Les stations de mesure automatiques sont utilisées pour suivre et contrôler des usines de traitement des eaux usées. Ce suivi en continu à haute fréquence est devenu indispensable afin de réduire les impacts négatifs sur l’environnement car les caractéristiques de l’eau varient rapidement dans l’espace et dans le temps. Toutefois, même s’il y a eu des progrès considérables, ces dernières années, de la technologie de mesure, les instruments sont encore chers. Aussi des problèmes de colmatage, d’encrassement ou de mauvaise calibration sont assez fréquents à cause du contact avec les eaux usées. La fiabilité des mesures en ligne et en continu est affectée négativement. Par conséquent, un bon entretien des instruments est essentiel, ainsi que la validation des données collectées, afin de détecter d’éventuelles valeurs aberrantes. Dans le contexte de ce mémoire, en collaboration avec Bionest®, une méthodologie est proposée pour attaquer ces problèmes. Deux cas d’études en étangs aérés au Québec ont été considérés, avec l’objectif d’optimiser les activités d’entretien, de réduire les données non fiables et d’obtenir des grandes séries de données représentatives. / Automated monitoring stations have been used to monitor and control wastewater treatment plants. Their capability to monitor at high frequency has become essential to reduce the negative impacts to the environment since the wastewater characteristics have an elevated spatial and time variability. Over the last few years, the technology used to build these automatic monitoring stations, for example the sensors, has been improved. However, the instrumentation is still expensive. Also, in wastewater uses, basic problems like fouling, bad calibration or clogging are frequently affecting the reliability of the continuous on-line measurements. Thus, a good maintenance of the instruments, as well as a validation of the collected data to detect faults is required. In the context of this thesis, in collaboration with Bionest®, a methodology has been developed to deal with these problems for two facultative/aerated lagoon case studies in Québec, with the objective of optimizing the maintenance activities, of reducing the fraction of unreliable data and of obtaining large representative data series.

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

Le but de ce travail était de modéliser le comportement de micropolluants en plus des polluants traditionnels dans une station d'épuration. Deux études de cas ont ainsi été réalisées. La première concerne une usine pilote de la station d'épuration de Lynetten à Copenhague, au Danemark. Un modèle tenant compte à la fois de la dégradation aérobie par une bactérie spécifique et de la sorption sur les matières en suspension a été développé afin d'y décrire le comportement de composés organiques xénobiotiques. Les expériences ont été effectuées avec un perturbateur endocrinien, le Bisphénol A. Les résultats démontrent que le modèle parvient à représenter adéquatement la dynamique d'enlèvement du Bisphénol A. Le processus utilisé pour évaluer l'adaptation de la biomasse afin de valider le modèle n'épouse pas parfaitement les données mesurées, mais il permet toutefois de prédire la structure générale du comportement du Bisphénol A. La seconde étude concerne la station de Norwich, au Royaume-Uni. Dans ce cas-ci, le modèle, qui considère la sorption des métaux lourds sur les matières en suspension comme processus réactionnel, a été évalué à partir de données recueillies à même la station. Les résultats démontrent la grande sensibilité du modèle face aux variations instantanées des concentrations de métaux lourds dans l'affluent. Il est néanmoins capable de prévoir l'évolution des concentrations des métaux lourds à l'intérieur de la station ainsi qu'à l'effluent.

Les rejets urbains par temps de pluie entraînent des dégradations importantes dans les milieux récepteurs où ils sont rejetés sans traitement préalable. Parmi les campagnes de mesure françaises, effectuées depuis les années 70 à l'exutoire de bassins séparatifs ou unitaires, 17 d'entre elles ont été sélectionnées pour être intégrées dans la base de données constituée au CERGRENE avec l'aide financière de l'Agence de l'Eau Seine-Normandie. Son exploitation a pour objectifs de caractériser la pollution rejetée par temps de pluie (évaluation de masses annuellement rejetées, identification des caractéristiques des événements pluvieux les mieux reliées aux concentrations et aux masses par événement, description des événements les plus pollués, répartition de la masse en cours d'écoulement) et de fournir des éléments sur les dimensions des ouvrages de traitement. Il a fallu tout d'abord reconstituer les caractéristiques des événements pluvieux qui manquaient (volume écoulé, concentration moyenne ou masse produite). Pour cela, des équations de régression ont été établies site par site. Les ajustements obtenus ne sont pas tous de bonne qualité, à cause du nombre réduit de mesures disponibles ou du type des événements utilisés. Quand ils ne sont pas représentatifs de l'ensemble des événements de la campagne, la fiabilité des équations n'est pas assurée et leur domaine d'application ne contient pas tous les événements. Les masses annuelles ont pu être évaluées pour chaque site grâce aux reconstitutions précédentes. L'emploi des équations de régression a permis d'établir des intervalles de confiance autour des valeurs. Ces intervalles sont souvent très larges, et le nombre de sites est assez restreint. Par conséquent, la seule relation qui apparaît est celle qui est la plus évidente et qui existe entre les masses annuelles et les surfaces des sites. Concernant la répartition des masses de pollution en cours d'écoulement, leur forme est très variable d'un événement à un autre, sur un site donné. En moyenne, la pollution contenue dans la première partie de l'écoulement est légèrement supérieure à celle de la deuxième partie. Il y a néanmoins un nombre non négligeable d'événements pour lesquels la majeure partie de la masse de pollution est rejetée en fin d'écoulement. Lorsqu'on compare les sites, la pollution contenue dans les premiers flots (dans 20% de l'écoulement) varie sur les sites unitaires dans des intervalles qui sont les mêmes que sur les sites séparatifs. Pour traiter les rejets urbains de temps de pluie, des ouvrages de décantation (par stockage ou par traitement au fil de l'eau) sont reconnus être des outils efficaces. Nous avons calculé la masse interceptée par des ouvrages fictifs en faisant varier leurs dimensions (respectivement volume de stockage ou débit de traitement suivant le type d'ouvrage). Les reconstitutions utilisées conduisent à des intervalles de confiance très larges. Les résultats dépendent de la période de retour des événements pluvieux qui ont été utilisés. En première approximation, pour intercepter 80% de la masse produite sur une durée d'environ un an, il faut des volumes de l'ordre de 100 m3/ha act ou des débits de l'ordre de 10 1/s/ha act. Pour préciser ces chiffres, il faudrait disposer de longues séries d'événement de plusieurs années. Il serait alors possible en fonction de l'objectif (par exemple intercepter l'événement dont la période de retour est fixée ou intercepter la pollution rejetée pendant une année de pluviométrie moyenne) d'indiquer quelle dimension est la plus efficace.

La mesure de la matière organique biodégradable (MOB) présente un réel intérêt pour le suivi de l'efficacité des filières de traitement et la maîtrise de la reviviscence bactérienne dans les réseaux de distribution. Elle est réalisée à l'aide de tests biologiques basés sur l'inoculation d'échantillons d'eau par des micro-organismes. Une étude méthodologique portant sur la signification de la mesure du carbone organique dissous biodégradable (CODB) et la comparaison de différentes techniques d'évaluation de la MOB a montré que : - pour une technique donnée, la valeur de CODB mesurée dépendait des conditions expérimentales appliquées (i.e. quantité d'inoculum, aération, durée d'incubation), - les résultats de mesure du CODB étaient différents selon que l'on utilisait un inoculum fixé ou en suspension, cependant les valeurs obtenues par les deux méthodes étaient bien corrélées, - la comparaison des valeurs de CODB et de COA a conduit dans 60% des cas à des résultats concordant, avec une équivalence de 90-140 µg C éq. acétate/mg de CODB, - le CODB a prédit à 90% le potentiel de recroissance d'une flore naturelle mixte avec un rendement de croissance de 1,7 x 109 cellules/ mg de CODB. Au cours des traitements d'oxydation par l'ozone seul ou couplé au peroxyde d'hydrogène (0,45 g H202 / g 03) ou à un catalyseur d'oxyde de titane, l'optimum de formation de CODB a été obtenu pour des taux de traitement intermédiaires (0,5 -1 mg 03/ mg COD) et pour des temps de contacts courts (5 -10 min.). L'oxydation catalytique a conduit à une augmentation modérée de CODB par suite d'une minéralisation plus poussée des composés organiques. Des observations de terrain menées sur un réseau de distribution ont montré que la recroissance bactérienne était gouvernée par trois paramètres clés qui sont la température de l'eau, la concentration en résiduel de chlore et la teneur en matière organique biodégradable. Il a été possible de prédire la qualité bactériologique de l'eau et la consommation de CODB le long du réseau grâce à des modèles de régression linéaire multiple, intégrant respectivement les paramètres température - résiduel de chlore et température - concentration de CODB dans l'eau en sortie d'usine de potabilisation. La reviviscence bactérienne s'est accompagnée de l'apparition de coliformes sur certains sites du réseau de distribution. L'observation de ces germes a été associée le plus fréquemment à des températures de l'eau supérieures à 15°C, à des consommations de CODB supérieures à 0,15 mg/l, à des logarithmes de dénombrements bactériens par microscopie en épifluorescence supérieurs à 5,2 et à des résiduels de chlore inférieurs à 0,10 mg/l. Il a été possible de graduer le risque d'apparition des coliformes par comptabilisation des dépassements de seuils critiques pour ces quatre paramètres, correspondant à des fréquences croissantes d'isolement de ces germes dans le réseau. Ce modèle de risque (AL COL) peut s'avérer un outil efficace dans la maîtrise de la qualité bactériologique le long des réseaux de distribution. En effet, tout réseau présentant des risques élevés devrait faire l'objet de mesures immédiates de chloration afin de réduire ces risques et éviter l'apparition des coliformes.

Un projet de développement économique en milieu rural devient rapidement une controverse publique sur une question environnementale mise à l'agenda politique des divers paliers de gouvernements. Un premier projet de captage d'eau souterraine aux fins commerciales d'embouteillage occasionne une vive réaction chez les résidants alors que des puits sont asséchés pendant les essais hydrauliques pour déterminer du potentiel de l'aquifère. L'évolution des échanges entre les représentants gouvernementaux, le promoteur et les résidants ont offert une disparité qui a contribué à envenimer les relations et mener à une méfiance institutionnelle. Dans ce contexte, un deuxième projet tente de se tailler une place. La mobilisation des résidants se maintient. Une seconde série d'échanges entre promoteur et résidants se solde devant les tribunaux. Par l'approche constructiviste et communicationnelle favorisée dans cette analyse sociologique, nous souhaitons apporter un éclairage propre à chacun des acteurs et permettre une compréhension des enjeux de gouvernance que soulèvent la protection, le partage et la mise en valeur de l'eau.

L'intensification, la spécialisation et la concentration des pratiques agricoles causent des problèmes de surplus de fumier qui peuvent dégrader la qualité microbiologique des eaux de surface et souterraines. L'objectif de cette recherche est de développer une méthodologie pour évaluer la vulnérabilité des systèmes d'approvisionnement en eau potable à la contamination microbiologique, en particulier dans les régions d'agriculture intensive. Pour ce faire, des indicateurs ont été développés sur la base de l'approche multi-barrière « de la source au robinet ». Ces indicateurs sont représentés initialement par quatre barrières : la susceptibilité de la source à une contamination microbiologique ; l'efficacité du traitement ; la gestion du système de distribution ; et les pratiques de gestion. La classification, le regroupement et la pondération des indicateurs ont été effectués à l'aide d'une analyse multicritère résultant en une moyenne pondérée qui varie entre 0 et 100, ce qui représente la valeur de l'indicateur de risque microbiologique (VIRM). Plus la valeur est élevée, plus le risque est élevé. Les cas à l'élude sont 39 systèmes d'approvisionnement en eau potable de la région de Chaudière-Appalaches, dans la province du Québec, Canada. La méthodologie et les résultats ont été validés en comparant les VMR1 avec les événements de contamination microbiologique dans les systèmes à l'étude. Également, une analyse de sensibilité et une analyse de faisabilité ont été effectuées afin de vérifier la pertinence des indicateurs dans le modèle. Le modèle développé peut être utilisé pour prioriser les systèmes d'approvisionnement en eau potable qui ont des besoins d'amélioration et pour évaluer l'ensemble de la population à des contaminations microbiologiques dans des études épidémiologiques future. / Increasing agricultural practices cause manure surplus problems potentially resulting in the degradation of the quality of surface and groundwater sources. The objective of this project was to develop a methodology to evaluate the vulnerability of drinking water utilities to microbiological contamination, in particular in regions with intensive agricultural land use. To do so, various indicators were developed to represent the source to tap multi-barrier approach for drinking water quality. These indicators correspond to four barriers: source susceptibility to microbiological contamination; treatment efficiency; distribution System management and overall management of water quality. The indicators were classified, regrouped and weighted within a model based on a multi-criteria analysis resulting in a weighted mean varying between 0 and 100 which represents the value of the microbiological risk indicator (VMRl). The model was developed and applied to 39 drinking water utilities located in the Chaudière-Appalaches region in the Province of Québec, Canada. The methodology and results were validated by comparing VMRl values and past events of microbiological contamination in the utilities under study. Sensitivity and feasibility analysis were also carried out to evaluate the relevance of indicators according to their accuracy and acquisition cost. The model obtained can be used to prioritize utilities requiring improvement and to assess exposure of the population to microbiological contaminants in future epidemiological studies.

La recherche sur le stockage de déchets radioactifs en formation géologique profonde est conduite, en France, dans les argilites du Callovo-Oxfordien (Est du Bassin de Paris). L'origine et l'histoire de l'eau présente dans cette roche argileuse peu perméable est une problématique majeure alors qu'il s'agit du vecteur de radioactivité vers la biosphère. Différents traceurs géochimiques (ΔD, Δ18O, 87Sr/86Sr et teneurs en gaz rares) sont utilisés ici pour comprendre l'origine et l'histoire de l'eau porale. La principale difficulté réside dans l'impossibilité d'extraire l'eau des argillites, ayant rendu nécessaire la mise au point de protocoles analytiques rigoureux adaptés à ce type de roches. Les résultats obtenus sont confrontés aux analyses géochimiques des eaux des formations calcaires qui encadrent les argilites. Les origines des eaux et les interactions avec les roches avec lesquelles elles sont ou ont été en contact constituent l'intérêt de ce travail. L'analyse de la texture des argilites par adsorption de gaz permet en outre d'étudier leur porosité, leur capacité d'adsorption ainsi que leur comportement à l'hydratation.<br /> Les eaux porales des argilites s'avèrent être d'origine météorique, ce qui signifie que les eaux marines originellement présentes ont été envahies par des eaux météoriques, probablement par diffusion. Les eaux des deux formations calcaires encadrant les argilites présentent des signatures géochimiques distinctes, révélant le rôle d'écran joué par la couche imperméable des argilites.

"Thèse en cotutelle, doctorat en génie des eaux: Université Laval Québec, Canada Philosophiae doctor (Ph.D.) et Institut national polytechnique de Toulouse, Toulouse, France, Docteur." / La gestion intégrée de la ressource en eau implique de distinguer les parcours de l’eau qui sont accessibles aux sociétés de ceux qui ne le sont pas. Les cheminements de l’eau sont nombreux et fortement variables d’un lieu à l’autre. Il est possible de simplifier cette question en s’attardant plutôt aux deux destinations de l’eau. L’eau bleue forme les réserves et les flux dans l’hydrosystème : cours d’eau, nappes et écoulements souterrains. L’eau verte est le flux invisible de vapeur d’eau qui rejoint l’atmosphère. Elle inclut l’eau consommée par les plantes et l’eau dans les sols. Or, un grand nombre d’études ne portent que sur un seul type d’eau bleue, en ne s’intéressant généralement qu’au devenir des débits ou, plus rarement, à la recharge des nappes. Le portrait global est alors manquant. Dans un même temps, les changements climatiques viennent impacter ce cheminement de l’eau en faisant varier de manière distincte les différents composants de cycle hydrologique. L’étude réalisée ici utilise l’outil de modélisation SWAT afin de réaliser le suivi de toutes les composantes du cycle hydrologique et de quantifier l’impact des changements climatiques sur l’hydrosystème du bassin versant de la Garonne. Une première partie du travail a permis d’affiner la mise en place du modèle pour répondre au mieux à la problématique posée. Un soin particulier a été apporté à l’utilisation de données météorologiques sur grille (SAFRAN) ainsi qu’à la prise en compte de la neige sur les reliefs. Le calage des paramètres du modèle a été testé dans un contexte differential split sampling, en calant puis validant sur des années contrastées en terme climatique afin d’appréhender la robustesse de la simulation dans un contexte de changements climatiques. Cette étape a permis une amélioration substantielle des performances sur la période de calage (2000-2010) ainsi que la mise en évidence de la stabilité du modèle face aux changements climatiques. Par suite, des simulations sur une période d’un siècle (1960-2050) ont été produites puis analysées en deux phases : i) La période passée (1960-2000), basée sur les observations climatiques, a servi de période de validation à long terme du modèle sur la simulation des débits, avec de très bonnes performances. L’analyse des différents composants hydrologiques met en évidence un impact fort sur les flux et stocks d’eau verte, avec une diminution de la teneur en eau des sols et une augmentation importante de l’évapotranspiration. Les composantes de l’eau bleue sont principalement perturbées au niveau du stock de neige et des débits qui présentent tous les deux une baisse substantielle. ii) Des projections hydrologiques ont été réalisées (2010-2050) en sélectionnant une gamme de scénarios et de modèles climatiques issus d’une mise à l’échelle dynamique. L’analyse de simulation vient en bonne part confirmer les conclusions tirées de la période passée : un impact important sur l’eau verte, avec toujours une baisse de la teneur en eau des sols et une augmentation de l’évapotranspiration potentielle. Les simulations montrent que la teneur en eau des sols pendant la période estivale est telle qu’elle en vient à réduire les flux d’évapotranspiration réelle, mettant en évidence le possible déficit futur des stocks d’eau verte. En outre, si l’analyse des composantes de l’eau bleue montre toujours une diminution significative du stock de neige, les débits semblent cette fois en hausse pendant l’automne et l’hiver. Ces résultats sont un signe de l’«accélération» des composantes d’eau bleue de surface, probablement en relation avec l’augmentation des évènements extrêmes de précipitation. Ce travail a permis de réaliser une analyse des variations de la plupart des composantes du cycle hydrologique à l’échelle d’un bassin versant, confirmant l’importance de prendre en compte toutes ces composantes pour évaluer l’impact des changements climatiques et plus largement des changements environnementaux sur la ressource en eau. / Integrated water resource management requires distinction between water paths that are directly available for society and those which are not. Water pathways, from precipitation to the oceans or the atmosphere, are highly variable from one place to another. The complexity of water pathways can be simplified by focusing on two main categories of water resources: blue water, which is the stock and flow moving into the hydrosystem that is directly available (e.g. rivers, lakes, aquifers and groundwater flow), and green water, which is the invisible flow of water vapor leaving the hydrosphere to the atmosphere. The latter includes the water used by forests, grasslands, rain fed crops, and the water in soils. However, many hydrological studies focus only on blue water, particularly the discharge or more rarely the ground water recharge, ignoring all green water components, therefore missing the overall picture. At the same time, climate change highlighted in recent years have been found to impact water pathway distributions by affecting different components of the hydrological cycle at the watershed scale. The study presented here exploits the SWAT hydrological model to assess the variation of different components of a hydrosystem facing climate change. The study area is the watershed of the Garonne River, where data is available. The first part of this work focused on refining the implementation of the model in order to better tackle the problem at hand. Particular attention has been paid to the use of gridded weather data (SAFRAN product) as well as to the simulation of snow present in the mountainous portion of the watershed. Calibration of the model parameters was tested through a differential split sampling method, based on calibration and validation using climatically contrasted periods, in order to test the robustness of the model. These steps led to a substantial improvement in the simulations performance over the calibration period (2000-2010) and demonstrated the robustness of the model within a climate change context. The improved SWAT model was next used to produce simulations over a hundred-year period (1960-2050), an analysis carried out in two steps: First, the past period (1960-2000) simulation, based on observed climatic data, was used to validate discharge simulations for which very good performance was obtained. Analysis of the different components of the hydrological cycle showed a strong impact on flows and stocks of green water, with a reduction of the water content in soil and a substantial increase in evapotranspiration. Blue water is mostly impacted in terms of snow stock and discharge flow, which both showed a substantial decrease. Secondly, hydrological projections were performed (2010-2050) based on a selection of climate scenarios and models, submitted to dynamic downscaling. Analysis of these projections partly confirmed the conclusions drawn from the historic period: i.e. a substantial impact on green water, with a decrease of the soil water content and an increase of potential evapotranspiration. The projections also revealed that the soil water content during the summer season is such that it reduces the actual evapotranspiration, highlighting possible future deficits of green water stocks. Furthermore, if the analysis of blue water components always presented a substantial decrease in the snowpack, discharge appears to increase during autumn and winter periods. These results indicate an "acceleration" of blue surface water components which is likely related to an increase in extreme rainfall events. In this study, an analysis of the variation of the main hydrological cycle components have been proposed at a watershed scales, confirming the importance of taking into account all these components to evaluate the climate change impact and more broadly environmental changes on water resources.

Titre de l'écran-titre (visionné le 9 janvier 2024) / Les modèles hydrogéologiques permettent de décrire la réponse des systèmes aquifères soumis à différents forçages naturels et anthropiques, et peuvent donc être utilisés pour évaluer les éventuels effets néfastes associés à différentes stratégies de gestion de l'eau souterraine. Les variables simulées par les modèles sont intrinsèquement incertaines, et des analyses telles que l'estimation des paramètres, l'analyse quantitative des incertitudes et l'optimisation de gestion sous incertitude sont essentielles pour fournir des informations quantitatives robustes pour appuyer la prise de décision des gestionnaires de l'eau souterraine. Cependant, ces analyses sont rarement effectuées dans les modèles d'écoulement d'eau souterraine simulant l'intrusion saline, à cause des temps de calculs très longs des modèles simulant le transport advectif-dispersif. L'objectif de cette recherche était de fournir des cadres méthodologiques pour la mise en place de ces analyses dans les modèles opérationnels régionaux simulant l'intrusion saline. Des méthodologies reproductibles ont ainsi été développées pour l'estimation des paramètres, l'analyse quantitative des incertitudes et l'optimisation des pompages sous incertitude à l'aide de modèles d'intrusion saline dits à « interface abrupte », qui ne simulent pas explicitement les phénomènes de dispersion hydrodynamique. Des approches déterministes puis stochastiques ont été développées, prenant en compte l'incertitude dans les paramètres du modèle, l'incertitude dans les observations utilisées pour contraindre l'estimation des paramètres, et finalement l'incertitude climatique. Des méthodes ont été développées pour extraire des observations de charge d'eau douce équivalente et d'interface eau douce-eau salée de différents types de puits et de la géophysique, et pour estimer leurs incertitudes. Une analyse a posteriori a déterminé quels types d'observations étaient essentiels pour réduire les incertitudes prédictives du modèle, pour guider de futures collectes de données dans les aquifères insulaires ou côtiers. Une méthodologie a également été développée pour optimiser les pompages dans une lentille d'eau douce insulaire avec un modèle à interface abrupte, en corrigeant l'interface par une solution analytique pour estimer de manière simplifiée la dispersion d'eau salée liée au pompage. Toutes les méthodologies développées ont utilisé des logiciels d'écoulement de l'eau souterraine (MODLOW-SWI2) et des outils d'aide à la décision (PEST_HP, PEST++, PyEMU) libres et facilement accessibles. Ces méthodes ont été intégralement développées sous la forme de scripts Python pour faciliter leur reprise dans d'autres projets de modélisation hydrogéologique. Les résultats démontrent les avantages liés à la mise en place d'outils d'aide à la décision dans les modèles numériques d'écoulement de l'eau souterraine. L'optimisation des pompages sous incertitude permet d'obtenir le débit de pompage maximal en fonction du risque de salinisation (à comparer à la demande en eau); cette approche permet aux gestionnaires de l'eau souterraine de choisir le scénario souhaité en fonction de leur degré de tolérance au risque. L'estimation des paramètres permet de réduire les incertitudes prédictives du modèle, ce qui influence directement les débits de pompage optimaux. La prise en compte de l'incertitude climatique augmente l'incertitude prédictive du modèle et réduit les débits de pompages optimaux pour les gestionnaires ayant une attitude conservatrice face au risque. Cette recherche était motivée par des problématiques concrètes de gestion de l'eau souterraine aux Iles de la Madeleine (Québec, Canada), et les méthodologies mises en place pourraient être utilisées pour appuyer la prise de décision des gestionnaires de l'eau souterraine dans d'autres milieux côtiers ou insulaires. / Numerical models enable the assessment of a groundwater system's response to various natural processes and human activities, and thus can be used to evaluate whether a management strategy could lead to adverse effects. Model predictions are not exact predictions of the behavior of natural systems, and the implementation of analyses such as parameter estimation, uncertainty quantification and management optimization under uncertainty are therefore critical to support groundwater management. However, they are rarely implemented in seawater intrusion numerical models, due to the prohibitive model simulation times of advective-dispersive solute transport models. The objective of this research was to provide a framework for the implementation of these decision-support analyses in real-world seawater intrusion models at regional scales. Highly-reproducible, scripted methodologies were developed for parameter estimation, uncertainty quantification and pumping optimization under uncertainty using computationally-efficient sharp-interface models, which do not explicitly simulate hydrodynamic dispersion. Both deterministic and stochastic, ensemble-based approaches were implemented, accounting for parameter and observation uncertainty as well as climate uncertainty. Methodologies were developed for the processing and uncertainty quantification of freshwater heads and freshwater-seawater interface elevations from different types of wells and geophysical data. A data worth analysis provided insights on future data collection strategies in coastal or island aquifers, and found that interface observations, particularly geophysical observations, were most useful to reduce model predictive uncertainties. A methodology was also developed to optimize pumping rates in a sharp-interface model of an island freshwater lens, using an analytical correction for dispersion to overcome the limitations of the sharp-interface model. All the methodologies developed used widely available groundwater flow software (MODFLOW-SWI2) and decision-support tools (PEST, PEST_HP, PEST++, PyEMU), and were entirely scripted using Python to facilitate their adoption by the wider groundwater modeling community. The results collectively demonstrate the benefits of implementing decision-support analyses in groundwater numerical models. Pumping optimization under uncertainty enabled the quantification of the optimal tradeoff between increasing pumping rates (to meet the water demand) and the risk of well salinization, which allows groundwater managers to select their preferred management scenario depending on the level of risk that they consider to be acceptable. Conducting history matching enabled a reduction of model predictive uncertainty, which directly impacted the maximum allowable pumping rates. Accounting for climate uncertainty led to increased model predictive uncertainty and a reduction of the maximum allowable pumping rates for managers with a risk-averse stance. This research was motivated by real-world groundwater management challenges in the Magdalen Islands (Québec, Canada), and the methodologies that were developed could be used to support decision-making in other coastal or island aquifers.