Revised doctoral thesis: Dissertation--Systematische Botanik und Pflanzengeographie--Berlin--Freie Universität, 2003. / Bibliogr. p. 125-153.

Dissertation--Ulm--Fakultät für Naturwissenschaften, 2001. / Bibliogr. p. 124-130.

Thèse--Sc. nat.--Montpellier II, 1972. / Bibliogr. p. 193-198. Index.

Th. doct.--Sci. nat.--Toulouse 3, 1983. / Bibliogr. p. 321-325. Index.

Th. 3e cycle--Biométrie--Lyon 1, 1995. Titre de soutenance : Relations entre l'hétérogénéité spatiale et dynamique de renouvellement d'une forêt dense humide sempervirente, Ghats occidentaux de l'Inde. / Bibliogr. p. 85-89. Index. Résumés en français et anglais.

Cette étude de cas réalisée au complexe sportif de Ste-Foy avait pour objectif principal d'évaluer les performances hydrauliques et épuratoires des pratiques de gestion optimales (PGOs), en l'occurrence des systèmes de bio-rétention, dans un climat nordique comme au Québec. À partir de cet objectif général, plusieurs objectifs spécifiques ont été ressortis. Sur le plan qualitatif, il s'agissait d'effectuer la caractérisation du ruissellement urbain, la mesure de l'impact d'une fosse de décantation et enfin l'étude de l'homogénéité des polluants sur un stationnement. Les concentrations en polluants obtenues sont de façon générale, 22 à 317 mg /L pour les matières en suspension (MeS), < 0,3 à 2,6 mg/L pour l'azote total (NT), < 0,03 à 1,74 mg/L pour le phosphore total (PT) et 36 à 419 mg/L pour la demande chimique en oxygène (DCO). Ces différentes concentrations ont été obtenues à l'entrée ayant la plus grande aire tributaire. En effet, les concentrations en polluants ne sont pas homogènes sur tout le stationnement et dépendent des facteurs tels que le trafic et l'aire de drainage. Par ailleurs, la fosse de décantation n'a pas eu d'impact sur la concentration en MeS. L'efficacité épuratoire de la bio-rétention n'a pu être démontrée en raison des conditions du site. / The main objective of this case study at the Ste-Foy sports complex was to evaluate the hydraulic and purification performance of best management practices, in this case bio-retention systems in a northern climate such as Quebec. From this general objective, several specific objectives have emerged. Qualitatively, the objective was to characterize urban runoff, measuring the impact of a settling pit and finally studying the homogeneity of pollutants on a parking lot. The pollutant concentrations obtained are from 22 to 317 mg /L for suspended matter (SS), < 0.3 to 2.6 mg /L for total nitrogen (TN), < 0.03 to 1.74 mg /L for total phosphorus (TP) and 36 to 419 mg /L for chemical oxygen demand(COD). These different concentrations were obtained at the entrance with the largest tributary area. Indeed, pollutant concentrations are not homogeneous throughout the parking lot and depend on factors such as traffic and drainage area. In addition, the settling pit had no impact on the SS concentration. The performance of the bio-retention could not be demonstrated due to site conditions.

Cette étude de cas réalisée au complexe sportif de Ste-Foy avait pour objectif principal d'évaluer les performances hydrauliques et épuratoires des pratiques de gestion optimales (PGOs), en l'occurrence des systèmes de bio-rétention, dans un climat nordique comme au Québec. À partir de cet objectif général, plusieurs objectifs spécifiques ont été ressortis. Sur le plan qualitatif, il s'agissait d'effectuer la caractérisation du ruissellement urbain, la mesure de l'impact d'une fosse de décantation et enfin l'étude de l'homogénéité des polluants sur un stationnement. Les concentrations en polluants obtenues sont de façon générale, 22 à 317 mg /L pour les matières en suspension (MeS), < 0,3 à 2,6 mg/L pour l'azote total (NT), < 0,03 à 1,74 mg/L pour le phosphore total (PT) et 36 à 419 mg/L pour la demande chimique en oxygène (DCO). Ces différentes concentrations ont été obtenues à l'entrée ayant la plus grande aire tributaire. En effet, les concentrations en polluants ne sont pas homogènes sur tout le stationnement et dépendent des facteurs tels que le trafic et l'aire de drainage. Par ailleurs, la fosse de décantation n'a pas eu d'impact sur la concentration en MeS. L'efficacité épuratoire de la bio-rétention n'a pu être démontrée en raison des conditions du site. / The main objective of this case study at the Ste-Foy sports complex was to evaluate the hydraulic and purification performance of best management practices, in this case bio-retention systems in a northern climate such as Quebec. From this general objective, several specific objectives have emerged. Qualitatively, the objective was to characterize urban runoff, measuring the impact of a settling pit and finally studying the homogeneity of pollutants on a parking lot. The pollutant concentrations obtained are from 22 to 317 mg /L for suspended matter (SS), < 0.3 to 2.6 mg /L for total nitrogen (TN), < 0.03 to 1.74 mg /L for total phosphorus (TP) and 36 to 419 mg /L for chemical oxygen demand(COD). These different concentrations were obtained at the entrance with the largest tributary area. Indeed, pollutant concentrations are not homogeneous throughout the parking lot and depend on factors such as traffic and drainage area. In addition, the settling pit had no impact on the SS concentration. The performance of the bio-retention could not be demonstrated due to site conditions.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / La sédimentation des particules contenues dans les eaux de ruissellement est reconnue comme étant le phénomène le plus important pour l'amélioration de la qualité de l'eau en bassin de rétention avant son rejet au milieu récepteur. Ce projet de maîtrise vise à apporter des éléments clés dans sa compréhension. L'objectif est de mettre en place un protocole de mesure de vitesses de chute adapté aux besoins du projet. La combinaison de ces vitesses à l'évaluation de la distribution de la taille des particules fournira des informations sur l'influence des temps de rétention en bassin autant du point de vue qualité de l'eau que sur le gain en termes de décantation physique des particules. L'objectif est donc d'obtenir des résultats décrivant les vitesses de chute des particules contenues dans les eaux de ruissellement et les diamètres de ces particules. Un protocole devra aussi être élaboré afin de mesurer cette dernière caractéristique. D'un point de vue gestion du bassin, il y a aussi un objectif visant à mettre en lumière l'existence ou non de relations entre le type d'événement pluvieux et les vitesses de chute enregistrées. À l'été 2008 et 2009, des campagnes de mesures ont été menées afin de récolter des données sur la qualité des eaux de ruissellement dans une zone résidentielle typique de Québec et des eaux à l'intérieur du bassin. L'évaluation des différents protocoles existants permettant de mesurer la vitesse de sédimentation a mené à l'emploi du protocole ViCAs élaboré à Lyon en France. Les résultats obtenus à partir du ViCAs ont permis de fractionner sous différentes classes de vitesse de chute les échantillons composites récupérés à l'entrée et à la sortie du bassin de rétention étudié. Les proportions de chaque classe varient grandement d'un événement à l'autre. Leur mise en relation avec les caractéristiques des événements pluvieux ayant généré ces eaux de ruissellement a permis de conclure que les vitesses de chute sont proportionnelles à l'intensité de pluie maximale, à la hauteur de précipitation et au volume ruisselé. La durée de l'événement a aussi un effet notable, mais non linéaire. Les essais sur le terrain combinés à ceux du laboratoire permettent de croire qu'une période de décantation de deux jours et demi entraîne l'enlèvement maximal atteignable des matières en suspension. Par contre, la comparaison des mesures de distribution de taille de particules, effectuées sur les échantillons composites des eaux de ruissellement, avec les distributions de vitesses de chute n'a pu mener à des conclusions. Il ne semble pas possible de faire un lien direct entre ces deux variables.

Pour permettre l’amélioration de l’écohydraulique des rivières en temps de pluie, le développement de règles de contrôle en temps réel de vannes placées à la sortie de bassins d’orage demande une analyse à long terme de différentes options, intégrant la prévision météorologique, la qualité de l’eau de la rivière à l’amont du rejet, le débit de la rivière et la qualité de l’eau dans le bassin d’orage, pour permettre l’amélioration de l’écohydraulique des rivières. Pour cela, l’idéal est de tester ces règles à l’aide d’un modèle intégré du système « bassin versant – bassin d’orage – rivière ». Pour pouvoir faire des simulations à long terme, il faut un modèle de bassin d’orage rapide, qui permette de simuler la qualité de l’eau dans le bassin de façon précise quelles que soient les conditions d’exploitation. L’objet de cette thèse de doctorat a été de développer ce modèle de bassin d’orage. Ce modèle se base sur le principe de couches complètement mélangées superposées permettant de créer un gradient de concentrations pour représenter des phénomènes locaux tel que la pénétration de la lumière influençant la mortalité des pathogènes. Il se base également sur la définition de plusieurs classes de particules caractérisées par leurs vitesses de sédimentation, ces dernières étant déterminées expérimentalement à l’aide de tests ViCAs. Il incorpore également des polluants associés aux particules. L’élément de base, nommé cellule, est défini par une surface et une hauteur maximale au-delà de laquelle il y a débordement. Chaque cellule possède un volume d’eau variable dans le temps, divisé en plusieurs couches superposées, et d’une couche de sédiment de volume constant dans le temps. Pour reproduire le volume d’un bassin d’étude, il est nécessaire de connecter plusieurs cellules les unes avec les autres. Ces connexions se font alors couche à couche ayant comme conditions que les niveaux d’eau de toutes les cellules soient à la même hauteur. Un modèle théorique d’évolution des concentrations en pathogènes incluant des processus complexes comme la croissance, l’adsorption sur les particules et la désinfection par la lumière a également été développé. Le calage du modèle a nécessité la collecte de données expérimentales; des campagnes de mesure ont été effectuées lors des étés 2008, 2009 et 2010 sur le bassin Chauveau de l’arrondissement des Rivières de la ville de Québec. Dans un premier temps, l’efficacité du bassin dans son fonctionnement actuel a été déterminée. Une efficacité moyenne d’épuration de 39% sur les matières en suspension (MeS), de 10% sur l’azote ammoniacal et de 20 % sur le zinc a été mise en évidence. Dans un deuxième temps, la sortie du bassin a été fermée à l’aide d’une structure de bois avec une porte guillotine permettant la rétention de l’eau pendant des durées variables. Cette deuxième configuration du bassin a permis d’améliorer l’efficacité du bassin de façon très importante pour les MeS (90%), l’azote ammoniacal (84%) et le zinc (42%). Des prélèvements ponctuels ont également été faits à l’intérieur du bassin, révélant une hétérogénéité des mesures en MeS entre la zone proche de l’entrée et la zone proche de la sortie, durant les 20 premières heures d’emmagasinement. Le modèle a montré sa capacité à reproduire le comportement de la concentration en matières en suspension à l’aide de 3 classes de particules associées à des vitesses de sédimentation de 80, 2 et 0.1 m/d. La représentation hydraulique du modèle a nécessité l’emploi de 5 cellules pour recréer l’hétérogénéité spatiale révélée par les campagnes d’échantillonnage. Finalement, une fonction de débit de resuspension a permis de modéliser les concentrations à la sortie du bassin d’orage. La validation a confirmé les bonnes performances du modèle pour l’hydraulique et la prédiction des matières en suspension en sortie de bassin. Elle a néanmoins révélé plusieurs points qui nécessiteraient des recherches plus approfondies : la définition du débit de resuspension des sédiments, la détermination de la masse initiale de sédiments dans le bassin, la possibilité d’utiliser plus de cellules pour mieux représenter le comportement hydraulique et l’intérêt de collecter des analyses ViCAs associés à chaque phase du pollutogramme de la pluie (début, pic de débit et fin). Avec ce modèle, les stratégies de gestion en temps réel de la vanne de sortie des bassins d’orage peuvent maintenant être déterminées. / The development of real-time control rules of sluice gates located at a stormwater basin outlet requires testing various options, taking in account weather forecasts, water quality of the upstream river, river flow and water quality in the stormwater basin, by using long-term simulations to allow improved ecohydraulics of rivers. To do so, these rules have to be tested by using an integrated “watershed - storm basin – river” system. In order to perform long-term simulations, a stormwater basin model with small computation time is needed, which simulates the water quality in the basin accurately in function of imposed operating conditions. The purpose of this thesis was to develop such stormwater basin model. The developed model is based on superimposed homogeneous layers creating a concentration gradient to represent local phenomena such as light penetration affecting the mortality of pathogens. It is also based on the definition of several particle classes characterized by their settling velocities; the latter being determined experimentally using ViCAs tests. It also includes pollutants associated with particles. The basic unit, called cell, is defined by a surface and a maximum height above which water overflows. Each cell has a time-variable water volume, divided into several layers and a constant volume sediment layer. To reproduce spatial heterogeneity of an experimental stormwater basin, it is necessary to connect several cells. Connections are then done layer by layer with the condition that the water levels of all cells are at the same water height. A theoretical model describing the concentrations of pathogens, including complex processes such as growth, adsorption on particles and light disinfection has also been developed The calibration of the model required experimental data which were collected by sampling in the summers of 2008, 2009 and 2010 on the basin Chauveau in the “des Rivières” district of Quebec City. First, the efficiency of the basin in its current operation was determined. An average removal efficiency of 39% for total suspended solids (TSS), 10% for ammonia and 20% for zinc was revealed. In a second step, the stormwater basin outlet was closed with a wooden structure equipped with a guillotine door to retain the water for varying periods of time. The second configuration of the basin significantly improved the efficiency of the basin for TSS (90%), ammonia (84%) and zinc (42%). Samples were also collected within the basin, revealing heterogeneity in TSS measurements between the area near the inlet and the area near the outlet for the first 20 hours of storage. The model showed its ability to adequately reproduce the behavior of the TSS concentrations using three particle classes defined by settling velocities of 80, 2 and 0.1 m/d. For the hydraulics, five cells were required to recreate the spatial heterogeneity revealed by the sampling campaigns. Finally, the addition of a resuspension flowrate was needed to model the increased outlet TSS concentrations at the end of emptying. The validation confirmed the good performance of the model for the hydraulics and the prediction of outlet TSS concentration. It has also revealed several points that require further research: the definition of the sediment resuspension flowrate, determination of the initial mass of sediments in the stormwater basin, the possibility of using more cells to better represent the hydraulics and the interest of running ViCAs tests associated with each phase of the runoff (the beginning, the flow peak and the end). With this model, real-time control strategies for the outlet valve can now be tested.

En France, face aux problèmes liés au réseau d’assainissement hérité du XIXème siècle, une solution consiste à gérer les eaux pluviales par des techniques « alternatives » au réseau. Le « tout tuyau » fait place à un ensemble d’objets techniques hybrides, composés d’éléments naturels et de matériaux synthétisés. Ces « objets de nature » présentent une apparence mixte (naturelle/artificielle) et assurent des fonctions multiples qui peuvent rendre leur intégration difficile. Dans quelles mesures l’appropriation des objets de nature par les publics est-elle difficile? Comment s’établit la place des objets de nature dans la ville? Cette thèse vise plusieurs objectifs. Il s’agit de renseigner les relations entre publics et objets de nature, d’obtenir des éléments sur les pratiques et usages des publics et d’apporter une réflexion sur la manière d’étudier les comportements humains. Pour se faire, trois enquêtes basées sur de l’observation directe doublée par une prise d’images systématisée ont été menées au cours de quatre saisons et à travers 12 études de cas réparties au sein de la métropole lyonnaise. Ces enquêtes ont tout d’abord permis de préciser la construction de l’objet de nature en tant qu’instrument à travers le concept de genèse instrumentale de Rabardel. Ensuite, les pratiques, usages ainsi que les conditions d’utilisation des dispositifs ont pu être définis grâce aux comportements observés chez les publics. Enfin, les avantages et limites de l’observation directe et des conditions d’analyse des données ont été discutés dans le but d’apporter des pistes d’amélioration à cette méthodologie pour de futures études. / To better manage storm water and to respond to problems related to the sanitation networks conceived in the 19th Century, some alternative techniques, other than networks, are being put forward. The “all tubes” concept is giving way to various technical objects of a hybrid nature made up of natural components and synthesized material. The physical appearance of these “natural objects” is double (both natural and artificial) and they fulfil various purposes. Thus, their insertion in the landscape can be delicate. How are these natural objects seized by society? In this process are any difficulties encountered? How is the place for natural objects defined in a city? The purpose of this dissertation is triple: (1) gather information on the relationship between societies and natural objects, (2) collect data on the public's use and practices, (3) discuss a methodology to study human behavior. Three inquiries were carried out during the four seasons of the year and in twelve sites; they were based on direct observation and systematized photography. Based on the fieldwork and the concept of “genèse instrumentale” developed by Rabardel, a discussion was developed on the building of a natural object as a tool. Subsequently, based on the observation of the public, practices, uses and the conditions in which these natural objects are used were defined. The dissertation concludes by highlighting the advantages and the limits of direct observation, and by developing the biases such as the context in which the data was analyzed, in order to suggest some possible methodological enhancements which could help future studies.