Obligation des États de coopérer en droit international des cours d’eau transfrontaliers : état du droit et étude du cas Chinois

Le principe de coopération est considéré depuis longtemps comme l’une des pierres angulaires du droit international, toutefois, l’existence d’une obligation de coopérer en droit international reste encore controversée. Les ressources en eau, à cause de leur fluidité et de leurs multiples usages, démontrent toujours l’interdépendance humaine. En matière de cours d’eau transfrontaliers, la Convention de New York inclut explicitement dans son texte l’obligation générale de coopérer comme l’un de ses trois principes fondamentaux. Il nous incombe alors de voir quelle obligation de coopérer les États souverains s’imposent dans leurs pratiques ? Pour répondre à cette question, nous procédons tout d’abord à une étude positiviste du contenu normatif de l’obligation de coopérer. Nous constatons que l’incorporation de la notion de l’obligation de coopérer dans le principe de la souveraineté est une tendance manifeste du droit international qui a évolué du droit de coexistence composé principalement des règles d’abstention, au droit de coopération qui comporte essentiellement des obligations positives de facere, dont la plus représentative est l’obligation de coopérer. Néanmoins, il n’existe pas de modèle unique d’application pour tous les États, chaque bassin disposant de son propre régime coopératif. Pour mesurer l’ampleur des régimes coopératifs, nous étudions cinq paramètres : le champ d’application, les règles substantielles, les règles procédurales, les arrangements institutionnels et le règlement des différends. Quatres modèles de coopération ressortent : le mécanisme consultatif (l’Indus), le mécanisme communicateur (le Mékong), le mécanisme de coordination (le Rhin) et le mécanisme d’action conjointe (le fleuve Sénégal). Pour ce qui est de la Chine, il s’agit de l’État d’amont en voie de développement le plus important dans le monde qui a longtemps été critiqué pour son approche unilatérale dans le développement des eaux transfrontières. Nous ne pouvons pas cependant passer sous silence les pratiques de coopération qu’elle a développées avec ses voisins. Quelle est son interprétation de cette obligation générale de coopérer ? Notre étude des pratiques de la Chine nous aide, en prenant du recul, à mieux comprendre tous les aspects de cette obligation de coopérer en droit international. Afin d’expliquer les raisons qui se cachent derrière son choix de mode de coopération, nous introduisons une analyse constructiviste qui est plus explicative que descriptive. Nous soutenons que ce sont les identités de la Chine qui ont déterminé son choix de coopération en matière de cours d’eau transfrontaliers. Notre étude en vient à la conclusion que même s’il y a des règles généralement reconnues, l’obligation de coopérer reste une règle émergente en droit international coutumier. Ses modes d’application sont en réalité une construction sociale qui évolue et qui peut varier énormément selon les facteurs culturels, historiques ou économiques des États riverains, en d’autres mots, selon les identités de ces États. La Chine est un État d’amont en voie de développement qui continue à insister sur le principe de la souveraineté. Par conséquent, elle opte pour son propre mécanisme consultatif de coopération pour l’utilisation des ressources en eau transfrontalières. Néanmoins, avec l’évolution de ses identités en tant que superpuissance émergente, nous pouvons probablement espérer qu’au lieu de rechercher un pouvoir hégémonique et d’appliquer une stratégie unilatérale sur l’utilisation des ressources en eau transfrontalières, la Chine adoptera une stratégie plus coopérative et plus participative dans l’avenir.

Obligation des États de coopérer en droit international des cours d’eau transfrontaliers : état du droit et étude du cas Chinois

Le principe de coopération est considéré depuis longtemps comme l’une des pierres angulaires du droit international, toutefois, l’existence d’une obligation de coopérer en droit international reste encore controversée. Les ressources en eau, à cause de leur fluidité et de leurs multiples usages, démontrent toujours l’interdépendance humaine. En matière de cours d’eau transfrontaliers, la Convention de New York inclut explicitement dans son texte l’obligation générale de coopérer comme l’un de ses trois principes fondamentaux. Il nous incombe alors de voir quelle obligation de coopérer les États souverains s’imposent dans leurs pratiques ? Pour répondre à cette question, nous procédons tout d’abord à une étude positiviste du contenu normatif de l’obligation de coopérer. Nous constatons que l’incorporation de la notion de l’obligation de coopérer dans le principe de la souveraineté est une tendance manifeste du droit international qui a évolué du droit de coexistence composé principalement des règles d’abstention, au droit de coopération qui comporte essentiellement des obligations positives de facere, dont la plus représentative est l’obligation de coopérer. Néanmoins, il n’existe pas de modèle unique d’application pour tous les États, chaque bassin disposant de son propre régime coopératif. Pour mesurer l’ampleur des régimes coopératifs, nous étudions cinq paramètres : le champ d’application, les règles substantielles, les règles procédurales, les arrangements institutionnels et le règlement des différends. Quatres modèles de coopération ressortent : le mécanisme consultatif (l’Indus), le mécanisme communicateur (le Mékong), le mécanisme de coordination (le Rhin) et le mécanisme d’action conjointe (le fleuve Sénégal). Pour ce qui est de la Chine, il s’agit de l’État d’amont en voie de développement le plus important dans le monde qui a longtemps été critiqué pour son approche unilatérale dans le développement des eaux transfrontières. Nous ne pouvons pas cependant passer sous silence les pratiques de coopération qu’elle a développées avec ses voisins. Quelle est son interprétation de cette obligation générale de coopérer ? Notre étude des pratiques de la Chine nous aide, en prenant du recul, à mieux comprendre tous les aspects de cette obligation de coopérer en droit international. Afin d’expliquer les raisons qui se cachent derrière son choix de mode de coopération, nous introduisons une analyse constructiviste qui est plus explicative que descriptive. Nous soutenons que ce sont les identités de la Chine qui ont déterminé son choix de coopération en matière de cours d’eau transfrontaliers. Notre étude en vient à la conclusion que même s’il y a des règles généralement reconnues, l’obligation de coopérer reste une règle émergente en droit international coutumier. Ses modes d’application sont en réalité une construction sociale qui évolue et qui peut varier énormément selon les facteurs culturels, historiques ou économiques des États riverains, en d’autres mots, selon les identités de ces États. La Chine est un État d’amont en voie de développement qui continue à insister sur le principe de la souveraineté. Par conséquent, elle opte pour son propre mécanisme consultatif de coopération pour l’utilisation des ressources en eau transfrontalières. Néanmoins, avec l’évolution de ses identités en tant que superpuissance émergente, nous pouvons probablement espérer qu’au lieu de rechercher un pouvoir hégémonique et d’appliquer une stratégie unilatérale sur l’utilisation des ressources en eau transfrontalières, la Chine adoptera une stratégie plus coopérative et plus participative dans l’avenir.

Recensement cartographique des anciens cours d’eau de l’île de Montréal et tracé des creux et des crêtes

Pdf en couleur au format 119 x 84 cm, échelle 1:10.000 et 1:50.000

Cartographie des anciens cours d’eau, lignes de creux et des bassins versants de l'île de Montréal

Guide et ses annexes à destination des utilisateurs des cartes relatives à la recherche "Cartographie des anciens cours d’eau, lignes de creux et des bassins versants de l'île de Montréal". Aide à la compréhension du contexte, des définitions, de la méthodologie et des hypothèses relatives à la réalisation des documents cartographiques suivants: ■ Carte des anciens cours d'eau de l'île de Montréal, Mahaut V., 2016 ■ Carte des creux et crêtes et des voiries de l'île de Montréal, 1:20.000, Mahaut V., 2016 [http://hdl.handle.net/1866/16313] ■ Carte des creux et crêtes et de l'altimétrie de l'île de Montréal, 1:20.000, Mahaut V.,2016 [http://hdl.handle.net/1866/16312] ■ Recensement cartographique des anciens cours d’eau de l’île de Montréal et tracé des creux et des crêtes, Carte index 1:50.000, Cartes A4, B3, B4, C3, C4, D1, D2, D3, D4, E1, E2, E3, E4, 1:10.000, Mahaut V., 2016 [http://hdl.handle.net/1866/16311]

Recensement cartographique des anciens cours d’eau de l’île de Montréal et tracé des creux et des crêtes

Pdf en couleur au format 119 x 84 cm, échelle 1:10.000 et 1:50.000

Cartographie des anciens cours d’eau, lignes de creux et des bassins versants de l'île de Montréal

Guide et ses annexes à destination des utilisateurs des cartes relatives à la recherche "Cartographie des anciens cours d’eau, lignes de creux et des bassins versants de l'île de Montréal". Aide à la compréhension du contexte, des définitions, de la méthodologie et des hypothèses relatives à la réalisation des documents cartographiques suivants: ■ Carte des anciens cours d'eau de l'île de Montréal, Mahaut V., 2016 ■ Carte des creux et crêtes et des voiries de l'île de Montréal, 1:20.000, Mahaut V., 2016 [http://hdl.handle.net/1866/16313] ■ Carte des creux et crêtes et de l'altimétrie de l'île de Montréal, 1:20.000, Mahaut V.,2016 [http://hdl.handle.net/1866/16312] ■ Recensement cartographique des anciens cours d’eau de l’île de Montréal et tracé des creux et des crêtes, Carte index 1:50.000, Cartes A4, B3, B4, C3, C4, D1, D2, D3, D4, E1, E2, E3, E4, 1:10.000, Mahaut V., 2016 [http://hdl.handle.net/1866/16311]

Analyse de nouvelles opportunités permettant d'améliorer la santé des cours d'eau du Québec méridional

L’objectif de cet essai est d’analyser de nouvelles opportunités permettant d’améliorer la santé des cours d’eau du Québec méridional. Cette analyse multicritères est effectuée selon les dimensions du développement durable. Un des enjeux que les acteurs en gestion de l’eau doivent prendre en compte est l’effet des changements climatiques, la première partie décrit les problématiques à prévoir sur les cours d’eau. En 2008, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat publiait un rapport sur les effets des changements climatiques et l’eau. Deux principaux effets des changements climatiques étaient observés en Amérique du Nord : une hausse des précipitations moyennes annuelles et une baisse de ces précipitations sous forme de neige. Différents acteurs interviennent en gestion de l’eau; le rôle de chacun est abordé dans la seconde partie cet essai. Le ministère des Transports du Canada, le ministère des Pêches et Océans ainsi qu’Environnement et Changement climatique Canada se partagent des responsabilités en matière de compétence fédérale. À l’échelle provinciale, cinq ministères ont des responsabilités en lien avec les cours d’eau. À l'échelle locale, les municipalités régionales de comté et les municipalités ont également des responsabilités en matière de cours d’eau. Les organismes de bassins versants et les tables de concertation régionale assurent, quant à eux, une gestion intégrée par bassin versant et la concertation des intervenants locaux. Par la suite, deux opportunités en amont des cours d’eau sont décrites dans cet essai : il s’agit des noues de biorétention et des marais filtrants. Pour ce qui est des opportunités d’aménagement durables des cours d’eau, les deux opportunités présentées sont le concept de liberté de cours d’eau et du chenal à deux niveaux. L’analyse multicritères de développement durable a été réalisée sur les dimensions environnementale, sociale, économique et de la gouvernance. L’analyse a permis de constater que certains projets s’illustrent davantage sur le plan du développement durable, plus précisément les noues de biorétention, les marais filtrants et la liberté de cours d’eau. Pour finir, dans le but de favoriser la mise en place des projets étudiés dans cet essai, six recommandations ont été formulées à l’intention des acteurs de l’eau.

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.

Utilisation du concept de connectivité en hydrologie : définitions, approches expérimentales et éléments de modélisation

Alors que certains mécanismes pourtant jugés cruciaux pour la transformation de la pluie en débit restent peu ou mal compris, le concept de connectivité hydrologique a récemment été proposé pour expliquer pourquoi certains processus sont déclenchés de manière épisodique en fonction des caractéristiques des événements de pluie et de la teneur en eau des sols avant l’événement. L’adoption de ce nouveau concept en hydrologie reste cependant difficile puisqu’il n’y a pas de consensus sur la définition de la connectivité, sa mesure, son intégration dans les modèles hydrologiques et son comportement lors des transferts d’échelles spatiales et temporelles. Le but de ce travail doctoral est donc de préciser la définition, la mesure, l’agrégation et la prédiction des processus liés à la connectivité hydrologique en s’attardant aux questions suivantes : 1) Quel cadre méthodologique adopter pour une étude sur la connectivité hydrologique ?, 2) Comment évaluer le degré de connectivité hydrologique des bassins versants à partir de données de terrain ?, et 3) Dans quelle mesure nos connaissances sur la connectivité hydrologique doivent-elles conduire à la modification des postulats de modélisation hydrologique ? Trois approches d’étude sont différenciées, soit i) une approche de type « boite noire », basée uniquement sur l’exploitation des données de pluie et de débits sans examiner le fonctionnement interne du bassin versant ; ii) une approche de type « boite grise » reposant sur l’étude de données géochimiques ponctuelles illustrant la dynamique interne du bassin versant ; et iii) une approche de type « boite blanche » axée sur l’analyse de patrons spatiaux exhaustifs de la topographie de surface, la topographie de subsurface et l’humidité du sol. Ces trois approches sont ensuite validées expérimentalement dans le bassin versant de l’Hermine (Basses Laurentides, Québec). Quatre types de réponses hydrologiques sont distingués en fonction de leur magnitude et de leur synchronisme, sachant que leur présence relative dépend des conditions antécédentes. Les forts débits enregistrés à l’exutoire du bassin versant sont associés à une contribution accrue de certaines sources de ruissellement, ce qui témoigne d’un lien hydraulique accru et donc d’un fort degré de connectivité hydrologique entre les sources concernées et le cours d’eau. Les aires saturées couvrant des superficies supérieures à 0,85 ha sont jugées critiques pour la genèse de forts débits de crue. La preuve est aussi faite que les propriétés statistiques des patrons d’humidité du sol en milieu forestier tempéré humide sont nettement différentes de celles observées en milieu de prairie tempéré sec, d’où la nécessité d’utiliser des méthodes de calcul différentes pour dériver des métriques spatiales de connectivité dans les deux types de milieux. Enfin, la double existence de sources contributives « linéaires » et « non linéaires » est mise en évidence à l’Hermine. Ces résultats suggèrent la révision de concepts qui sous-tendent l’élaboration et l’exécution des modèles hydrologiques. L’originalité de cette thèse est le fait même de son sujet. En effet, les objectifs de recherche poursuivis sont conformes à la théorie hydrologique renouvelée qui prône l’arrêt des études de particularismes de petite échelle au profit de l’examen des propriétés émergentes des bassins versants telles que la connectivité hydrologique. La contribution majeure de cette thèse consiste ainsi en la proposition d’une définition unifiée de la connectivité, d’un cadre méthodologique, d’approches de mesure sur le terrain, d’outils techniques et de pistes de solution pour la modélisation des systèmes hydrologiques.

Échantillonnage et modélisation de l’habitat des communautés de poissons de rivière des basses Laurentides

Plusieurs études à grande échelle ont identifié la modification ou la perte d’habitats comme menace principale à la conservation des communautés de poissons d’eau douce. Au Canada, « aucune perte nette dans la capacité productive des habitats » (NNL) est le principe directeur de la politique de gestion des habitats du ministère des Pêches et Océans. Le respect du NNL implique l’avancement des connaissances au niveau des relations entre les poissons et leurs habitats, de même que des outils pour quantifier l’impact de la modification des habitats sur les poissons. Les modèles d’utilisation de l’habitat des poissons (FHUM) sont des outils qui permettent d’améliorer nos connaissances des relations poissons – habitat, de prédire la distribution des espèces, mais aussi leurs densités, biomasses ou abondances, sur la base des caractéristiques de l’environnement. L’objectif général de mon mémoire est d’améliorer la performance des FHUM pour les rivières des basses Laurentides, en suggérant des perfectionnements au niveau de 2 aspects cruciaux de l’élaboration de tels modèles : la description précise de la communauté de poissons et l’utilisation de modèles statistiques efficaces. Dans un premier chapitre, j’évalue la performance relative de la pêcheuse électrique et de l’échantillonnage en visuel (plongée de surface) pour estimer les abondances des combinaisons d’espèces et de classes de taille des poissons en rivière. J’évalue aussi l’effet des conditions environnementales sur les différences potentielles entre les communautés observées par ces 2 méthodes d’échantillonnage. Pour ce faire, 10 sections de rivière de 20 m de longueur ont été échantillonnées à l’aide de ces 2 méthodes alors qu’elles étaient fermées par des filets de blocage. 3 plongeurs performèrent l’échantillonnage en visuel en se déplaçant de l’aval vers l’amont des sections, tout en dénombrant les espèces et classes de taille. Par la suite, nous avons fait 3 passages de pêcheuse électrique et les abondances furent estimées grâce à un modèle restreint de maximum de vraisemblance, basé sur la diminution des abondances observées. De plus grandes abondances de poissons furent observées en visuel qu’avec la pêcheuse électrique à tous les sites. La richesse spécifique observée en visuel était plus élevée (6/10) ou égale (4/10) à celle observée avec la pêcheuse électrique. Les différences entre les communautés de poissons observées à l’aide de ces 2 méthodes ne purent être reliées aux conditions environnementales. Les résultats de cette expérience sont contraires à ceux de toutes les études comparant ces 2 méthodes d’échantillonnage, lesquels suggèrent une supériorité de la pêcheuse électrique. Les conditions environnementales de notre expérience étaient distinctes de celles observées dans les autres études (absence d’arbres tombés dans l’eau, très peu de substrats grossiers), mais la différence la plus marquante était en terme de communauté de poissons observée (dominance des cyprinidés et des centrarchidés plutôt que des salmonidés). Je termine ce chapitre en suggérant que les caractéristiques comportementales favorisant l’évitement de la capture (formation de bancs) et facilitant l’observation en visuel (curiosité) sont responsables de la supériorité de la plongée de surface pour échantillonner les communautés dans les rivières des basses Laurentides. Dans un deuxième chapitre, je développe des FHUM pour des communautés de poissons de rivière ayant plusieurs espèces. Dans le but de simplifier la modélisation de telles communautés et d’améliorer notre compréhension des relations poissons – habitat, j’utilise les concepts de guilde écologique et de filtre environnemental pour explorer les relations entre les guildes formées sur la bases de différents types de traits (reproducteurs, taxonomiques, éco-morphologiques et alimentaires) et les conditions environnementales locales à l’échelle du méso-habitat. Les modèles d’habitats basés sur les guildes reproductrices ont clairement surpassé les autres modèles, parce que l’habitat de fraie reflète l’habitat de préférence en dehors de la période de reproduction. J’ai également utilisé l’approche inverse, c’est à dire définir des guildes d’utilisation de l’habitat et les mettre en relation avec les traits des espèces. Les traits reliés à l’alimentation des poissons ont semblés être les meilleurs pour expliquer l’appartenance aux groupes d’utilisation de l’habitat, mais le modèle utilisé ne représentait pas bien la relation entre les groupes. La validation de notre modèle basé sur les guildes reproductrices avec un jeu de données indépendant pourrait confirmer notre découverte, laquelle représente une manière prometteuse de modéliser les relations poissons – environnement dans des communautés de poissons complexes. En conclusion, mon mémoire suggère d’importantes améliorations aux FHUM pour les communautés de poissons des basses Laurentides, en suggérant de prendre en compte les caractéristiques biologiques des cours d’eau dans le choix d’une méthode d’échantillonnage, et également en utilisant une méthode prometteuse pour simplifier les FHUM de communautés de poissons complexes : les guildes reproductrices.

Connectivité hydrologique et signature géochimique à l'échelle événementielle dans un bassin versant forestier

Dans un bassin versant, la connectivité hydrologique constitue un état hydrologique qui lie le versant à la zone riveraine. Ses impacts sur la production du débit et le transfert des éléments dissous vers le cours d’eau sont présumés substantiels. L’étude vise à 1) détecter les hydrotopes et les connexions hydrologiques à l’aide d’un réseau de puits qui permet la mesure des fluctuations de la nappe phréatique (NP); 2) identifier la variabilité spatio-temporelle et la signature géochimique des sources potentielles en eau à l’aide des éléments majeurs et traces et 3) examiner la contribution spatio-temporelle respective des sources en eau du bassin lors d’un événement de précipitation. L’étude s’effectue dans un bassin versant forestier du Bouclier canadien (l’Hermine). Nous démontrons l’existence de quatre hydrotopes représentant un gradient de convergence de l’eau, soulignant la diversité de comportement de NP. Les connexions hydrologiques se caractérisent par des coefficients de Spearman élevés des relations entre la profondeur de la NP et le débit, dans leur partie en aval, et s’enclenchent par le fill and spill. Le comportement de NP est influencé par la distance aux limites du bassin, l’horizonation du sol et la topographie souterraine. En somme, trois sources en eau se connectent à partir du versant vers la zone riveraine durant l’événement pluvial de manière chronologique: 1) les horizons B et la NP de l’ensemble du bassin (Sr); 2) les horizons LFH des zones de convergence (Ba et Zn) et 3) une dépression de sol humide sur le versant nord (Co et Mn).

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.

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.

Réduction du ruissellement par l’augmentation de surfaces perméables : évaluation de 2 scénarios d’aménagement d’un ensemble résidentiel à Laval

L’implantation répandue de nouveaux quartiers résidentiels sur le territoire de la périphérie urbaine est en partie responsable de la baisse du couvert végétal et de l’augmentation des surfaces imperméables à grande échelle. Les villes sont maintenant aux prises avec une augmentation constante de la production de ruissellement qu'elles doivent gérer au moyen d’un vaste réseau d’égouts et de canalisations. Des données sur les impacts de ces modèles de quartier résidentiel nous révèlent que cette forme d’habitat provoque la dégradation des milieux naturels et aquatiques. La présente étude vise à mettre à l’épreuve la stratégie d’aménagement de l’Open space design en comparant l’effet de trois situations d’aménagement d’ensembles résidentiels sur le coefficient de ruissellement pondéré (Cp). Les trois situations étudiées sont 1 : le développement actuel tel que conçu par le promoteur, 2 : un scénario de quartier visant la préservation des cours d’eau existants ainsi qu’une réduction des lots et des surfaces imperméables et 3 : un quartier avec des types d’habitation plus denses. Les coefficients pondérés obtenus sont respectivement de 0,50 pour le quartier actuel, de 0,40 pour le scénario 1 et de 0,34 pour le scénario 2. Au terme de cet exercice, il apparaît, d’une part, que la densification du bâti, la nature des surfaces et l’organisation spatiale peuvent concourir à diminuer la production de ruissellement d’un quartier. Cette étude permet de situer l’importance de la gestion du ruissellement dans la planification et l’aménagement du territoire.

Evénements hydrologiques extrêmes

Ce matériel didactique comprend des contenus hydrologiques importants pour l'enseignement de la géographie au niveau secondaire II. Les fiches thématiques, utilisables de manière flexible, ainsi que l'e-book complémentaire, permettent d'aborder les problématiques hydrologiques actuelles de manière approfondie et analytique.