Ce mémoire présente deux éléments de vulnérabilité de la prise d’eau des îlets de la rivière Montmorency, (Arrondissement Beauport, ville de Québec, 46° 55' 20" N 71° 11' 13" O). Cette nouvelle prise d’eau, installée en 2010-2011, est constituée d’un premier dispositif qui capte l’eau de surface et d’un second qui capte l’eau par des drains installés dans le lit de la rivière. Le dispositif sous fluvial est installé afin d’assurer un accès à l’eau de la rivière en cas de défaillance du dispositif superficiel, éventuellement provoqué par les glaces. Le premier aléa examiné qui soulève la question de la vulnérabilité est la présence de glace de fond qui, le cas échéant, pourrait nuire au rendement du dispositif sous fluvial en formant une barrière plus ou moins étanche entre l’eau de la rivière et les drains. Les observations menées à l’hiver 2009-2010 ont permis de noter la présence de glace de fond à une occasion sur une aire de 5 m² au seuil en amont du site d’implantation de la prise d’eau sous-fluviale. Les visites durant l’hiver 2010-2011 ont permis d’identifier trois (3) périodes de présence de glace de fond au seuil directement en aval du site d’installation de la prise d’eau sous-fluviale. La glace de fond couvrait entièrement le seuil et partiellement la zone d’implantation prévue. Les observations de glace de fond faites aux hivers 2009-2010 et 2010-2011 ainsi que la mesure d’épisodes de surfusion dans l’eau en mars 2010 suggèrent qu’il est fort probable qu’après la mise en place du dispositif de captage sous-fluvial, d’autres épisodes de glace de fond pourraient se produire. Toutefois, les observations faites de la glace de fond en place à l’hiver 2010-2011 démontrent qu’elle est très poreuse et non-consolidée, ce qui porte à croire que son influence sur le rendement du dispositif sous fluvial serait marginale d’autant plus que de tels événements se produisent seulement avant et après la mise en place du couvert de glace et quand la température est suffisamment basse, ce qui ne se produit pas très souvent. Le deuxième aléa qui soulève la question de la vulnérabilité de la prise d’eau est que ce bief anastomosé de la rivière pourrait subir des changements morphologiques suffisamment importants pour assécher à long terme le lit de la prise d’eau lors d’épisodes d’étiage sévère. Cette possibilité découle du fait que la rivière partage son débit avec des chenaux secondaires transitant dans la plaine d’inondation à travers la forêt, et qui court-circuitent le cours principal vis-à-vis de l’ouvrage des îlets ces bras pourraient s’élargir significativement dans les années à venir, possiblement en lien avec la présence du pont multifonctionnel. Celui-ci semble provoquer une augmentation de la fréquence des embâcles de glace immédiatement à l’amont, et la déposition consécutive d’alluvions grossières transportées par la débâcle, notamment quand l’embâcle qui l’accompagne font en place. Lors des embâcles, voire même lors des crues à l’eau libre, le niveau de l’eau monterait de plus en plus haut à débit donné, ouvrant ainsi la voie à une débitance croissante par les chenaux secondaires. Les relevés réalisés durant ce projet de maîtrise démontrent que la topographie du tronçon de 1,3 km directement en amont du pont multifonctionnel (Lat.= 46° 55' 38" N, Long. = 71° 11' 37" O) a subi des modifications notables depuis 1995. Les 500 m complètement en amont du tronçon ont subi un surcreusement moyen de 15 cm tandis que les 800 m en aval ont subi un rehaussement de 15 cm en moyenne. Des différences aux seuils des entrées vers les bras secondaires ont aussi été mise en évidence (jusqu’à -1,5 m) cependant, lors du relevé de 1995 des débris (branches, troncs, etc.) ainsi que des sédiments obstruaient l’entrée en formant des seuils (généralement < 1 m) ce qui explique les différences importantes notées aux seuils entre 1995 et 2000 (Doyon, B, Communication personnelle, 2010). La répartition des débits entre les bras secondaires de la rivière est sujette à des variations relatives importantes en proportions causées par des effets locaux. La pente des bras secondaires de la rivière Montmorency est faible et couplée à un débit tout aussi faible et des chenaux étroits, les débits dans les bras secondaires sont plus facilement influencés par les débris, sédiments et toute nouvelle restriction ou ouverture. Les débits mesurés ont permis de déterminer qu’en absence d’un couvert de glace, le pourcentage du débit qui court-circuite le site de la prise d’eau est de 5%, 6%, 8% et 9% pour des débits totaux au secteur des îlets de 29 m³/s, 46 m³/s, 55 m³/s et 90 m³/s. Depuis la construction du pont, la fréquence caractéristique des embâcles dans le secteur du pont est passée de un aux trente ans à un aux cinq ans. Le modèle HEC-RAS a été utilisé pour déterminer les niveaux d’eau du secteur des bras secondaires en présence d’un couvert de glace et en présence d’embâcles de glace. Les résultats démontrent que les niveaux atteints en crue 2 ans à surface libre (439 m³/s) et en crue hivernale (100 m³/s) en présence d’un couvert de glace ou d’un embâcle de glace initient l’écoulement vers les bras secondaires et causent de cette façon de l’érosion qui augmentera avec le temps la chenalisation vers les bras secondaires en période de crues. Ce travail se situe dans un projet du Ministère des Affaires municipales, des Régions et de l’Occupation du territoire en collaboration avec la Ville de Québec.

Entre 1992 et 2007, le climat de la localité côtière de Salluit, situé à l'extrême nord du Québec, s'est réchauffé considérablement. Ces conditions climatiques particulières ont augmenté l'instabilité du mollisol au dégel et ont favorisé les ruptures de mollisol survenues dans la vallée de Salluit à l'été 1998 et 2005. L'objectif principal de ce projet de recherche consiste à préciser, pour la région de Salluit, le contexte climatique qui a prévalu lors des épisodes de ruptures de mollisol documentés. Il existe une bonne corrélation entre l'écart interannuel de l'indice de dégel et l'occurrence des ruptures de mollisol. Toutefois, malgré l'augmentation interannuelle de l'indice de dégel qui entraîne un accroissement de l'épaisseur du mollisol, une rupture de mollisol ne se produit pas toujours. En effet, l'occurrence et la localisation du phénomène dépendent non seulement des conditions climatiques passées et actuelles, mais aussi de facteurs de préconditionnement et environnementaux locaux qui prédisposent certains versants

Il est habituellement supposé que les dépôts d'argile marine postglaciaires du Québec sont généralement intacts sous une croûte fracturée (3 à 5 m de profondeur). Cependant, les données de 210 piézomètres ont démontré des variations grandes et rapides des charges hydrauliques à de grandes profondeurs, et un synchronisme entre les piézomètres dans le même nid. Ces comportements ne sont pas compatibles avec les propriétés hydrauliques des argiles intactes, mais sont plutôt les indicateurs de la présence de fractures profondes hydrauliquement actives. Afin de tester l'hypothèse de la présence de fractures, trois indicateurs ont été analysés dans tous les piézomètres du réseau de surveillance du MTQ : 1) une grande variation de la charge hydraulique, 2) une forte corrélation et 3) de faibles décalages temporels. En outre, l'impact potentiel de ces fractures sur l'écoulement des eaux souterraines et la stabilité des pentes est exploré. Pour ce faire, les données de terrain sont comparées à des modèles transitoires et permanents qui présentent et non des fractures. Deux géométries de pente et différents scénarios de fractures ont été considérés. Par la suite, les résultats de la modélisation hydrogéologique ont été importés dans un modèle de stabilité des pentes pour définir l'impact des changements de charge hydraulique causés par les fractures sur la stabilité des pentes. L'analyse des données mettent en évidence des fractures hydrauliquement actives jusqu'à 17 m de profondeur. Les résultats de la simulation démontrent quant à eux que les scénarios avec des fractures représentent mieux les données de terrain. Les fractures augmentent la charge hydraulique quand l'eau pénètre dans les sols à travers les fractures et se diffuse ensuite dans la matrice du sol. De plus, la charge hydraulique est réduite quand l'eau s'écoule à travers les fractures dans la face de la pente. D'un point de vue hydrogéologique, les fractures peuvent par conséquent améliorer ou réduire la stabilité des pentes dépendant du système d'écoulement. Notons que l'impact mécanique des fractures n'a pas été pris en compte. / To date it is usually assumed that post-glacial marine clay deposits of Quebec are generally intact below a fractured crust (3 to 5 m depth). However, data from 210 piezometers have shown large and rapid variations in hydraulic heads at great depths, and synchronism between the piezometers at different depths in the same nest. This behavior is not compatible with the hydraulic properties of intact clays, but rather are signs of the presence of deep hydraulically active fractures. To test the hypothesis of presence of fractures, three signs of hydraulically active fractures were analysed in all piezometers nest of the MTQ monitoring network: 1) large variation in the hydraulic head, 2) high correlation and 3) small time lags. In addition, the potential impact of these fractures on groundwater flow dynamics and slope stability are explored by comparing field data with transient and steady-state groundwater models with and without fractures. Two slope geometries that exhibit contrasting groundwater flows and different fracture scenarios were considered. Then, results of the hydrogeological modelling were imported into a slope stability model to delineate the impact of the hydraulic head changes due to the fractures on slope stability. Analysis of the MTQ monitoring network data shows evidence of hydraulically active fractures below the crust up to 17 m depth. The simulation results show that the scenarios with fractures better represent the field data. Fractures increase the hydraulic head when water enters the soils through the fractures which then dissipates by hydraulic diffusion into the soil matrix, and is reduced when water flows out through the fractures at the slope face. Therefore, depending on the groundwater flow system, from a hydrogeological perspective, fractures could improve or reduce the slope stability. It should be noted that the mechanical impact of the fractures are not considered.

Thèse en cotutelle, Département d'histoire, Faculté des Lettres, Université Laval, Québec et Université de Nice Sophia Antipolis, Nice, France / Cette thèse de doctorat a pour point de départ la reconfiguration importante que connut l'hydrographie du delta du Nil entre la conquête romaine et l'époque arabe. Le croisement de ce constat avec celui de l'intensité particulière des politiques romaines de valorisation de l'environnement deltaïque pose la question du rôle joué par les relations entre l'État romain, la société et l'environnement deltaïque dans l'accélération du processus fluvial qui donna naissance au delta moderne. Ce questionnement, qui est du domaine de l'histoire de l'environnement, requiert une approche holistique et multidisciplinaire qui considère les rapports homme-milieu en termes d'interactions. C'est dans ce contexte que notre attention a été retenue par la documentation papyrologique relative au nome mendésien, une circonscription administrative située dans le nord-est du delta du Nil et traversée dans l'Antiquité par la désormais défunte branche mendésienne du Nil. Le sous-sol humide du delta ayant considérablement nui à la conservation des vestiges anciens dans cette région, les papyrus carbonisés retrouvés dans les ruines de l'antique ville de Thmouis constituent une manne exceptionnelle d'informations qui n'avait jamais été l'objet d'une étude historique d'ensemble. Ces archives fiscales ainsi que les autres sources écrites, archéologiques et géomorphologiques relatives au nome mendésien, font pourtant état de quatre phénomènes particulièrement révélateurs survenus dans cette zone du delta sous le Principat : le tarissement de la branche mendésienne du Nil, le transfert de la capitale du nome de Mendès vers Thmouis, la révolte dite des Boukoloi et la dépopulation massive du nome. En reconstituant les relations homme-milieu en vigueur dans le nome mendésien au moyen du recours aux concepts de risque fluvial, de risque alimentaire et de représentations sociales, nous avons pu montrer comment ces phénomènes constituent autant de résultats des dynamiques interactionnelles qui contribuèrent à l'évolution de l'écosystème mendésien. L'étude de l'ensemble des données disponibles nous a également permis d'entrevoir l'évolution de l'écosystème mendésien dans une perspective diachronique allant de l'époque prédynastique à l'époque arabe. Grâce à cette démarche, nous avons pu départager les éléments de continuité et de rupture ayant caractérisé la mise en valeur de cette région à l'époque romaine.

La basse vallée de la rivière du Gouffre est remblayée par des dépôts quaternaires appartenant au Wisconsinien et à l'épisode marin goldthwaitien. Le lit rocheux préglaciaire correspond à une faille orientée NO-SE. Le refroidissement climatique qui a sévi sur la région au Fini-glaciaire a permis une réavancée du front glaciaire associé à la récurrence deSaint-Narcisse, phase durant laquelle s'effectua la mise en place de matériel glacio-marin. La mer de Goldthwait a par la suite submergé la vallée jusqu'à la cote de 170 m. L'analyse des coupes stratigraphiques et les datations 14C obtenues à partir d'échantillons prélevés dans les sédiments fini-glaciaires et holocènes ont permis de définir la chronologie des événements depuis plus de 11 000 ans BP. À cette époque, un lobe de glace flottante s'est avancée jusqu'à l'embouchure de la baie Saint-Paul et vraisemblablement à l'intérieur de l'estuaire moyen. La photo-interprétation a permis de circonscrire le plus ancien glissement de terrain qui est survenu dans la vallée, lequel date l'abaissement du niveau marin au niveau de la terrasse de 20-35 m. Une discontinuité liée aux argiles basculées, non liquéfiées, est observable sous les dépôts de la terrasse de 8-10 m et au niveau du haut estran. L'existence d'un niveau marin plus bas que l'actuel vers 4600 ans BP a aussi été suggérée dans la baie. La courbe d'émersion post-glaciaire proposée pour ce secteur rend compte d'un déglacement qui semble s'être produit de l'est vers l'ouest de la vallée.

Cette thèse de doctorat constitue une analyse hydro-climatique et géomorphologique des déglacements mécaniques d'un petit cours d'eau du Haut-Boréal québécois : la rivière Necopastic. L'étude de la variabilité spatiale et temporelle dans l'intensité et la fréquence de ces événements a été permise grâce à l'analyse dendrochronologique des cicatrices d'abrasion glacielle échantillonnées sur les arbres le long du cours principal de la rivière. Dans le cadre de cette thèse, les problèmes liés à l'échantillonnage des arbres et à la construction de chronologies glacielles en milieu fluvial ont été identifiés et solutionnés en accord avec les principes de base en dendrochronologie (Le., la sélection des sites, la sensibilité des enregistreurs et la réplication). Une chronologie construite selon cette nouvelle méthode a permis l'analyse du contexte hydro-climatique dans lequel se déclenchent les épisodes de déglacement mécanique à l'intérieur du bassin-versant de la rivière Necopastic. En croisant les variations dans l'intensité des déglacements mécaniques aux variables hydro-climatiques régionales (période 1950-2003) et en incorporant ces variables dans un modèle prédictif (arbre de classification et de régression), il a été démontré que les déglacements mécaniques intenses se produisent surtout en présence d'un couvert de glace dont les propriétés physiques ne sont pas dégradées au moment de la crue printanière. Des crues régionales hâtives et soudaines combinées à des printemps froids et neigeux (lorsque l'indice d'Oscillation Arctique est positif) favorisent le déclenchement d'épisodes de déglacements mécaniques intenses. Enfin, l'impact de ces événements sur la géométrie et la géomorphologie des chenaux dépend de leur fréquence. Lorsque les déglacements mécaniques surviennent plus souvent qu'une fois à tous les cinq ans, les chenaux apparaissent élargis et présentent une morphologie érodée à deux niveaux. Ces variations dans la largeur et la forme des chenaux ne peuvent pas être décrites adéquatement par des courbes de géométrie hydraulique.

Dans le bassin versant de la rivière Cap-Rouge, situé sur la rive nord de l'estuaire de Saint-Laurent (Québec), la côte a été déglacée peu avant 13 130 étal. BP et submergée par les eaux de la mer de Champlain. Après l'émersion des terres, la rivière s'est encaissée, ce qui a mené à la formation de terrasses étagées, près de son embouchure. Une coupe stratigraphique levée dans une terrasse de 14 m a montré l'existence d'un bas niveau marin à l'Holocène moyen vers 6300-6200 étal. BP, période au cours de laquelle le tsuga et le pin blanc formaient des peuplements mixtes sur cette terrasse. Ce bas niveau marin fut suivi de la transgression Laurentienne qui a atteint la limite d'environ 14 m. D'autres processus comme les embâcles de glace et les crues glacielles semblent aussi avoir joué un rôle dans la dynamique fluviale de la rivière Cap-Rouge, comme ce fut le cas vers la fin du 19e siècle.

L'écoulement d'une rivière peut générer des circulations secondaires perpendiculaires à sa direction principale. L'effet acoustique Doppler permet de mesurer ces circulations lentes sans perturber l'écoulement. Sur une portion rectiligne de la Seine, nous utilisons un profileur acoustique (ADCP) placé sur un radeau. Ce dispositif nous permet de mesurer la vitesse moyennée en temps au travers de la section à partir des deux faisceaux alignés avec l'écoulement principal. Ces mesures révèlent des courants secondaires organisés en cellules de recirculation périodiques, dont le sens de rotation est alterné. Leur taille est comparable à la hauteur d'eau et leur vitesse est de l'ordre de 1% de celle du courant principal. L'observation de ces cellules, inédite en rivière, rappelle les mesures de Blanckaert (2010) en laboratoire. Ces observations sont complétées par de nouvelles mesures dans une rivière plus petite en utilisant un profileur acoustique unidirectionnel fixé à la surface de l'eau. À nouveau, ces mesures révèlent la présence de cellules comparables à celles observées dans la Seine. Leur influence sur le transport de quantité de mouvement est ensuite étudiée dans le cadre des équations de Saint-Venant. Cette approche permet de reproduire le profil de vitesse au travers de la section. Nous montrons ainsi que ces cellules constituent un mécanisme de transfert dont l'intensité est comparable à celle du transfert turbulent. À l'aide de simulations numériques, nous étendons ce résultat à la dispersion de matière dissoute par une série de cellules contra-rotatives. Enfin, nous discutons les différents mécanismes susceptibles de former ces cellules de recirculation.

Le domaine maritime littoral constitue un milieu fragile, placé à l'interface Terre/Mer où s'exercent de nombreuses pressions issues des milieux terrestres, maritimes et atmosphériques. Les approches globales de Gestion Intégrée des Zones Côtières (GIZC) ont pour but de pallier les lacunes des politiques précédentes au niveau des interactions simultanées des différents acteurs du littoral. Cette approche requiert un Modèle Numérique de Terrain (MNT) littoral continu ainsi que des données maritimes et terrestres cohérentes entre elles. En raison d'acquisitions ou de productions différentes pour les MNT terrestres et maritimes, l'ensemble du relief n'est pas traité de manière ni homogène ni continue. De plus les techniques d'intégration des MNT actuelles entraînent des lissages des reliefs, voire la perte des éléments caractéristiques. Des outils et une nouvelle méthodologie d'intégration de MNT ont donc été définis. Les outils utilisent la distance de Fréchet pour calculer une distance maximale d'écartement entre les points homologues de deux lignes. La valeur de cette distance donne une mesure de ressemblance de forme qui sert de base à leur appariement ultérieur. La méthodologie de fusion proposée dans cette thèse se veut générique tout en s'appuyant sur les lignes caractéristiques spécifiques du paysage. Elle effectue un enchaînement de traitements répartis en trois étapes majeures : 1) transformations cartographiques et analyse des zones de recouvrement ; 2) segmentation et extraction de lignes caractéristiques ; 3) appariement et fusion à l'aide de déformations élastiques. Ces outils d'intégration ont été testés sur des données réelles en 2D pour la comparaison du trait de côte, puis validés sur des MNT simulés 3D.

Cette thèse constitue une analyse de la dynamique du bois mort en rivière par une approche de bilan ligneux multi-scalaire dans une rivière semi-alluviale de région froide: la rivière Saint-Jean, Gaspé. L’étude de la variabilité spatiale et temporelle de la dynamique du bois mort a été réalisée grâce à une approche méthodologique combinant quatre années de terrain et par l’analyse de documents historiques. Les rivières de la péninsule gaspésienne produisent et transportent annuellement de grandes quantités de bois mort. Cette production provient à la fois de la puissance spécifique élevée des cours d’eau et de berges composées de sédiments peu cohésifs et comportant une ripisylve arborescente généralement dense. Jusqu’en 2015, le delta de la rivière Saint-Jean comportait plusieurs embâcles de bois de très grandes tailles. Ces embâcles se mettent en place depuis les années 1960, ils représentent une opportunité unique de quantifier et d’appliquer un budget ligneux pour cerner les variables clefs liées à la dynamique du bois mort à multiples échelles spatiales et temporelles.Nos résultats montrent que la quasi-totalité des bois morts en rivière est produite par la migration latérale et par l’influence de la morphologie. Au niveau des accumulations dans le corridor fluvial, deux zones accumulent la majorité des bois et ces premiers résultats montrent une mobilité importante qui peut varier fortement d'une année à l'autre. Au niveau de la mobilité, l’analyse d’imagerie vidéo de trois évènements différents ont montré que l’intensité (nombre de bois par minute) du transport de bois pouvait être jusqu’à dix fois supérieures durant un évènement avec débâcle mécanique glacielle, comparativement à un évènement hydroclimatique en eau libre.Finalement, nous avons réalisé une analyse par bilans ligneux et une analyse de la trajectoire éco-hydrophormologique sur une période de plus de 50 ans. Nous avons quantifié chaque composante (intrant, accumulée et sortie) d'un budget ligneux à multiples échelles spatio-temporelles. Autant à l’échelle interannuelle, qu’à l’échelle décennale, la dynamique du bois mort comporte des périodes où l’entrée de bois, le stockage et la mobilité diffèrent selon les contextes éco-hydromorphologiques. La trajectoire éco-hydromorphologiques suggère une augmentation de la dynamique fluviale en raison d'un changement significatif dans l'hydrologie conduisant à une plus grande production et mobilité des bois morts et par l'augmentation des volumes accumulés dans le corridor de la RSJ depuis 2004. / This thesis is an analysis of the dynamics of large wood in river by a multi-scale large wood budget approach in a semi-alluvial river of cold regions: the Saint-Jean River, Gaspé. The study of the spatial and temporal variability of the dynamics of large wood was carried out through a methodological approach combining four years of field and by analyzing historical documents. The rivers of the Gaspé Peninsula produce annually and carry large amounts of large wood. This production comes from the high specific power of rivers and by banks composed of noncohesive sediment and having a generally dense riparian forest tree. Until 2015, the Delta of the Saint-Jean River had several very large jams. These jams are put in place since the 1960s, they represent a unique opportunity to quantify and apply a wood budget and to identify key variables related to the dynamics of large wood at multiple spatial and temporal scales.Our results show that almost all large wood in river is produced by lateral migration and by the influence of the morphology. For the accumulations in the river corridor, two areas accumulate the majority of wood and these first results show a significant mobility, which can fluctuate substantially from year to year. In terms of mobility, video analysis of three different events showed that the intensity of the transport (number of large wood per minute) can be higher to ten times during an event with mechanical ice-breakup, compared to an open water.hydroclimatic event.Finally, we conducted an analysis by large wood budget and analysis of eco-hydromorphological trajectory over more than 50 years. We quantified each component (input, output and accumulated) of a large wood budget at multiple spatial and temporal scales. At the interannual scale or decadal, scale, the dynamics of large wood have periods when the input, storage and mobility of large wood differ according to eco-hydromorphological contexts. The eco-hydromorphological trajectory suggests an increase in river dynamics due to a significant change in the hydrology, resulting in higher production and mobility of large wood and increased in volumes accumulated in the corridor of the Saint-Jean River since the last decade.