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.

Le présent travail a été réalisé dans le cadre du programme scientifique AQUALP, soutenu par la Fondation EVIAN. Son thème est l'étude de l'hydrogéologie du cristallin alpin. Le programme AQUALP comporte deux volets coordonnés : tandis que le volet "sources", mené à l'université de Savoie, s'intéresse aux circulations naturelles vers les exutoires superficiels, le volet << ouvrages » qui constitue ce travail s'est focalisé sur l'interaction entre les ouvrages du génie civil et les eaux souterraines. L'approche adoptée est celle d'une étude de terrain durant laquelle des venues d'eau rencontrées dans divers ouvrages souterrains alpins et replacées dans leur contexte géologique ont été suivies du point de vue des débits, de la physico-chimie et de la chimie isotopique. Un essai de traçage ainsi que des simulations numériques des écoulements souterrains ont également été réalisés. Principaux résultats L'inventaire des données hydrogéologiques dans les nombreux ouvrages souterrains existants a permis de calculer, sur la base de solutions analytiques simples, la distribution de la conductivité hydraulique des massifs traversés. Ces résultats montrent la diminution de la conductivité hydraulique avec la profondeur. Us nous amènent à préciser l'épaisseur de la zone décomprimée, soit 500 m environ. Cette zone influence fortement les écoulements souterrains dans ces massifs. La présence de micas inhibe la conductivité hydraulique en conférant aux roches un comportement plus plastique lors des phases tectoniques passées. La température des venues d'eau rencontrées est une fonction complexe de l'épaisseur de la couverture rocheuse sus-jacente et de la quantité d'eau circulant dans le massif. Elie constitue dès lors un indicateur précieux, lors du creusement d'un ouvrage souterrain, de la présence d'éventuels tronçons plus perméables dans les terrains à venir. Une simulation numérique d'un cas de ce genre a été effectuée et montre la possibilité d'utiliser cet outil pour améliorer la prévision des venues d'eau dans l'ouvrage. L'étude des températures ainsi que l'application du géothermomètre calcédoine à l'ensemble des venues étudiées a montré l'existence de systèmes d'écoulement ascendants, alimentés par les précipitations. Les eaux circulant dans les massifs alpins possèdent une composition chimique fortement influencée par la nature de la roche réservoir. Les analyses chimiques des éléments majeurs et en traces ont permis de distinguer les eaux issues des diverses pétrographies rencontrées. On soulignera avant tout la complémentarité des analyses des éléments majeurs et en traces. En effet, le pouvoir discriminant de ces deux types d'analyses ne s'applique pas aux mêmes roches. Les structures majeures hydrauliquement conductives dans les massifs cristallins alpins ont été définies. On citera principalement les fractures isolées, les zones fortement fracturées et tectonisées, les zones de kakirites, la zone décomprimée, la zone fauchée, les contacts entre unités hydrogéologiques distinctes et les grandes structures métasédimentaires. Les caractéristiques hydrauliques et physico-chimiques des eaux associées à chacun des types de structures définis ont été déterminées. Ces structures sont très redressées et induisent des circulations d'eau proches de la verticale, de la surface vers l'ouvrage. Les zones d'infiltration des eaux déterminées sur la base de l'orientation des structures majeures co0incident généralement avec les altitudes calculées sur la base des analyses isotopiques (0- 18) des eaux. Quelques anomalies ont cependant été mises en évidence. Elles sont relatives principalement à des circulations dans la zone décomprimée ou dans des terrains de couverture quaternaire. Des relations entre les eaux de surface (lacs de retenue ou rivières) et les ouvrages souterrains ont également été mises en évidence sur base de l'interprétation des résultats isotopiques. De nombreuses venues d'eau sont pauvres en tritium et attestent de temps de transit jusqu'à l'ouvrage de l'ordre de plusieurs décennies, en relation avec les faibles perméabilités observées en profondeur. Ces eaux sont souvent riches en sodium, du fait de l'altération des silicates contenus dans la roche. Les eaux plus récentes ont été rencontrées à faible profondeur, dans la zone décomprimée ou en association avec un grand accident géologique. Les exemples d'interaction entre les ouvrages souterrains et les sources sont systématiquement liés à d'importantes venues d'eau dans les ouvrages au travers soit de la zone décomprimée du massif, soit d'une zone particulièrement transmissive connectée avec la surface. Ces exemples montrent que dans ce milieu fissuré, extrêmement compartimenté et anisotrope, le tarissement de sources n'est pas lié à un abaissement progressif d'une nappe le long de l'ouvrage mais à des venues très ponctuelles et localisées. Un modèle conceptuel de l'hydrogéologie du cristallin alpin est proposé dans ce travail. Il est accompagné d'un modèle d'interaction entre un ouvrage et le milieu naturel. Il doit aider le maître d'oeuvre à prévoir les venues d'eau dans les ouvrages souterrains et à adopter la solution optimale pour minimiser l'impact de l'ouvrage sur les ressources en eau.

L'objectif principal de cette thèse est de proposer une nouvelle approche de modélisation de la spéléogenèse, susceptible à terme d'acquérir de nouvelles connaissances concernant la mise en place des systèmes karstiques méditerranéens.Il existe plusieurs approches de modélisations numériques de la spéléogenèse,prenant en compte des lois physiques et chimiques contrôlant l'écoulement et la dissolution au sein des aquifères fracturés carbonatés. Néanmoins, les réseaux de vides initiaux considérés par ces modèles ne correspondent en général pas à la réalité de la fracturation.L'approche proposée vise à simuler la karstogenèse au sein d'un aquifère caractérisé par un réseau fracturé, aussi réaliste que possible et satisfaisant des propriétés géométriques.Prenant en compte des paramètres statistiques et géométriques pouvant être obtenus par des observations sur le terrain et des expériences analogiques, il est possible de générer des réseaux 3-D réaliste en termes de position relative des diaclases, qui contrôlé la connectivité globale du réseau.Une fois les réseaux de fractures générés, ceux-ci sont traités afin de construire un maillage incorporé dans un modèle à éléments finis d'écoulement et de transport des eaux souterraines. Les simulations d'écoulement et de transport au sein des réseaux fracturés permettent de déterminer la distribution des vitesses d'écoulement ainsi que de l'âge de l'eau souterraines. Ces distributions sont utilisées pour simuler l'évolution de l'ouverture des différents éléments au moyen de l'application d'une loi empirique dédiée de forme polynomiale.Le calibrage de cette loi est effectué au moyen de tests de type benchmark portant sur des configurations de fracture unique, prenant pour référence des travaux existants, et réalisant des analyses de sensibilité. Des résultats de simulations prenant en compte une matrice carbonatée incorporant la fracture ou le conduit unique, et considérant différentes valeurs de perméabilité matricielle et différentes modalités de recharge, sont présentés. Enfin, des résultats obtenus considérant des configurations caractérisées par une strate carbonatée contenant des réseaux de fractures sont présentés, considérant différentes densités de fracturation, conductivités hydrauliques matricielles et conditions aux limites.

Mon Habilitation à Diriger les Recherches porte sur les approches économiques pour la gestion des eaux souterraines. J'y retrace un parcours scientifique réalisé dans des organismes de recherche appliquée, sous tendu par des questions de politique publique et très ancré dans la réalité humaine et physique des nombreux terrains étudiés. Mes travaux s'articulent autour de quatre problématiques principales : 1) l'analyse des conflits liés à la gestion des ressources en eau au sein des bassins versants ; 2) la conception d'instruments économiques pour réguler l'utilisation des ressources en eau; 3) l'évaluation des stratégies de protection des ressources contre la pollution ; et 4) la modélisation de l'évolution à long terme du système "ressources-usagers économiques " dans un contexte de changement global. Ces problématiques sont traitées en mobilisant les concepts et outils de la microéconomie, de l'économie publique et de l'économie de l'environnement.

La présente thèse analyse les principaux aspects du défi de la durabilité des ressources en eau au Mexique avec l'objectif de contribuer à la littérature économique et d'alimenter par les faits l'élaboration de politiques. Elle est composée de trois chapitres. Le premier chapitre analyse la distorsion causée par les subventions à l'électricité et leurs effets sur la surexploitation des nappes phréatiques. Il contribue à la littérature en fournissant des estimations sur les élasticités prix-croisés liées à la demande d'eau d'irrigation au Mexique. Les résultats montrent que les changements dans le prix de l'eau souterraine affectent la quantité d'eau pompée ainsi que la répartition du travail et des engrais. Le deuxième chapitre étudie les effets des inspections environnementales sur l'extraction illégale de l'eau dans les municipalités mexicaines. Les résultats montrent que le programme d'inspection mené par l'agence de l'eau au Mexique a un impact sur le nombre d'irrigants ne possédant pas de concession valide. Toutefois, des efforts supplémentaires sont nécessaires pour améliorer la capacité des bureaux régionaux et permettre au programme d'avoir un effet substantiel sur la durabilité de l'eau. Enfin, le troisième chapitre aborde certaines des préoccupations liées au changement climatique en analysant les effets des périodes de sécheresse et des inondations sur la migration interne au Mexique. Les résultats montrent que la sécheresse comme les inondations agissent comme facteurs d'incitation à la migration interne. En outre, les écarts de revenu, les homicides, et le niveau d'éducation sont des facteurs clés pour la migration interne. / The sustainability or water resources in Mexico is challenged, among other things, by inadequate regulation tools, limited enforcement capacity, and the uncertainty related to climate change. This thesis analyses key aspects of these challenges with the overall objective of contributing to the economic literature and providing inputs for evidence based policy making. The thesis is composed of three chapters. The first chapter looks at the mechanisms regulating groundwater extraction. In particular, it analyses the distortion caused by electricity subsidies and their effects on groundwater overdraft. It contributes to the existing literature by providing estimates on cross-price elasticities related to irrigation water demand in Mexico. The results of this chapter show that changes in the price of ground water not only affect the amount of water pumped, but also the allocation of labour and fertilizers. The second chapter studies the effects of environmental inspections on illegal water extraction across Mexican municipalities. Results show that the main inspection program led by Mexico's water agency does have an impact on the number of irrigators extracting water without a valid concession. However, further efforts improving the capacity of regional offices are required for this program to have a substantive effect on water sustainability. Finally, the third chapter addresses some of the concerns related to climate change by analyzing the effects of droughts and floods on internal migration trends in Mexico. Results show that both droughts and floods act as push factors for internal migration. In addition, results also show that income differential, murders, and educational attainments are key drivers for internal migration in the country.

Les rivières en tresses sont des grandes rivières alluviales de piémont montagneux à forte dynamique spatio-temporelle et à géomorphologie particulière. Leur cours traverse alternativement de vastes plaines et des rétrécissements de vallées ou canyons. Cette géomorphologie influence fortement les échanges d’eau entre la rivière avec sa nappe souterraine et sur l’épaisseur sédimentaire. Les échanges d’eau entre la rivière et sa nappe se produisent à différentes échelles allant de la vallée jusqu’à des bancs de graviers et peuvent créer des filtres biotiques et abiotiques qui influencent les communautés d’invertébrés. Les canyons créent des zones de moindre épaisseur sédimentaire voire d’absence de sédiments et peuvent représenter de fortes barrières à la dispersion pour des organismes inféodés au milieu sédimentaire souterrain. Ce travail de thèse a cherché à évaluer dans quelle mesure la géomorphologie pouvait donc structurer les communautés d’invertébrés de surface et souterraines et pouvait jouer sur la dispersion d’un organisme souterrain Proasellus walteri. Les différents résultats obtenus ont permis de montrer que la géomorphologie structurait les communautés d’invertébrés en mettant en évidence une forte réponse des communautés souterraines mais pas de surface et créait des zones de forte biodiversité à l’aval des plaines. Les résultats de cette étude ont également permis de conclure sur un effet positif de la géomorphologie des rivières en tresses sur la structuration génétique de P. walteri et de mettre en évidence de grandes tailles de populations ainsi que de fortes capacités de dispersion, permettant d’écarter certaines idées reçues sur le milieu souterrain / Braided rivers are large alluvial rivers found in piedmont mountainous areas. These rivers are very dynamic systems in space and time and exhibit particular geomorphology. The river flows alternatively into large alluvial plains or narrowing parts (also defined as canyons). This geomorphology impacts groundwater-surface water exchanges and sedimentary thickness. Groundwater-surface water exchanges occur at different scales, then interacting to shape biotic and abiotic filters for invertebrate communities. Canyons can reduce sedimentary continuity or interrupt it and may represent strong barriers to dispersal for sedimentary-dwelling organisms. This present work aimed at evaluating the effects of geomorphology in invertebrate community structure and as a potential barrier to dispersal in the subterranean organism Proasellus walteri. The different results obtained have shown that geomorphology structured invertebrate communities, highlighting a strong response in groundwater communities but not in surface communities and have shown that downstream parts of alluvial plains were hotspots of biodiversity. The results of this study also concluded on a positive effect of geomorphology in braided rivers on the genetic structure of P. walteri and underlined large effective population size and high dispersal ability, then removing some misconceptions about subterranean environment

Un ensemble de disciplines tente de comprendre les causes de la distribution de la biodiversité à la surface de la terre. Cette thèse, à l'interface entre macro-écologie et phylogéographie, démêle le rôle relatif des différents facteurs environnementaux et des processus contrôlant la diversité des crustacés aquatiques souterrains en Europe. L'utilisation d'un modèle biologique souterrain permet d'écarter l'effet de la saisonnalité thermique, omniprésente dans les milieux de surface. L'action de multiples facteurs – plus particulièrement la disponibilité des ressources trophiques et l'hétérogénéité environnementale – et les variations régionales de leur importance relative fournissent l'explication la plus parcimonieuse des patrons de richesse. Ce résultat s'oppose au paradigme du rôle prépondérant du processus d'extinction causé par les fortes oscillations climatiques du Pléistocène en Europe du nord. Toutefois, ces oscillations ont très probablement sélectionné des organismes mobiles qui participent à l'augmentation de la taille moyenne des aires de répartition des espèces avec la latitude. La reconstruction de la dynamique des aires de distribution montre que la dispersion est un processus très hétérogène entre et au sein des espèces. Elle interviendrait lors de courtes fenêtres temporelles entre lesquelles l'adaptation locale tendrait au contraire, à contrecarrer les capacités de dispersion. Enfin, ce travail propose des pistes de réflexion afin d'expliquer plus précisément, à partir de données moléculaires supplémentaires et d'outils génomiques, les variations géographiques des taux de diversification et de substitution à l'échelle continentale / A set of disciplines attempt to understand causes of biodiversity patterns on the earth. This thesis, at the frontier between macroecology and phylogeography, disentangles the relative influence of environmental factors and processes shaping groundwater crustacean diversity in Europe. Groundwater habitats offer useful case studies for avoiding the effect of thermal seasonality, which is pervasive in surface ecosystems. The influence of multiple factors – especially productive energy and spatial heterogeneity – and regional variation in their relative importance provide the most parsimonious explanation of species richness patterns. This result undermines the prominent role attributed to the disproportionate extinction of species in northern European regions with high historical climate oscillations. However, these oscillations have probably selected vagile species which contribute to the increase in median range size of species with latitude. Reconstructing range dynamics shows that dispersal is a heterogeneous process within and among species. It may occur during short time windows between which local adaptation favors specialization. Finally, I suggest several research avenues using molecular data and genomic tools for understanding geographical variation in diversification and substitution rates at continental scale

L’élaboration de stratégies efficaces de protection des captages d’eau souterraine adaptées à un milieu rural nécessite une bonne compréhension des liens entre la qualité de l’eau captée et les activités agricoles menées à proximité de ces captages. Il est toutefois difficile d’évaluer l’impact de modifications de pratiques agricoles ou les résultats de la gestion du territoire sur l’aire d’alimentation d’un captage municipal. Afin d’apporter des éléments de réponse face à ce constat, une investigation a été réalisée sur l’aire d’alimentation d’un captage municipal d’eau potable en territoire agricole au Québec (Pont-Rouge), faisant appel à des mesures de terrain et des simulations numériques. L’étude a porté principalement sur les ions nitrates et les bactéries indicatrices de contamination fécale, principaux indicateurs de pollution de l’eau souterraine en zone agricole. Une série de 38 piézomètres ont été installés sur l’aire d’alimentation dans le but de mesurer des paramètres physico-chimiques et bactériologiques de la qualité de l’eau. Parallèlement à ce suivi de terrain, un modèle déterministe d’écoulement de l’eau souterraine et de transport des nitrates en aquifère granulaire à nappe libre a été élaboré dans le but d’évaluer l’applicabilité du modèle pour la prédiction des teneurs en nitrates au captage municipal. Le calage du modèle comprend une analyse de sensibilité des principaux paramètres et variables du modèle, une étape d’ajustement à des résultats de terrain pour une période déterminée, ainsi qu’une validation du modèle. Suite au calage du modèle, la simulation de divers scénarios a permis de prévoir les effets de changements des pratiques agricoles et de mieux comprendre les teneurs en nitrates mesurées par le passé au captage de la ville. Les résultats d’analyses physico-chimiques démontrent l’impact significatif des activités agricoles sur la qualité de l’eau souterraine, particulièrement les teneurs en nitrates. Les résultats d’analyses microbiologiques montrent pour leur part la forte variabilité des mesures de bactéries indicatrices de contamination fécale au sein de l’aquifère étudié. Enfin, les résultats de modélisation numérique et des scénarios suggèrent que le modèle est adapté pour la simulation des teneurs en nitrates au captage municipal, et qu’une meilleure gestion des pratiques agricoles peut améliorer significativement la qualité de l’eau au captage. / A sound scientific basis for decision-making about land management and groundwater protection includes a proper understanding of the relationships between agricultural activities and the quality of pumped water at a municipal well. There is a need to assess both nitrate and bacterial contamination in a capture area, and to ensure that regulations through protection areas are adapted to prevent risks to consumer health. For this purpose, field monitoring and numerical simulations were performed on the actual case of a municipal well in an agricultural area in the province of Québec (Canada). A number of 38 piezometers were installed within the capture area in order to monitor physico-chemical and bacteriological parameters in groundwater. At the same time, a three-dimensional Water flow and Nitrate transport Global Model (WNGM) in unconfined aquifer was developed in order to simulate nitrate concentrations in the aquifer and in the municipal well, in relation with agricultural practice. Model calibration was performed using water level and nitrate concentration measured in the aquifer. The simulations of several scenarios provided a better understanding of past trends of nitrate concentrations in the municipal well, as well as predictions of nitrate concentrations in the municipal well assuming different land management practices within the capture area. The results of physico-chemical monitoring demonstrate the impact of agricultural activities on groundwater quality, particularly on nitrate levels. The results of bacteriological monitoring show a significant variability of bacteria content in groundwater. Finally, the results of the numerical simulation demonstrate that modelling is able to provide valid and useful prediction of nitrate levels in the municipal well, and that better agricultural practice can improve significantly groundwater quality at the well.

L'étude de l'interaction entre le système d'écoulement local d'une tourbière ombrotrophe et le système d'écoulement des eaux souterraines régionales a été menée à Grand-Barachois, dans le sud-est du Nouveau-Brunswick. Le but de l'étude consiste essentiellement à estimer l'impact du drainage des tourbières commerciales sur les ressources en eau souterraine. Ce projet s'intègre dans l'Initiative sur les Eaux Souterraines dans les Maritimes qui est menée par la Commission géologique du Canada et qui vise à réaliser la caractérisation hydrogéologique régionale du bassin carbonifère dans le sud-est du Nouveau-Brunswick. Deux campagnes de terrain réalisées en 2001 et 2002 ont permis de recueillir plusieurs données de terrain pour faire la caractérisation hydrogéologique de la tourbière Beauséjour (46° 11' N, 64°27'W) et de l'aquifère rocheux régional dans la région de Shediac. La tourbière Beauséjour est apparentée à une nappe perchée et représente un système hydrogéologique indépendant du système régional, ce dernier étant caractérisé par une nappe semi-confinée. Plusieurs évidences appuient cette hypothèse: (1) le niveau piézométrique de la tourbière est toujours plus élevé d’au moins 1,5 m que le niveau de l’aquifère régional, (2) la différence de conductivité hydraulique entre la tourbe et le till sous la tourbière (l, 8E-06 m/s vs 4,4E-09 m/s) représente une limite quasi imperméable à l’écoulement vertical entre la tourbière et l’aquifère régional sous-jacent, (3) les fluctuations piézométriques dans l’aquitard, représenté par le till, accusent un décalage d’environ deux mois par rapport aux fluctuations piézométriques dans la tourbe et dans le socle rocheux, (4) l’hydrogéochimie permet de distinguer la présence de deux nappes d’eau souterraine aux propriétés physiques et chimiques différentes et finalement, (5) la recharge potentielle estimée de 1,2 cm/an provenant de la tourbière et pouvant atteindre le sommet du socle rocheux implique des échanges hydrauliques limités et relativement peu importants par rapport à la recharge régionale qui se fait par le till de surface et qui est de 10,1 à 30 cm/an (Boisvert, 2003). La présence de la tourbière Beauséjour est donc attribuée à la présence du till relativement imperméable et à la morphologie du fond de la tourbière et non à la résurgence des eaux souterraines régionales, qui aurait pu expliquer le développement de la tourbière à cet endroit et impliquer la présence d’une unité sous-jacente perméable par laquelle des échanges hydrologiques auraient pu se faire. Les résultats de la modélisation numérique ont montré que l'abaissement provoqué des niveaux d'eau dans la tourbière a très peu d'influence sur les niveaux d'eau dans le socle rocheux à 50, 100 et 1000 m à l'extérieur de la tourbière ainsi que sur l'écoulement vertical entre la base de la tourbière et le sommet de l'aquifère rocheux régional. Les données de terrain ainsi que la modélisation numérique indiquent que, dans la région de Shediac, l'impact du drainage des tourbières commerciales sur les ressources en eau souterraine est très limité, voire négligeable. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2018

D’importants efforts ont été menés pour l’évaluation de la vulnérabilité des eaux souterraines grâce à des modèles physiques, adaptables à toutes sortes de contraintes liées aux ressources hydrogéologiques. Une approche nouvelle, fondée sur un modèle de processus pour l’évaluation de la vulnérabilité des ressources en eaux souterraines, est proposée et décrite pour le bassin versant de la rivière Saint-Charles, Québec. Un modèle couplé d’écoulements de surface (2D) et souterrains (3D) est implémenté pour une simulation en régime (quasi) permanent. Le temps de résidence de l’eau souterraine est calculé comme une caractéristique intrinsèque du milieu. Il est utilisé conjointement aux scénarios DPSIR (Driving forces - Pressures - State - Impact - Responses) futurs pour déterminer la sensibilité du système. Un changement climatique (diminution de la précipitation) ainsi qu’un changement d’occupation du sol (urbanisation) sont simulés. La distribution spatiale de la sensibilité du modèle est évaluée grâce à l’étude de différentes variables et forme une base pour la prédiction de la vulnérabilité, présentée en valeurs-seuils de dégâts du système hydrogéologique. Par la suite, les scenarios sont comparés à l’aide d’une analyse de décision multicritères (MCDA) qui fournit une base d’évaluation commune en tenant compte des critères quantitatifs (p.ex. pourcentage du système très vulnérable) et non-quantitatifs (p.ex. importance du scenario/probabilité). La MCDA donne la priorité au scenario de l’urbanisation par rapport à la vulnérabilité et à l’investigation des réponses potentielles. Ce travail fournit un outil puissant pour l’analyse de l’interaction de l’Homme avec son environnement. Une interprétation intégrée (surface/sous-sol) du système est essentielle parce que la vulnérabilité est une fonction de l’origine et de la nature de la pression, ainsi que la variable choisie pour analyser son impact. La plupart des impacts sur un système peuvent être mesurés, analysés et validés dans une modèle calibré en régime permanent. La fiabilité de prédictions de la vulnérabilité principalement souffre du manque d’unicité générale des modèles et l’incertitude des paramètres. Les travaux futurs devraient se concentrer sur l’amélioration de l’approche combinée en fournissant des recommandations claires d’évaluation de la vulnérabilité avec un catalogue de valeurs seuil différenciant les dégâts au système dans l’espace et le temps. / Approaches that rely on process-based models to assess groundwater vulnerability, as opposed to empirical relationships, have recently gained more attention as they have the potential to provide a general framework for all types of (re)source and stress relations. A comprehensive and sustainable management system is needed, based on integrated surface and groundwater models, for effective surface and groundwater protection on a scientific defensible basis. Using a process-based model, an approach to assess intrinsic groundwater vulnerability is proposed and demonstrated for the Saint-Charles River catchment, Québec. A fully integrated 2D surface and 3D groundwater flow model is implemented to simulate quasi steady-state flow in the catchment. Groundwater transit times, which represent an intrinsic system characteristic, are simulated with the flow model. They are then combined with future DPSIR (Driving forces - Pressures - State - Impact - Responses) vulnerability scenarios to assess the system sensitivity. Climate change (decreasing precipitation) and land use change (urbanization) scenarios are simulated. Sensitivity coefficients are calculated for multiple state variables and form the basis for the system vulnerability prediction, with system threshold values of well-being. The scenarios are then compared with a MCDA (Multi-Criteria Decision Analysis) framework, which provides a common evaluation basis, accounting for quantitative (e.g. highly vulnerable catchment percentage) and non-quantitative (scenario relevance and probability) criteria. The MCDA ranks vulnerability and response investigation for the urbanization scenario with highest priority. When combined, the physical and generic framework-based vulnerability approaches represent a powerful tool for analyzing human- environmental interactions and impacts. An integrated surface and groundwater consideration is essential because the vulnerability is a function of the nature and origin of pressure (i.e. scenario specific) and the state variable chosen. Most system changes and impacts can be measured, analyzed and validated within a calibrated model for (quasi) steady-state conditions. The reliability of predicted system vulnerabilities is mainly subject to conceptual and parameter uncertainties and can suffer from the non-unique model calibration issues. Future work should focus on improving the combined approach by providing a clear guidance for the vulnerability evaluation with a threshold rating system which classifies the system damage state in space and time. / Das Hauptaugenmerk rezenter Ansätze zur Grundwasser vulnerabilitäts Kartierung liegt auf Prozessbasierten Modellen auf der Grundlage eines allgemein umfassenden, universellen Rahmenwerkes. Zunehmender Focus liegt dabei auf der Entwicklung eines nachhaltigen Management Systems mit integrierter Betrachtung von Oberflächen- und Untergrundwasser. Ein prozessbasierter Modell Ansatz zur Bestimmung der intrinsischen Grundwasser Vulnerabilität ist hier vorgestellt und dessen Anwendung für das Grundwassereinzugsgebietes des Saint-Charles River, Québec, demonstriert. Ein integriertes, hydrogeologisches 2D Oberflächen und 3D Untergrund Modell wurde zu diesem Zweck erstellt, und auf dessen Basis das quasi stationäre Strömungsregimes des ausgewählten Einzugsgebietes simuliert. Grundwasser Verweilzeiten, als intrinsische System Charakteristik, sind mithilfe des Strömungsmodells berechnet. In Verbindung mit prognostischen DPSIR (Driving forces - Pressures - State - Impact - Responses) Vulnerabilität Szenarien dienen diese zur Berechnung der räumlichen Verteilung der System Sensitivitätskoeffizienten. Als Szenarien sind klimatischer Wandel (Niederschlagsabnahme) und landnutzungs Änderungen (Urbanisierung) betrachtet. Die Berechnung der Sensitivitätskoeffizienten beruht dabei auf verschiedenen System Zustandsvariablen und dient als Grundlage für die darauf aufbauenden, Grenzwert abhängigen Vulnerabilitätskoeffizienten. Ein Vergleich der unterschiedlichen Vulnerabilität Szenarien auf der Grundlage einer gemeinsamen Bewertungsbasis und unter Einbeziehung von quantitativen (z.B. prozentuale Verteilung der Einzugsgebiet Vulnerabilität) sowie nicht-quantitativen (z.B. Szenario Relevanz und Wahrscheinlichkeit) Kriterien ist mithilfe einer Multikriteriellen Entscheidungsanalyse (MCDA) erreicht. Das Urbanisierung Szenario ist dabei als Priorität bezüglich der Vulnerabilitätsbewertung sowie der Notwendigkeit weiterer (Gegenmaßnahmen) Untersuchungen eingestuft.Der kombinierte Ansatz eines physikalisch basierten Models auf der Grundlage eines allgemeinen Rahmenwerkes zeigt großes Potential für die Analyse und Interpretation von Wechselwirkungen zwischen Mensch und Umwelt. Eine integrierte Betrachtung von Oberflächen und Grundwasser erweist sich dabei als Essentiell, da die System Vulnerabilität sowohl von den betrachteten System Zustandsvariablen, als auch vom Szenario spezifischen Ursprung und der Art des betrachteten System Stresses abhängt. Die meisten Szenario abhängigen Systemänderungen innerhalb eines hydrogeologischen Systems können dabei auf der Grundlage eines kalibrierten, (quasi) stationären Models gemessen, analysiert und verifiziert werden. Die Verlässlichkeit der prognostizierten System Vulnerabilitäten ist dabei wesentlich bestimmt durch Faktoren wie dem Model Konzept und Parameter Ungewissheiten, sowie der Model Kalibrierung. Focus zukünftiger Arbeiten sollte auf der Verbesserung des vorgestellten kombinierten Ansatzes liegen, unter Einbeziehung eines Grenzwert Kataloges zur räumlichen und zeitlichen Definition des Systemzustandes.