Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 8-14. Publié aussi en version électronique.

L’évaluation environnementale est une discipline scientifique indispensable à la construction d’une société durable. L’outil le plus communément utilisé est l’Analyse du Cycle de Vie, dans lequel l’impact lié à l’épuisement des ressources y est fréquemment évalué à partir des stocks mondiaux disponibles, les taux d’extraction et leur valeur relative pour l’utilisateur. Cette approche n’est cependant pas applicable aux ressources renouvelables, comme l’eau douce et les services écosystémiques, qui, par définition, ne sont pas des stocks. L’évaluation émergétique (EME), en revanche, détermine la valeur d’une ressource (renouvelables ou non) à partir de la description des mécanismes naturels qui la génèrent. L’ACV et l’EME présentent donc un intéressant potentiel d’hybridation, la première fournissant une représentation détaillée des étapes du cycle de vie d’un produit, tandis que la seconde permet de comptabiliser la valeur des ressources renouvelables et fossiles avec une unité de mesure commune.Dans cette thèse, une méthodologie hybride récemment développée est appliquée à quatre usines de production d’eau potable, afin d’analyser la valeur ajoutée et les limites actuelles du modèle hybride. Les améliorations proposées incluent l’adaptation des indicateurs émergétiques au modèle hybride et la caractérisation des ressources d’eau douce grâce à l’emploi de Systèmes d’Information Géographique (SIG). Les outils informatiques élaborés, tels que la SIG et la modélisation dynamique, permettraient d’enrichir sensiblement les méthodes actuelles d’évaluation environnementale. La faisabilité de cette opportunité est démontrée dans cette étude par la validation de l’approche conceptuelle / Environmental assessment is a scientific discipline essential for the construction of a sustainable society. The most commonly used tool is Life Cycle Assessment (LCA), in which the impact related to resource depletion is often assessed considering global available stocks, extraction rates and relative value of the resource for the user. However, this approach cannot be applied as such to renewable resources such as freshwater and ecosystem services, which are not, by definition, stocks. In contrast, Emergy evaluation (EME) determines the value of a resource (renewable or not) from the description of the natural mechanisms that produce it. Therefore, LCA and EME present an interesting hybridation potential, the former providing a detailed representation of a product's lifecycle, while the latter allows accounting for the value of both renewable and non-renewable resources with the same rationale.In this PhD, a recently-developed hybrid framework is applied to four potable water production sites, in order to analyze the added value and current limitations of using detailed LCA databases in EME. Suggested improvements include the adaptation of emergy indicators to the hybrid framework, and freshwater resource characterization using Geographic Information Systems (GIS). Elaborated computational tools such as GIS and dynamic modeling could provide great benefits to current environmental assessment methods. The feasibility of using them is demonstrated in this study by validating the conceptual approach

Dans cette these nous avons étudié la dynamique de colloides aux interfaces fluides. Dans une première partie nous avons étudié la dynamique de drainage de films minces liquides contenant des particules de microgels de PNiPAM. Ces systèmes sont de plus en plus utilisés pour stabiliser et déstabiliser des émulsions sur demande en jouant sur la température. Nous avons montré que la dynamique de drainage et l'épaisseur des films dépend de la concentration et du degré de réticulation des particules. Nous avons pu à partir des épaisseurs des films remonter à la conformation des particules. Les microgels moins réticulés s'étalent davantage aux interfaces à basse concentration que les particules ayant un taux de réticulation plus élevé. En revanche à haute concentration, les particules moins réticulées forment des couches plus compactes, ce qui induit des films moins stables. Dans la deuxième partie nous avons étudié la dynamique d'adsorption de particules colloidales dans des systèmes eau dans eau, obtenus par la séparation de phase de deux solutions de polymères. A temps courts, la position de la particule varie exponentiellement avec le temps alors qu'aux temps plus longs l'évolution est logarithmique. De façon surprenante, nous trouvons que dans le régime exponentiel, le temps caractéristique, qui résulte théoriquement d'un équilibre entre les forces de tension interfaciale et la friction visqueuse est trop lent par rapport à la théorie. De plus l'existence d'un régime logarithmique (habituellement attribué à un piégeage/dépiégeage de la ligne de contact) est également surprenante puisque notre système présente des tensions interfaciales très faibles, de l'ordre de 100 µN/m. / This thesis examines interfacial colloidal dynamics in two separate aqueous systems. The first part aims to improve understanding of thermoresponsive microgel-stabilised emulsions. Many emulsion properties are determined by the behaviour and drainage dynamics of the thin films that form between droplets. This study reveals these drainage dynamics, achieved through observing a model thin film of PNiPAM microgel solution in air. We explore why, as other studies have shown, less cross-linked microgels stabilise emulsions more effectively than more cross-linked microgels, concluding that both adsorption dynamics and particle rearrangement under pressure play a role. Through a simple calculation, we are able to estimate the conformation of microgels at the interface, showing that microgel concentration in bulk determines the concentration at interface due to differences in adsorption kinetics, and microgel excess does not play a role. The second part of the thesis investigates behaviour of spherical colloidal particles within an Aqueous Two-Phase System (ATPS) composed of non-mixing polymer solutions of fish gelatin and dextran, with applications in low-fat foods. Additionally, the very low surface tension of these systems allows studing fast interfacial processes at experimentally accessible timescales. In this work, we examine adsorption dynamics of spherical particles, observing for the first time the theoretically-predicted exponential ‘snap-in’ stage of particle adsorption. Surprisingly, even at this low surface tension, a slower logarithmic relaxation is subsequently observed which at the oil/water interface is ascribed to pinning of the contact line on surface defects.

Ce mémoire porte sur les impacts des stratégies d’économies d’eau potable sur la chloration secondaire de réseaux de distribution d’eau potable (RDEP) à l’échelle municipale. Il présente également une méthodologie pour l’élaboration d’un modèle de prédiction des concentrations de chlore résiduel libre (CCRL) en réseau selon les différentes cinétiques de dégradation. Ce type de modèle permet aux gestionnaires de réseaux de réduire davantage les zones vulnérables en cas de contamination microbiologique de l’eau par un meilleur contrôle sur les CCRL. Une campagne d'échantillonnage sur le terrain a tout d’abord été mené pour mesurer les CCRL d’un RDEP. Les résultats de cette campagne ont permis le calage d’un modèle hydraulique et le calage de modèles cinétiques de dégradation du chlore résiduel libre. Ces modèles ont été jumelés afin d’obtenir un modèle prédictif des CCRL dans lequel la dégradation du chlore a été simulée avec des constantes cinétiques prédéterminées. Le modèle obtenu est utilisé pour simuler les CCRL de différents scénarios de répartition des débits. Ces scénarios correspondent à l’évolution des consommations d’eau de 2011 à 2016. Cette méthodologie a été testée sur trois RDEP du Québec (Canada) avec des populations desservies de 6 900 à 18 700 habitants. Pour ces études de cas, l’augmentation des temps de séjour, reliée à la réduction des débits, a produit une réduction des CCRL en réseau. Pour remédier à la situation, une augmentation de la CCRL à l’entrée des RDEP de 7% à 13% a été requise afin d’obtenir des CCRL similaires en 2016 par rapport à 2011. Cette augmentation pourrait aller jusqu’à 18% avec l’atteinte d’un scénario de gestion optimale de la consommation en eau. Les résultats ont validé la méthodologie développée en lien avec les objectifs visés démontrant ainsi les impacts de la réduction des débits sur la variabilité spatio-temporelle de la CCRL de RDEP à l’échelle municipale. / The main objective of this study is to investigate the impacts of drinking water conservation strategies on residual chlorine in a water distribution system (WDS) at the municipal scale. This study was designed to develop a methodology to predict free residual chlorine (FRC) according to its decay rates in WDS through microbiological and chemical reactions in the bulk phase and at the pipe wall. This prediction can be useful for operators, managers and engineers to reduce microbiological risks in vulnerable areas of a WDS. To achieve this objective, a sampling campaign was conducted to evaluate FRCs. A hydraulic model was then calibrated by adjusting the chlorine wall reaction coefficients to give the best fit between predicted and observed field measurements. A predictive model of FRC in which chlorine decay was simulated with a first-order chlorine residual decay for both bulk and pipe wall reactions. The model enables the simulation of FRCs for different flow distribution scenarios. These scenarios represent the evolution of water consumption from 2011 to 2016. This methodology was tested on three main WDSs in Québec (Canada) with populations ranging from 6 900 to 18 700 people. For these case studies, a decrease of FRC was observed related to the increase in the mean residence time due to the flow reduction. Results show that an increase in initial FRC ranging from 7% to 13% is required to obtain similar FRCs in 2016 compared to 2011. The results also highlight the impacts of flow reduction on FRC’s spatial and temporal variability through a WDS

La population des villages du Nunavik, au nord du Québec, a généralement accès à l'eau potable municipale à partir de réservoirs domestiques. L'eau brute, qui vient généralement d'une source de surface, est amenée à l'usine de traitement municipale pour être traitée avec des rayons ultraviolets et du chlore, puis distribuée à la communauté par des camions citernes. Une campagne d'échantillonnage de l'eau réalisée en 2019 dans trois villages du Nunavik a mis en évidence que la désinfection par chloration n'est pas suffisante pour assurer une protection adéquate pendant la distribution et le stockage domestique de l'eau. L'objectif de ce mémoire de maîtrise a été de développer une stratégie pour améliorer la désinfection secondaire de l'eau par chloration au Nunavik, en utilisant comme étude de cas le village de Kangiqsualujjuaq. Pour ce faire, un portrait de la qualité de l'eau entre la source et les robinets a été dressé, avec une emphase sur le chlore résiduel et les sous-produits de désinfection. Avec ce portrait, une démarche a été mise au point pour identifier les quantités adéquates de chlore permettant d'obtenir des concentrations de désinfectant résiduel répondant aux standards internationaux, tout en limitant la génération de sous-produits de désinfection. Ces doses adéquates ont été obtenues à l'aide simulations de chloration en laboratoire réalisées avec des eaux de la communauté collectées en 2020 et en 2021. Avec les informations obtenues sur le terrain et dans les expériences de laboratoire, une base de données d'aide à la décision a été développée pour permettre aux responsables de la communauté de faire des choix éclairés quant à l'application du chlore pour la désinfection secondaire de l'eau. / The inhabitants of the villages of Nunavik, in northern Quebec, have generally access to municipal water stored in their domestic tanks. Municipal drinking water is commonly produced in a treatment plant supplied by a surface source, where ultraviolet light and chlorination are applied. Treated water is then distributed to the community by tanker trucks. A water sampling campaign conducted in 2019 in three Nunavik villages highlighted that secondary disinfection by chlorination is not sufficient to ensure adequate protection during water distribution and storage. The objective of this project was to develop a strategy to improve the secondary disinfection by chlorination, using the village of Kangiqsualujjuaq as case study. A profile of the water quality from source to tap was drawn up, with an emphasis on residual chlorine and disinfection by-products. Based on this portrait, a strategy was implemented to identify adequate chlorine doses to achieve disinfectant residual concentrations that meet international standards, while limiting the generation of disinfection by-products. These adequate doses were obtained using laboratory simulations of chlorination performed with community waters collected in 2020 and 2021. Based on the collected information, a decision support database was developed to allow community managers to make informed choices about the application of chlorine for secondary disinfection of water.

Cette thèse porte sur l'étude des goûts, odeurs et la perception relative à l'eau potable. Le cas à l'étude est l'eau distribuée dans un réseau d'aqueduc de la Ville de Québec. La thèse est divisée en quatre volets. Le premier volet fait la revue de la problématique des composés responsables des goûts et odeurs en réseau de distribution. Plus spécifiquement, les aspects concernant l'origine de ces composés et leurs analyses physico-chimiques et sensorielles sont abordés. Le second chapitre traite de la perception des consommateurs par rapport à l'eau distribuée. Cette étude a été réalisée au moyen de l'information spatialisée d'une enquête postale et des suivis de la qualité physico-chimique et microbiologique de l'eau réalisés entre 2003 et 2005 par la Ville de Québec. Les résultats de ces suivis ont été agrégés dans un indice de qualité d'eau. Les résultats indiquent qu'environ le tiers de la population ne consomme pas l'eau du robinet du réseau à l'étude. L'analyse par régression logistique des résultats de l'enquête montre que l'emplacement de la résidence dans le réseau, l'indice de qualité de l'eau distribuée et les risques perçus par le consommateur sont les principaux facteurs qui 'expliquent le profil de consommation de l'eau du robinet et le choix de consommer ou non l'eau distribuée. Le troisième volet porte sur la détermination des zones sensibles aux goûts et odeurs dans le réseau de distribution. Ces zones ont été établies au moyen d'une analyse multicritère combinant l'information spatialisée des plaintes des consommateurs relatives à l'eau du robinet entre 2002 et 2004, et de la perception de la population concernant l'eau distribuée. Les résultats de cette analyse ont permis de déterminer six secteurs sensibles aux goûts et odeurs dans l'eau potable répartis en 15 zones distinctes. Le dernier volet s'intéresse à l'évolution spatio-temporelle des goûts et odeurs dans le réseau d'aqueduc. Les résultats montrent que les goûts et odeurs en réseau sont liés à certains précurseurs comme les algues, le chlore et le fer. De plus, la variation saisonnière de l'intensité de la flaveur de l'eau est principalement attribuable à la présence des algues diatomées, des algues vertes et des algues bleu-vert (cyanobactéries), leurs sous-produits (géosmine et 2-méthylisoboméol) et au chlore total résiduel. L'intensité de la flaveur de l'eau varie aussi selon l'emplacement dans le réseau. L ' analyse des données en régression linéaire multiple montre que les goûts et odeurs dans l' eau distribuée sont fortement tributaires des variations saisonnières et spatiales. Ils sont aussi directement liés à la présence de cyanobactéries dans l' eau distribuée et inversement liés à la teneur en chlore dans le réseau. Ce qui démontre l'effet masquant du chlore sur les autres flaveurs dans l' eau potable.

Certains épisodes de contamination, autant chimique que bactériologique, ont été très médiatisés et ont éveillé la population face à l’enjeu de la qualité de l’eau potable qui lui est livrée par ses municipalités. Depuis quelques années, le suivi en continu de la qualité de l’eau a commencé à prendre sa place dans les stratégies de surveillance de la qualité de l’eau dans les réseaux de distribution. Ce portrait de l’utilisation du suivi en continu de la qualité de l’eau potable est basé sur une enquête par questionnaire, distribuée à l’ensemble des municipalités opérant un réseau de distribution d’eau potable (810 municipalités). L’analyse descriptive des données montre que le type de source d’eau et la taille de la population influencent le plus l’utilisation du suivi en continu. L’analyse multivariée fait ressortir l’utilisation de la filtration et de la désinfection comme catalyseurs d’utilisation du suivi en continu. Les répondants ont signifié comme facteurs favorisant l’utilisation du suivi en continu la rapidité d’exécution des équipements et la possibilité de créer un portrait de base de la qualité de l’eau. Comme facteurs limitant l’utilisation du suivi en continu, ils ont cité les coûts élevés des équipements, le trop faible risque de contamination et dans certains cas, l’absence d’une obligation réglementaire d’utiliser la technologie. Tous ces facteurs d’utilisation du suivi en continu sont aussi influencés par la règlementation aux articles 5, 22 et 22.1 du Règlement sur la qualité de l’eau potable du Québec (RQEP). Le portrait a permis d’identifier certaines lacunes du suivi de la qualité de l’eau potable et d’évaluer la conformité aux normes de suivi en continu du RQEP. / Chemical and bacteriological contamination of drinking water has been highly publicized through the media and has raised public awareness of drinking water quality in municipal utilities. Online and real-time monitoring of drinking water quality has grown in popularity in the last few years, carving its place in drinking water quality surveillance. This portrait of the use of online monitoring of drinking water quality is based on a survey conducted in all of Quebec municipalities that operate a drinking water utility (810 municipalities). Descriptive analysis of the data has shown that source type and population size as the main factors influencing the use of online monitoring. Multivariate analysis added the use of filtration and disinfection in the water treatment process as main factors of the use of online monitoring. Respondents mentioned early warning capabilities and water baseline creation possibilities as reasons encouraging the use of online monitoring. High cost, low contamination risk and, in some cases, absence of regulation as reasons discouraging the use of these technologies. All of these factors and reasons are influenced by legislation, specifically articles 5, 22 and 22.1 of Province of Quebec’s Drinking Water Quality Regulation (DWQR). The portrait has identified some problems in drinking water quality monitoring and has made possible an evaluation of online monitoring regulations contained in the DWQR.

Le secteur du bâtiment représente plus du tiers de la consommation énergétique et des émissions de gaz à effet de serre mondiales. Face à cet enjeu, des stratégies passives ont permis d'améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments. À mesure que les technologies passives se rapprochent de leur limite physique d'efficacité, il devient nécessaire de s'intéresser à des technologies actives. Les stratégies de contrôle par modèle prédictif ont le potentiel de réduire la consommation énergétique des systèmes de chauffage, climatisation, ventilation, conditionnement de l'air et de production d'eau chaude domestique. Une difficulté limitant leur implantation dans les bâtiments provient du besoin de prédire des paramètres influencés par le comportement des occupantes et des occupants qui apparait stochastique, complexifiant le développement de modèles de prédiction. Dans ce contexte, cette thèse se concentre à évaluer des méthodes basées sur les données pour estimer la prédictibilité de la consommation d'eau chaude domestique et d'électricité dans un bâtiment résidentiel. L'impact d'une prédictibilité variable sur les performances est évalué lors de l'implémentation de ces modèles de prédiction dans des contrôleurs par modèle prédictif appliqués à des systèmes de production d'eau chaude domestique. Premièrement, la prédictibilité des profils de consommation d'eau chaude est évaluée à partir de profils mesurés dans un bâtiment résidentiel de 40 logements. Plus précisément, des réseaux de neurones sont entraînés à prédire cette consommation pour des systèmes de tailles variables allant d'un à 100 logements. Le niveau de prédictibilité est identifié comme étant proportionnel au nombre de logements et hautement variable pour des systèmes unifamiliaux, passant de très faible à élevé (c.-à-d., coefficient de détermination allant de 8 à 92% avec une moyenne de 58%). Les résultats montrent une difficulté à prédire précisément les pics de consommation, souvent sous-estimés lorsqu'une faible prédictibilité est observée. Puisqu'un contrôleur par modèle prédictif base ses décisions sur les prédictions, une faible prédictibilité pourrait impacter les performances en termes d'économie d'énergie et de respect des contraintes applicables à un système de production d'eau chaude. Deuxièmement, l'impact du niveau de prédictibilité des profils de consommation d'eau chaude sur les performances de contrôleurs par modèle prédictif est estimé. Les performances d'un contrôleur par modèle prédictif théorique employant des prédictions parfaitement précises sont comparées avec celles obtenues avec un contrôleur employant des prédictions imparfaites produites par les réseaux de neurones entraînés précédemment. Pour un système unifamilial, le principal effet des prédictions imparfaites sur les performances est le non-respect plus fréquent des contraintes de température dû à une incapacité à agir suffisamment en avance en préparation aux futurs pics de consommation d'eau chaude sous-estimés. Néanmoins, en comparaison avec une commande traditionnelle, des économies d'énergie allant de 4 à 8% ont été obtenues avec le contrôleur employant les prédictions imparfaites. En prédisant les périodes de pointe énergétique, les contrôleurs par modèle prédictif ont la capacité de réduire les pointes de consommation énergétique en déplaçant une partie de cette consommation vers les périodes hors-pointes. Dans cette optique, plusieurs modèles de prédiction basés sur les données sont entraînés afin de prédire la consommation d'électricité de logements unifamiliaux liée à l'éclairage et à l'utilisation des prises de courant sur plusieurs horizons allant de 10 minutes à 24 heures. Les arbres de décision renforcés (boosted) par le gradient sont identifiés comme étant la méthode produisant la meilleure qualité de prédiction. Une grande variabilité quant au niveau de prédictibilité est observée entre les logements, ce qui pourrait affecter la capacité des contrôleurs à réduire la consommation énergétique de pointe dans certains cas. Finalement, un dernier chapitre explore le potentiel d'un contrôleur par modèle prédictif employant les modèles de prédiction de la demande en eau chaude et de la consommation d'électricité pour prédire les périodes de pointe. Les résultats démontrent une plus grande différenciation entre les contrôleurs par modèle prédictif avec prédictions parfaites et imparfaites, le premier permettant de réduire d'avantage la consommation énergétique de pointe du chauffe-eau en prédisant plus précisément les périodes de pointe ainsi que la demande en eau chaude domestique correspondante. En comparaison avec la commande traditionnelle, des économies d'énergie pendant les périodes de pointe allant de 10 à 70% (moyenne de 26%) selon l'unité résidentielle étudiée ont été obtenues avec le contrôleur basé sur les prédictions imparfaites. Globalement, cette thèse représente un grand pas vers l'application future des contrôleurs par modèle prédictif basés sur l'apprentissage machine dans les bâtiments résidentiels, et les résultats obtenus démontrent le potentiel de cette stratégie de contrôle face à la réduction de la consommation d'énergie des systèmes de production d'eau chaude domestique unifamiliaux. / The building sector accounts for more than a third of the worldwide energy consumption and greenhouse gas emissions. Facing these challenges, passive strategies have allowed to increase the energy efficiency of buildings. As these passive technologies are reaching their efficiency limits, it is necessary to turn our interest to active technologies. Model predictive control strategies have the potential to reduce the energy consumption of heating, cooling, ventilation and air conditioning as well as domestic hot water production systems. One of the challenges towards their application in buildings is the requirement to predict parameters that are influenced by occupants' behavior that appears to be stochastic. In this context, this thesis focuses on evaluating data-based methods to estimate the predictability of domestic hot water and electricity consumption profiles in a residential building. The impact of a varying predictability on the performance is evaluated by implementing these forecasting models in model predictive controllers applied to domestic hot water production systems. First, the predictability of domestic hot water consumption profiles is evaluated from profiles measured in a 40-unit case-study residential building. More specifically, neural networks are trained to predict this consumption for systems of varying size ranging between one and 100 units. The level of predictability is identified as proportional to the number of units and shows high variability for single-family systems, starting at very low and reaching high levels (i.e., coefficient of determination from 8 to 92% with a mean of 58%). Results show that accurately predicting consumption peaks is a challenge and often results in underestimating their amplitude when a low predictability is observed. As the decisions of model predictive controllers are based on predictions, a low predictability could impact their energy-saving performance and ability to respect the constraints of domestic hot water production systems. Thus, the impact of the level of predictability of hot water consumption profiles on the performance of model predictive controllers is estimated. The performance of a theoretical model predictive controller relying on perfectly accurate predictions are compared with that of a controller using imperfect predictions produced by the previously trained neural networks. In single-family systems, the main impact of imperfect predictions on the performance is more violations of the storage temperature constraint due to the inability to act sufficiently in advance in preparation of underestimated future hot water consumption peaks. Nonetheless, comparing with a traditional controller, energy savings from 4 to 8% were obtained with the predictive controller relying on imperfect forecasts. By predicting energy-peak periods, the predictive controllers have the ability to reduce peak energy consumption by moving parts of the energy consumption to off-peak periods. In this context, many data-based prediction models are trained to predict the plug load and lighting electricity consumption of single-family residential units over horizons of 10 minutes to 24 hours. Gradient-boosted regression trees are identified as the method providing the highest prediction quality. A high variability is observed for the level of predictability between residential units, which could affect the controllers' ability to reduce electricity consumption peaks in some cases. Finally, a last chapter explores the potential of a model predictive controller using the prediction models of the domestic hot water demand and of the electricity consumption to forecast electricity-peak periods. As the electricity consumption was demonstrated as challenging to predict in many contexts, the impact of forecasting inaccuracies on the performance of controllers is even more displayed here. The results show that the model predictive controllers with perfect or imperfect predictions are more differentiated, with the first managing to reduce more the electricity-consumption peaks of the water heater by accurately predicting peak periods along with the corresponding domestic hot water demand. Compared with a traditional controller, peak-period energy savings ranging from 10 to 70% (mean of 26%) were obtained with the controller relying on imperfect forecasts depending on the studied residential unit. Globally, this thesis is a major step towards future application of model predictive controllers based on machine learning in residential buildings. The results demonstrate the potential of this control strategy to reduce the energy consumption of single-family domestic hot water systems.

L'objectif de ce mémoire est de développer une approche pour évaluer, à l'échelle régionale, l'impact des changements climatiques sur l'évolution des habitats des poissons en régions nordiques. En première partie, les performances du modèle unidimensionnel de lac MyLake ont été évaluées dans le contexte d'une étude internationale de comparaison de modèles (ISIMIP). Cela a permis de vérifier que le modèle est applicable à une large gamme de lacs. 62 lacs ont été calibrés en utilisant un algorithme d'évolution différentielle. Le nombre de mesures de température, la superficie de lacs et leur localisation géographique jouent un rôle sur les performances du modèle. Les indicateurs de performance suggèrent que le modèle performe bien, même pour les lacs en dehors des régions nordiques pour lesquels le modèle a été conçu. Ensuite, MyLake a été utilisé pour simuler la dynamique couplée de la température, de l'oxygène et la lumière dans 210 lacs suédois. Le modèle a d'abord été calibré pour 12 lacs pour lesquels une grande quantité de données de terrain était disponible. Par la suite, les paramètres du modèle ont été extrapolés avec des régressions linéaires en utilisant les caractéristiques morphométriques des lacs comme prédicteur. Cela a permis de modéliser le reste des lacs sans avoir à calibrer le modèle, c'est-à-dire en l'absence d'observations in situ. Les simulations ont été forcées par la météo locale issue des scénarios climatiques, projetés par six modèles de circulation générale. Elles montrent que les petits lacs deviendront plus chauds dans le futur, avec une durée plus courte du couvert de glace. L'oxygène dissous devrait augmenter à la fin de l'hiver, et diminuer en fin d'été, entrainant une perte d'habitat pour les poissons prédateurs d'eaux froides. Ces résultats montrent la faisabilité de la modélisation à une échelle régionale lorsque peu de données de terrain sont disponibles. / This Master's thesis aims to develop an approach to assess at the regional scale, the impact of climate change on the evolution of fish habitats in northern regions. In the first part, we evaluated the performance of the one-dimensional lake model MyLake in the context of the Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISIMIP). This analysis verifies that the model applies to a wide range of lakes. We conducted a calibration of 62 lakes using the differential evolution algorithm. The number of temperature observations, the surface area of lakes, and their geographical location exert control over the performance of the model. Nevertheless, the performance indicators show the model performs well even for lakes outside the northern regions. Then, the MyLake model was used to simulate the coupled dynamics of temperature, oxygen, and light in 210 Swedish lakes. We first calibrated MyLake for 12 lakes, for which a large number of field data was available. Next, the model parameters were extrapolated with linear regressions using the morphometric characteristics of the lakes as a predictor. Those relationships between parameters and characteristics made it possible to simulate the rest of the lakes without having to calibrate the model in the absence of in situ data. Climate projections drove the model from six global climate models (GCM) produced by the CORDEX project, along with the two climate scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5). The simulations show that the small lakes will become warmer in the future, with a shorter duration of the ice cover. The simulations also predict that the dissolved oxygen to increase at the end of winter and decrease at the end of summer, leading to a loss of habitat for cold water predatory fish. These results show the feasibility of modelling at a regional scale when little field data is available.

La population des villages du Nunavik, au nord du Québec, a généralement accès à l'eau potable municipale à partir de réservoirs domestiques. L'eau brute, qui vient généralement d'une source de surface, est amenée à l'usine de traitement municipale pour être traitée avec des rayons ultraviolets et du chlore, puis distribuée à la communauté par des camions citernes. Une campagne d'échantillonnage de l'eau réalisée en 2019 dans trois villages du Nunavik a mis en évidence que la désinfection par chloration n'est pas suffisante pour assurer une protection adéquate pendant la distribution et le stockage domestique de l'eau. L'objectif de ce mémoire de maîtrise a été de développer une stratégie pour améliorer la désinfection secondaire de l'eau par chloration au Nunavik, en utilisant comme étude de cas le village de Kangiqsualujjuaq. Pour ce faire, un portrait de la qualité de l'eau entre la source et les robinets a été dressé, avec une emphase sur le chlore résiduel et les sous-produits de désinfection. Avec ce portrait, une démarche a été mise au point pour identifier les quantités adéquates de chlore permettant d'obtenir des concentrations de désinfectant résiduel répondant aux standards internationaux, tout en limitant la génération de sous-produits de désinfection. Ces doses adéquates ont été obtenues à l'aide simulations de chloration en laboratoire réalisées avec des eaux de la communauté collectées en 2020 et en 2021. Avec les informations obtenues sur le terrain et dans les expériences de laboratoire, une base de données d'aide à la décision a été développée pour permettre aux responsables de la communauté de faire des choix éclairés quant à l'application du chlore pour la désinfection secondaire de l'eau. / The inhabitants of the villages of Nunavik, in northern Quebec, have generally access to municipal water stored in their domestic tanks. Municipal drinking water is commonly produced in a treatment plant supplied by a surface source, where ultraviolet light and chlorination are applied. Treated water is then distributed to the community by tanker trucks. A water sampling campaign conducted in 2019 in three Nunavik villages highlighted that secondary disinfection by chlorination is not sufficient to ensure adequate protection during water distribution and storage. The objective of this project was to develop a strategy to improve the secondary disinfection by chlorination, using the village of Kangiqsualujjuaq as case study. A profile of the water quality from source to tap was drawn up, with an emphasis on residual chlorine and disinfection by-products. Based on this portrait, a strategy was implemented to identify adequate chlorine doses to achieve disinfectant residual concentrations that meet international standards, while limiting the generation of disinfection by-products. These adequate doses were obtained using laboratory simulations of chlorination performed with community waters collected in 2020 and 2021. Based on the collected information, a decision support database was developed to allow community managers to make informed choices about the application of chlorine for secondary disinfection of water.