identifier: Yezza, Abdessalem  (2005). Conception d'une stratégie de production opérationnelle de biopesticide à base de Bacillus thuringiensis utilisant les boues d'épuration comme substrat de fermentation.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 287 p.

subject:
boue d'épuration
bacillus thuringiensis
biopesticide
Bt

abstract:
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Les efforts de recherche sur la production de biopesticides à base de Bacillus thuringiensis ont
porté sur le développement de milieux de culture à base de matières tertiaires abondantes et
disponibles permettant de réduire les coûts de production, principalement ceux liés au choix du
milieu de culture. L'une des avancées les plus intéressantes est le développement d'un procédé
de production de biopesticides à base de Bt utilisant les boues d'épuration comme substrat.
L'optimisation des divers paramètres de fermentation (température, contrôle de pH, agitation,
aération et KLa), ainsi que l'optimisation du milieu de culture (pourcentage et âge de l'inoculum,
la concentration de matières en suspension, le ratio C/N et les divers pré-traitements des boues)
ont permis d'obtenir des progrès significatifs au domaine de l'efficacité de la méthode de
fermentation et de l'entomotoxicité du produit final. Toutefois, sans une connaissance poussée de
la mise à l'échelle, ces améliorations demeurent insuffisantes pour juger de l'efficacité
industrielle de la méthode et de la capacité concurrentielle du produit. L'objectif principal de ce
travail de recherche consiste donc à développer une technologie faisable à grande échelle pour la
production de biopesticides à base de Bt utilisant les boues d'épuration comme substrat de
fermentation.
L'ensemble des stratégies développées dans cette étude montre clairement qu'il est possible
d'améliorer les performances du procédé. À l'échelle pilote, une amélioration de 30 % du
potentiel entomotoxique fut constatée. La plus haute activité protéolytique fut obtenue à l'échelle
pilote (4,1 UI/mL) en raison d'un meilleur transfert d'oxygène. Ces améliorations permettraient
de concurrencer sérieusement les procédés de production classique, tant du point de vue de la
rentabilité que de celui de la fiabilité. 1) Une simple stratégie d'alimentation se basant sur la
mesure de l'oxygène dissout a été développée dans ce travail. Il a été établi qu'en passant du
mode de culture «batch» au mode «fed batch », la concentration maximale de spores était
augmentée de 5,6xl08 à 8,6x108 ufc/mL, alors que le potentiel entomotoxique passait de 13xl09
à 18xl09 SBU/L. L'accroissement de l'entomototoxicité en mode« fed batch» pourrait être dû à
la production d'un plus grand nombre de spores et à la production de cristaux de plus grandes
dimensions qui contiendraient d'avantage d'endotoxines que ceux qui sont produits en mode
« batch ». 2) Le type d'agents neutralisants semble aussi avoir un effet sur le potentiel
entomotoxique. L'hydroxyde d'ammonium et l'acide acétique ont été utilisés comme agents
neutralisants durant la fermentation en remplacement du couple hydroxide de sodium et acide
sulfurique, ce changement permettant d'accroître le potentiel entomotoxique de 22 % dans le
cas des boues en provenance de la station d'épuration de la CUQS, de 21 % dans des boues de la
station de JQS et de 14 % dans le milieu soja. Cette amélioration des performances du procédé
résulterait de l'augmentation de sources de carbone et d'azote facilement assimilables provenant
de l'addition des agents neutralisants, ce qui stimule la production d'endotoxines dans les
cristaux et favorisant une meilleure maturation des spores. 3) Le pré-traitement thermo-alcalin
des boues aussi permis d'améliorer les performances du procédé de production de Bt dans les
boues d'épuration. L'hydrolyse de la matière organique complexe en molécules de plus petites
tailles et en nutriments plus facilement assimilables par le Bt a permis d'augmenter le potentiel
entomotoxique à la fin de la fermentation de 12,3xl09 SBU/L dans les boues non-traitées à
16,6x109 SBU/L dans les boues pré-traitées. Cette amélioration du potentiel entomotoxique
pourrait être attribuée à un meilleur transfert d'oxygène en raison d'une diminution de la
viscosité et à une amélioration de la disponibilité des nutriments.
Nous avons montré qu'en dépit d'un grand nombre de spores obtenus lors de la fermentation du
Bt dans le milieu traditionnel semi-synthétique à base de farine de soja, le potentiel
entomotoxique dans ce dernier reste de loin inférieur à celui obtenu dans des milieux de culture à
base de boues d'épuration municipales. Dans ces dernières, la synthèse du complexe spore-cristal
semble être de meilleure qualité suite à une plus grande variété de nutriments présents dans les
boues. De plus, il est vraisemblable que ce potentiel entomotoxique accru soit imputable à
plusieurs autres facteurs biochimiques libérés lors de la lyse cellulaire et agissant sur la structure
et ainsi sur la virulence des sites actifs des cristaux entomotoxiques.
Finalement, nous avons mis en évidence que l'activité protéolytique augmente au cours des
premières phases du processus de fermentation avec la concentration de matières en suspension
dans les boues et décline après avoir atteint un maximum 36 heures environ après le début de la
fermentation. Indépendamment de la concentration de matières en suspension, et jusqu'au pic, i)
l'activité protéolytique croît de façon exponentielle avec le compte de cellules total, et ii) le
potentiel entomotoxique augmente de façon linéaire avec l'activité protéolytique. Ces travaux
ont aussi permis d'établir une relation de type exponentielle entre le potentiel entomotoxique et
la concentration de spores.

Abstract
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to technical problems. Please use the PDF version to read the abstract.

Bt is commercially used to control insects-pests in forestry and agriculture; however, the
utilisation of Bt has been restricted due to its high cost of production through fermentation. Safe
and effective insects-pests control comes actually with a hefty price tag. An important aspect of
cutting costs may be the substitution of high cost medium ingredients based on soy flour and
fishmeal by complex, indigenous agro-industrial waste and wastewater sludge. The production of
Bacillus thuringiensis var. kurstaki based biopesticides using wastewater sludge as raw material
was successfully achieved in our laboratory. The optimization of different fermentation
parameters, namely, temperature, pH, agitation and aeration, volume and age of inoculum,
sludge suspended solids concentration, C/N ratio and various pre-treatment methods of sludge,
all those factors undeniably allowed for achieving higher entomotoxicity potency in the final
product. However, this improvement remains insufficient for eventual commercialization. The
primary aim of our investigation was to develop a suitable technology at large scale for the
production of Bt based biopesticides using wastewater sludge as a raw material.
The Bt fermentation process using sludge as raw material was successfully scaled-up and
resulted in high productivity for toxin protein yield and high protease activity. An improvement
of 30 % of the entomotoxicity potential was obtained at pilot scale. Protease activity increased by
2 to 4 times at bench and pilot-scale, respectively, compared to the maximal activity obtained in
shake flasks. The maximum protease activity was obtained in pilot scale (4.1 IU/mL) due to
better oxygen transfer.
By adopting various operational process strategies, entomotoxicity potency has been
substantially enhanced. This improvement would compete seriously with the conventional
process. 1) A simple fed batch strategy based on DO measurement during the fermentation cycle
was developed in this work. It was established that while shifting the process strategy from batch
to fed batch, the maximal spore concentration was increased from 5.6xl08 to 8.6x108cfu/mL and
resulted in an increase of entomocidal activity from 13xl09 to 18xl09 SBU/L. It was assumed
here that a large number of cells produced a correspondingly large number of spores, and
consequently, a large amount of insecticidal crystal proteins 2) Ammonium hydroxide and acetic
acid were used as pH control agents during Bacillus thuringiensis fermentation in a pilot scale
fermentor (150L) employing two secondary wastewater sludges from two different wastewater
treatment plants (CUQS and JQS) and semi-synthetic soybean meal as raw materials.
Entomotoxicity potency was improved by 22 %, 21 % and 14 % in CUQS, JQS and soybean
media, respectively compared to results obtained with NaOH/2-hS04 as pH control agents. This
improvement in Bt process performance was a consequence of the addition of rapidly utilizable
carbon and nitrogen source through pH control, which stimulated endotoxin production in the
crystal and helped the spores to mature properly. 3) Specifie complex media such as sludge
needs pre-treatment in order to transform less degradable compounds into more easily
degradable ones. Thermo-alkaline treatment was found to be an effective process to enhance Bt
process efficiency. The final entomotoxicity potency increased from 12.3xl09 SBU/L with the
raw sludge to 16.6x109 SBU/L with thermo-alkaline pre-treated sludge. This enhancement in
process performance could be attributed to a better oxygen transfer due to decrease in media
viscosity and improvement of nutrient availability due to sludge solubilization and
biodegradability after harsh thermo-alkaline treatment.
Higher entomotoxicity was recorded at low spore concentration using wastewater sludge as a
raw material whereas low entomotoxicity was reported at high spore concentration in synthetic
medium. This enhancement in entomocidal activity could be attributed to better spore maturation
in wastewater sludge and more toxic crystals than those produced in the synthetic medium. In
fact, spore maturation and crystal synthesis needed a higher amino acids content and it seems
that wastewater sludge provides a higher nutrient content compared to synthetic media.
Finally, we showed that, maximal protease activity increased with sludge suspended solids
concentration. However, it decreased after attaining a peak at about 36h. Irrespective of sludge
suspended solids concentration, protease activity (until it peaked) showed an exponential
relationship with total cell count and a linear relationship with entomoxicity potency. An
exponential correlation was also established between spore concentration and entomotoxicity.


identifier: Caron, Emmanuelle  (2006). Effet des bandes végétales enherbées et enherbées + arborées sur le transport d'herbicides dans le ruissellement et le drainage.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 228 p.

type:
Thèse
Non évalué par les pairs

subject:
bande riparienne
herbes
herbicides
ruissellement
drainage
précipitations

abstract:
La pollution diffuse d'origine agricole est une situation de plus en plus préoccupante. Le
cas des herbicides est particulièrement problématique. Il est connu que les dispositifs
tampon, comme les bandes végétales, ont la capacité de diminuer les quantités
d'herbicides exportés des champs vers les cours d'eau. L'objectif de la présente étude est
de comparer la capacité de dispositifs tampon enherbé et enherbé+arboré à limiter la
quantité d'herbicides exportés dans le ruissellement et le drainage sous formes dissoute et
particulaire. Le système expérimental au champ est constitué de 12 parcelles (30 m x 5
m) cultivées en maïs-grain et réparties en quatre blocs aléatoires complets. Les
traitements sont: un témoin sans bande, une bande enherbée (5 m) et une bande
enherbée+arborée (5 m). Les herbicides étudiés sont l'atrazine, le métolachlore et le
dééthylatrazine (DEA). Des échantillons ont été récoltés lors de deux années d'étude,
2004 et 2005. L'étude de l'exportation d'herbicides lors des trois premières pluies après
l'application permet d'observer une diminution des masses d'herbicides exportées dans
le ruissellement et une augmentation des masses d'herbicides exportées dans le drainage
en présence de bandes végétales, comparativement au témoin sans bande. Il en est de
même pour les concentrations d'herbicides associés aux sédiments érodés et les masses
d'herbicides associés aux sédiments dans le ruissellement. Cependant, si on tient compte
du total des exportations (ruissellement+drainage), les bandes végétales sont efficaces
pour diminuer les masses d'herbicides exportées sous forme dissoute ainsi que les
concentrations d'herbicides associés aux sédiments. Les tests statistiques effectués
(ANOVA à trois facteurs et test de Tukey) ne permettent toutefois pas de trouver de
différence significative entre le rendement des bandes enherbés et enherbées+arborées.
Au niveau de l'évolution temporelle, les masses exportées diminuent de façon marquée
entre la première pluie et les pluies subséquentes. Les résultats de rendement obtenus sont
également interprétés en fonction des régimes pluviométriques différents ayant prévalu
lors des deux années d'étude. Au niveau des mécanismes, la bande végétale possèderait la
capacité de ralentir la lame d'eau ruisselée grâce à sa rugosité et favoriserait ainsi
l'infiltration du ruissellement. De plus, les bandes végétales augmentent ainsi le temps de
séjour des herbicides, ce qui favorise leur dégradation. Les bandes végétales enherbées et
enherbées+arborées sont donc des dispositifs efficaces pour réduire les masses exportées
d'herbicides et ainsi, diminuer l'ampleur de la pollution diffuse.
Une autre partie du travail s'est intéressée à l'aspect du transport des herbicides en
rivière. Les travaux de terrain reliés à cette section du travail ont été effectués dans le
Bras d'Henri dans les municipalités de St-Gilles et St-Narcisse. À l'aide des résultats des
concentrations obtenues dans le cadre de ces travaux, il a été possible d'effectuer un
calcul du bilan de masse de l'atrazine dans le bassin versant étudié.


identifier: El Battay, Ali  (2006). Développement d'une approche de classification orientée objet pour une meilleure caractérisation de la glace d'une rivière de taille moyenne à l'aide des images du satellite RADARSAT-1 et d'un système d'information géographique: cas de la rivière Saint-François, Québec.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 330 p.

subject:
couvert de glace
satellite
SIG
RADARSAT
télédétection
hydrologie

abstract:
La glace de rivière est un phénomène récurrent et caractéristique de la majorité des rivières du
Canada. Sa présence affecte le régime d'écoulement et peut influencer ainsi le niveau d'eau, la
structure des berges et le transport des sédiments. Sans aucun doute, ces changements perturbent
l'équilibre de l'écosystème en place. En plus, la glace de rivière est aussi réputée comme cause
principale d'inondations hivernales dues aux embâcles, de perturbations à la navigation et à la
production d'hydroélectricité. Dans cette perspective, une bonne caractérisation du couvert de
glace de rivière est un atout considérable.
Nous avons été les premiers à adopter l'approche dite, orientée objet, pour la caractérisation de la
glace de rivière. Cette approche repose sur l'objet comme unité de base de classification, elle se
distingue des méthodes de classification conventionnelles par sa prise en considération de la
topologie et les relations sémantiques des objets. Une méthode de segmentation en objets des
images RADARSAT-l a alors été développée. L'objectif était d'avoir des objets représentatifs
des différents phénomènes de glace observés à diverses échelles spatiales, tout en préservant la
représentativité des relations géométriques et sémantiques des objets.
La zone d'étude est le tronçon de la rivière Saint-François reliant la ville de Windsor à celle de
Drummondville (Qc). Ce site est connu par la présence de problèmes dus à la glace de rivière, une
morphologie variable. De plus, une banque de données historiques sur la glace est disponible. Un
total de 19 images RADARS A T -1 mode fin ont été acquises au cours de trois hivers et plusieurs
campagnes d'observations de terrain ont été menées.
Un système d'information géographique (SIG) a été monté pour fournir les couches d'information
contextuelles des images RADARSAT. Largeur, sinuosité et profondeur du chenal sont des
exemples de couches matricielles calculées et présentées par le SIG. Des couches thématiques
telles que rives, grandes et petites îles et zones de rapides ont aussi été intégrées dans le SIG.
Afin de comprendre les liens qui existent entre l'information contenue dans les images
RADARSA T -1 et celle présente dans le SIG, nous avons réalisé une analyse qualitative et une
quantitative. L'analyse qualitative a mis en évidence les liens entre (1) la théorie de la glace de
rivière et du signal radar, (2) le contexte morphologique établi dans le SIG et (3) les observations
terrain et historiques disponibles pour le site d'étude. Aussi, par rapport à l'utilisation unique des
caractéristiques de l'image RADARSAT-l, l'analyse quantitative a confirmé l'apport des
caractéristiques morphologiques de la rivière et ceux liées à la forme des l'objet dans
l'amélioration de la classification. L'information extraite à partir de ces deux analyses a été
exprimée sous forme de règles logiques de décision dans l'approche de classification. Ces règles
sont synthétisées dans une structure appelée Structure Hiérarchique de la Classification orientée
objet. Élément essentiel de la classification orientée objet, la structure hiérarchique que nous
avons définie est flexible quant à son montage et facilement transférable d'une image à une autre.
En somme, nous avons démontré que la classification orientée objet est appropriée pour la
caractérisation de la glace de rivière. L'approche développée a permis (1) de bâtir une
connaissance sur les processus de glace de rivière (2) de ressortir des informations sur ce que le
couvert de glace représente, en plus de celles relatives à sa nature et (3) de transférer cette
expertise directement à la machine, et ainsi augmenter l'intelligence, la capacité et l'autonomie du
système.
Les résultats obtenus lors de cette recherche sont très prometteurs. Désormais, en utilisant les
images RADARSAT-l mode fin nous sommes capables d'aller chercher automatiquement les
caractéristiques des phénomènes que le couvert de glace représente (ex. localiser une zone
d'embâcle et évaluer son risque). L'objectif principal et les objectifs spécifiques fixés pour cette
étude ont donc été atteints. Nous avons ainsi ouvert la voie à d'autres études sur la glace de rivière
(modélisation du signal rétrodiffusé par la glace, perfectionnement du SIG, évaluation de la
précision des classifications, apport de la polarimétrie RSO) et à des applications dans des cas
d'urgence.


identifier: El Haji, Kamal  (2006). Nouvelle conception d'intégration des fibres creuses d'une membrane aux boues activées (BRM) dans le traitement des eaux usées de l'industrie des pâtes et papiers.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 181 p.

subject:
membranes
ultrafiltration
boues d'épuration
pâtes et papier

abstract: La filtration par membrane, à des faibles pressions, et plus particulièrement l’ultrafiltration, a suscité un grand intérêt chez les milieux industriels d'une part et les  milieux universitaires d'autre part. Cette technologie présente une alternative, économiquement viable, aux procédés de traitement conventionnels surtout des eaux usées  dont la charge en DCO est très élevée. Le couplage des procédés, physique et biologique, a été utilisé pour traiter  différentes eaux usées d'une compagnie papetière au Canada. Le but de cette étude consistait en l’optimisation de l’exploitation, d'une membrane à fibres creuses couplée à des boues activées, dans un même réacteur. Deux configurations spatiales de la membrane ont été utilisées dans deux modules différents. La première configuration (1) consistait à positionner les deux collecteurs de la  membrane dans le fond d'un bioréacteur cylindrique permettant la flottaison des fibres dans la liqueur mixte. La seconde configuration (2) a été réalisée en mettant l’un des collecteurs de la membrane au fond du bioréacteur et l’autre au dessus de celui-ci de telle manière à garder les fibres de la membrane en position verticale. À cette deuxième configuration, on a intégré un processus de circulation de la liqueur mixte selon un circuit fermé. Suite au développement de ces deux bioréacteurs, la deuxième phase de cette recherche a été amorcée par le traitement des principales eaux usées de cette même compagnie papetière. Ces différentes eaux usées produites à différentes étapes lors de la fabrication du papier, ont  été traitées séparément. L'opération de ce couplage a été réalisée à différents TRH; TRH= 1j, 2j, 3j et 4j et à différentes charges en DCO (9000mg/l à 17000mg/l). La configuration (2) a permis l’obtention de meilleurs résultats. Ainsi, la durée pendant laquelle le flux du  perméat restait constant, était 4 fois supérieure à celle obtenue par la première configuration et pour le même ordre de pression. Une réduction moyenne, en DCO, de 85% a été réalisée comparativement à 72% de réduction en DCO obtenue lors de l’utilisation de la première configuration. L'exploitation de ces deux configurations dans d eux bioréacteurs ( 1) et (2) a permis dans les deux cas l'obtention d'un perméat non toxique.


identifier: Faout, Naziha  (2006). Récupération du chrome contenu dans les eaux usées de tanneries par adsorption sur différentes types de boues d'épuration.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 95 p.

subject:
tannerie
boue d'épuration
chrome
métaux

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
résumé peut être lue en PDF.

La récupération des métaux présents dans les effluents industriels par adsorption sur des
matériaux naturels constitue une option technologique de plus en plus étudiée à travers le monde.
Toutefois, la mise en application d'un tel procédé à l'échelle industrielle requiert l'utilisation
d'adsorbants facilement disponibles peu coûteux. Les boues générées lors de l'épuration des
eaux usées répondent très bien à ces deux exigences. Le présent projet de recherche visait donc à
étudier la capacité de fixation du chrome trivalent présent en concentration élevée (de l'ordre de
100 à 170 mg Cr(III) L⁻¹) dans les rejets de tanneries, par différents types de boues d'épuration:
boues primaires (BP), boues secondaires (BS), boues mixtes (primaires + secondaires) (BM),
boues de traitement physico-chimiques (BC) et boues de rejet agroalimentaires (BA). L'effet des
principaux paramètres (temps d'adsorption, concentration d'adsorbant, pH, concentration initiale
de chrome) agissant sur la capacité de fixation du chrome par les boues a également été évalué
dans le cadre de cette recherche.
Dans un premier temps, des essais d'adsorption du chrome ont été réalisés à une température de
25 ± 1°C dans des Erlenmeyer de 500 mL en utilisant différentes concentrations d'adsorbant (2,
5, 10, 15,20 et 30 g ST L⁻¹) et ce, pour les différents types de boues étudiés (BP, BS, BM, BC et
BA). Une solution synthétique de nitrate de chrome (Cr(N03)3.9H20) ajustée à pHi = 3,2 et
contenant une concentration en chrome égale à 112 mg L⁻¹ a été utilisée. Durant ces essais, la
capacité de fixation du chrome a été évaluée après différents temps de réaction (0,5, 1,0, 1,5, 2,0,
12 et 24 h).
Les résultats ont révélé que les boues physico-chimiques (BC) possèdent la meilleure capacité
d'adsorption du chrome, suivie de près par les boues biologiques secondaires (BS). En fait, la
capacité d'adsorption du chrome des boues peut être classée selon l'ordre décroissant suivant:
BC > BS > BM > BP > BA.
Des études de la cinétiques d'adsorption ont également montré que la presque totalité de
l'élimination du chrome en solution est atteinte lors des deux premières heures de réaction avec
les différents types de boues.
L'effet du pH sur l'adsorption du chrome en présence des boues a été étudié sur une gamme de
pH variant entre 1,0 et 9,0. L'influence de ce paramètre a été étudiée lors de tests menés avec
une solution synthétique contenant initialement 160 mg Cr L⁻¹ et avec une concentration de 10 g
ST L⁻¹ de boues secondaires (BS). L'analyse des résultats a permis de conclure que l'adsorption
du chrome s'effectue préférentiellement à des pH peu acide (pHi =5 à 7).
Des essais d'adsorption ont également été menés avec des solutions synthétiques contenant des
concentrations de chrome en solution variant entre 20 et 320 mg L⁻¹. Ces essais ont été effectués
avec une concentration de boues secondaires (BS) égale à 5,0 g ST L⁻¹. La présente étude a
permis de conclure que la capacité d'adsorption du chrome par les (BS) est limitée seulement par
le temps de réaction quand les concentrations initiales du chrome dépassent 70 mg L⁻¹.
Finalement, les essais d'adsorption du chrome sur un effluent de tannerie ([Cr]i = 140 mg L⁻¹)
ont permis de confirmer l'efficacité des boues secondaires (BS) pour l'élimination du chrome de
ce type d'effluent industriel. Ainsi, un rendement d'élimination du chrome de 50% a été mesuré
suite à une étape d'adsorption de 2,0 h en présence de 5,0 g ST L⁻¹ et à un pHi =5,2. La quantité
de chrome fixée sur les boues lors de ces essais correspond à une charge de 11,64 mg Cr g⁻¹ b.s.


identifier: Joseph, Gonel  (2006). Étude du potentiel des eaux de surface à Haïti pour répondre aux problèmes de pénurie d'eau potable.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 208 p.

subject:
eaux de surface
eau potable
précipitation
évapotranspiration
Haïti

abstract:
Haïti connaît de sérieux problèmes en matière d'eau potable. Pour certains, ce n'est pas l'eau
qui manque dans ce coin du globe, les ressources sont plutôt mal reparties dans l'espace. On a
toujours considéré l'eau souterraine comme la seule ressource exploitable à des fins de
consommation humaine. Les eaux de surface ne sont exploitées que pour l'irrigation. Malgré
de nombreux rapports parlant de l'abondance de cette composante du bilan hydrique (eau de
surface), elle demeure encore mal connue. Les précipitations, les pertes, l'infiltration, le
ruissellement sont des variables qu'il faut estimer pour apporter une solution durable aux
problèmes de pénurie. Notre travail a visé comme objectif le développement d'une
méthodologie capable d'estimer à l'échelle spatiale et temporelle la ressource en eau de
surface. Spécifiquement, la méthodologie doit permettre: l'estimation des précipitations et
des pertes tant à l'échelle spatiale qu'à l'échelle temporelle, l'estimation de la lame d'eau
annuelle disponible, la quantification des risques d'inondations dans les bassins jaugés. Dans
la méthodologie proposée, nous avons d'abord colligé les informations que nous avons
recueillies de diverses sources et constitué plusieurs banques de données (météorologiques,
hydrologiques et physiographiques) à partir de ces informations. Une méthode de krigeage
ordinaire a été utilisée pour l'interpolation spatiale et temporelle des précipitations et de
l'évapotranspiration potentielle. La disponibilité des eaux de surface a été estimée
spatialement à l'aide de deux méthodes de régionalisation: une régression linéaire établie
entre le débit moyen annuel et la surface du bassin versant et une nouvelle méthode connue
sous le nom de krigeage canonique (krigeage ordinaire dans l'espace physiographique).
Quant aux risques d'inondations, ils ont été quantifiés par une analyse fréquentielle des débits
maximums annuels. Les méthodes appliquées, compte tenu de la consistance des données que
nous avons utilisées, ont conduit à des résultats satisfaisants. Par exemple, il a été possible
d'estimer les précipitations totales annuelles et l'évapotranspiration potentielle (ETP)
annuelle pour l'ensemble du territoire. La valeur de cette dernière a été très importante par
rapport à la valeur précipitée mais il s'agit, comme nous l'avons bien précisé, d'une perte
potentielle. C'est une valeur indicative, elle ne peut servir en aucun cas à faire un bilan
hydrologique. La perte d'eau réelle serait une valeur bien plus faible car l'évapotranspiration
réelle est une fraction de l'évapotranspiration potentielle. Cependant, l'absence d'information
sur les caractéristiques de l'occupation du sol est le principal facteur limitant pour
l'estimation de l'évapotranspiration réelle (ETR) afin d'établir le bilan hydrologique sur tout
le territoire. Toutefois, sans prétendre faire le bilan hydrologique, les précipitations et
l'évapotranspiration potentielle ont contribué largement à identifier les zones et les périodes
pour lesquelles il pourrait y avoir un déficit ou un excédent d'eau sur l'ensemble du territoire.
Ce bilan en eau du territoire se ferait bien évidemment en connaissant toutes ses composantes
(précipitations, évapotranspiration réelle, écoulement et infiltration).
Si les précipitations et l'évapotranspiration réelle ont été estimées à l'aide du krigeage
ordinaire, la lame d'eau disponible, par contre, a été estimée en utilisant une régression
linéaire et le krigeage canonique. Loin d'être parfaites, ces méthodes ont toutefois apporté une
contribution scientifique importante car il serait difficile voire impossible d'établir des points
de mesure hydroclimatiques sur toute l'étendue du territoire. Leur utilisation a permis
toutefois de connaître en tout point du territoire, les précipitations, les pertes potentielles ainsi
que la disponibilité en eau. Cependant, la régression linéaire et particulièrement le krigeage
canonique ont éprouvé certaines difficultés sur des banques de données limitées. La
régression a permis, quelque soit la superficie du bassin de drainage, d'estimer la lame d'eau
disponible mais dans les petits bassins les résultats ne sont pas aussi satisfaisants. La lame
d'eau estimée est trop élevée par rapport à la superficie considérée. C'est la raison pour
laquelle tous les petits bassins, surtout côtiers de moins de 10 km² dont leur surface totale
(2762 km²
) représente environ 10% de la superficie du pays, ont été écartés des résultats. Le
krigeage canonique, quand à lui, a éprouvé des difficultés par rapport à la consistance des
données. En dehors du domaine considéré par le variogramme (4.08 km, la distance entre
deux sites), le krigeage n'a pas pu estimer la lame d'eau disponible. La surface totale des
points non estimés par cette méthode est de 2274 km²
, soit environ 8% de la superficie totale
du pays.
Se basant sur la connaissance du climat, il est essentiel de signaler la variation spatiotemporelle
des précipitations et des pertes potentielles et aussi la variation spatiale du
ruissellement. Les précipitations varient avec l'altitude et la direction des vents, elles sont
plus importantes dans les régions de montagnes exposées aux vents et les hauts plateaux.
Ainsi, le nord et le sud exposés aux nordés et aux alizés respectivement ainsi que la région du
centre sont les plus humides. Cependant, la grande région de la côte ouest qui est une zone
sous le vent est la moins pluvieuse. Les mois d'hiver sont ceux les plus humides pour le nord
et correspondent à la saison sèche pour le reste du pays. Dans la saison humide, pour la
plupart des régions, il existe un pic au mois de mai et un autre en octobre. Par contre, les
pertes sont presque constantes partout et toute l'année avec un pic au mois de juillet pendant
la période la plus chaude.
Le ruissellement suit le régime pluvial, il est plus important dans les bassins où les
précipitations sont plus abondantes. Ainsi, la lame d'eau annuelle estimée est surtout
importante dans les régions du nord, du sud et du sud-ouest. Cependant, la région du centre
présente une lame d'eau plus faible malgré l'abondance des précipitations dans cette partie du
territoire. La lame d'eau est plus faible du fait que le régime des cours d'eau soit influencé par
un barrage de retenue, située un peu à l'est du territoire proche de la République Dominicaine,
qui joue un rôle de régulateur de crues.
Loin d'être exhaustif, ce travail scientifique ouvre la voie à d'autres activités de recherche du
genre notamment: l'amélioration de l'estimation de l'évapotranspiration potentielle en tenant
compte de l'effet de l'altitude; l'estimation de l'évapotranspiration réelle qui tient compte des
facteurs de l'occupation du sol notamment en exploitant les données de la télédétection; le
développement d'une méthodologie pour estimer à l'échelle spatiale et temporelle
l'infiltration de façon à établir un vrai bilan hydrologique pour tous les bassins versants
délimités. Ce travail servirait également de base à de nombreux projets de développement
dont l'assainissement, l'hydroélectricité, l'irrigation, la construction de réservoirs, etc.


identifier: Khaldoune, Jalal  (2006). Développement d'une méthode de mesure et de cartographie du gel du sol en milieu agricole à l'échelle d'un bassin versant à partir d'images radar monopolarisées (RADARSAT-1), multipolarisées (ENVISAT) et polarimétriques (RADARSAT-2/CONVAIR-580).  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 267 p.

subject:
mesure
télédétection
cartographie
gel
sol
agriculture
bassin versant
radar
RADARSAT-1
ENVISAT
RADARSAT-2/CONVAIR-580

abstract:
L'agriculture, telle qu'elle se pratique aujourd'hui, menace la durabilité des écosystèmes qui nous
entourent. Les problèmes de pollution diffuse se multiplient en raison de l'intensité de la
production agricole et des conditions climatiques variables. Le gel hivernal du sol constitue une
contrainte au développement de l'agriculture au Canada en raison de ses impacts sur les pertes de
rendement des cultures et sur la qualité des eaux de surface. Les développements récents de la
télédétection RSO (radar à synthèse d'ouverture) polarimétrique, aéroportée et satellitaire,
constituent un potentiel important pour permettre la mesure indirecte et la cartographie du gel du
sol. C'est dans le but d'apporter une contribution à ces connaissances que ce travail de recherche a
été réalisé.
En collaboration avec Agriculture et Agroalimentaire Canada, nous avons effectué un important
travail de recherche sur 12 champs agricoles, où nous avons mesuré la température du sol à
différentes profondeurs (1, 5, 10, 15,35 et 50 cm), son humidité et les caractéristiques du couvert
nival durant l'acquisition de plusieurs images RSO. Les champs ont été choisis en fonction des
paramètres pédologiques (texture du sol, conductivité électrique et drainage) et des pratiques
agricoles. Ces paramètres nous ont permis d'étudier leur impact sur la répartition spatiale et
temporelle de la température du sol, ainsi que la profondeur du gel dans le sol.
Notre objectif principal était d'évaluer la faisabilité de cartographier le gel du sol par les images
RSO à haute résolution: RADARSAT-1 (9 m), ENVISAT (30 m) et RADARSAT-2(9
m)/Convair-580 (6 m).
De cet objectif principal, découlaient les objectifs spécifiques suivants:
- Mesurer l'importance relative de différents facteurs physiques environnementaux affectant la
présence de glace dans le sol et les échanges énergétiques et hydriques entre le sol, la neige et
l'atmosphère: température de l'air, épaisseur de la neige, humidité et température du sol.
- Préciser les relations entre les coefficients de rétrodiffusion extraits d'images radar
(RADARSAT-1, ENVISAT et RADARSAT-2/Convair-580) et la température de l'air,
l'épaisseur du couvert de neige et la densité du couvert de neige en fonction de l'état d'un sol
agricole (température, teneur en eau, rugosité) et de sa texture (sable, limon, argile).
vii
- Développer des algorithmes de classification du gel de sol à partir des images RSO.
- Examiner les informations additionnelles qu'offre la polarimétrie radar. Déceler les outils
polarimétriques essentiels pour améliorer la détection des changements spatio-temporels de l'état
de la surface du sol (gelé! non gelé).
D'abord, nous avons suivi la variation du signal de rétrodiffusion en fonction de la profondeur du
gel du sol, ainsi que l'impact de la hauteur du couvert nival sur la profondeur du gel du sol. Les
résultats obtenus ont montré une nette sensibilité du coefficient de rétrodiffusion au changement
de la température du sol. De plus, le drainage, la classe granulométrique du sol et la couverture de
la neige jouent un rôle très important dans la répartition spatiale de la température du sol. Nous
avons trouvé que lorsque le sol gèle, le coefficient de rétrodiffusion diminue, cette baisse étant de
l'ordre de 3 à 5 dB, selon le matériel originel et la rugosité de la surface du sol. La rugosité des
surfaces a été analysée du point de vue qualitatif, les champs à rugosité forte (labourés)
présentaient des coefficients plus élevés que ceux des champs à faible rugosité (en foin).
Nous avons établi une méthode basée sur des analyses statistiques qui nous a permis de calculer
une valeur seuil du signal radar pour laquelle la température de la surface du sol est de aoc
(température à partir de laquelle on considère un sol gelé). Pour la cartographie du gel du sol,
nous avons utilisé une carte pédologique du bassin étudié, en nous basant sur les informations
pédologiques et sur les analyses statistiques. En prenant en considération l'occupation du sol, un
algorithme a été généré et utilisé pour produire des cartes de gel du sol au niveau du bassin
versant du Bras d'Henri pour chaque date d'acquisition. Ainsi, nous avons pu développer un
algorithme de cartographie de gel du sol à partir des images RSO.
D'autre part, nous avons proposé des outils polarimétriques de suivi du gel du sol. Néanmoins,
les résultats demeurent limités, à cause de l'insuffisance des données au sol pour les parcelles
couvertes par les images polarimétriques.
Finalement, la contribution principale de cette thèse de recherche est d'avoir proposé une
nouvelle méthode de classification du gel du sol à l'échelle du bassin versant qui est issue du
traitement des images RSO. Ceci contribuera de manière notable au développement des
connaissances liées au gel du sol, mais aussi à l'information nécessaire à la prise de décision et à
la prévention des problèmes liés au gel des sols agricoles.


identifier: Montreuil, Stéphane  (2006). Évolution densimétrique des structures de rides en déplacement sous un courant stationnaire mesuré sous scanographe dans un canal en boucle verticale.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 121 p.

subject: scanographe sédiments densimétrie

abstract:
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Le scanographe permet une grande variété de mesures de densité par rayon X. Les mesures sont exprimées en unités Hounsfield (HU) et la plage est de –1024 à +3071 HU. Les valeurs pour l’air et pour l’eau sont respectivement de –1000 HU et de 0 HU (Kak et Slaney, 1999). Cette maîtrise vise, pour la première fois, l’analyse de la densité des sédiments se déplaçant sous forme de ride, sous un courant stationnaire, dans un canal en boucle verticale (Teeter et Pankow 1989, Teeter et Al. 1999), de 3048 mm par 1219 mm, dont la section rectangulaire intérieure, installée à l’intérieur du statif coulissant, mesure 152,4 mm de hauteur et 304,8 mm de largeur. Une couche de sable de la Formation d’Ottawa de 30 mm d’épaisseur est placée dans la  partie inférieure du canal par une trappe d’accès. Des mesures de densité au remplissage révèlent une compaction et une densification du sédiment en lien avec la pression de la colonne d’eau. Un écoulement constant est généré par des hélices couplées à un moteur. Le courant dans le canal est mesuré et enregistré par un courantomètre à effet Doppler, Controlotron System 1010N. La formation et l’évolution des rides sont enregistrées suivant un pas temporel variable comprenant différents plateaux de vitesse de courant sur une période de 10 heures. Les coupes de profil des rides mesurent 200 mm avec une résolution de 512 mesures. Le sédiment utilisé est le sable de la Formation d’Ottawa (C-109), qui a un diamètre médian d50 de 370 µm.  La densité de la surface le long du profil de la ride augmente de 1100 HU à 1500 HU (2,124 à 2,524 mg cm-³). La ride atteint sa densité maximale sur la crête. Le front de  progradation présente une diminution de la densité caractérisée par un mélange sédiment-eau. L’intérieur de la ride montre une densité inférieure à celle de la crête tout en conservant un litage caractéristique des rides présentes antérieurement.


identifier: Nantel, Ève  (2006). Élaboration d'une méthode d'estimation des vulnérabilités historiques des approvisionnements en eau potable au Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 144 p.

subject:
approvisionnements
eau potable
municipalité
réseaux
hydrométrie
débits
étiage
Québec

abstract:
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Dans une perspective de changements climatiques (CC), il est important de s'interroger sur les
impacts que ces derniers auront sur la disponibilité de la ressource en eau au Québec. Puisque
la vulnérabilité d'une ressource dépend de sa propre sensibilité et de la capacité d'adaptation
du système actuel d'approvisionnement, le recensement des problématiques historiques et
actuelles représente le premier pas vers l'identification des systèmes dont les situations
problématiques risquent d'être exacerbées par les CC. Ainsi une analyse de la vulnérabilité
historique des sites d'approvisionnement en eau de surface alimentant des réseaux d'aqueducs
municipaux a été réalisée. L'estimation du nombre d'usagers desservis et alimentés par les
sites, l'estimation des volumes quotidiens moyens prélevés aux sites ainsi que l'utilisation de la
cartographie numérique a permis de dresser un bilan détaillé des approvisionnements en eau
au Québec. Afin d'évaluer la vulnérabilité historique des approvisionnements, une méthode
d'analyse a été développée pour les sites situés à proximité d'une station hydrométrique. Dans
ce contexte, la vulnérabilité des sites d'approvisionnement situés dans l'axe du fleuve Saint-Laurent
n'a pas été analysée en raison du caractère fortement régularisé de ce cours d'eau.
Les informations statistiques (volumes d'eau disponibles lors des années antérieures)
proviennent des mesures de niveaux et de débits des stations hydrométriques. Une
connaissance quantitative de la ressource en eau permet d'évaluer la disponibilité de cette
dernière tout en observant les variations du régime d'écoulement aux stations. L'analyse
fréquentielle a permis de relier l'amplitude des débits d'étiage (risque hydrologique) à une
fréquence d'occurrence (période de retour). À l'aide du logiciel HYFRAN, il a été possible
d'estimer les débits d'étiage (Q2-7) (débit d'étiage moyen 7 jours ayant une période de retour de
2 ans). La comparaison des volumes actuels des prélèvements (consommation moyenne
journalière) aux étiages historiques (disponibilité), a permis d'établir un indice qui reflète la
pression exercée sur la ressource. Le présent mémoire s'intéresse à deux indices de
vulnérabilité. Le premier indice correspond au rapport du (Q2-7) sur le volume quotidien moyen
prélevé (vulnérabilité selon la demande en eau). Le second indice correspond au rapport entre
15% du (Q2-7) et le volume quotidien moyen prélevé (vulnérabilité selon les directives
gouvernementales pour la protection des habitats écologiques).
Les systèmes d'études sélectionnés (10 sur 314 systèmes d'approvisionnement répertoriés)
représentent: (i) 2% des prélèvements municipaux d'eau de surface et, (ii) 3% de la population
du Québec alimentée par des eaux de surface. Les municipalités évaluées ont toute des
populations inférieures à 53 000 habitants. A terme, les résultats obtenus permettent d'identifier
les sites d'approvisionnement les plus vulnérables. La suite du projet s'oriente vers l'utilisation
d'une méthode de régionalisation des données hydrométriques afin de pouvoir estimer les
indices de vulnérabilité des autres sites d'approvisionnement répertoriés.


identifier: Ouellet, Valérie  (2005). Modélisation des impacts des fluctuations de niveau d'eau sur la survie hivernale du rat musqué (Ondatra zibethicus), espèce déterminante dans la dynamique des milieux humides.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 229 p.

subject:
rat musqué
ondatra zibethicus
écologie
modélisation

abstract:
L'approfondissement des connaissances entre les interactions milieux humides -
fluctuations des niveaux d'eau - rats musqués a été le principal objectif de ce mémoire.
Le rat musqué est le seul herbivore d'importance qui fréquente les milieux humides en
Amérique du Nord. Ce mammifère semi-aquatique peut s'adapter à des habitats variés et
il utilise la végétation émergente tant pour son alimentation que pour la construction de
diverses structures d'habitation. La quenouille (Typha spp.) a été identifiée à plusieurs
reprises comme une espèce de choix. Des densités plus élevées de rats musqués, de même
que de huttes, ont été observées dans les milieux humides où pousse une forte densité de
cette plante prisée. Par conséquent, il est possible que rat musqué puisse influencer la
composition végétale des milieux humides de par ses activités. Il est aussi sensible aux
fluctuations de niveaux d'eau, surtout si celles-ci surviennent durant l'hiver, qui est une
période critique pour la survie de l'espèce. À la hausse ou à la baisse, des fluctuations
hivernales du niveau d'eau pourront affecter la survie de l'espèce en restreignant
l'utilisation des huttes et des sites d'alimentation, et en forçant l'exposition du rat musqué
à la prédation.
Dans un premier temps, un modèle d'utilisation des huttes de rats musqués pour évaluer
leur survie a été développé dans le cadre de la révision du plan de régularisation des
débits du fleuve Saint-Laurent et du lac Ontario commandée par la Commission Mixte
Internationale (CMI). Ce modèle repose sur la possibilité d'utiliser les huttes à travers
divers scénarios de fluctuations du niveau d'eau. Le modèle a été élaboré à partir d'un
IQH 2D développé spécifiquement pour les huttes de rats musqués et cet IQH utilise les
modèles 2D de Typha angustifolia et de profondeur d'eau comme variables. Cela permet
d'estimer le nombre de huttes sur une superficie donnée. Les données modélisées ont
ensuite été intégrées dans une matrice qui permet de calculer rapidement la performance
de l'indicateur sur de longues séries temporelles. Il a ainsi été possible d'appliquer le
modèle à divers scénarios de régularisation. Les résultats montrent que le plan actuel de
régularisation (1858-DD) est le plus performant, même si la performance globale de tous
les indicateurs est assez faible. La performance accrue du 1958-DD résulte de la
stabilisation des niveaux d'eau hivernaux dans ce plan. Le modèle 2D, en plus de montrer
l'importance de la stabilisation hivernale des niveaux d'eau, a aussi mis en valeur que les
marais aménagés et les marais naturels perchés sont des milieux très importants pour la
survie du rat musqué. Leur disparition graduelle, causée par le drainage massif de la
plaine inondable, a certainement contribué à la diminution de la densité de rat musqué
dans le tronçon fluvial. Parallèlement à cela, des analyses ont été effectuées sur des séries
de niveaux d'eau et de débits mesurés afin d'approfondir notre connaissance des
changements survenus dans le tronçon fluvial à l'étude et qui pourraient avoir influencé la
survie des populations de rats musqués. Il est probable que 1'« effet de glace» soit un
facteur important qui influence grandement les fluctuations hivernales de niveaux d'eau
durant 1 'hiver.
Dans un deuxième temps, des données de terrain ont été analysées afin d'améliorer notre
compréhension des interactions. Elles montrent que les rats musqués qui habitent des
milieux où surviennent régulièrement des fluctuations importantes du niveau d'eau
construisent des huttes de plus grande dimension. Elles ont aussi permis de voir à quel
point les remontées hivernales du niveau d'eau pouvaient compromettre la survie
hivernale des rats musqués.
Aussi, en comparant la végétation de deux milieux dont les niveaux d'eau varient
différemment (milieux contrôlés en opposition aux fluctuations naturelles), il a été
possible d'évaluer l'impact des fluctuations de niveaux d'eau sur la composition végétale
et l'évolution de ces deux milieux, tout en tentant de comprendre à quel niveau et
comment le rat musqué peut influencer cette dynamique.
Les résultats montrent qu'il faut tendre à une stabilisation des niveaux d'eau durant
l'hiver ou à une minimisation des impacts de ces fluctuations, tout en favorisant une
variabilité du niveau d'eau sur le reste de l'année, afin d'assurer le maintien de l'intégrité
des milieux humides et la survie hivernale des populations de rats musqués.


identifier: Percheron, Ambroise  (2006). Contribution en vue du réaménagement intégré multifonctionnel du tronçon des îlets (prise d'eau) de la rivière Montmorency.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 165 p.

subject:
prise d'eau
réaménagment
habitat
aquatique
hydrodynamique
érosion
omble fontaine
bassin versant
rivière
Montmorency

abstract:
La rivière Montmorency et son bassin versant font l'objet d'une gestion intégrée
inscrite dans le cadre de la Politique nationale de l'eau. Ce principe de gestion
multisectorielle de la ressource qui vise la conciliation et la polyvalence des usages est, dans
cette recherche, décliné à l'échelle réduite d'un tronçon dans un contexte de restructuration de
la station de prélèvement en eau potable des Îlets située dans le secteur des Trois-Saults de la
rivière.
La réhabilitation hydraulique du tronçon, dont la principale intervention est liée à la
réouverture d'un ancien bras secondaire (dit «fossé de ceinture ») servant actuellement de
réserve stratégique pour la prise d'eau, doit assurer la conciliation des différents enjeux du
bassin et du tronçon; ceux-ci sont la sécurité par rapport aux aléas naturels, la protection de
l'environnement ainsi que l'accessibilité au public, soit ceux identifiés au Plan directeur de
l'eau préparé par le Conseil de Bassin de la Rivière Montmorency (CBRM). Les outils de
simulation hydrodynamique facilitent la prévision des conditions hydrauliques dans ce bras
de rivière dans l'hypothèse de l'arasement des digues qui le ferment à l'amont et à l'aval.
Habituellement utilisée à des fins de caractérisation du milieu, notamment pour les courants
et les niveaux d'eau, la modélisation est le moyen favorisé pour l'analyse préliminaire des
conséquences d'un tel projet, le dimensionnement et la prévention des impacts les plus
néfastes.
Les conséquences principales de l'ouverture du fossé de ceinture sont une
diminution légère des niveaux d'eau en crue dans le cours principal de la rivière en amont,
toutefois insuffisante pour réduire les risques d'inondations pour les résidences vulnérables
aux débordements du Rigalet. En revanche, à l'aide d'aménagements localisés et adaptés, la
bonne qualité potentielle des habitats aquatiques peut être assez facilement optimisée. Les
phases biologiques de fraie et d'alimentation des juvéniles de l'omble de fontaine (Salvelinus
fontinalis) peuvent donc être favorisées dans le secteur. Les aménagements proposés
considèrent également le maintien de l'infrastructure principale existante (bassins) dans le cas
d'épisodes de crue centennale.


identifier: Riverin, Marie-Noëlle  (2006). Caractérisation et modélisation de la dynamique d'écoulement dans le système aquifère de l'esker Saint-Mathieu / Berry, Abitibi, Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 203 p.

subject:
aquifère
hydrogéologie
modélisation 3D
bilan hydrologique

abstract:
Les travaux de maîtrise documentés dans ce mémoire ont été réalisés dans le cadre d'une
activité de la Commission Géologique du Canada qui avait pour but de faire la
caractérisation et la modélisation géologique et hydrogéologique de l'esker Saint-
Mathieu/Berry. Les travaux de maîtrise ont porté sur la caractérisation et la modélisation
de la dynamique d'écoulement dans le système aquifère de l'esker. Situé en Abitibi,
l'esker Saint-Mathieu/Berry représente un excellent aquifère alimentant en eau la ville
d'Amos et l'usine d'embouteillage Eaux Vives Harricana (EVH) (maintenant Eaux Vives
Water Bottling Corporation). Cet imposant complexe fluvioglaciaire est partiellement
confiné sur ses flancs par l'argile retenant ainsi l'eau d'excellente qualité à l'intérieur du
système. Bien que l'esker soit d'une longueur totale de 120 km, ce projet s'attarde à son
prolongement sud, s'étendant sur 24 km, où se retrouvent les captages de la ville d'Amos,
de l'embouteilleur EVH et de la pisciculture Ferme de Truites Saint-Mathieu (FTSM).
Le modèle géologique montre un important volume aquifère enfouis sous les argiles
glaciolacustres. Dans cette portion, l'eau est retenue à l'intérieur de l'esker, sauf où le
niveau de la nappe est supérieur à la limite sable/argile. À ces endroits, on retrouve des
résurgences sous forme de sources ou de façon diffuse sous forme de marais. Dans
l'extension sud de l'esker, l'aquifère est libre et non-confiné par les argiles, due à la
remontée du socle rocheux au-dessus de l'élévation maximale de déposition des argiles.
À cet endroit, l'eau circule librement hors de l'esker pour former un réseau de chenaux
dendritiques.
De façon générale, l'eau circule dans l'esker selon deux directions; 1) longitudinalement
à partir de la remontée du socle rocheux, au sud, vers le nord au moins jusqu'à l'usine
d'EVH, et 2) transversalement de la crête de l'esker jusque vers ses bordures. Les
analyses radiocarbone et tritium d'échantillons d'eau montrent la présence d'une zone
active et d'une zone peu active. La zone active est représentée par les eaux de recharge
d'âges modernes et comprend la partie supérieure de l'aquifère. La zone peu active est
principalement composée des eaux d'âges intermédiaires (mélange d'eau), présente sous
la zone active ainsi que dans les extensions de l'esker sous les argiles.
Le bilan hydrologique montre que les débits d'exploitation envisagés, présent débit
d'Amos et débit permis d'EVH, sont soutenables et permettent donc une utilisation
durable de la ressource en eau souterraine. De plus, une certaine quantité additionnelle
d'eau serait disponible afin d'augmenter les débits d'exploitation, et elle proviendrait du
captage d'une proportion de l'eau émise par l'esker sous forme de sources (sources Saint-Mathieu, Crépeault et Amos). Par contre, dans la partie sud, l'eau alimentant certaines
résurgences ne peut être captée à l'aide des présentes installations et quittera l'esker quels
que soient les débits d'exploitation. La seule présence de sources actives ou de marais au
pourtour de l'esker ne peut donc pas servir à déterminer si le système aquifère est en
surexploitation ou non. La modélisation numérique de l'écoulement montre qu'il n'y a
pas d'interaction directe entre les deux principaux captages. Des aires d'alimentation des
puits ont été délimitées et peuvent servir de base à la protection des captages par des
programmes de gestion des aires d'alimentation.
Toute l'aire de l'esker non recouverte d'argile représente une zone vulnérable à la
contamination qui devrait être protégée, tout particulièrement les aires d'alimentation des
captages. Certains travaux complémentaires devraient être réalisés aux endroits moins
bien caractérisés, particulièrement à la limite nord de la zone d'étude, au niveau du haut
topographique rocheux entre Amos et EVH ainsi que dans la partie sud de l'esker. Un
suivi de nappe à long terme serait requis pour s'assurer que le présent niveau
d'exploitation est durable et un suivi de la qualité de l'eau afin de prévenir une
contamination. Finalement, un programme de gestion devrait être mis en place par les
différents intervenants pour intégrer la compréhension du système et mettre en oeuvre des
mesures de protection.

Abstract

The M.Sc. research documented in this thesis was carried out as part of a Geological
Survey of Canada activity whose two complementary objectives were the development of
a 3D geological model of the study area and the numerical modeling of groundwater flow
within the esker. The M.Sc. project focused on the hydrogeological study of the Saint-Mathieu/Berry esker and aimed at characterizing and understanding the groundwater flow
dynamics in this aquifer system. Located in Abitibi, the esker represents an excellent
aquifer supplying groundwater of excellent quality to the municipality of Amos, and to
the Eaux Vives Harricana (EVH) (now known as Eaux Vives Water Bottling
Corporation). The esker extends over 120 km but the study area covers 24 km in length
by 1l km in width over the southem portion of the esker.
The 3D geological model shows esker sediments extending under the glaciolacustrine
clays, thus indicating that the esker is actually larger than what appears at surface. The
northern portion of the aquifer represents an area where the water level is below the
maximum elevation of the surrounding clay and the southern portion represents an
unconfined area where groundwater emerges as leakages or rills along the esker, leading
to the development of a dendritic channel network in the surrounding clay plain. This
occurs where the groundwater level within the esker exceeds the elevation of its outer
limit. These seepages are also visible around Amos, EVH and the Ferme de Truites Saint-Mathieu fish farm pumping wells (respectively named the Amos, Crépeault and Saint-Mathieu springs).
U sing the potentiometric surface, a simplified conceptual groundwater flow model was
defined: 1) there is a longitudinal groundwater flow component controlled by the
underlying bedrock topography, which is high at the southern end of the esker and
becomes lower towards the central part of the esker, in the vicinity of EVH, and 2) there
is a transverse groundwater flow component that starts at the esker crest and ends with
the lateral discharges as seepages in wet lands or as rills and springs where the
glaciolacustrine clays pinch out on the esker side. Groundwater age dating by tritium and
¹⁴C shows the presence of an active flow zone (top part of the aquifer) and a less active
zone (confined and bottom parts of the aquifer). These zones are respectively represented
by modem and intermediate age waters.
The estimated groundwater recharge and the esker water balance indicate that the
combined flow at wells and springs currently does not exceed the overall recharge of the
esker, and thus present-day pumping rates appear sustainable. There is also water
available for increased pumping that would come from intercepting part of the flow
contributing to major springs (Amos, Crépeault and Saint-Mathieu springs). However, in
the southern area, part of the water supplying discharge zones could not be intercepted by
wells, whatever rate they are pumped at. Thus the presence of springs and seepage areas
around the esker is not a reliable indication that abstraction rates are sustainable.
Numerical modeling of groundwater flow shows no significant interaction between the
Amos and EVH pumping wells. The areas of contribution to these wells were delineated
and should be used as a basis for well head protection programs.
The entire esker area not covered by clay is vulnerable to contamination and should be
protected, especially within the areas of contribution of major supply wells. Some
complementary studies should be undertaken where conditions are poorly characterized,
especially at the northern margin of the study area, around the topographic bedrock high
located between Amos and EVH, and in the southern part of the esker. A long-term water
level and water quality monitoring program should be undertaken to help verify the
sustainability of groundwater abstraction rates and protect its quality. Finally, an aquifer
management program should be put in place with the involvement of all groundwater
stakeholders to implement protection measures on the basis of the knowledge gained on
the aquifer system from the present and future studies.


identifier: Smith, Julie C.  (2006). Vélocimétrie par images de particules (PIV) et modélisation de l'habitat d'hiver nocturne du tacon du saumon atlantique le long d'un lien sédimentaire.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 88 p.

subject: saumon atlantique

subject: tacon

subject: habitat fluvial

subject: vélocimétrie par image de particules (PIV)

subject: salmo salar

abstract:
Les modèles d'habitat relient les caractéristiques physiques de l'habitat fluvial aux
préférences d'habitat du poisson afin de déterminer la quantité et la qualité de l'habitat
disponible pour une espèce à un stade de vie donné. Ces modèles utilisent
essentiellement trois variables d'habitat principal, soit la vitesse de l'écoulement, la
profondeur de l'eau et la taille du substrat. Parmi ces trois variables, la distribution
spatiale de la vitesse de l'écoulement est certainement la plus laborieuse à obtenir car
chaque mesure de vitesse doit être prise de façon ponctuelle à l'aide d'un vélocimètre sur
une période de 40 à 70 secondes. Récemment, l'utilisation de la vélocimétrie par images
de particules (PIV) en milieu naturel a été explorée dans l'espoir d'offrir une alternative
rapide, précise et peu coûteuse au vélocimètre. Le PIV est une technique d'analyse qui
utilise une séquence d'images enregistrées afin de mesurer le déplacement d'un objet.
Dans la première partie du mémoire, nous avons voulu utiliser le PIV afin de caractériser
l'habitat du saumon atlantique juvénile le long d'un lien sédimentaire. Cependant, des
problèmes dans la prise des images vidéos ont rendus impossible l'utilisation du PIV.
Puisque nous possédions pour chacun des sites des mesures de vitesses au vélocimètre
devant servir à une validation du PIV, la première partie du projet a été réalisée à l'aide
des mesures récoltées à l'aide du vélocimètre. Dans cette partie du projet, nous avons
examiné la variabilité des modèles de préférences d'habitat du poisson le long d'un lien
sédimentaire en utilisant comme exemple l'habitat d'hiver nocturne du saumon atlantique
(Salmo salar) juvénile.
Cette étude avait pour objectifs principaux 1) d'analyser la variabilité des modèles de
préférence d'habitat de nuit des tacons en comportement hivernal le long d'un lien
sédimentaire, et 2) d'examiner la variabilité de ces modèles d'habitat dans le contexte de
la transférabilité de ces derniers entre les différents sites d'étude. Les travaux, effectués
sur le lien sédimentaire Onésime de la branche Principale de la rivière Ste-Marguerite
(Québec, Canada), ont permis de démontrer une préférence marquée, et relativement
constante le long du lien sédimentaire, des tacons pour les vitesses faibles (0 - 20 cm/s)
et les profondeurs d'eau entre 40 - 60 cm. La préférence des tacons pour le substrat était.
cependant très variables le long du lien sédimentaire, ce qui suggère que le substrat n'était
pas une variable importante pour la sélection d'habitat hivernal de nuit des tacons. Ces
résultats suggèrent que les modèles de préférences développés dans cette étude pour la
vitesse de l'écoulement et la profondeur d'eau seraient possiblement transférables entre
des sites d'une même rivière, contrairement au modèle de préférence pour le substrat.
La deuxième partie du projet visait l'emploi du PIV en milieu naturel. Cependant, ceci
est souvent compliqué par des conditions environnementales adverses qui en limitent
l'utilisation. Dans la deuxième partie du mémoire, nous identifions deux de ces
conditions. La première, appelée « effet de fond », se produit lorsque l'algorithme
d'autocorrélation du PIV mesure le déplacement du fond immobile de la rivière, plutôt
que celui de la surface de l'eau, en raison de la transparence de l'eau et de l'absence
momentanée de particules traçantes à la surface. La seconde, appelée « effet de reflet »,
se produit lorsque des reflets à la surface de l'eau sont faussement interprétés par le PIV
comme étant des vecteurs de vitesses réels. Les deux conditions ayant pour effet de
causer une sous-estimation importante des vitesses par la méthode PIV, il existait un
besoin réel de mieux identifier, et éventuellement, de filtrer les vecteurs de vitesses
erronés associés à ces deux sources d'erreur.
La méthode de filtrage développée dans le cadre du mémoire utilise la fonction de densité
de probabilité des vecteurs de vitesses instantanées afin d'isoler le pic principal associé
aux vecteurs de vitesses réels et de filtrer les vecteurs de vitesse erronés causés par les
effets de fond et de reflet. Avant l'application du filtrage, des corrélations significatives
ont été obtenues entre les vitesses mesurées au vélocimètre et les vitesses non-filtrées
mesurées au PIV (rivière Wharfe, R² = 0,76, p < 0,001; rivière St-Charles, R² = 0,80, p <
0,001) mais les pentes des relations (rivière Wharfe, pente = 0,43; rivière St-Charles,
pente = 0,58) indiquaient une déviation de la relation 1: 1 attendue. Après l'application du
filtrage, les mesures au PIV étaient significativement corrélées avec celles prises au
vélocimètre et les valeurs des pentes étaient proches de 1 (rivière Wharfe, R² = 0,92, p <
0,001, pente = 0,86; rivière St-Charles, R² = 0,92, P < 0,001, pente = 1,02). En
combinant les données des deux sites, une relation forte et significative a été obtenue (R²
= 0,95, p < 0,001, pente = 0,94) entre les vitesses mesurées au vélocimètre et au PIV.


identifier: Tremblay, Joannie  (2006). Stockage et stabilité à long terme de boues d'épuration municipales décontaminées et stabilisées par voie chimique ou biologique.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 264 p.

subject:
boue d'épuration municipale
biosolides
valorisation agricole

abstract: La valorisation agricole constitue une bonne façon de réutiliser les boues d'épuration municipales générées à la suite du traitement des eaux usées. Les restrictions quant au moment d'épandage ne permettent toutefois pas d'épandre les boues tout au long de l'année et un stockage plus ou moins long (maximum 6 mois) est souvent nécessaire. Selon les conditions d'entreposage, il peut y avoir modification des teneurs en éléments fertilisants ou en indicateurs  de contamination fécale par exemple. De cette façon, même si les boues répondaient aux normes applicables à la valorisation agricole à la sortie de la station, ce n'est plus nécessairement le cas à la fin du stockage. La présente étude avait donc pour but d'évaluer l'impact biologique et physico-chimique de l'entreposage sur des boues d'épuration traitées par différents procédés de stabilisation et/ou de décontamination. Trois modes d'entreposage ont été testés: à l'intérieur à températures table( 21 ± 2°C), à l'extérieur pendant l'été (mai à octobre 2005) et à l'intérieur à température variable afin de simuler la période hivernale. L'effet du pH initial des boues avant l'entreposage a également été déterminé, et les eaux de percolation associées aux boues ont aussi été analysées. Les résultats après un stockage de 5 mois ont révélé un ajustement du pH des boues et des eaux autour de 8,0-8,5 et une diminution des odeurs indépendamment du mode de traitement ou d'entreposage. La qualité sanitaire des boues s'est également améliorée, car les coliformes fécaux ont été globalement éliminés et les charges en streptocoques fécaux et salmonelles ont diminué. L'entreposage engendre aussi une augmentation des teneurs en azote ammoniacal. Les métaux et nutriments ne semblent pas quant à eux se solubiliser dans les eaux de percolation.  Les résultats n'ont pas permis de faire ressortir un type de traitement des boues répondant mieux à l'entreposage mais la température d'entreposage a un effet sur la rapidité et f intensité des changements se déroulant dans les eaux et les boues. Un stockage hivernal ralentit ainsi la vitesse des réactions métaboliques et donc des changements physico-chimiques dans les boues.


identifier: Asselin, Mélanie  (2007). Utilisation de l'électrocoagulation dans le traitement des eaux usées industrielles chargées en matière organique.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 282 p.

subject:
électrocoagulation
pollution
eaux usées
industrie

abstract:
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Les eaux usées industrielles contiennent des composés organiques de nature différente et de concentrations variables. Le rejet de tels effluents dans l'environnement est indésirable et est à l'origine de nombreuses contaminations des eaux de surface et souterraine. Les recherches actuelles visent donc à limiter cette contamination d'origine industrielle en proposant des  technologies simples et moins coûteuses. De ce point de vue, les techniques électrolytiques sont particulièrement intéressantes. L'intérêt de celles-ci réside surtout dans leur aspect non polluant et leur facilité d'automatisation.  L'objectif de ce projet est d'évaluer l'efficacité du procédé d'électrocoagulation dans le traitement d'effluents issus de différentes industries oeuvrant dans divers secteurs d'activités (agroalimentaires, abattoir, transport naval, site d'enfouissement, etc.), lesquels sont  principalement chargés en matière organique. La production in situ d'agent coagulant (Fe2+/Fe3+ ou AI3+) obtenue par dissolution anodique lors de l'électrocoagulation devrait permettre d'éliminer principalement la pollution organique (soluble et insoluble), ainsi que les polluants inorganiques et bactériens, tout en favorisant la clarification des eaux usées industrielles. Pour ce faire, différentes unités électrolytiques (configuration monopolaire et bipolaire) comprenant des électrodes solubles de fer (Fe) ou d'aluminium (Al) sont testées. Les travaux consistent premièrement à évaluer le potentiel du procédé d'électrocoagulation pour le traitement de six  effluents industriels (eaux usées de scierie, de transformation de viandes, de production de jus de fruits, de production de biscuits, d'abattage de volailles et des effluents issus de lavage de cales de bateaux). À l'issu de ces essais exploratoires, les deux effluents démontrant le plus d'intérêt économique et environnemental (effluent d'abattoir et effluent issu de lavage de cales de bateaux) sont retenus pour les essais d'optimisation du traitement en imposant différentes conditions expérimentales (intensité de courant, temps de rétention, pH, concentration en électrolyte, conductivité, etc.).  L'application du procédé d'électrocoagulation sur les effluents d'abattoir permet d'atteindre des taux d'abattement de DCO totale variant de 80 à 88% et des taux d'enlèvement de la turbidité se situant entre 90 et 97% avec des coûts de traitement variant entre 0.58 et 1.33 $/m3  . En comparaison, l'application du procédé sur les eaux huileuses issues de lavage de cales de bateaux permet d'enregistrer des abattements de DCO totale variant entre 69 et 78% et des taux d'enlèvement de la turbidité se situant entre 86 et 98% pour des coûts d'environ 0.52 à  1.04 $/m3.


identifier: Bérubé, Joëlle  (2007). Évaluation d'un indice de pression sur les approvisionnements municipaux en eau potable au Québec à l'aide d'une méthode de régionalisation des débits d'étiage.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 113 p.

subject:
eau potable
municipale
approvisionnement
étiage
débit
Québec

abstract:
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Dans un contexte de changements climatiques, il est primordial de se soucier de la question de
l'approvisionnement en eau potable. Avant toutefois de s'intéresser aux possibles impacts que
les changements climatiques auront sur la disponibilité de la ressource en eau, il importe
d'identifier les systèmes municipaux d'approvisionnement qui, historiquement au Québec, ont
été les plus sujets aux pénuries. L'identification de ces systèmes, dont les situations
problématiques risquent de se trouver amplifiées, représente l'amorce d'un processus visant à
mettre en place des stratégies d'adaptation et à maintenir un niveau d'approvisionnement
adéquat. Dans ce but, une analyse de la pression exercée historiquement sur de nombreux
systèmes municipaux d'approvisionnement du sud du Québec a été effectuée.
La pression sur les systèmes d'approvisionnement du Québec a été évaluée en classant
d'abord 122 systèmes selon le rapport de l'aire du bassin versant de leur prise d'eau de surface
sur la population desservie. Ces systèmes avaient été retenus d'un bilan détaillé des
approvisionnements en eau au Québec contenant 316 systèmes, une fois éliminés ceux pour
lesquels les données étaient incomplètes ou ne répondaient pas aux critères de sélection
prescrits. Les 46 systèmes présentant le plus faible rapport de la superficie de bassin versant
de leur prise d'eau sur la population ont été considérés pour le calcul des quantiles d'étiage. Les
quantiles d'étiage Q2,7 (débit d'étiage moyen 7 jours ayant une période de retour de 2 ans) et
QlO,7 (débit d'étiage moyen 7 jours ayant une période de retour de 10 ans) ont été obtenus en
utilisant la méthode d'analyse régionale du logiciel ARIDE. Finalement, un indice de pression a
été évalué pour les 46 systèmes d'approvisionnement retenus en comparant les quantiles
d'étiage (Q2,7 et Q10,7) avec les volumes d'eau moyens distribués (ci-après noté Distribution). On
dénombre sept systèmes dont le rapport Q2,7 / Distribution est inférieur à 1 et qui subissent donc
une pression considérable.
L'approche proposée permet l'identification des systèmes subissant la pression la plus élevée
ainsi qu'une première estimation de la vulnérabilité globale des systèmes face aux situations
problématiques d'approvisionnement. La suite du projet s'oriente vers l'intégration des impacts
des changements climatiques sur le régime hydrologique des cours d'eau où s'approvisionnent
les municipalités. Dans le cadre de l'étude, la pression sur les systèmes s'approvisionnant dans
l'axe du fleuve Saint-Laurent n'a pas été analysée en raison du caractère très régularisé de ce
cours d'eau.


identifier: Bongo, Ghislain  (2007). Traitement et stabilisation de résidus d'aluminerie contaminés en ions fluorures et en HAP.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 318 p.

subject:
ions fluorures
aluminerie
lixiviation
TCLP
défluorisation
HAP

abstract:
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L'industrie de production de l'aluminium génère des résidus d'aluminerie qui sont des résidus
solides de taille différente et de composition variable. La caractérisation de ces résidus
d'aluminerie a révélé leur forte contamination en ions fluorures et en hydrocarbures aromatiques
polycycliques (HAP). Dépendamment de la taille des particules, des teneurs variant entre 2 et
323 g F- kg-1 ont été mesurées dans ces résidus prélevés d'une usine de production d'aluminium
au Québec (Canada). L'application du test de TCLP sur ces résidus a mis en évidence leur
caractère dangereux pour l'environnement suite aux concentrations mesurées en ions fluorures
supérieures à la valeur prescrite par le Ministère du Développement Durable de l'Environnement
et des Parcs du Québec (< 150 mg F- L-1). En parallèle, le principal contaminant détecté pour les
HAP est le benzo(b,j,k)fluoranthène (BJK) avec des concentrations souvent supérieures aux
normes réglementées (> 1 000 mg kg-1). Devant le caractère dangereux des résidus d'aluminerie,
différents traitements de défluorisation et d'enlèvement des HAP ont été testés au cours de cette
étude.
Ainsi, l'opération d'extraction des ions fluorures menée par des étapes de lixiviations
successives en milieu acide (H2S04, pH 1,5) sur un échantillon composite (Ec), a permis
d'obtenir un taux d'enlèvement maximal de 30% (p/p), soit 40 g fluorures kg-1 de résidus. Les
tests subséquents de TCLP réalisés sur ces échantillons traités ont montré que la lixiviation n'est
pas suffisante pour atteindre la norme recommandée (<150 mg F- L-1) et ce, quelque soit la
concentration en solides totaux (1 à 16%) utilisée lors du traitement. La stabilisation chimique
préalable des résidus d'aluminerie à l'aide de Ca(OH)2 employé à une concentration variant entre
10 et 12 g L-1 dans une suspension de résidus Ec (100 g L-1
) a permis d'enregistrer des teneurs en
Ions fluorures allant de 110 à 115 mg F- L-1 dans les lixiviats issus du test de TCLP. Le
traitement du filtrat de déshydratation des résidus stabilisés par une simple diminution du pH
initial (pH 1l,9 ou 12,0) à des valeurs comprises entre 7.0 et 8.5 à l'aide d'un acide inorganique
(H2S04,10 N) a également permis de récupérer jusqu'à 98% de fluorures par précipitation.
Les tests d'enlèvement des HAP (et en particulier le BJK) se résumaient à comparer les
performances de surfactants amphotères (BW et CAS) et non ioniques (Triton X-100 et Tween
80) à une concentration de 0,5% (p p-l) lors du traitement par lavage des résidus d'aluminerie. Le
meilleur rendement d'enlèvement du BJK (35%) a été obtenu pour les essais de lavage effectués
en présence de CAS, un surfactant biodégradable généralement utilisé dans l'industrie des
cosmétiques mais dont l'application est innovante dans les technologies environnementales. Ce
rendement a été amélioré en remplaçant le traitement par lavage par un procédé de flottation. Les
essais de flottation à différentes concentrations en CAS (0,1, 0,2, 0,25 et 0,5% p p-l) et à
différentes concentrations en solides totaux de la pulpe (7, 10, 15 et 20% p v-1) ont démontré que
les conditions optimales pour l'enlèvement du BJK consistaient en une concentration de CAS de
0,25% et une concentration en solides totaux de 15% p v-1. Le rendement d'enlèvement du BJK
obtenu dans ces conditions s'est élèvé à 68%. La production de matières dangereuses obtenue
dans ces conditions représente près de 10% (p p-l) de la masse initiale des résidus d'aluminerie.
L'élaboration d'un procédé combinant une étape de flottation en cellule avec une concentration
massique de résidus solides de 15% (p v-1) en présence de surfactant CAS (0,25% P p-l) suivie
d'une stabilisation par ajout de CaOH2 et d'une étape de neutralisation par ajout de H2S04 a
permis de réaliser la décontamination des résidus d'aluminerie. Ce procédé effectué en boucle
c'est-à-dire avec recirculation des eaux, a conduit à un enlèvement d'une proportion allant de 47
à 83% de benzo(b,j,k)fluoranthène lors de la première phase de flottation. L'étape subséquente
de stabilisation à la chaux (8% p v-1) a rendu possible le classement des résidus traités comme
matières résiduelles non dangereuses. La concentration en ions fluorures à l'issu du test TCLP
(de l'ordre de 67 mg L-1) est demeurée inférieure au seuil réglementaire (150 mg L-1). La
dernière étape du procédé, soit la neutralisation des effluents en présence de H2S04, a permis de
réduire la concentration en ions fluorures dans les effluents. Le procédé a pu être opéré
efficacement avec la recirculation de l'eau de procédé mais la présence de surfactant a diminué
la précipitation des fluorures lors de la descente du pH à 7 avec l'acide sulfurique.


identifier: Boucher, Maude  (2007). Relations empiriques des données laser aéroportées (LiDAR) et des paramètres géologiques et géotechniques au sol, Golfe du Saint-Laurent, Baie des Chaleurs, Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 207 p.

subject:
laser aéroportées
LiDAR
géologie
géotechnique
sédiment
sol
morpho-sédimentologique
Golfe
Saint-Laurent
Baie des Chaleurs

abstract:
L'étude faite dans la baie des Chaleurs a pour but d'étalonner les limites et le potentiel de
la technique LiDAR pour la réalisation d'une cartographie morpho-sédimentologique de
la zone côtière. Le second objectif est de déterminer une relation entre l'intensité du
signal de retour LiDAR et les différents paramètres géologiques et géotechniques des
sédiments retrouvés dans la zone. À fin d'étalonner l'intensité du signal de retour, une
campagne de terrain a été effectuée sur les plages au même moment que le survol et des
relations ont été établies pour les échantillons de sédiments. La teneur en eau joue un
rôle important dans la variation de l'intensité du signal de retour LiDAR, particulièrement
dans les environnements composés de sédiments fins. Cette dernière tend à diminuer
avec l'augmentation de teneur en eau. D'autres paramètres géologiques côtiers tels que
la distribution granulométrique, la porosité, la compaction et la rugosité de surface des
sédiments meubles influencent également les variations de l'intensité du signal de retour.
En effet, une augmentation de la moyenne granulométrique, de la porosité et de la
rugosité de surface engendrera une augmentation de l'intensité LiDAR enregistrée tandis
qu'une augmentation de la compaction du sédiment entraînera une diminution. La
porosité et la compaction ont été évaluées qualitativement en laboratoire à partir de la
technique de scanographie. L'intensité du signal de retour LiDAR a aussi été reliée aux
paramètres géologiques des roches formant les falaises de la région et quelques
enrochements. Contrairement aux sédiments meubles, une augmentation de la porosité à
la surface de la roche, soit par la granulométrie des grains ou par l'altération du ciment
dans les roches sédimentaires, occasionnera une diminution de l'intensité LiDAR. Une
augmentation de la densité, soit par le type de roche ou par une altération de surface par
oxydation, se résumera quant à elle par une augmentation de l'intensité du signal de
retour enregistrée. Il a également été noté que l'intensité du signal de retour varie en
fonction de la géométrie du système (angle de balayage du faisceau laser), de la
température dans l'environnement immédiat de la source émettrice et de la morphologie
et topographie du terrain étudié. La multitude de facteurs étudiés individuellement, ainsi
que la présence de facteurs non étudiés tel la couleur, la minéralogie et la qualité de l'air,
occasionne une difficulté dans la génération d'une équation unique applicable à la
cartographie côtière à partir de l'intensité du signal de retour laser enregistrée lors de
survols LiDAR. Une étude plus exhaustive permettrait la détermination de différents
coefficients qui reflèteront la relation entre l'intensité du signal de retour LiDAR et les
paramètres retrouvés sur le littoral.


identifier: Boullemant, Amiel  (2007). Bioaccumulation du cadmium par des algues vertes unicellulaires : influence des ligands organiques, du pH et des substances humiques.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 328 p.

subject:
algues vertes
unicellulaires
cadmium
ligands
lipophiles
pH

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
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Dans le cadre de ce doctorat, nous avons étudié la prise en charge de complexes du Cd
neutres et lipophiles (Cd(DDC)2o, Cd(XANT)2o et Cd(Ox)2o; DDC = diéthyl-dithiocarbamate,
XANT = éthyl-xanthate et Ox = 8-hydroxyquinoline), dans une gamme de
pH représentative des eaux de surface naturelles (entre 5,5 et 7), en présence ou non de
substances humiques dissoutes (acides humiques, acides fulviques et matière organique
naturelle non fractionnée), le tout par des algues vertes unicellulaires d'eaux douces
(Chlamydomonas reinhardtii, Pseudokirchneriella subcapitata et Chlorella pyrenoidosa).
La prise en charge de tels complexes neutres représente une exception au modèle du ligand
biotique (ou BLM) puisqu'ils sont beaucoup plus bioaccumulés (par diffusion passive) que
le métal libre seul (par des transporteurs à la surface des membranes biologiques). En outre,
il n'existe pas de consensus dans la littérature à propos des effets des substances humiques
sur la prise en charge (augmentation, aucun effet, diminution) des métaux libres par des
organismes aquatiques. Quant aux effets des substances humiques sur la bioaccumulation
des complexes neutres, les recherches sont quasi inexistantes. Cette étude visait donc à
combler ce manque.
Nos travaux démontrent que la bioaccumulation des complexes neutres Cd(L)2o (L = DDC,
XANT ou Ox) est plus élevée que celle du Cd2+ seul, quelque soit le pH et l'espèce algale
considérée; il s'agit donc d'un phénomène général. Cependant, cette augmentation est
nettement plus limitée à pH 5,5 que 7, le pH influençant probablement la perméabilité
membranaire des algues. L'ajout de substances humiques (SH) diminue la prise en charge à
l'état stationnaire des complexes Cd(L)2o à pH 7 quelle que soit l'espèce algale.
L'association entre les acides humiques (AH) et les complexes Cd(L)2o, dans la solution
d'exposition, explique en partie cette diminution. Cette association constitue le premier
effet des SH ; elle découle de la formation de complexes ternaires impliquant le Cd, les SH
et le ligand L. A pH 5,5 la prise en charge à l'état stationnaire n'est pas modifiée en
présence des SH voire, dans certains cas, elle est augmentée et ce malgré l'association entre
les AH et les complexes Cd(L)2o. Il s'agit ici d'un second effet des SH, à savoir leur action
de perméabiliser les membranes biologiques vis à vis de solutés neutres et lipophiles.
L'insertion des AH dans les membranes biologiques est un des phénomènes qui peut
expliquer ces résultats. En ce qui concerne la constante d'internalisation des complexes
Cd(L)2o, elle est le plus souvent augmentée en présence des SH et ce aux deux pH, mais les
explications font appel à plusieurs phénomènes simultanés (fluidité de la membrane,
insertion des AH dans la membrane, perméabilisation de la membrane due à l'excès de
ligand).
D'un point de vue général, la prise en charge de complexes neutres Cd(L)2o est influencée
par: l'espèce algale, le pH, le coefficient de partage octanol-eau des complexes Cd(L)2o, la
présence de SH (association Cd(L)2o + SH ; insertion des SH dans la membrane cellulaire),
et par l'excès de ligand organique L en solution (effet perméabilisant les membranes
biologiques ).
Enfin, concernant l'influence des SH sur la bioaccumulation de complexes neutres, nos
résultats ont démontré des effets duaux : i) en liant les complexes neutres à pH 7 (la
nouvelle molécule est alors non biodisponible) et ii) en augmentant la perméabilité
membranaire, surtout à pH acide, probablement par insertion dans la membrane biologique.
Suivant la fraction des SH et l'espèce algale des différences apparaissent.


identifier: Boussicault, Bruno  (2007). Étude géophysique d'une digue de rétention d'eau, parc à résidus miniers SOLBEC, Stratford, Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 220 p.

subject:
géophysique
rétention d'eau
miniers
résidus
digue
SOLBEC
Stratford

abstract:
L’industrie minière est très importante au Canada. Cette activité entraîne
inévitablement la formation de résidus qu’il est nécessaire d’entreposer dans des sites
sécuritaires. Les sites d’entreposage sont très souvent ceinturés par des digues de
rétention.
La présente étude a pour but d’ausculter une digue de rétention d’eau sur le parc à
résidus miniers Solbec pour évaluer sa stabilité. Le site est situé à proximité de la
commune de Stratford, dans la région de l’Amiante, au Québec. Le parc à résidus miniers
Solbec a été utilisé comme aire d’entreposage pendant 15 ans puis il a été réhabilité par la
société Cambior. La solution retenue a été de noyer le site sous un lac artificiel de 1 m de
profondeur. Dans le but de maintenir cette épaisseur d’eau sur la globalité du site, deux
digues ont été construites. Les deux digues retiennent les résidus miniers et l’eau du lac.
La présente étude a été réalisée sur la plus grande des deux digues.
Pour évaluer la stabilité de cette digue, les chemins préférentiels d’écoulement
d’eau à travers la digue ont été recherchés. En effet, ces chemins sont susceptibles de
subir de l’érosion interne, qui est la première cause d’effondrement de n’importe quelle
digue en terre. L’auscultation de la digue a également servi à rechercher des signes
d’érosion interne dans la digue ainsi que des signes de présence de métaux dans la
structure interne de la digue, pour vérifier l’efficacité de la réhabilitation du parc à résidus
miniers.
Pour cela, des méthodes géophysiques d’auscultation non destructive de milieux
physiques ont été utilisées. Les méthodes électriques (résistivité électrique, polarisation
provoquée et polarisation spontanée) et électromagnétiques présentent un bon potentiel
pour atteindre les objectifs puisque les paramètres mesurés par les appareils dédiés à ces
méthodes sont sensibles à la présence d’eau.
La carte de conductivité électrique apparente produite à partir des données
mesurées avec un EM31 (Geonics) ainsi que les images électriques produites à partir des
données mesurées sur la crête et sur le talus de la digue ont permis d’identifier les
chemins préférentiels d’écoulement de l’eau à travers la digue. La carte de conductivité
électrique peut être interprétée comme une carte de l’écoulement de l’eau à travers la
digue. Les images électriques confirment cette interprétation en montrant les zones
saturées en eau et les zones non saturées en eau à l’intérieur de la digue. Par contre, les
résultats obtenus ne permettent pas d’être catégorique quant à la présence d’érosion
interne et la présence de métaux à l’intérieur de la digue.
Cette étude a démontré le potentiel énorme des méthodes électriques et
électromagnétiques pour l’auscultation non destructive de la digue de rétention du parc à
résidus miniers Solbec. Des recommandations sont faites pour assurer un suivi sécuritaire
et efficace de la digue, ainsi que pour lever les incertitudes liées à la présence ou non
d’érosion interne et de métaux à l’intérieur de la digue.

Abstract

Mining industry is huge in Canada and is of concern for civil and environmental
engineering. A lot of money is spent not only in exploration but also in the design and
conception of tailings sites. Such facilities often involve the construction of dams which
need to be assessed after their construction. This study shows the use of geophysical
methods for assessing tailings dams.
The site for this study is the Solbec mine, near Stratford Quebec. Prior to the sites
restoration by Cambior Inc., the site had been actively used for fifteen years. The
restoration of the site included the creation of an artificial lake one meter in depth and
two dams that maintain water level. This study will focus on the stability of larger of the
two dams.
In assessing the stability of the dam, the waters preferential pathways had to be
determined. Along these pathways internal erosion can occur and if left unchecked can
lead to failures in the earth dam. This study examines the dam for signs of erosion and the
presence of metallic elements in internal structure of the dam.
Non-destructive geophysical methods have been employed, such as
Electromagnectical and electrical methods. This approach has the potential to reach the
desired objectives, as the equipment employed is sensitive to the presence of water.
The data collected by an EM31 and the electrical resistivity imaging produced an
apparent electrical conductivity map, the imaging carried out on the crest and slope of the
dam identifies the waters preferential pathways through the dam. Furthermore, the
electrical imaging shows saturated and non-saturated zones of the dams slop, this
confirms the results of the apparent electrical conductivity map. It should be noted that
these test do not necessarily demonstrate the presence of internal erosion or metallic
elements in the core of the dam.
This study demonstrated the potential of electrical and eletromagnetical methods
in studying the internal structure of the Solbec tailings dam. Recommendations have
been made to perform efficient follow-up of this dam.


identifier: Drouin, Hugo  (2007). Validation quantitative des cartes de glace de rivière. RADARSAT-1.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 114 p.

subject:
glace de rivière
RADARSAT-1
télédétection
cartographie
radar
images satellites

abstract: Dans le cadre du projet FRAZIL dont le but ultime est la gestion et la prévision des embâcles causés par les glaces de rivière, les données de télédétection radar sont utilisées pour produire la cartographie des glaces de rivière. Des études récentes ont d’ailleurs permis de confirmer l’intérêt d’utiliser des images RADARSAT-1 pour la classification du couvert de glace. Cette cartographie permet d’identifier les différents types de glaces dominants qui recouvrent les rivières et de suivre l’évolution de ce couvert. Toutefois, dans un tel processus, des erreurs de classification surviennent en raison des caractéristiques complexes de la nature même de la glace et des spécificités du capteur (fréquence, niveau de bruit, résolution spatiale). Dans le but de connaître la précision des classifications de la glace de rivière à partir d’images RADARSAT-1, ce mémoire fournit une validation quantitative de la cartographie du couvert de glace. Trois approches de classification et trois variantes ont été testées sur quatre images satellites de la rivière  Saint-François (Qc) et de la rivière Peace (Ab). Une méthode non-supervisée utilisant la rétrodiffusion (Weber et al., 2003), une méthode non-supervisée utilisant la texture et la rétrodiffusion (Gauthier et al., 2006), une approche orientée-objets (El Battay, 2006), une méthode non-supervisée utilisant la texture et la rétrodiffusion à 16 classes, une méthode utilisant l’algorithme Narendra Goldberg et une approche par segmentation furent vérifiées. Sur les deux sites d’étude, la vérité-terrain fut acquise selon deux méthodes différentes, soit par survol aérien (rivière Peace) ou par reconnaissance au sol (rivière  Saint-François). La matrice de confusion a été utilisée pour évaluer la concordance entre les différentes classifications du couvert de glace et la vérité-terrain. Pour la rivière Saint-François, une précision globale de classification variant entre 69 % et 99 % a été obtenue  tandis que pour la rivière Peace, des résultats entre 57 % et 75 % ont été produits. Cette différence s’explique par la nature de la glace qui diffère et par la technique de  production de la vérité-terrain. Dans presque tous les cas, la méthode orientée-objets a produit les meilleurs résultats. La glace fortement consolidée et l’eau libre ont été les classes le plus aisément discriminables par la majorité des méthodes. En revanche, les catégories de glace moyennement ou faiblement consolidées portent à confusion.