La charge en nutriments à l'exutoire d'un bassin versant est un élément-clé pour la gestion de la qualité de l'eau. Toutefois, à cause du peu de mesures de concentration, un estimé précis de la charge n'est pas possible. Cette étude a été effectuée pour déterminer la qualité d'estimation de la charge pour une combinaison de six fréquences d'échantillonnage (jour à mois), deux schémas (fixe et aléatoire) et sept méthodes de calcul (moyenne, rapport d'estimation, interpolation) pour les sédiments et trois composantes de l'azote pour un bassin versant du Québec. Des valeurs horaires de débit, azote total, nitrate, ammonium et sédiment ont été générées pour une période de deux ans avec le programme HSPF calibré pour ce bassin versant de 5.3 km2 . Il a été assumé que les estimés de charge basés sur l'accumulation massique des valeurs horaires représentent les valeurs réelles auxquelles les valeurs estimées par les autres méthodes peuvent être comparées en utilisant le biais, l'écart type et la racine carrée de l'erreur moyenne au carré (RMSE). Pour tous les paramètres de qualité de l'eau, RMSE augmente avec la diminution de la fréquence d'échantillonnage. L'échantillonnage fixe résulte toujours en un RMSE plus faible que pour l'échantillonnage aléatoire; ce qui peut être attribué à l'autocorrellation temporelle. L'autocorrellogramme des sédiments en suspension montre une périodicité de 24 heures, expliquée par la fonte nivale printanière et par les précipitations plus fréquentes durant la soirée et la nuit. Les évaluations de la charge ont presque toujours résulté en une sous-estimation, probablement dû aux crues de courte durée caractérisant ce bassin versant. Des sept méthodes de calcul étudiées, l'interpolation linéaire a systématiquement donné des RMSE plus faibles. Toutefois, les méthodes du rapport d'estimation (incluant la méthode de Beale) n'ont pas bien performé, avec la cinquième et sixième place. / The knowledge of nutrient mass load at the outlet of watersheds is a key tool in water quality management projects. However, because of the lack of frequent concentration measurements, a precise estimation of mass load is not possible. This study was conducted to determine the quality of mass load estimation for a combination of six sampling frequencies (daily to monthly), two sampling schemes (fixed and random), and seven calculation methods (averaging, ratio estimator, and interpolation) for sediment and three nitrogen components at the outlet of an agricultural watershed in the province of Québec. Hourly values of flow, total nitrogen, nitrate, ammonium and sediment were generated for a two-year period by the HSPF model calibrated for the 5.3 km2 watershed. Load estimates based on the mass accumulation of hourly values were assumed to represent the true loads to which loads estimated by other methods were compared using bias, standard deviation, and root mean square error (RMSE). For ail water quality parameters, the RMSE increased with the decrease of sampling frequency. Fixed sampling schemes always resulted in RMSE values lower than those of random schemes. This better performance of the fixed sampling scheme is attributed to the autocorrélation in time for ail water quality parameters. The sediment autocorrellogram showed a 24-hour periodicity that is explained by snowmelt and more frequent evening and night rainfalls. Ail load evaluations generally resulted in an underestimation of the true load, most likely due to the flashy hydrological response of the small watershed studied. Of the seven load calculation methods studied, linear interpolation, which is used to obtain an estimate of concentration for each available hourly flow value, systematically yielded the lowest RMSE value. However, ratio estimator methods did not fare well, ranking only 5 and 6 out of the 7 methods tested.

Chaque année, prés de 50 millions de m3 de sédiments sont extraits des ports et des cours d'eau français. Dans le Nord-Pas de Calais, région ayant connu un important essor industriel au XXe siècle, une proportion importante des boues draguées présente des teneurs en métaux lourds et/ou en matière organique élevées. Les filières d'élimination classiques telles que l'épandage ou le stockage n'étant pas ou peu adaptées aux matériaux fortement pollués, des procédés de traitement ont été mis au point. Une fois traités, il est possible d'envisager la valorisation des sédiments dans les matériaux du Génie Civil.<br /><br />L'objet de ce travail de thèse concerne la valorisation de sédiments fluviaux, pollués et traités par le procédé Novosol®, développé par la société Solvay, dans le domaine de la construction routière. Une première étape de caractérisation physico-chimique et géotechnique des sédiments traités Novosol® (STN) a établi la faisabilité de leur valorisation en couche de forme. Il a également été mis en évidence qu'ils présentaient une réactivité hydrique et pouzzolanique. L'influence de la nature du liant sur le traitement des STN a ensuite été abordée. D'après les résultats des essais mis en œuvre (aptitude au traitement, gonflement, portance, résistance en compression et en traction Brésilienne), 2 des 5 liants testés se distinguent particulièrement et présentent un niveau de performance de classe 3 selon le Guide du Traitement des Sols. Il s'agit du Roc Sol et la chaux vive.<br /><br />Enfin, une étude complémentaire a montré qu'il était également possible de valoriser les STN en remblais autocompactant. Cependant, cette voie nécessiterait d'être approfondie.

L'accumulation des sédiments au fond des cours d'eau conduit à leur envasement. Une grande quantité de ces sédiments est contaminée par des polluants organiques et inorganiques. Leur gestion soulève donc des défis technologiques, économiques et environnementaux de plus en plus importants. C'est dans ce contexte que la société Solvay a mis au point le procédé de traitement Novosol® qui se décompose en deux phases : la phosphatation et la calcination. La présente étude porte sur la valorisation des sédiments fluviaux pollués, après traitement avec le procédé Novosol®, dans la brique cuite. Le sédiment traité (ST) est composé majoritairement de quartz, de calcite et d'hématite. Sa masse volumique absolue est de 2,66 g.cm-3 comparable à celle du quartz. L'étude expérimentale menée en laboratoire a montré la faisabilité d'incorporation de ST dans la brique cuite comme un matériau de substitution au sable et à l'argile. Il a également été montré que la résistance à la compression est influencée par la quantité de sédiment. En effet, l'augmentation de cette dernière entraine une diminution de la résistance mécanique. Deux essais industriels ont été réalisés en se basant sur les résultats obtenus en laboratoire. Ils ont montré que le ST peut se substituer au sable et à l'argile avec des taux de substitution allant jusque 28% sans aucun changement de processus de fabrication. Les briques produites avec 28% de ST ont une résistance mécanique supérieure à celle de la brique standard. Enfin, il a été également montré que la granulométrie et la minéralogie du sédiment sont des facteurs déterminants qui influencent la qualité des briques produites.

Les mécanismes de formation, de migration et de recoupement des méandres des cours d'eau sont bien documentés mais, en Amérique du Nord, certaines lacunes demeurent concernant les processus de leur comblement sédimentaire. En aval de la ville de Joliette dans la région de Lanaudière, de part et d'autre de la rivière L'Assomption se trouvent plusieurs méandres abandonnés aux formes variées. Certains méandres semblent abandonnés depuis très longtemps, tandis que les processus de recoupement sont encore actifs pour d'autres. Ce mémoire de maîtrise vise à reconstituer l'évolution temporelle du comblement sédimentaire d'un des méandres abandonnés et ce, depuis son recoupement. Pour ce faire, une analyse par photographies aériennes couvrant la moitié du XXe siècle portant sur l'évolution du méandre et des terres adjacentes a été combinée à une analyse paléoécologique (macro restes végétaux, datations ¹⁴C) et lithostratigraphique d'une carotte de sédiments. Les résultats indiquent que le recoupement du méandre a eu lieu vers 210-150 ans BC. Au sein du méandre, un environnement d'abord aquatique riverain a évolué vers un milieu aquatique (étang ou lac), puis vers un milieu herbacé humide et, enfin, vers un milieu herbacé minérotrophe, lequel a perduré jusqu'à environ 210-265 ans AD. Le processus de comblement naturel fut ensuite perturbé par le défrichement des terres adjacentes et les activités agricoles qui en découlèrent. Ces perturbations ont eu pour effet de tronquer l'accumulation des sédiments, de déposer un lit de sédiments silteux et de modifier les conditions environnementales ainsi que les facteurs modulant les successions végétales subséquentes. L'excellente qualité de préservation des pièces macrofossiles a permis d'identifier au total 60 taxons vasculaires, ce qui en fait un site très diversifié en termes d'espèces végétales. C'est la première fois au Québec qu'une telle étude paléoécologique est menée sur les sédiments d'un méandre abandonné.

Le barrage anti-marée Joseph-Samson, situé à l'embouchure de la rivière Saint-Charles, crée des conditions idéales pour l'accumulation de sédiments qui menacent les écosystèmes et la sécurité des gens qui habitent les abords de la partie aval de la rivière Saint-Charles. Des observations sur le terrain ont permis de constater l'étendue des effets de la sédimentation. Des simulations effectuées à l'aide des modèles River2D et HEC-RAS dans différentes conditions de débits et de marées ont permis de constater les avantages d'ouvrir la vanne de fond du barrage lors des cycles de marnage normaux tant au niveau de la qualité des écosystèmes qu'au niveau de la sécurité et de l'évacuation des sédiments. Dans la grande majorité des scénarios, l'ouverture de la vanne offre des vitesses d'écoulement bonnes pour l'évacuation du limon accumulé en amont du barrage et un échange important avec les eaux mieux oxygénées du Fleuve Saint-Laurent.

Cette thèse constitue une étude de référence sur la qualité des ressources hydriques du bassin versant du fleuve Ibrahim au Liban, notamment avant la construction d’un grand barrage (Jannah). Pour ce faire, 7 stations (NI7 à NI1) ont été sélectionnées de l’amont vers l’aval sur l’Ibrahim et ses sources karstiques. L’ensemble des sept sous bassins a été caractérisé d’un point de vue hydroclimatologie et états de surface (sols, végétation, cultures, géologie, relief). Les débits mesurés à l’amont (2 stations) et à l’aval (1 station) nous ont permis de reconstituer les débits des autres stations intermédiaires grâce à des relations débits-surfaces spécifiques. À partir de prélèvements et d’analyses chimiques de la composition des eaux tout au long d’un cycle hydrologique et avec une fréquence mensuelle, les flux de matières exportées en solution par l’Ibrahim ont été estimés à 122 372 t/an. 80% de ce tonnage est exporté durant la période des hautes eaux. À partir de ce tonnage, on a pu estimer que l’altération chimique des roches carbonatées sur l’ensemble du bassin s’effectue à la vitesse de 81 cm/10000 ans. Cette altération consomme un flux élevé de CO2 typique des régions carbonatées soumises à un drainage intense (1500 mm/an), soit 2,23 x106 moles/km2/an de CO2. L’analyse de la concentration en éléments traces dans les sédiments de fond des cours d’eau, intégrateurs des transports solides, en hautes eaux et en basses eaux, montre des concentrations élevées pour le Sc, V, Cr, Co, Ni, Ga et Cu en passant de NI5 jusqu’à NI2. L’évaluation du degré de cette contamination et de sa variation spatio-temporelle a été effectuée grâce au facteur d’enrichissement en normalisant par rapport à l’aluminium et en prenant les sédiments de la station amont NI7 (source karstique) considérés comme peu ou pas contaminés en ET, comme fond géochimique naturel. Des teneurs élevées en Zn, Pb, Cu et d’autres éléments traces montrent que dans cette région où les activités industrielles, agricoles, et urbaines sont développées, il existe un apport anthropique non négligeable en éléments métalliques. Mais cette contamination reste modérée / Throughout the study framework conducted on the quality of the water resources in the Ibrahim River watershed in Lebanon (notably before the construction of a large dam, Jannah), 7 stations (NI7 to NI1) were selected, from upstream to downstream, including its karst springs. Hydroclimatological and specific catchment characteristics (such as land cover use, geology, hydrology, soil and topography) where characterized for the whole seven sub-basins respectively. Discharge data from the sources (2 stations) and the basin outlet (1 station) enhanced our study to determine and further calculate the discharge of other stations. Sampling and analyzing the chemical composition of water collected monthly during one hydrological cycle allowed us to determine the amount of dissolved material carried by the Ibrahim River. The river flux of dissolved material was estimated at 122 372 tons / year of which 80% of is exported during high flow season. Therefore this flux allowed us to estimate the rate of chemical weathering of carbonate rocks across the basin at 81 cm / 10000 years. This alteration consumes a high flux of CO2 (around 2,23x106 moles/km2/year of CO2) typical for carbonate regions subject to intense drainage (1500 mm). The analysis for the concentration of trace elements in fluvial sediments for the Ibrahim River for the low and high flow periods shows high concentrations of Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu and Ga in the from NI5 station up to NI2. The assessment of the extent of the contamination and its spatio-temporal variation was conducted using the enrichment factor by normalizing to aluminium concentration and using the element concentrations in the sediments of station NI7 (karstic sspring) considered as the natural geochemical background for this catchment. High levels of Zn, Pb, Cu and other traces of noticeable elements show that in this region where industrial, agricultural and urban activities are developed, there is a significant anthropogenic contribution for some metallic elements; thus the trace element contamination remains moderate.

Titre de l'écran-titre (visionné le 29 mai 2023) / Une méthodologie permettant de caractériser la température des eaux pluviales a été développée dans le cadre de cette étude et comprend le suivi de la température du ruissellement au milieu récepteur. Cette méthodologie nécessite des thermographes déployés dans l'air (au soleil et à l'ombre) et dans l'eau (au niveau du ruissellement, des puisards, des regards pluviaux, et du cours d'eau récepteur). Une caractérisation de la pollution thermique induite par le ruissellement sur les surfaces imperméables a été effectuée sur le site Juste Plourde à Rivière-du-Loup. Les eaux de ruissellement ont atteint 27,8 ℃ et la différence entre la température maximale des eaux et la température de l'air moyenne journalière a atteint 7,0 ℃. Des augmentations significatives ont été observées dans le ruisseau recevant ces eaux pluviales pendant des évènements pluvieux allant jusqu'à 3,1 ℃. Plusieurs augmentations rapides de plus de 1 ℃ sur 5 min (quick surges) ont également été observées. La température dans le ruisseau en période de pluie a dépassé le seuil critique de stress thermique pour l'habitat du poisson (en particulier celui de l'omble de fontaine) de 20 ℃, jusqu'à 21,5 ℃. La sensibilité thermique du cours d'eau semble augmenter en temps de pluie. Une diminution significative de la température des eaux pluviales a été observée tout au long du parcours des eaux : du ruissellement aux conduites, des conduites au dernier regard pluvial et de l'émissaire au milieu récepteur. Plusieurs paramètres hydrométéorologiques ont été explorés dans le but de prédire la température de l'eau du ruisseau en période de pluie et la température des eaux de ruissellement. Une corrélation significative a pu être observée entre la température maximale de l'eau du ruisseau en temps de pluie et deux paramètres hydrométéorologiques : la température de l'air moyenne journalière et le débit de l'effluent pluvial. Une corrélation a pu être observée entre la température maximale des eaux de ruissellement et la température de l'air moyenne journalière. Des modèles additifs généralisés ont alors pu être élaborés. Un suivi de l'impact des eaux pluviales sur la qualité des eaux dans le milieu récepteur a également été effectué. L'impact des eaux pluviales sur la déposition de sédiments dans le ruisseau a été exploré. Aucun impact significatif n'a toutefois été détecté. Bien que non concluante, la performance thermique d'un bassin de rétention sec a également été explorée. Sa performance qualitative a été caractérisée en suivant la déposition des sédiments en amont et aval du bassin sec.

Le début de l'industrialisation a été marqué par une augmentation nette de l'influence anthropique sur le réchauffement planétaire, et les écosystèmes d'eau douce siègent parmi les premiers rangs des biotopes les plus impactés par ce phénomène. L'augmentation de la température et des précipitations modifient considérablement les propriétés du milieu, affectant directement la biodiversité ambiante. Une surveillance rigoureuse et continue est essentielle afin de détecter, évaluer et gérer adéquatement toute menace environnementale pouvant être attribuée à l'humain. Riches en espèces et florissantes de ressources naturelles, les rivières possèdent des composantes fondamentales pour tout écosystème. Elles sont également essentielles à la santé de l'humain, à son développement économique et à son approvisionnement en eau potable. La rivière Mishta-shipu (rivière Moisie) est située majoritairement dans la région administrative de la Côte-Nord, au Québec. Elle est réputée mondialement comme étant l'une des plus importantes rivières à saumon de l'Atlantique (Salmo salar). De plus, en tant qu'autoroute principale menant aux territoires ancestraux, sa valeur patrimoniale se veut inestimable pour les communautés autochtones locales qui ont survécu durant des milliers d'années grâce à ses ressources. Considérant toute cette richesse et l'absence de données scientifiques suffisantes, l'objectif global de cette étude était donc de brosser un portrait global et représentatif de la qualité actuelle de la rivière. Ce projet a été réalisé à travers le bassin versant de la Mishta-shipu, sur un total de huit stations à l'intérieur desquelles trois sites ont été échantillonnés. Les analyses ont été effectuées à l'aide d'indicateurs physico-chimiques, c'est-à-dire la qualité de l'eau et des sédiments, combinés à une caractérisation des macroinvertébrés benthiques, et ce en tenant compte des principales activités humaines pouvant impacter la qualité de la rivière. Les résultats obtenus suggèrent qu'à l'intérieur de certaines stations, certains sites subissent une pression pouvant être associée à l'humain.

Le but général de ce travail fut de quantifier la silice biogène (BSiO2) dans les sédiments du continuum de l'Escaut (estuaire – zone côtière), ainsi que son taux de recyclage - rétention. Le coefficient de diffusion moléculaire de la DSi a été déterminé pour différentes valeurs de température et deux salinités et une relation empirique reliant le coefficient de diffusion à la température et à la viscosité de la solution a été établie. La distribution longitudinale de la BSiO2 dans les sédiments de surface, ainsi que les profils verticaux de BSiO2 et de silice dissoute ont été déterminés durant différentes saisons en 2004 et 2005. Les flux de DSi ont été également estimés via des expériences d’incubations et par modélisation des profiles verticaux de DSi. Des expériences de dissolution des sédiments ont permis de déterminer (via modélisation) les constantes cinétiques de vitesse de la BSiO2 et une première évaluation du taux de recyclage de la BSiO2 (5 – 70%). Sur base des calculs à partir des profiles de DSi dans l’eau interstitielle, le taux de recyclage de la BSiO2 varie entre 8 et 92% dans l’estuaire, ce qui correspond à une rétention moyenne de la BSiO2 supérieure à 60%, et souligne ainsi l'efficacité du filtre estuarien par rapport à la silice. En revanche, le recyclage de BSiO2 dans la zone côtière apparaît comme très intensif, avec des valeurs souvent supérieures à 40%. Ces résultats montrent l'importance d'inclure les estuaires dans le calcul des budgets globaux de Si. / The general objective of this study was to quantify the BSiO2 in the sediments of the Scheldt continuum, together with its recycling and retention in this area. First an empirical relation linking the diffusion coefficient of DSi to temperature and salinity was determined, via diffusion experiments. The longitudinal BSiO2 distribution in surface sediments and the vertical BSiO2 and DSi profiles in sediment cores where then measured during 2 years and different seasons, together with other parameters characterizing pore waters, such as alkalinity, pH, sulphate… DSi fluxes were also estimated either directly through whole core incubations measurements or via modelling of interstitial water profiles. BSiO2 dissolution experiments allowed the evaluation of the kinetic rate constants also through modelling of the results, and gave preliminary information over the BSiO2 recycling rates (5 – 70%). The recycling rate as obtained from pore water profiles vary between 8 and 92%, with an average value of about 32%, which highlights the importance of the estuarine filter for silica. Recycling is much more intense in the coastal area, with values up to 40%, which we explain by higher salinity and higher sediment permeability. The different experiments and results also indicated that secondary mineral precipitation might be and important process affecting BSiO2 in the Scheldt sediments.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished