Lebanon is situated in a Mediterranean semi-arid region rich in hydraulic resources but strongly under the impact of anthropogenic pressure, mainly after the industrial boost in the last 50 years. In this thesis our research is devoted to the study of water resources and the assessment of soil pollution in two contrasting watersheds that may resemble similar regions in the world. Rivers act as a collective funnel of contaminants derived from rock weathering, industrial, agricultural and urban practices. Thus we focus our study on the two main contrasting watersheds in Lebanon: an industrially dominated watershed located northwest of the country on the Mediterranean coast (Al Jouz basin), and a rural historically agricultural watershed that lies in the continental valley between the two mountainous chains (Litani basin). Geochemical analysis coupled to multi-isotopic applications was used as tools to investigate the collective influence of land-use cover, geomorphological processes, topography, soil type, geology, geography, orography, climate, and hydrological variability on drainage basin evolution. A two-year sampling strategy was followed (2011-2013) to collect not only water samples at various depths in the reservoir and in the piezometers, but also sediments (lacustrine, riverine and coastal) and soils (surficial and cores) to cover seasonal variations (rainy, first flush and dry seasons) in both studied areas. The results highlight the entire mechanism of characterization, origin, and partitioning between the dissolved and particulate phases of pollutants. Furthermore, the environmental implication of the Qaraaoun reservoir was assessed by emphasizing water hydrodynamics and its interaction with the watershed. Characterizing industrial and agricultural pollution allows the understanding of metal behavior and the prediction of its fate, in association with the environmental receiving media in semi-arid and Mediterranean areas. This work was the first to trace pollution sources and to reconstruct the metal fluxes in two of the most environmentally significant watersheds in the country. Stable and radioactive Pb isotopes were used in addition to 137Cs to study the geomorphological influence and the chronology of the environmental stress exerted by the factory and the dam on basin ecology. Moreover, the nature of the Qaraaoun reservoir and the internal hydrological dynamics were explored using stable hydrogen and oxygen isotopes to delineate the reservoir water layers and its fast response to meteorological and hydrodynamic changes in the watersheds, and to demonstrate its strong hydrological connectivity with groundwater. Reservoir water balance was made, indicating groundwater influx into the reservoir which was reported for the first time. The water hydrodynamics was also assessed using a box model, which in its role can be used to evaluate the reservoir water balance and hydro-project functionality and to establish the basis for water sustainability in the long term. This work has yielded a better understanding of biogeochemical processes under different environmental conditions. The treated issues in this thesis will provide a foundation for future hydropower projects and allow one to draw a road-map for national management plans, and to raise the alert for remediation processes and management methods to preserve the environment and resource sustainability, and ultimately the wellbeing of the local population.<p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’allocation de la ressource de manière optimale, dans un système dynamique étendu, consiste à la répartir et à l’acheminer aux bons endroits, aux bons moments et en bonne quantité. Les flux transportés sont caractérisés par des non-linéarités et sont soumis à des retards lors de leur transfert, mais aussi, à des déformations importantes lorsque la ressource est un fluide. Dans ce travail, nous proposons de prendre en compte, dans la modélisation de ces systèmes, l’ensemble de ces contraintes pour une gestion optimale de transport de fluide. Le système est modélisé par un réseau de transport étendu afin de représenter l’évolution de la ressource au cours du temps et d’intégrer les retards inhérents aux transferts des flux. Afin d’introduire dans le graphe la dynamique des écoulements des fluides à surface libre, nous définissons des sommets de répartition permettant la modélisation des phénomènes de propagation des flux. Les objectifs de gestion sont représentés par des coûts sur les arcs. L’allocation optimale de la ressource est obtenue par la recherche du flot de coût minimal sur le réseau de transport. A cette fin, un algorithme d’optimisation prenant en compte les contraintes additionnelles issues des sommets de répartition est proposé. Les méthodes et algorithmes développés sont appliqués au cas des systèmes hydrographiques et à la problématique de l'allocation de la ressource en eau associée. Cette dernière est devenue cruciale en raison des effets négatifs de l'anthropisation des espaces naturels, du changement climatique et de l’augmentation des besoins. Il s’agit de partager la ressource en eau entre différents usagers, conformément à un ensemble d’objectifs et de priorités. L'allocation de la ressource en eau est réalisée en trois étapes principales : le diagnostic de l'état de la ressource disponible sur le système hydrographique à l'instant initial, incluant la prévision de son évolution sur l'horizon de gestion ; la détermination des actions à réaliser sur le système hydraulique pour allouer la ressource en respectant les contraintes et les objectifs ; la surveillance des données mesurées fournissant des indicateurs reconstitués de l’état du système. Les performances de la démarche proposée sont évaluées sur divers systèmes hydrographiques soumis à de multiples régimes hydrologiques. / Optimal allocation of the resource, in a large scale system, consists in distributing it and delivering it to the right places, at the right time and in the right quantity. The transported flows are characterized by nonlinearities and are subject to delays during their transfer, but also to significant deformations when the resource is a fluid. In this work, we propose to take into account, all these constraints in the modeling of these systems, for an optimal management of fluid transport. The system is modeled by an expanded flow network in order to represent the evolution of the resource over time and to integrate the delays that are inherent in flow transfers. In order to introduce the flow dynamics of open-channel flows into the graph, we define distribution nodes allowing to model the flow propagation phenomena. The water allocation objectives are represented by costs on the network’s arcs. The optimal allocation of the resource is obtained by the search for the minimal cost flow on the network. To this end, an optimization algorithm taking into account the additional constraints resulting from the distribution nodes is proposed. The methods and algorithms developed, are applied to the case of hydrographic systems and to the water resources management problem. The latter has become crucial due to the negative effects of anthropisation of natural areas, climate change and increasing needs. Water allocation consists in sharing the water resource between different users, according to a combination of objectives and priorities. The allocation of the water resource is carried out in three main steps: the diagnosis of the state of the available resource on the hydrographic system at the initial time step, including the forecast of its evolution over the management horizon; the determination of operations to be carried out on the hydraulic system to allocate the resource according to the constraints and objectives; the monitoring of the measured data in order to provide reconstructed indicators of the system’s state. The performances of the proposed approach are evaluated on various hydrographic systems, subjected to multiple hydrological regimes.

Dans un contexte où les changements climatiques se manifestent sous forme de phénomènes climatiques extrêmes tels que des sècheresses prolongées et des précipitations abondantes soudaines, la question de la texture des sols urbains et de la protection des sources d’eau fait l’objet de nouvelles préoccupations en matière de planification urbaine. Alors que la régulation et la filtration de l’eau de ruissèlement sont restreintes par l’imperméabilité des surfaces urbaines, plusieurs métropoles, dont São Paulo, peuvent se retrouver en situation de crises dues à l’indisponibilité de l’eau potable, aux inondations subites ou à la création d’îlots de chaleur. L’efficacité de la gouvernance environnementale appliquée à la gestion des eaux en milieu métropolitain devient donc primordiale. Par une étude de cas de la métropole de São Paulo, la présente recherche tente d’élucider les facteurs rendant possible l’atteinte d’un modèle de gouvernance environnementale métropolitain qui permettrait de maintenir les fonctions écosystémiques des bassins versants et de construire la résilience à la variabilité climatique. La stratégie d’enquête, basée sur l’analyse de documents scientifiques et gouvernementaux, l’observation participante et la tenue d’entretiens semi-dirigés, permit de soulever plusieurs obstacles à l'application des politiques publiques de protection des espaces verts et des sources d’eau. La carence de maîtrise de l’usage des sols, la priorisation des intérêts économiques, la sectorisation des instances gouvernementales et la faible intégration de la société civile au processus de prise de décision surgissent comme d’importants freins à la construction d’une gouvernance environnementale à São Paulo. La considération des savoirs scientifiques et locaux et la gestion du risque lié à la variabilité climatique sont marginalisées par la sphère politique. Ainsi, la présence d’une vaste législation environnementale, telle qu’en vigueur dans la métropole de São Paulo, ne signifie pas forcément une application des projets et des règlements sans faille. / In a context where climate changes are manifested by extreme climatic events such as prolonged droughts and sudden abundant rainfall, the issue of urban soil texture and water protection is a new concern in urban planning. While the regulation and filtration of runoff water is restricted by the impermeability of urban surfaces, several cities, including São Paulo, may end up in crisis due to the unavailability of drinking water, floods or creation of heat islands. The effectiveness of environmental governance applied to water management in metropolitan areas therefore becomes paramount importance. Through a case study of the metropolis of São Paulo, this research attempts to elucidate the factors that make it possible to achieve a metropolitan environmental governance that would maintain watersheds ecosystem functions and build resilience to climate variability. The research strategy, based on the analysis of scientific and governmental documents, participant observation and semistructured interviews, shows several obstacles to the application of public policies for the protection of green spaces and water sources. The lack of control over land use, the prioritization of economic interests, the governmental sectoralization and the weak integration of civil society into the decision-making process appear as major obstacles to the construction of environmental governance in São Paulo. Scientific and local knowledges and climate risk management are marginalized by the political sphere. Thus, the presence of a vast environmental legislation, as in place in the metropolis of São Paulo, does not necessarily mean an unfailing application of projects and regulations.

Au Québec, l'eau trouve une attention particulière depuis la dernière décennie avec la mise en place de la Politique nationale de l'eau mise en oeuvre par le gouvernement du Québec, en 2002. Cette politique s'inscrivant selon les principes de nouvelle gouvernance modifia visage de la gestion de l'eau au Québec en instituant graduellement une gestion intégrée par bassin versant sur le territoire québécois. La recherche s'intéresse aux organismes chargés de cette question qui, malgré les problèmes reliés à la Politique nationale de l'eau, réussissent à instituer une table de concertation menant à une gestion intégrée de l'eau. Le mémoire présente les résultats d'une récente enquête menée auprès des acteurs membres de deux organismes de bassin versant. Au total, 27 entretiens ont été réalisés dans le cadre de cette étude dont l'objectif était de saisir, à l'intérieur d'entretiens semi-dirigés, les particularités institutionnelles de chacun des organismes. Deux types de gouvernance sont apparus ; l'une axée sur la conservation et l'autre sur la réhabilitation.

"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.

La présente étude est une contribution à la connaissance de la géochimie des eaux de la partie inférieure du bassin versant de la rivière N’djili située à l’Est de Kinshasa (République Démocratique du Congo). Les eaux de surface ont été échantillonnées sur six sites de prélèvements au cours de la période allant d’avril 2005 à février 2006, deux sites supplémentaires ont été ajoutés sur le fleuve Congo à partir de 2007. Onze campagnes d’échantillonnages ont permis un suivi annuel (avril 2005 à février 2006), trois autres ont eu lieu de mai à juillet 2007 et vingt-deux autres d’octobre 2008 à octobre 2009. Les paramètres physico-chimiques suivants ont été mesurés :température, pH, conductivité, alcalinité, oxygène dissous. Les dosages des éléments majeurs (anioniques et cationiques) et de certains éléments traces ont été effectués pour étayer cette étude géochimique. <p><p>Il ressort de cette étude que la température de l’eau prélevée est proche de la température moyenne atmosphérique dans la zone d’étude, ce qui indique un équilibre thermique entre les eaux de surface et l’atmosphère.<p><p>Dans certains cas, les valeurs de pH mesurées peuvent être très basses à cause du lessivage des acides organiques provenant de la végétation en décomposition et de la présence d’anhydride carbonique dissous (Burler et Ison, 1966). A la vue des résultats d’analyse des eaux de pluies, nous pouvons remarquer que l’acidité des eaux prélevées de cette partie du bassin versant serait en partie due à la contribution des précipitations.<p><p>Pour ce qui est de la conductivité, à l’exception du site Matete, les valeurs mesurées sont inférieures à 100 µS/cm, ce qui correspond aux eaux de surface très faiblement minéralisées. Il n’y a pas beaucoup de variation de conductivité entre la saison des pluies, période des hautes eaux, et la saison sèche, période des basses eaux. Ceci nous montre à nouveau qu’il y a une contribution importante des précipitations dans la composition des eaux échantillonnées puisqu’il n’y a pas de grand écart de valeur en l’absence de précipitation.<p><p>La solubilité de l’oxygène dans l’eau diminue lorsque la température augmente, ce qui induit une diminution de la concentration en oxygène à saturation. Le calcul du taux de saturation dans nos échantillons montre que les eaux sont sous-saturées en oxygène. Ceci peut s’expliquer par le fait que ce bassin versant, du moins dans la zone d’étude, subit des rejets d’eaux usées et des rejets de l’usine de traitement des eaux (REGIDESO). Nous soupçonnons la présence d’une pollution organique induisant la consommation de l’oxygène dissous par respiration. <p>Les teneurs des éléments ne sont pas constantes au cours du temps. Certains sont plus abondants que d’autres (en particulier HCO3-, Ca+, Na+, K+, SiO2 et Cl-). Il n’y a pas de variations saisonnières importantes des éléments majeurs. L’ordre d’abondance décroissant pour les cations est Na+>Ca2+>K+>Mg2+ et pour les anions est HCO3->Cl-≈NO3->SO42-.<p><p>La corrélation entre la conductivité électrique et les teneurs en composés chimiques majeurs montre que la conductivité est surtout contrôlée par les bicarbonates, les nitrates, les chlorures, les sulfates, le sodium, le magnésium, le calcium et le potassium. Ces eaux sont particulièrement peu chargées en éléments minéraux dissous, la moyenne des TDS (Total Dissolved Salts) pour chaque site étant largement inférieure à la moyenne mondiale des eaux de rivière, qui est 100 mg/l (Berner et Berner, 1987), tendance également observée pour le calcium (5,7 mg/l pour les rivières africaines et 13,4 mg/l pour la moyenne mondiale). Seul le site de Matete présente une moyenne supérieure à ces valeurs. Pour la silice dissoute, par contre, les concentrations observées sont voisines de la moyenne mondiale (10,4 mg/l).<p><p>Les valeurs du bilan ionique sont en majorité négatives, c’est-à-dire qu’elles traduisent un excès d’anions. Le calcul du bilan ionique a été effectué pour chaque point de prélèvements, pour les deux dernières séries de campagnes de prélèvements, soit de mai à juillet 2007 et d’octobre 2008 à octobre 2009.<p><p>Cette étude nous a permis de dégager des groupes au comportement commun qui reflètent des faciès géochimiques différents et dont les plus importants sont les suivants :(1) Le faciès bicarbonaté calcique :il correspond aux eaux provenant des écoulements sur des roches hypersiliceuses (grès, quartzites). Le magnésium est le deuxième cation dominant après le calcium pour le site de prélèvements CFAM (Confluence Fleuve Amont) représentant plus de 20% de la teneur en cations. Et, (2) Le faciès bicarbonaté sodique :il correspond au point de prélèvement Kwambila qui, bien que situé sur une roche hypersiliceuse, présente le sodium comme cation dominant et les nitrates comme anions dominants après les bicarbonates. Ce point de prélèvement est caractérisé par une activité agricole induisant l’utilisation de fertilisants azotés. L’élevage porcin est également pratiqué dans cette région. Ces activités humaines pourraient expliquer la prédominance du sodium et du nitrate dans cette région pour toutes les saisons confondues. <p> <p>SUMMARY<p>The present study contributes to a better understanding of the water<p>geochemistry in the N’djili river catchment, East from Kinshasa (Democratic<p>Republic of Congo). Surface waters have been collected at six sampling sites during the period from April 2005 and February 2006. Two additional sampling sites have been added since 2007. Eleven sampling campaigns allowed an annual<p>follow-up (April 2005 to February 2006), three others took place from May to<p>July 2007 and twenty-two additional ones from October 2008 to October 2009.<p>The physico-chemical parameters that have been measured are as follows:<p>temperature, pH, conductivity, alkalinity, dissolved oxygen. The measurement of<p>major elements (anions and cations) and some trace elements has been<p>performed in order to support this geochemical investigation.<p>The temperature of the riverine waters appears to be close to the mean air<p>temperature in the study area, indicating a thermal equilibrium between surface<p>waters and the atmosphere.<p>In some cases, values pH measured can be very low due to the leaching of<p>organic acids originating from both decomposing vegetation and the presence of<p>dissolved carbon dioxide (Burler and Ison, 1966). Based on the analyses of the<p>rain waters, one can note that the acidity of riverine waters results partially from<p>the atmospheric precipitation.<p>Regarding conductivity, with the exception of Matete area, the values are below<p>100 μS/cm, which corresponds to weakly mineralized surface waters. Little<p>variation in conductivity was observed between rainy and dry seasons is low,<p>suggesting again an important control of the riverine water composition by the<p>precipitation.<p>Oxygen solubility in the riverine waters decreases with increasing temperature,<p>which results in a decrease of dissolved oxygen content. The calculation of the<p>saturation state in our samples show that the riverine waters are undersaturated<p>with oxygen. This phenomenon can be explained by the fact that the river<p>catchment, at least for the study area, is subjected to untreated and treated<p>sewage effluent releases. One may expect an organic pollution leading to a<p>consumption of dissolved oxygen by respiration.<p>The concentrations of dissolved elements are variable with time. Some are more<p>abundant than others (especially HCO3-, Ca+, Na+, K+, SiO2 and Cl-). There is no<p>major seasonal variability for the major dissolved elements. The abundance<p>decreases in the orders Na+>Ca2+>K+>Mg2+ and HCO3->Cl-≈NO3->SO42- for<p>cations and anions, respectively.<p>Correlation between conductivity and major element concentrations show that<p>the former is mainly dictated by bicarbonates, nitrates, chlorides, sulfates,<p>sodium, magnesium, calcium and potassium. These riverine waters are<p>particularly low in dissolved minerals, the mean TDS (Total Dissolved Salts) for<p>each site being largely lower than the global average for rivers (i.e. 100 mg/l,<p>Berner and Berner, 1987). Calcium displays the same trend, with 5.7 mg/l for<p>African rivers in comparison with a global average of 13.4 mg/l. Only Matete area<p>exhibits a mean higher than these values. For dissolved silica, however, the<p>measured contents are close to the global average (i.e. 10.4 mg/l).<p>The values of the ionic balance are negative most of the time, suggesting an<p>excess in anions. The calculation of the charge balance has been realised for<p>each sampling location, during the two last campaigns (i.e. May 2007 - July 2007<p>and October 2008 – October 2009).<p>This study sheds some light on the groups of elements exhibiting a common<p>behaviour but reflecting different geochemical facies. The most important ones<p>are the following: (1) calcium bicarbonate facies: it corresponds to the water<p>run-off from silicate rocks (sandstone, quartzite). Magnesium is the second<p>dominant cation (after calcium) for the CFAM (“Confluence Fleuve Amont”)<p>sampling site, accounting for more than 20% of cation load. And (2) sodium<p>bicarbonate facies: it corresponds to the Kwambila sampling site, where sodium<p>is present as dominant cation and nitrates as dominant anion (after<p>bicarbonates). This sampling site is characterized by agricultural activities<p>entailing the use of nitrogen-rich fertilizers. Pig farming is also practiced in this<p>region. Theses human activities could therefore explain the predominance of<p>both sodium and nitrate in this area, irrespective of the season.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

<p align="justify"><i>Typologie des cours d’eau en Wallonie et caractérisation par la faune invertébrée</i><br>Vingt-cinq types de cours d’eau ont été définis en Wallonie d’après les termes de la Directive Cadre pour l’Eau en tenant compte des facteurs obligatoires et optionnels rassemblés sous trois critères :la taille (du « ruisseau » à la « très grande rivière »), la pente (faible, moyenne et forte), et cinq régions naturelles (la région limoneuse, le Condroz, la Famenne, l’Ardenne et la Lorraine belge, résumant les facteurs obligatoires altitude, latitude, longitude et géologie). Une approche par analyses multivariées appliquées à un grand nombre d’échantillons (listes taxonomiques) a permis de définir de façon plus précise certains types de rivières et de distinguer sept groupes typologiques montrant des assemblages faunistiques similaires.</p><p><p align="justify"><i>Conditions de référence types et définition de l’état écologique des rivières en Wallonie à l’aide de métriques biocénotiques basées sur les invertébrés</i><br> Les listes faunistiques et les valeurs métriques de l’IBGN (Indice biologique global normalisé) issues du réseau d’évaluation de la qualité biologique en Wallonie ont été utilisées pour discriminer les types de rivières et pour définir les sites de référence, les conditions de référence et les limites des classes des états écologiques. Au sud du sillon Sambre et Meuse, impliquant quatre groupes typologiques de rivières, les valeurs de référence et la définition des états écologiques ont été basées et calculées sur un réseau de référence de sites de très bon état. Les « valeurs de conditions de référence » ont été définies par les médianes des métriques des sites de « très bon état ». Lorsque aucun site de très bon état n’était disponible, c’est-à-dire pour les groupes typologiques au nord du sillon Sambre et Meuse et pour la Meuse et la Sambre, les conditions de référence (ou le « potentiel écologique maximal ») et les limites de classes ont été basées sur des coefficients appliqués aux sites de « bon état » et sur jugement d’expert.</p><p><p align="justify"><i>Exercice pilote d’inter-étalonnage</i><br> Cinquante échantillons ont été sélectionnés parmi les rivières du type d’inter-étalonnage européen R-C3 (petite taille, altitude moyenne, substrat siliceux) en Wallonie (correspondant aux « ruisseaux ardennais ») dans toute la gamme de qualités écologiques, du « très bon » au « mauvais » état. Chaque métrique de l’indice « Intercalibration Common Metrics » (ICM) a été comparée (par régression linéaire et polynomiale) aux valeurs de l’IBGN. La plus forte corrélation a été établie avec l’indice synthétique de l’ICM dont le R² très élevé (0,95) permet un inter-étalonnage précis et fiable. A un EQR (Equivalent Quality Ratio) de l’IBGN = 1 correspond un indice ICM très proche (= 1,004). En conséquence, la métrique « cote de l’IBGN » est proposée comme métrique pour l’évaluation de l’état écologique de la faune invertébrée en Wallonie.</p><p><p align="justify"><i>Espèces exotiques et invasives</i><br>L’ouverture récente du canal à grand gabarit Main – Danube en 1992 et la navigation qui en résulte a permis à plusieurs espèces de macroinvertébrés ponto-caspiennes d’envahir successivement les bassins du Rhin et de la Meuse. De 1998 à 2000, le réseau de mesure a enregistré quatre nouvelles espèces exotiques dans la Meuse en Belgique :une polychète (<i>Hypania invalida</i>) et trois crustacés (<i>Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes</i>). Peu avant, en 1995, le bivalve asiatique <i>Corbicula fluminea</i> et l’amphipode nord-américain <i>Crangonyx pseudogracilis</i> ont également été enregistrés pour la première fois. La dynamique des invasions a été étudiée et discutée.</p><p><p align="justify">L’<i>état biologique actuel</i> (2000-2002) des masses d’eaux de surface en Wallonie et l’évolution des états biologiques sur une décennie (1990-2002) figurent dans l’étude et sont discutés. Une amélioration globale de la qualité de 6 % est enregistrée pour cette période. L’amélioration de la qualité se manifeste principalement pour les états « mauvais » et « médiocre » s’élevant à l’état « moyen ».</p><p><p><b>Abstract</b><p><p><p align="justify"><i>River typology in Wallonia and invertebrate fauna characterization</i><br>Twenty-five river-types in Wallonia were defined according to the Water Framework Directive taking into account obligatory and optional factors gathered in three criteria: the size (from “brook” to “very large river”), the slope (gentle, medium and strong) and five natural regions (Loess, Condroz, Famenne, Arden and Jurassic summarising the obligatory altitude, latitude, longitude and geology factors). A multivariate approach applied to a large amount of samples (i.e. taxa lists) led to give a more accurate definition of some river-types and to discriminate seven river-type groups exhibiting similar faunal assemblages.</p><p><p align="justify"><i>Type-specific reference conditions and ecological status definition of rivers in Wallonia using invertebrate biocenotic metrics</i><br> Faunal lists and IBGN (i.e. "Standardized Global Biological Index IBGN") metric values, evolving from the biological quality assessment network in Wallonia, were used to discriminate the river types and to define the reference sites, the reference conditions and the status class limits. South of the axis made by the Sambre & Meuse Rivers, involving four river-type groups, reference values and ecological status definition were based and calculated on a reference network of sites of high status. The "reference condition values” were defined as the median values of the metrics in all “high status” sites. Where no site of high status was available, i.e. in the others river-type groups north of the same axis and in the Rivers Sambre and Meuse themselves, reference conditions (or maximum ecological potential) and class limits were based on coefficients applied to “good status” sites and on expert judgement.</p><p><p align="justify"><i>Intercalibration pilot exercise</i><br> Fifty samples were selected from R-C3 rivers (i.e. small, mid-altitude, siliceous) in Wallonia (corresponding to the “Arden’s brooks”) showing the widest range of ecological quality from high to bad status. Each Intercalibration Common Metric (ICM) was compared (linear and polynomial regression) to IBGN scores. The highest correlation was found with the synthetic ICM index, whose high R² (0.95) allows accurate and reliable intercalibration. To IBGN EQR (i.e. Equivalent Quality Ratio) = 1 corresponds a very close ICM index value (= 1.004). Consequently, the metric IBGN score is being proposed to act as the metric for the assessment of the invertebrate fauna ecological status in Wallonia, Belgium.</p><p><p align="justify"><i>Exotic and invasive species</i><br> The recent opening of the canal Danube – Main in 1992 and the subsequent navigation allowed several Ponto-Caspian macroinvertebrate species to invade successively the Rhine and the River Meuse basins. From 1998 to 2000, the monitoring network recorded four new alien species in the River Meuse in Belgium: one Polychaeta (<i>Hypania invalida</i>) and three Crustacea (<i>Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes</i>). Earlier, in 1995, the Asian Bivalvia <i>Corbicula fluminea</i> and the North American Amphipod <i>Crangonyx pseudogracilis</i> were also recorded for the first time. The invasions’ dynamics were studied and discussed.</p><p><p align="justify"><i>Present biological status</i> (2000-2002) of surface water-bodies in Wallonia and biological status evolution over a one-decade period (1990-2002) is included and discussed in the study. A global quality improvement of 6 % is recorded for the period. Quality improvement concerns mainly the “bad” and “poor” status raising up to “moderate” status.</p><p><p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le Nord québécois est aujourd’hui largement considéré par les chercheurs comme un territoire de représentations construites par une série de discours parfois contradictoires. La représentation territoriale se définit comme le sens donné à un territoire ou à un élément du territoire : l’étude de la géographie des représentations revêt donc une importance particulière dans le contexte actuel où les territoires nordiques québécois sont de plus en plus aménagés. Quelles représentations du territoire sous-tendent la mise en protection d’espaces naturels au Nunavik? Par l’étude de cas de l’inclusion du bassin versant de la rivière Nastapoka aux limites du Parc national Tursujuq, nous utilisons ici le concept de patrimoine afin de documenter les représentations du territoire nordique. En effet, en définissant le patrimoine comme un objet reconnu par la société comme ayant une valeur méritant d’être conservée, le patrimoine naturel peut être compris comme une forme de représentation territoriale. Par cette étude de cas, nous cherchons à répondre à la question suivante : est-ce que (et comment, le cas échéant) une représentation du territoire peut influencer les processus de mise en valeur du patrimoine? Nous procédons par une analyse de contenu appliquée aux discours pour caractériser, d’un point de vue critique, le processus de mise en patrimoine de la rivière Nastapoka, de 1990 à 2015. Nous avons identifié trois groupes d’acteurs ayant contribué au débat, soit la population locale (Umiujaq), l’État québécois, ainsi que les groupes scientifiques et environnementalistes. Les résultats suggèrent que le territoire de la rivière Nastapoka est représenté par les résidents d’Umiujaq comme essentiel à la pratique du mode de vie traditionnel, alors que les groupes scientifiques et environnementaux portent une représentation d’un écosystème vulnérable. Enfin, les différents plans d’aménagement proposés par le gouvernement du Québec démontrent une conception des aires protégées comme des espaces résiduels au développement des ressources, selon notre analyse / Today, researchers widely consider Northern Quebec as being a “territory of representations” built by a series of sometimes contradictory discourses. Territorial representation is defined as the meaning given to a territory or landscape by society. Studying representations in geography is thus a significant approach in the current context in which Quebec's northern territories (Nunavik) are increasingly targeted by development. What territorial representations underlie the protection of natural areas in Nunavik? This research project is based on a case study of the inclusion of the Nastapoka River watershed within the boundaries of Tursujuq National Park. We use the concept of heritage to document representations of the northern territory. Indeed, by defining heritage as an object recognized by society as having a value worth preserving, natural heritage can be understood as a form of territorial representation. Through this case study, we seek to answer the following question: can (and how, if at all) a representation of the territory influence heritage construction processes? We proceed through discourse analysis to characterize, from a critical perspective, the Nastapoka River heritage construction process from 1990 to 2015. We identified three main groups of stakeholders participating in the debates, namely the local population (Umiujaq), the Quebec government, as well as scientific and environmental groups. Results suggest that the Nastapoka River area is represented by the residents of Umiujaq as essential to the practice of a traditional way of life, while scientific and environmental groups view this territory as a vulnerable ecosystem. Finally, the various plans proposed by the Government of Quebec demonstrate that protected areas are understood by the state planners as a compensation for resource development.

Cette thèse, qui s'inscrit dans le cadre d’études internationales, traite de la structure gouvernementale multi-niveaux de la gestion des ressources en eau de surface. À partir d’une approche interdisciplinaire, conciliant la géographie et la science politique, cette recherche porte sur la gouvernance des eaux de surface à l’échelle du bassin versant du Rio Grande/Río Bravo entre les États-Unis et le Mexique, et sur la territorialisation des divers gouvernements qui répondent de façon fragmentée aux besoins en termes de durabilité. La thèse s’articule autour de la question de recherche suivante : la gouvernance des eaux de surface du Rio Grande/Río Bravo s’effectue-t-elle selon les principes du développement durable ? Notre cas d’étude démontre l’existence d'un cadre de gouvernance multi-niveaux des ressources en eau à l’échelle du bassin versant. Il souligne la désarticulation entre les échelles locale, régionale, étatique et fédérale en raison de la fragmentation territoriale. Les préoccupations en matière de développement durable sont spécifiques à chaque région partitionnée par l’aménagement hydraulique. Des entrevues effectuées sur le terrain, avec des acteurs du bassin du Rio Grande et du Río Bravo, témoignent du découpage territorial et de la fragmentation dans la gestion des ressources en eau. La gouvernance du bassin versant consiste en une diversité de gouvernements et d’acteurs de la gestion de la ressource dans un cadre institutionnel résistant au changement. Nous montrons que les enjeux de pouvoir sur le territoire vis-à-vis de l’accès à la ressource, sa disponibilité et son contrôle, et les représentations géopolitiques que les acteurs s’en font, affectent la coordination d’activités à l’échelle du bassin versant. Les résultats attestent que le bassin versant n’est pas reconnu comme espace de gestion des ressources en eau et unité appropriée pour la durabilité. Le cadre institutionnel du partage de la ressource et l’aménagement hydraulique renforcent l’organisation du bassin en un ensemble hétérogène de sous-bassins qui gèrent la ressource à différentes échelles. Chaque gouvernement déploie des stratégies ad hoc pour faire face aux problèmes environnementaux, sans que le développement durable ne représente une préoccupation commune pour les acteurs du bassin versant. Dans un contexte de gouvernance multi-niveaux et de problèmes environnementaux liés au phénomène de la sécheresse, la collaboration entre les États-Unis et le Mexique est affaiblie par des tensions transfrontalières qui portent atteinte à la confiance mutuelle. Mots-clés: Gouvernance multi-niveaux, développement durable, gestion des ressources en eau, fragmentation, découpage territorial, asymétries de pouvoir, bassin versant du Rio Grande/Río Bravo, sous-bassins, États-Unis, Mexique. / This dissertation, which falls within international studies, discusses the multi-level governmental structure of surface water resources management. From an interdisciplinary approach, reconciling geography and political science, this research focuses on the governance of surface waters across the scale of the Rio Grande/Río Bravo Watershed between the United States and Mexico and on the territorialization of various governments that respond in a fragmented manner to the needs in terms of sustainability. This dissertation is organized around one main research question: is the governance of surface waters of the Rio Grande/Río Bravo carried out according to the principles of sustainable development? Our case study demonstrates the existence of a framework of multi-level governance of surface water resources across the watershed. It stresses the disarticulation between the local, regional, state and federal scale due to territorial fragmentation. The concerns of sustainable development are specific to each region, as partitioned by the hydraulic development. Interviews conducted in the field with actors from the Rio Grande basin and the Río Bravo basin reflect the territorial division and the fragmentation in the management of water resources. Governance consists in a diversity of actors involved in the resource management within an institutional framework resistant to change. We show that power imbalances over the territory — regarding access to the resource, its availability and its control, and the geopolitical representations held by stakeholders — affect the coordination of activities across the watershed. The results demonstrate that the watershed is not recognized as the spatial unit for water resource management and sustainability. The institutional framework for resource sharing and the hydraulic development reinforce the basin organization into a heterogeneous set of sub-basins managing the resource at different scales. Each government deploys ad hoc strategies to deal with environmental problems, without sustainable development being a common concern for stakeholders on the watershed. In a context of multi-level governance and environmental problems related to the phenomenon of drought, the collaboration between the United States and Mexico is weakened by cross-border tensions that undermine mutual trust. Keywords: Multi-level governance, sustainable development, management of water resources, fragmentation, territorial breakdown, power imbalances, Rio Grande/Río Bravo Watershed, sub-basins, United States, Mexico.