Sharing a River

A group of agents located along a river have quasi-linear preferences over water and money. We ask how the water should be allocated and what money transfers should be performed. We are interested in efficiency, stability (in the sense of the core), and fairness (in a sense to be defined). We first show that the cooperative game associated with our problem is convex : its core is therefore large and easily described. Next, we propose the following fairness requirement : no group of agents should enjoy a welfare higher than what it could achieve in the absence of the remaining agents. We prove that only one welfare vector in the core satisfies this condition : it is the marginal contribution vector corresponding to the ordering of the agents along the river. We discuss how it could be decentralized or implemented.

Sharing a River among Satiable Countries

With diminishing global water reserves the problem of water allocation becomes increasingly important. We consider the problem of efficiently sharing a river among a group of satiable countries. Inducing countries to efficiently cooperate requires monetary compensations via international agreements. We show that cooperation of the other countries exerts a positive externality on the benefit of a coalition. Our problem is to distribute the benefit of efficiently sharing the river under these constraints. If the countries outside of a coalition do not cooperate at all, then the downstream incremental distribution is the unique compromise between the absolute territorial sovereignty (ATS) doctrine and the unlimited territorial integrity (UTI) doctrine. If all countries outside of a coalition cooperate, then there may not exist any distribution satisfying the UTI doctrine.

Numerical modelling of the impact of climate change on the morphology of Saint-Lawrence tributaries

Cette thèse examine les impacts sur la morphologie des tributaires du fleuve Saint-Laurent des changements dans leur débit et leur niveau de base engendrés par les changements climatiques prévus pour la période 2010–2099. Les tributaires sélectionnés (rivières Batiscan, Richelieu, Saint-Maurice, Saint-François et Yamachiche) ont été choisis en raison de leurs différences de taille, de débit et de contexte morphologique. Non seulement ces tributaires subissent-ils un régime hydrologique modifié en raison des changements climatiques, mais leur niveau de base (niveau d’eau du fleuve Saint-Laurent) sera aussi affecté. Le modèle morphodynamique en une dimension (1D) SEDROUT, à l’origine développé pour des rivières graveleuses en mode d’aggradation, a été adapté pour le contexte spécifique des tributaires des basses-terres du Saint-Laurent afin de simuler des rivières sablonneuses avec un débit quotidien variable et des fluctuations du niveau d’eau à l’aval. Un module pour simuler le partage des sédiments autour d’îles a aussi été ajouté au modèle. Le modèle ainsi amélioré (SEDROUT4-M), qui a été testé à l’aide de simulations à petite échelle et avec les conditions actuelles d’écoulement et de transport de sédiments dans quatre tributaires du fleuve Saint-Laurent, peut maintenant simuler une gamme de problèmes morphodynamiques de rivières. Les changements d’élévation du lit et d’apport en sédiments au fleuve Saint-Laurent pour la période 2010–2099 ont été simulés avec SEDROUT4-M pour les rivières Batiscan, Richelieu et Saint-François pour toutes les combinaisons de sept régimes hydrologiques (conditions actuelles et celles prédites par trois modèles de climat globaux (MCG) et deux scénarios de gaz à effet de serre) et de trois scénarios de changements du niveau de base du fleuve Saint-Laurent (aucun changement, baisse graduelle, baisse abrupte). Les impacts sur l’apport de sédiments et l’élévation du lit diffèrent entre les MCG et semblent reliés au statut des cours d’eau (selon qu’ils soient en état d’aggradation, de dégradation ou d’équilibre), ce qui illustre l’importance d’examiner plusieurs rivières avec différents modèles climatiques afin d’établir des tendances dans les effets des changements climatiques. Malgré le fait que le débit journalier moyen et le débit annuel moyen demeurent près de leur valeur actuelle dans les trois scénarios de MCG, des changements importants dans les taux de transport de sédiments simulés pour chaque tributaire sont observés. Ceci est dû à l’impact important de fortes crues plus fréquentes dans un climat futur de même qu’à l’arrivée plus hâtive de la crue printanière, ce qui résulte en une variabilité accrue dans les taux de transport en charge de fond. Certaines complications avec l’approche de modélisation en 1D pour représenter la géométrie complexe des rivières Saint-Maurice et Saint-François suggèrent qu’une approche bi-dimensionnelle (2D) devrait être sérieusement considérée afin de simuler de façon plus exacte la répartition des débits aux bifurcations autour des îles. La rivière Saint-François est utilisée comme étude de cas pour le modèle 2D H2D2, qui performe bien d’un point de vue hydraulique, mais qui requiert des ajustements pour être en mesure de pleinement simuler les ajustements morphologiques des cours d’eau.

Représentation de trajectoires spatiotemporelles dans un système d’information géographique : le cas des activités d’observation de mammifères marins dans le Parc marin du Saguenay – Saint-Laurent

Parc marin du Saguenay - Saint-Laurent, Groupe de recherche et d'éducation sur les mammifères marins, GREMM, excursions aux baleines, bélugas, Tadoussac, règlementation, ArcCatalog, ArcMap.

Reconsidérer les interactions entre l’écoulement, le transport de sédiments en charge de fond et la morphologie en rivière à lit de graviers : approches, échelles et analyses

L'objectif ultime en géomorphologie fluviale est d'expliquer les formes des cours d'eau et leur évolution temporelle et spatiale. La multiplication des études nous a mené à la réalisation que les systèmes géomorphologiques sont complexes. Les formes observées sont plus que la somme des processus individuels qui les régissent en raison d’interactions et de rétroactions non-linéaires à de multiples échelles spatiales et temporelles. Dans ce contexte, le but général de la thèse est de proposer et de tester de nouvelles avenues de recherche afin de mieux appréhender la complexité des dynamiques fluviales en utilisant des approches méthodologiques et analytiques mettant l’accent sur les interactions entre l’écoulement, le transport de sédiments en charge fond et la morphologie du lit en rivière graveleuse. Cette orientation découle du constat que les paradigmes actuels en géomorphologie fluviale n’arrivent pas à expliquer adéquatement la variabilité naturelle du transport en charge de fond ainsi que des formes du lit qui en résultent. Cinq pistes de réflexion sont développées sous forme d’articles basés sur des études de cas : 1. L'intégration des échelles de variation de l'écoulement permet d’insérer la notion de structures turbulentes dans des pulsations de plus grande échelle et d'améliorer la compréhension de la variabilité du transport de sédiments. 2. La quantification des taux de changement de l’écoulement (accélération /décélération) au cours d’une crue permet d’expliquer la variabilité des flux de transport en charge fond autant que la magnitude de l’écoulement. 3. L’utilisation de techniques de mesures complémentaires révèle une nouvelle dynamique du lit des rivières graveleuses, la dilatation et la contraction du lit suite à une crue. 4. La remise en cause du fait généralement accepté que le transport en charge de fond est corrélé positivement à l'intensité des modifications morphologiques en raison d’un problème associé aux échelles différentes des processus en cause. 5. L’approche systémique des dynamiques fluviales par l’utilisation d’analyses multivariées permet d’appréhender la complexité des dynamiques de rétroactions linéaires et non-linéaires dans l’évolution d’un chenal et d’illustrer l’importance de l’historique récent des changements géomorphologiques en réponse aux crues. Cette thèse se veut une avancée conceptuelle issue d'une profonde réflexion sur les approches classiques que l'on utilise en géomorphologie fluviale depuis plusieurs décennies. Elle est basée sur un jeu de données unique récolté lors du suivi intensif de 21 évènements de crue dans un petit cours d’eau à lit de graviers, le ruisseau Béard (Québec). Le protocole expérimental axé sur la simultanéité des mesures de l’écoulement, de la morphologie du lit et du transport de sédiments en charge de fond a permis de centrer la recherche directement sur les interactions entre les processus plutôt que sur les processus individuels, une approche rarement utilisée en géomorphologie fluviale. Chacun des chapitres illustre un nouveau concept ou une nouvelle approche permettant de résoudre certaines des impasses rencontrées actuellement en géomorphologie fluviale. Ces travaux ont des implications importantes pour la compréhension de la dynamique des lits de rivières et des habitats fluviaux et servent de point de départ pour de nouveaux développements.

Caractérisation de la dynamique des berges de deux tributaires contrastés du Saint-Laurent : le cas des rivières Batiscan et Saint-François

L’érosion des berges est un processus clé de la dynamique fluviale. Elle influence considérablement la charge sédimentaire des rivières et contrôle l’évolution latérale des chenaux. Les méthodes de caractérisation des mécanismes et des variables affectant l’érosion des berges sont toutefois imprécises et difficiles à appliquer. Ce projet a pour objectif de caractériser la dynamique actuelle des berges de deux tributaires contrastés du Saint-Laurent : les rivières Saint-François et Batiscan. Le premier objectif vise à quantifier les caractéristiques géotechniques de deux tronçons des rivières à l’étude près de l’embouchure avec le Saint-Laurent en décrivant la stratigraphie à différents sites typiques et en recueillant des échantillons de sédiments afin de mesurer différentes variables géotechniques (granulométrie, limites d’Atterberg, résistance à l’érosion mécanique, résistance à l’érosion fluviale). Le second objectif vise à quantifier les principales caractéristiques hydrodynamiques (précipitations, débits, cisaillements, vitesses) des deux sections de rivière. Le troisième et dernier objectif cherche à mesurer les taux d’érosion à l’échelle saisonnière en utilisant des relevés GPS et des chaînes d’érosion et à identifier les mécanismes d’érosion qui opèrent sur les rivières. Les résultats montrent une érosion importante des berges sur chacun des tributaires, mais les mécanismes qui la cause diffèrent. La Batiscan possède des berges dont le matériel est cohésif et ses berges sont principalement marquées par des ruptures de masse. La Saint-François présente des berges peu cohésives ce qui favorise l’érosion fluviale. Le taux de recul sur la rivière Saint-François est de l’ordre de 1 à 3 m/an dans certaines sections de la rivière. Une nouvelle méthode de mesure du cisaillement critique d’érosion fluviale à l’aide d’un chenal expérimental a été élaborée. Les cisaillements critiques obtenus se situent entre 1,19 et 13,41 Pa. Les résultats montrent que les facteurs jouant sur l’érosion des berges ont une variabilité intrinsèque et systémique difficile à mesurer. Le protocole expérimental développé dans ce projet s’est toutefois avéré utile pour étudier les principales variables qui influencent l’érosion des berges, tout en quantifiant les taux d’érosion et les mécanismes d’érosion de berge de deux tributaires importants du fleuve Saint-Laurent. Ce protocole pourrait être utile dans d’autres contextes.

Caractéristiques des structures turbulentes de l'écoulement et du transport en charge de fond en rivière à lit de graviers lors de la montée d'une crue

En rivière à lit de graviers, le transport des sédiments en charge de fond est un processus intermittent qui dépend de plusieurs variables du système fluvial dont la prédiction est encore aujourd’hui inexacte. Les modèles disponibles pour prédire le transport par charriage utilisent des variables d’écoulement moyen et la turbulence n’est généralement pas considérée malgré que les tourbillons contenus dans les écoulements possèdent une quantité d’énergie importante. L’utilisation de nouvelles approches pour étudier la problématique du transport par charriage pourrait nous permettre d’améliorer notre connaissance de ce processus déterminant en rivière alluviale. Dans ce mémoire, nous documentons ces composantes de la dynamique fluviale dans un cours d’eau graveleux en période de crue. Les objectifs du projet de recherche sont : 1) d’examiner l’effet du débit sur les variables turbulentes et les caractéristiques des structures turbulentes cohérentes, 2) d’investiguer l’effet du débit sur les caractéristiques des événements de transport de sédiments individuels détectés à l’aide d’un nouvel algorithme développé et testé et 3) de relier les caractéristiques de l’écoulement turbulent aux événements de transport de sédiments individuels. Les données de turbulence montrent qu’à haut niveau d’eau, l’écoulement décéléré est peu cohérent et a une turbulence plus isotrope où les structures turbulentes cohérentes sont de courte durée. Ces observations se distinguent de celles faites à faible niveau d’eau, en écoulement accéléré, où la plus grande cohérence de l’écoulement correspond à ce qui est généralement observé dans les écoulements uniformes en rivières graveleuses. Les distributions de fréquence des variables associées aux événements de transport individuel (intensité de transport moyenne, durée d’événement et intervalle entre événements successifs) ont des formes différentes pour chaque intensité de crue. À haut niveau d’eau, le transport est moins intermittent qu’à faible débit où les événements rares caractérisent davantage les distributions. L’accélération de l’écoulement à petite échelle de temps joue un rôle positif sur le transport, mais surtout lorsque la magnitude de la crue mobilisatrice est en dessous du niveau plein bord. Les résultats de l’étude montrent que les caractéristiques de la turbulence ainsi que les liens complexes entre l’écoulement et le transport par charriage sont fonction du débit.

La destruction créative des paysages : les impacts spatiaux des restructurations économiques globales de l’industrie automobile à Windsor, Ontario

Dans un contexte de grandes transformations économiques imposées par la mondialisation, le développement d’innovations et la financiarisation de l’économie ont profondément atteint les villes mono industrielles de la période fordiste. L’industrie automobile, grandement influencée par les restructurations économiques globales, a elle aussi été profondément touchée. Ce faisant, les paysages urbains des villes dépendantes de cette industrie, comme Windsor en Ontario, ont été construits et détruits par le processus de destruction créative, dont nous soulignons la composante spatiale. La structure paysagère de Windsor s’est ainsi transformée : alors que des aires importantes dans différents quartiers attendent d’être réinvesties, donnant lieu aux paysages abandonnés, d’autres paysages sont créés. Cette recherche est basée sur l’étude de trois quartiers bordant la Rivière Détroit ayant subi d’importants changements dans leurs paysages. L’objectif principal de ce mémoire est donc de déterminer comment le processus de destruction créative s’opère à Windsor et quels en sont les impacts spatiaux. Afin de parvenir à cet objectif, des observations du paysage avec la création du répertoire photographique, accompagnées d’entrevues directes, ont été les méthodes privilégiées La recherche a permis de déterminer que le processus de destruction créative a lieu dans des contextes de déclin, mais également de croissance. Avec les restructurations économiques globales de l’industrie automobile, les paysages de Windsor se sont créés, déstructurés, et parfois restructurés, grâce aux interventions des acteurs locaux. Face à l’abandon progressif de certains espaces, ces acteurs ont dû réfléchir à de nouvelles stratégies en réponse aux transformations paysagères, comme le néolibéralisme urbain. Nous avons ainsi pu conclure que la destruction créative des paysages est donc en relation avec les processus économiques globaux et négociée par les acteurs locaux.

Évaluation de l’effet des vagues de bateau sur les conditions hydrauliques près des berges en milieu fluvial

Les vagues de bateau ajoutent une pression supplémentaire sur les berges de rivières et doivent être considérées dans les modèles de prédiction des taux de recul des berges. L’objectif de cette étude est d’examiner le rôle des vagues de bateau sur l’écoulement et le transport en suspension le long des berges en milieu fluvial. Pour atteindre cet objectif, nous utilisons un transect perpendiculaire à la berge de quatre courantomètres électromagnétiques (ECMs) mesurant deux dimensions de l’écoulement et deux turbidimètres (OBSs) placés dos à dos, orientés vers la berge et le large pour mesurer les conditions moyennes et turbulentes de l’écoulement longitudinal et vertical ainsi que les flux de sédiments en suspension provoqués par les vagues. Une chaloupe à moteur de 16 pieds, équipée d’un moteur 40 hp, a été utilisée afin de générer des vagues. Nous avons mesuré l’effet de trois distances à partir de la berge (5, 10, 15 m) et trois vitesses de bateau (5, 15 et 25 km/h) et cinq répliques de chaque combinaison de distance et de vitesse ont été réalisées, totalisant 45 passages. Nous avons caractérisé la variabilité des conditions d’écoulement, de vagues et de transport de sédiments et nous avons réalisé des analyses spectrales afin de séparer les portions oscillatoire et turbulente de l’écoulement généré par les vagues de bateau. L’effet de la distance et de la vitesse du bateau sur le transport de sédiments est non-linéaire et la réponse sédimentaire induite par les passages de bateau montre une variabilité importante entre les répliques et les deux sondes OBS, ce qui suggère un changement morphologique induit par les vagues de bateau. Les corrélations entre les variables d’écoulement et de transport montrent l’importance des relations entre le cisaillement et la puissance de la portion turbulente de l’écoulement avec le transport de sédiments. Cette étude a permis de quantifier les relations entre la dynamique des vagues et les flux de concentrations de sédiments en suspension, ce qui représente une contribution importante au développement de mesures de mitigation dans les environnements fluviaux où les berges sont fragilisées par le trafic plaisancier.

Postures littéraires et modernité dans les chroniques sur les régions d'Arthur Buies

Dans notre étude, nous cherchons à démontrer qu'Arthur Buies se présente comme le témoin d'une forme de modernité dans ses chroniques sur les régions qui sont publiées dans les années 1870 dans divers journaux puis rassemblées en trois recueils. En effet, nous nous appuyons sur l'idée qu'il observerait sensiblement les mêmes traits dans ses chroniques rurales que dans ses chroniques urbaines. Nous pensons aussi que les postures littéraires (Jérôme Meizoz) qu'il adopte permettent à Buies de transmettre - de manière formelle - sa vision de la modernité. Au terme de la recherche, il ressort que Buies, conscient de ce qu'est la modernité, juge qu'elle ne se trouve pas inéluctablement dans les villes. Pour lui, Paris et San Francisco sont modernes, alors que Québec ne l'est pas. De plus, pour lui, il existe bel et bien une forme de modernité dans les chroniques rurales, puisqu'il y observe sensiblement les mêmes traits que ceux qu'il relevait dans ses chroniques sur Paris et San Francisco. Aussi, Buies est-il convaincu que la colonisation au Québec stagne. Il en vient à ce constat lorsqu'il la compare à celle se produisant simultanément aux États-Unis. Toutefois, il remarque un certain progrès au cours de la décennie, insuffisant, selon lui, pour compenser l'absence de chemin de fer sur la rive nord du Saint-Laurent. Nous concluons, à partir de nos analyses, que les postures littéraires que Buies choisit - particulièrement celle du flâneur et celle du géographe - lui permettent de véhiculer les traits de la modernité dans l'écriture même de ses chroniques.

Symbolic geography in John Ruskin's modern painters, Volumes III, IV, V.

Modern Painters vol. III, IV et V est une œuvre tripartite développée après 1850, en synchronie avec la guerre de Crimée (1854-56), la répression de la révolte indienne (1857-59) et la deuxième guerre d’indépendance d’Italie (1859). Marqué par ces événements politiques, Ruskin met en œuvre une stratégie complexe pour configurer dans un langage symbolique les frontières et les taxonomies impériales de l’espace européen. Il développe des stratégies de présentation qui combinent le texte et les illustrations pour créer des allégories mentales et visuelles, construites à partir des stéréotypes littéraires et culturels véhiculés dans l’espace britannique. L’auteur met ses derniers volumes de Modern Painters sous le signe de « la crise de la civilisation » représentée par les conflagrations de Crimée, d’Inde et d’Italie, en exprimant son soutien pour la nouvelle alliance entre l’Angleterre et la France. Un autre motif est son obsession avec la réforme sociale via un retour aux valeurs chrétiennes traditionnelles.

Un fjord, une rivière, un lac et des ruisseaux : variabilité culturelle paléohistorique sur le bassin hydrographique de la rivière Saguenay (Québec, Canada)

En archéologie, l’identification des identités culturelles spécifiques pose souvent problème. Cependant, lorsqu’on en arrive à la fin de la Paléohistoire et plus particulièrement au cours de la Protohistoire, les vestiges archéologiques trouvent alors des alliées sous la forme de sources littéraires et iconographiques qui documentent tant bien que mal la géographie humaine de l’époque. Sur le bassin hydrographique de la rivière Saguenay, quelques-unes de ces mentions révèlent que se trouvaient au cours de la Protohistoire un certain nombre de groupes distincts parmi lesquels des Iroquoiens du Saint-Laurent, des Montagnais de Tadoussac, des Kakouchacks et autres groupes du Nord. Les vestiges archéologiques des 393 sites archéologiques qui comptent au moins une composante de la Protohistoire ou de la Paléohistoire récente sur le bassin hydrographique de la rivière Saguenay ont été mis à contribution afin de déterminer si ce qui est mentionné où illustré dans les documents historiques est vérifiable du point de vue archéologique. Que ce soit les vestiges céramiques, lithiques, ostéologiques ou autres, ceux-ci ont en effet révélé certaines tendances qui ne peuvent s’expliquer que par des trames culturelles spécifiques. Après avoir constaté la présence de cette mosaïque culturelle au cours de la Protohistoire, le défi était de déterminer depuis quand celle-ci s’était mise en place et surtout d’en identifier les causes. Si l’environnement très variable qui caractérise le bassin hydrographique de la rivière Saguenay (incluant le lac Saint-Jean) a certes joué un rôle, d’autres événements ou comportements ont assurément contribué à diversifier les populations. Parmi ceux-ci, il y a la provenance des populations qui fréquentaient la rivière et ses affluents, les axes de circulations qu’ils empruntaient dans le cadre de leur cycle saisonnier, de même que le contexte des échanges qui se pratiquaient à l’échelle pan-bassin hydrographique. Tous ces aspects ont assurément joué un rôle dans la détermination de ce qu’était une population des basses terres du lac Saint-Jean versus une population du Bas-Saguenay.