme en laboratoire où une communauté microbienne du lac Saint-Charles a été exposée à des concentrations de chlorures de 50 mg L⁻¹ (correspondant environ à une augmentation de la salinité par un facteur 2) a aussi été mise en place pour évaluer l'importance de ce facteur. Après deux semaines d'exposition aux chlorures, l'abondance de plusieurs taxons a augmenté, dont les cyanobactéries Synechococcus et Pseudanabaena et un cryptophyte du clade SA1-3C06. L'exposition aux chlorures, toujours à 50 mg Cl L⁻¹, mais combinée à la neige urbaine n'a pas causé de changements aussi marqués dans la composition taxonomique. Ces résultats suggèrent qu'une composante de la neige urbaine a atténué les effets des chlorures et que l'exposition aux chlorures seuls ne représente pas correctement les effets attendus dans le milieu naturel. Cette thèse a permis de montrer que la salinité des lacs pouvait changer rapidement en réponse à des épisodes de fonte de neige, même en période hivernale et que l'augmentation de la salinité, tant en milieu naturel qu'en contexte expérimental, était corrélée avec des changements dans la composition taxonomique des communautés microbiennes. Ces résultats impliquent que l'augmentation de la salinité, même faible par rapport aux valeurs de référence, influence les écosystèmes d'eau douce, et que dans les régions froides, il devrait y avoir une gestion de l'eau de ruissellement des autoroutes afin de limiter la contamination des eaux par les sels de déglaçage. / Freshwater salinization is an ongoing global concern that in north temperate regions is linked to urbanization. Chloride, sodium, and calcium are the primary ions responsible for this salinization, and their major sources are road salts and pavement weathering. In winter, these solutes accumulate in roadside snow, and may then be transported to ground and surface waters via melting and runoff. In the last decades, the salinity of lakes and their chloride concentrations have significantly increased compared to background values. However, in most lakes, the levels reached are still below the guidelines of the Canadian Council of Ministers of the Environment for the protection of aquatic life, which is 120 mg Cl L⁻¹ for chronic exposure. The impacts of salinization on freshwater biota are largely unknown, particularly for microbial communities. The main objectives of this thesis study were to 1) identify the flow pathways and timing of ion transport from roads to receiving waters; and 2) characterize the changes that major ions, particularly chloride, may have on the taxonomic composition of freshwater microbial communities. Seasonal monitoring of the Lake Saint-Charles (Quebec, Canada) watershed allowed comparison of major ion concentrations in roadside snow, rivers within the lake basin, and the lake itself. These observations took place from winter (the season of ion accumulation in snow) to spring (the main melting period), and combined ion measurements in rivers and roadside snow at two-week intervals with conductivity measurements in the lake at 10-minute intervals. The results indicated that chloride and sodium moved from roadside snow to the lake during all melting events, which were also recorded during winter. There was a positive relationship between the major ion concentrations in the river and the watershed urbanization level, beyond a threshold of 1% pavement coverage of the catchment. To asssess the effects of chemical as well as other limnological variables on microbial community structure, plankton and associated samples were taken throughout an entire year from four lakes in the Quebec City region: lakes Clair, Saint-Charles, Clément, and Saint-Augustin. These lakes varied in terms of salinity, morphometry, trophic state, and watershed urbanization level. The results showed a strong seasonal effect on prokaryotic as well as eukaryotic taxonomic composition, and underscored the importance of winter ice cover. Salinity was also identified as a structuring factor, even at conductivities around 1000 μS cm⁻¹ and chloride concentrations around 100 mg L⁻¹. Among other taxa, cryptophyte and haptophyte abundance were positively correlated with salinity. In a laboratory microcosm experiment, the Lake Saint-Charles microbial community was exposed for two weeks to chloride at 50 mg L⁻¹ , corresponding to a two-fold increase of salinity, to test hypotheses concerning the importance of this factor. After two weeks of exposure, the abundance of many taxa increased, notably the cyanobacteria Synechococcus and Pseudanabaena and a cryptophyte of the SA1-3C06 clade. The exposure to chlorides, still at 50 mg Cl L⁻¹ but combined with urban snow, did not cause such marked changes in the taxonomic composition. These results suggest that a component of the snow mitigated the impacts of chloride, and that the exposure to chloride alone may not accurately represent the effects in natural ecosystems. This thesis study has shown that lake salinity can change rapidly in response to roadside snowmelt events, even in winter. Increases in salinity, both in natural ecosystems and in the laboratory, were correlated with changes in taxonomic composition of the microbial communities. These results imply that increased salinities, even over a low range of values, can influence freshwater ecosystems, and that the environmental management of roads in cold regions should take measures to limit the contamination of waterways by road salts.

Les apports importants d'eau douce en provenance d'un grand bassin versant constituent l'une des caractéristiques principales de la baie d'Hudson, une mer subarctique située au Canada. Dans la baie d'Hudson, le couplage entre l'eau salée et l'eau douce exerce une grande influence sur l'ensemble des paramètres physiques, biogéochimiques et biologiques. Au cours des dernières décennies, la baie d'Hudson a subi d'importantes modifications associées aux changements climatiques mais aussi à l'installation de grandes infrastructures hydroélectriques qui régulent les apports d'eau douce par les rivières. Alors que ces changements sont susceptibles d'avoir un impact sur les écosystèmes dans la baie, peu d'attention a été portée sur la composition et la distribution des communautés planctoniques qui sont pourtant un maillon essentiel des réseaux trophiques marins. Au sein du projet BaySys qui vise à fournir une base scientifique afin de séparer les impacts liés aux changements climatiques de ceux de la régulation des cours d'eau dans la baie d'Hudson, cette thèse de doctorat a pour objectif d'établir un état des lieux de la diversité et de la distribution spatiale des communautés microbiennes présentes dans la baie d'Hudson. Pour répondre à cet objectif, nous avons utilisé une approche de séquençage haut débit des gènes de l'ARNr et de l'ARNr 18S et 16S afin de déterminer l'influence des paramètres environnementaux mesurés sur le terrain sur les communautés de protistes et de procaryotes. Les résultats ont montré que le débit des rivières modifie la composition des communautés de protistes au niveau des estuaires dans la rivière Nelson, Churchill et Grande Rivière de la Baleine. Dans la rivière Nelson, la forte circulation estuarienne permet la remontée d'eau riches en nutriments qui favorise la présence de diatomées du genre Rhizosolenia. Cependant, à l'échelle de la baie, les apports d'eau douce au printemps et a l'été au niveau des cotes entraine une forte stratification qui limite la croissance du phytoplancton et favorise les taxa hétérotrophes, notamment les Dinoflagellés. Dans ces eaux de surface fortement stratifiées, nous avons pu mettre en évidence la présence de 7 espèces phytoplanctoniques potentiellement toxiques. Le changement de régime de la glace de mer au printemps entraine une succession d'organismes eucaryotes et procaryotes associés à la dégradation des efflorescences de phytoplancton. Ces changements de communautés en surface modifient l'origine des apports de matière organique dans les écosystèmes profonds de la baie. En générant un nouvel état des lieux de la composition des communautés de protistes et de procaryotes à différentes échelles spatiales, les résultats de cette étude permettent de mieux comprendre l'influence des apports d'eau douce sur les communautés microbiennes dans la baie d'Hudson. Cette thèse constitue ainsi un nouvel outil pour mieux appréhender l'influence des perturbations d'origine anthropique sur les réseaux microbiens marins dans la baie d'Hudson. / The Hudson Bay is a sub-Arctic sea in Canada that receives massive freshwater inflows from a large watershed. In Hudson Bay, the freshwater-marine coupling has a strong influence on physical, biogeochemical and biological processes. In recent decades, Hudson Bay has undergone significant changes associated with climate change and the installation of large hydroelectric infrastructures that regulate freshwater inflows from rivers. While these changes are likely to have an impact on ecosystems in the bay, little attention has been paid to the composition and distribution of planktonic communities, which are an essential link in marine food webs. As part of the BaySys project, which aims to provide a scientific basis to separate climate change effects from those of regulation of freshwater on physical, biological and biogeochemical conditions in Hudson Bay, this PhD thesis aims to establish a baseline of the diversity and spatial distribution of microbial communities in Hudson Bay. To address this objective, we used a high-throughput sequencing approach for 18S rRNA and 16S rRNA genes to determine the potential influence of environmental parameters measured in the field on protist and prokaryote communities. The results showed that river flow altered the composition of protist communities in the estuaries of the Nelson, Churchill and Great Whale rivers. In the Nelson River estuary, strong estuarine circulation allows the upwelling of nutrient-rich water which favours the presence of diatoms of the genus Rhizosolenia. At the bay scale in spring and summer, the freshwater inflow leads to a strong stratification which limits the growth of phytoplankton species and favours heterotrophic taxa, particularly dinoflagellates. In these highly stratified surface waters, we were able to identify the presence of 7 potentially toxic phytoplankton species. The changing of the sea ice regime in spring resulted in a succession of eukaryotic and prokaryotic organisms associated with the degradation of phytoplankton blooms. These changes modified the diatom sinking particles reaching the bottom of the Hudson Bay. By generating a new picture of the composition of protists and prokaryotes at different spatial scales, the results of this study provide a better understanding of the influence of freshwater inputs on microbial communities in Hudson Bay. This study thus constitutes a new tool to better understand the influence of anthropogenic disturbances on marine microbial networks in Hudson Bay.

Le Nord québécois est aujourd’hui largement considéré par les chercheurs comme un territoire de représentations construites par une série de discours parfois contradictoires. La représentation territoriale se définit comme le sens donné à un territoire ou à un élément du territoire : l’étude de la géographie des représentations revêt donc une importance particulière dans le contexte actuel où les territoires nordiques québécois sont de plus en plus aménagés. Quelles représentations du territoire sous-tendent la mise en protection d’espaces naturels au Nunavik? Par l’étude de cas de l’inclusion du bassin versant de la rivière Nastapoka aux limites du Parc national Tursujuq, nous utilisons ici le concept de patrimoine afin de documenter les représentations du territoire nordique. En effet, en définissant le patrimoine comme un objet reconnu par la société comme ayant une valeur méritant d’être conservée, le patrimoine naturel peut être compris comme une forme de représentation territoriale. Par cette étude de cas, nous cherchons à répondre à la question suivante : est-ce que (et comment, le cas échéant) une représentation du territoire peut influencer les processus de mise en valeur du patrimoine? Nous procédons par une analyse de contenu appliquée aux discours pour caractériser, d’un point de vue critique, le processus de mise en patrimoine de la rivière Nastapoka, de 1990 à 2015. Nous avons identifié trois groupes d’acteurs ayant contribué au débat, soit la population locale (Umiujaq), l’État québécois, ainsi que les groupes scientifiques et environnementalistes. Les résultats suggèrent que le territoire de la rivière Nastapoka est représenté par les résidents d’Umiujaq comme essentiel à la pratique du mode de vie traditionnel, alors que les groupes scientifiques et environnementaux portent une représentation d’un écosystème vulnérable. Enfin, les différents plans d’aménagement proposés par le gouvernement du Québec démontrent une conception des aires protégées comme des espaces résiduels au développement des ressources, selon notre analyse / Today, researchers widely consider Northern Quebec as being a “territory of representations” built by a series of sometimes contradictory discourses. Territorial representation is defined as the meaning given to a territory or landscape by society. Studying representations in geography is thus a significant approach in the current context in which Quebec's northern territories (Nunavik) are increasingly targeted by development. What territorial representations underlie the protection of natural areas in Nunavik? This research project is based on a case study of the inclusion of the Nastapoka River watershed within the boundaries of Tursujuq National Park. We use the concept of heritage to document representations of the northern territory. Indeed, by defining heritage as an object recognized by society as having a value worth preserving, natural heritage can be understood as a form of territorial representation. Through this case study, we seek to answer the following question: can (and how, if at all) a representation of the territory influence heritage construction processes? We proceed through discourse analysis to characterize, from a critical perspective, the Nastapoka River heritage construction process from 1990 to 2015. We identified three main groups of stakeholders participating in the debates, namely the local population (Umiujaq), the Quebec government, as well as scientific and environmental groups. Results suggest that the Nastapoka River area is represented by the residents of Umiujaq as essential to the practice of a traditional way of life, while scientific and environmental groups view this territory as a vulnerable ecosystem. Finally, the various plans proposed by the Government of Quebec demonstrate that protected areas are understood by the state planners as a compensation for resource development.

Cette thèse, qui s'inscrit dans le cadre d’études internationales, traite de la structure gouvernementale multi-niveaux de la gestion des ressources en eau de surface. À partir d’une approche interdisciplinaire, conciliant la géographie et la science politique, cette recherche porte sur la gouvernance des eaux de surface à l’échelle du bassin versant du Rio Grande/Río Bravo entre les États-Unis et le Mexique, et sur la territorialisation des divers gouvernements qui répondent de façon fragmentée aux besoins en termes de durabilité. La thèse s’articule autour de la question de recherche suivante : la gouvernance des eaux de surface du Rio Grande/Río Bravo s’effectue-t-elle selon les principes du développement durable ? Notre cas d’étude démontre l’existence d'un cadre de gouvernance multi-niveaux des ressources en eau à l’échelle du bassin versant. Il souligne la désarticulation entre les échelles locale, régionale, étatique et fédérale en raison de la fragmentation territoriale. Les préoccupations en matière de développement durable sont spécifiques à chaque région partitionnée par l’aménagement hydraulique. Des entrevues effectuées sur le terrain, avec des acteurs du bassin du Rio Grande et du Río Bravo, témoignent du découpage territorial et de la fragmentation dans la gestion des ressources en eau. La gouvernance du bassin versant consiste en une diversité de gouvernements et d’acteurs de la gestion de la ressource dans un cadre institutionnel résistant au changement. Nous montrons que les enjeux de pouvoir sur le territoire vis-à-vis de l’accès à la ressource, sa disponibilité et son contrôle, et les représentations géopolitiques que les acteurs s’en font, affectent la coordination d’activités à l’échelle du bassin versant. Les résultats attestent que le bassin versant n’est pas reconnu comme espace de gestion des ressources en eau et unité appropriée pour la durabilité. Le cadre institutionnel du partage de la ressource et l’aménagement hydraulique renforcent l’organisation du bassin en un ensemble hétérogène de sous-bassins qui gèrent la ressource à différentes échelles. Chaque gouvernement déploie des stratégies ad hoc pour faire face aux problèmes environnementaux, sans que le développement durable ne représente une préoccupation commune pour les acteurs du bassin versant. Dans un contexte de gouvernance multi-niveaux et de problèmes environnementaux liés au phénomène de la sécheresse, la collaboration entre les États-Unis et le Mexique est affaiblie par des tensions transfrontalières qui portent atteinte à la confiance mutuelle. Mots-clés: Gouvernance multi-niveaux, développement durable, gestion des ressources en eau, fragmentation, découpage territorial, asymétries de pouvoir, bassin versant du Rio Grande/Río Bravo, sous-bassins, États-Unis, Mexique. / This dissertation, which falls within international studies, discusses the multi-level governmental structure of surface water resources management. From an interdisciplinary approach, reconciling geography and political science, this research focuses on the governance of surface waters across the scale of the Rio Grande/Río Bravo Watershed between the United States and Mexico and on the territorialization of various governments that respond in a fragmented manner to the needs in terms of sustainability. This dissertation is organized around one main research question: is the governance of surface waters of the Rio Grande/Río Bravo carried out according to the principles of sustainable development? Our case study demonstrates the existence of a framework of multi-level governance of surface water resources across the watershed. It stresses the disarticulation between the local, regional, state and federal scale due to territorial fragmentation. The concerns of sustainable development are specific to each region, as partitioned by the hydraulic development. Interviews conducted in the field with actors from the Rio Grande basin and the Río Bravo basin reflect the territorial division and the fragmentation in the management of water resources. Governance consists in a diversity of actors involved in the resource management within an institutional framework resistant to change. We show that power imbalances over the territory — regarding access to the resource, its availability and its control, and the geopolitical representations held by stakeholders — affect the coordination of activities across the watershed. The results demonstrate that the watershed is not recognized as the spatial unit for water resource management and sustainability. The institutional framework for resource sharing and the hydraulic development reinforce the basin organization into a heterogeneous set of sub-basins managing the resource at different scales. Each government deploys ad hoc strategies to deal with environmental problems, without sustainable development being a common concern for stakeholders on the watershed. In a context of multi-level governance and environmental problems related to the phenomenon of drought, the collaboration between the United States and Mexico is weakened by cross-border tensions that undermine mutual trust. Keywords: Multi-level governance, sustainable development, management of water resources, fragmentation, territorial breakdown, power imbalances, Rio Grande/Río Bravo Watershed, sub-basins, United States, Mexico.