Depuis les dernières décennies, l'hydroélectricité est devenue une source majeure d'électricité pour le Québec, tout en représentant une source importante d'exportation d'énergie pour cette province canadienne. Malgré le fait qu'il est de plus en plus évident que toutes les formes d'électricité ont des répercussions environnementales, les impacts cumulatifs des grands barrages hydroélectriques du nord ne sont pas bien étudiés. Il y a encore de grandes questions à aborder, particulièrement concernant les effets cumulatifs et à long terme sur les écosystèmes estuariens. Les rivières Romaine et Sainte-Marguerite se situent sur la côte-nord du Québec, et tandis que la rivière Sainte-Marguerite est déjà harnachée, des barrages sur la rivière Romaine sont présentement en construction. Les deux rivières coulent directement dans le golfe du Saint-Laurent, un écosystème marin ayant une diversité animale et végétale importante. En utilisant deux approches différentes, les études de laboratoires et les images satellites, l'objectif de cette étude était de déterminer les impacts des barrages hydroélectriques sur les écosystèmes marins. Au laboratoire, notre but était de déterminer comment le taux de croissance et la photosynthèse de deux espèces de phytoplancton d'eau douce retrouvées dans l'estuaire de la rivière Romaine sont affectés par les changements de salinité et de température. Avec l'aide d'images satellites provenant du Landsat-TM5 bande 6 et les images SeaWiFS, il a été possible d'approfondir nos connaissances quant aux changements entraînés sur l'estuaire par le barrage de la rivière Sainte-Marguerite, avant et après la mise en eau en 1998. Le taux de croissance et la photosynthèse d'Ankistrodesmus falcatus et Fragilaria crotonensis ont été affectés par une augmentation de salinité. Le taux de croissance a diminué linéairement avec l'augmentation de la salinité et une diminution significative du rendement photochimique (Φ’M) a été observé en fonction de ce dernier. La température de l'eau a aussi affecté le taux de croissance ainsi que la photosynthèse, et une interaction a été notée entre la salinité et la température. Ces résultats ont été corroborés avec les images satellites. Dans le cas de la rivière Sainte-Marguerite, nous avons déterminé que la superficie du panache diminue linéairement en fonction des débits de la rivière. En plus, il y avait une différence significative entre la biomasse de phytoplancton dans l'estuaire avant et après la construction du barrage. Les résultats suggèrent que les répercussions environnementales peuvent être importantes parce que les débits d'eau douce qui arrivent dans le golf du Saint-Laurent ont déjà diminué à cause des barrages hydroélectriques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : photosynthèse, salinité, température, fluorescence, estuaires, A. falcatus, F. crotonensis, rivière Sainte-Marguerite, rivière Romaine, hydroélectricité, Landsat-TM5, SeaWiFS, production primaire

En Colombie, la prépondérance de l’hydroélectricité comme principale source d’énergie électrique a normalement été expliquée par la richesse hydrique du pays et justement, par la « rentabilité » de sa production par rapport à d’autres sources d’énergie. Cependant, cette recherche vise à contester ces idées préconçues. Mon argument principal est qu’il est nécessaire d’explorer le caractère politique et relationnel de cette ressource pour comprendre son importance au sein du secteur de l’énergie électrique. Pour ce faire, j’explore les causes et les effets de la crise énergétique de 1992, bien connue comme El gran apagón (la grande panne). Je montre comment cette crise a été instrumentalisée afin de négocier les techno-politiques du secteur ainsi que ses infrastructures. Soit dans l’implémentation des politiques néolibérales qui émergeaient dans les années 1990 et dans la légitimation de nouveaux barrages hydroélectriques. Dans le cas présent, le barrage hydroélectrique Porce II, situé dans le département d’Antioquia. L’objectif est de mettre en évidence comment les discours de crise et de rareté (mais aussi les discours d’abondance) de l’hydroélectricité ont permis sa prolifération, et par conséquent la transformation massive de certains territoires. Tout en discutant comment ces discours ne sont ni neutres ni statiques dans le temps et dans l’espace. À partir des perspectives de l’écologie politique et des études de la Science et des technologies, je m’attarde sur les effets des discours d’experts et des représentations dominantes de l’eau et de l’hydroélectricité afin de voir comment ils jouent un rôle dans la configuration le secteur de l’énergie électrique entre 1940 et 2000. La crise de El gran Apagón s’avère intéressante dans la mesure elle met en lumière comment ces représentations, mais aussi les pratiques, modèles de gestion et la gouvernance du secteur sont mises en dispute dans ce contexte. Dans la trajectoire historique de l’hydroélectricité en Colombie, cette étude voit comment ces infrastructures sont légitimées non seulement des promesses contradictoires de développement et de progrès, mais aussi par les discours crises. / In Colombia, the predominance of hydropower over other sources of energy have generally been explained by the notion of water abundance in the territory and therefore because of the rentability of its production. Nevertheless, this research aims to question these given ideas. I argue that it is necessary to explore the political and relational nature of this resource to understand its importance in the national electric sector. To do so, I explore the causes and effects of the 1992 energetic crisis, well-know as El gran apagón (The Great Blackout). I put into evidence how this crisis happened to be instrumentalized to negotiate the techno-politics and infrastructures that shape the electric sector system. More precisely, in the processes of implementation of neoliberal politics and in the legitimization of the construction of new dams. In this case, Porce II dam situated in the department of Antioquia. The main goal of this study is to reveal how crisis and scarcity discourses (as much as abundance discourses) of hydroelectricity allowed its proliferation, and thus, massive transformations of several territories in the country. Discussing at the same time how these discourses aren’t neutral nor static through space and time. From political ecology and Science and technology studies perspectives, I pay attention on the effects of expert discourses and representations of hydropower and water to see how they have shaped the electric sector in the period between 1940 and 2000. The crisis of El grand Apagón proves to be interesting as it allows to put into light how these representations, but also practices and the governance are contested and negotiated in this context. In the historical trajectory of hydropower in Colombia, this research seeks to explore how infrastructures are not only legitimated by contradictory promises of development and progress, but also by crisis discourses.

Le fonctionnement optimal d'un système de réservoirs est un processus décisionnel complexe impliquant, entre autres, l'identication d'un compromis temporel concernant l'utilisation de l'eau : la dernière unité d'eau doit-elle être conservée ou plutôt utilisée pour un usage immédiat? La variabilité des apports hydrologiques complique encore davantage ce processus décisionnel puisque la recherche de ce compromis doit être effectuée sans une connaissance parfaite des conditions futures. De manière générale, l'équilibre optimal entre les utilisations immédiates et futures de l'eau nécessite l'intégration de règles de gestion à court et à long terme. Si les règles à court terme conduisent à des décisions à courte vue, les stratégies opérationnelles à long terme ne sont pas appropriées pour gérer des événements à court terme tels que les inondations. Nous proposons un cadre de modélisation basé sur l'approche de décomposition temporelle (DT) : Les stratégies à moyen/long terme sont tout d'abord déterminées puis utilisées comme limites pour l'optimisation des stratégies à court terme. Le modèle d'optimisation à moyen terme capture la persistance temporelle trouvée dans le processus des apports hydrologiques hebdomadaires, alors que les prévisions hydrologiques d'ensemble (PHE) sont utilisées pour piloter le modèle à court terme sur un pas de temps journalier. Plus spécifiquement, la programmation dynamique stochastique duale (SDDP) génère les fonctions des bénéces de valeur hebdomadaires qui sont ensuite imposées à un modèle de programmation linéaire implémenté sur chaque membre des PHE de 14 jours. Ce cadre de modélisation est mis en oeuvre selon un mode de gestion en horizon roulant sur une cascade de centrales hydroélectriques dans le bassin de la rivière Gatineau dans la province du Québec au Canada. À l'aide de ce cadre de modélisation, nous analysons la relation entre la valeur économique et les caractéristiques statistiques des PHE. Les résultats montrent que l'énergie générée par le système hydroélectrique augmente avec la précision et la résolution de la prévision, mais que la relation n'est pas univoque. En effet, d'autres facteurs semblent contribuer à l'utilité de la prévision / The optimal operation of a system of reservoirs is a complex decision-making problem involving, among others, the identification of a temporal trade-offs regarding the use of water. Should the last unit of water be kept in storage or rather be released for use downstream? The variability of natural inflows further complicates this decision-making problem: at any given point in space and time, this trade-off must be made without a perfect knowledge of future reservoir in flows. Generally speaking, the optimal balance between immediate and future uses of water requires the integration of short- and long-term policies. If short-term policies lead to shortsighted decisions, long-term operational strategies are not appropriate to handle short-term events such as floods. We propose a modeling framework based on the time decomposition (TD) approach: mid/long-term policies are determined first and then used as boundary conditions for the optimization of short-term policies. The mid-term optimization model captures the temporal persistence found in the weekly streamflow process whereas Ensemble Streamflow Forecasts (ESF) are used to drive the short-term model on a daily time step. More specifically, a Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP) generates the weekly benefit-to-go functions that are then imposed to a linear programming model implemented on each 14-days member of the ESF. This modelling framework is implemented in a rolling-horizon mode on a cascade of hydropower stations in the Gatineau River basin, Quebec, Canada. Using this modelling framework, we analyze the relationship between the economic value of different sets of short-term hydrologic forecasts. The results show that the energy generated by the hydropower system increases with the forecast's accuracy and resolution but that the relationship is not univocal; other factors seem to contribute to the forecast's utility.

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Ce travail de recherche vise à optimiser la procédure opérationnelle des centrales hydroélectriques en cascade afin de les utiliser efficacement pour la production d’électricité et l’irrigation. Le défi consistait à trouver le modèle le plus réaliste basé sur la caractéristique stochastique des ressources en eau, sur la demande en énergie et sur le profil d'irrigation. Tous ces aspects sont affectés à court et à long terme par un large éventail de conditions différentes (hydrologique, météorologique et hydraulique). Au cours de ce projet, une étude bibliographique a été réalisée afin d'identifier les problèmes techniques qui empêchent l'utilisation efficace des centrales hydroélectriques dans les pays en développement. Le système est modélisé numériquement en tenant compte de toutes les variables et paramètres impliqués dans le fonctionnement optimal. L'approche la plus appropriée est choisie afin de maximiser l'utilisation efficace de l'eau et de minimiser les pertes économiques, où différents scénarios sont simulés afin de valider les solutions adoptées. / This research work aims to optimize the operational procedure of cascade hydro plants in order to be efficiently used for power generation and irrigation. The challenge was to find the most realistic model based on the stochastic feature of water resources, on the power demand and on the irrigation profile. All these aspects are affected on the short and on the long run by a wide range of different conditions (hydrological, meteorological and hydraulic). During this project a bibliographic study was done in order to identify the technical issues that prevent the efficient use of hydro plants in developing countries. The system is numerically modelled taking into consideration all the variables and parameters involved in the optimal operation. The most appropriate approach is chosen in order to maximize the efficient use of water and to minimize economical losses, where different scenarios are simulated in order to validate the adopted suggestions.

Cette thèse vise à démontrer que la vapeur a joué un rôle majeur dans l'industrialisation de Montréal au cours de la seconde moitié du XIXe siècle et à analyser les motifs qui ont conduit l'industrie manufacturière à recourir de plus en plus à la thermoélectricité et à l'hydroélectricité comme force motrice au début du siècle suivant. Pour ce faire, nous avons établi que le marché du charbon a été bénéfique pour l'industrie montréalaise jusqu'à la Première Guerre mondiale. En suivant la progression du recours à la vapeur comme force motrice parmi les entreprises du corridor industriel du canal de Lachine, nous avons non seulement précisé les grandes phases qu'a traversées cette filière énergétique, mais nous avons également démontré que le type et la capacité de production des établissements industriels influaient énormément sur le type d'énergie utilisée par ces mêmes établissements. Quoiqu'en 1912 la vapeur demeure la principale force motrice employée dans l'industrie, la thermoélectricité et l'hydroélectricité ont tout de même gagné du terrain au cours des années. Avec la Grande Guerre, les prix de la houille augmentent suffisamment pour que l'industrie manufacturière montréalaise en vienne à recourir de façon croissante à l'hydroélectricité comme force motrice, jusqu'à ce que l'hydroélectricité déclasse la vapeur dans les années 1920. Or la politique tarifaire de la Montreal Light, Heat and Power (MLHP), une société de distribution et de production d'électricité, n'est pas sans désavantager l'industrie manufacturière de la métropole par rapport aux autres régions industrielles. Une telle interprétation s'inscrit à contre-courant de celle voulant que l'électricité n'ait eu que des effets bénéfiques sur la croissance manufacturière du Québec. Certes, à l'échelle québécoise, cela demeure vrai, mais il n'en reste pas moins que si Montréal profite elle aussi de l'essor industriel, ne serait-ce qu'en raison de l'interdépendance des industries (vente et achat de produits), les industries émergentes ne s'y installent guère. Notre interprétation jette également une lumière nouvelle sur la nationalisation de la MLHP par le gouvernement du Québec en 1944.