identifier: Gallon, Céline  (2001). Étude des microenvironnements créés par les animaux benthiques fouisseurs: Sialis velata ( megaloptera) et Hexagenia limbata (ephemeroptera).  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 118 p.

subject:
microenvironnements
animaux benthiques
Sialis velata
Hexagenia limbata
tunnels

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
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résumé peut être lue en PDF.

Pour l'heure, peu de travaux ont été réalisés sur le comportement des animaux
benthiques fouisseurs d'eau douce, notamment pour tout ce qui concerne la construction
et l'irrigation de leurs tunnels. Pourtant, de telles informations sont essentielles à la
compréhension des modes d'assimilation des métaux traces par ces animaux, ainsi qu'à
l'estimation de leur contribution au cycle des métaux. Actuellement, les stratégies de
gestion des sédiments contaminés en métaux traces font l'hypothèse d'une accumulation
provenant du sédiment pris globalement. Cependant, des expériences in situ dans deux
lacs du bouclier canadien suggèrent que le Cd accumulé par la plupart des animaux
benthiques proviendrait majoritairement de la colonne d'eau, et non du sédiment dans
lequel ils vivent. De telles observations rendraient compte des conséquences de
l'irrigation qui en créant des microenvironnements oxiques, rendrait les conditions dans
les tunnels plus proches du sédiment de surface que du sédiment anoxique.
Afin de vérifier cette hypothèse, on a mis en place un système permettant
d'observer simultanément le comportement des animaux benthiques fouisseurs, et les
fluctuations de conditions chimiques dans leurs tunnels. À cette fin, nous avons utilisé
des microélectrodes (02 et pH) positionnées à l'aide d'un micromanipulateur. Les
concentrations dans le tunnel ont été mesurées toutes les 10 secondes sur des périodes de
24 heures, et des microprofils ont été réalisés avec une résolution spatiale de 20 µm. De
plus, les comportements ont été enregistrés par une caméra vidéo infrarouge. Les
variations temporelles mesurées avec les micro électrodes ont ensuite été reliées aux
mouvements de l'animal.
L'étude a été menée sur deux ordres d'insectes benthiques d'eau douce, Sialis
velata (Megaloptera) et Hexagenia limbata (Ephemeroptera). Trois individus de chaque
espèce ont été observés, de taille moyenne 16.2 ± 1.2 mm pour S. velata et 24.3 ± 1.2 mm
pour H. limbata. On a mis en évidence des mouvements similaires chez les deux
espèces: ventilation, déplacement de l'animal, retournement et déplacement de sédiment.
Seul un mouvement des pattes, associé à un comportement détritivore, a été observé
exclusivement chez H. limbata. En particulier, la larve de H. limbata s'est révélée
extrêmement active, notamment au niveau de la ventilation (72 ± 28 % du temps), avec
une influence prédominante sur le remaniement du sédiment. Au contraire, S. velata est
inactive pendant 80 ± 9 % du temps. Par ailleurs, on a mis en évidence une variation
temporelle et spatiale des concentrations d'oxygène au sein des tunnels de S. velata et H.
limbata, ainsi qu'une variation temporelle du pH chez S. velata. L'irrigation des tunnels
est provoquée par les mouvements des larves (ventilation et déplacements), ce qui induit
un tirant d'eau oxygénée issu de la surface du sédiment. H. limbata, en ventilant
régulièrement, maintient ainsi autour d'elle un environnement relativement oxygéné, ce
qui pourrait suggérer un besoin élevé en O2, contrairement à S. velata, qui irrigue son
tunnel de façon intermittente. L'irrigation, plus fréquente chez H. limbata, rendrait
compte d'une oxygénation du sédiment plus étendue autour des tunnels chez cette espèce.
D'ailleurs, un microprofil réalisé à travers l'un d'eux a démontré une diffusion d'oxygène
sur quelques millimètres autour du tunnel. Des mesures de courant, indiquant une vitesse
moyenne de 0.036 ± 0.025 cm/sec, et un débit d'eau moyen de 7.1 ± 5.0 x 10-3 ml/sec,
ont été réalisées chez cette espèce (taille moyenne 23.3 ± 2.4 mm; n = 3). Le couplage
des données permet de dresser un bilan des consommations d'02 au sein d'un tunnel de
H limbata, et d'évaluer la consommation moyenne d'oxygène chez cet insecte à 1.9 ±
1.7 nmol/sec.
Le dispositif que nous avons développé présente des possibilités d'applications
pouvant contribuer à déterminer les caractéristiques des microenvironnements créés par
les animaux benthiques, et à mieux comprendre leur exposition aux métaux traces.


identifier: Huppé, René  (2001). Évaluation, optimisation et comparaison des cellules et des colonnes de flottation afin de retirer des contaminants organiques de sédiments portuaires.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 136 p.

type:
Thèse
Non évalué par les pairs

subject:
contaminants organiques
décontamination
hydrocarbures
pétroliers
sédiments portuaires

abstract: La forte croissance de l'activité industrielle au 20e siècle, en Occident en particulier, a contribué à la détérioration de la qualité de l'environnement à plusieurs  égards. Ainsi, les zones portuaires constituent aujourd'hui des régions souvent fortement contaminées. Le dragage et l'enfouissement des sédiments contaminés deviennent alors  des problèmes très délicats auxquels il convient de trouver des solutions à la fois simples et peu coûteuses. C'est dans cette optique qu'a été développé un procédé de traitement des sédiments contaminés par l'utilisation de technologies minéralurgiques. Ainsi, dans le cadre de ce travail les performances respectives d'une cellule et d'une colonne de flottation ont été évaluées, optimisées à l'aide de la méthode de Taguchi puis comparées afin de déterminer la technologie la plus appropriée pour l'enlèvement des hydrocarbures pétroliers de sédiments contaminés du port de Montréal. Notons que dans le cadre de la réalisation de ces objectifs, une modélisation mathématique a été développée afin de prédire les performances d'une cellule de flottation en mode continu à partir de résultats en mode fournée. Tout d'abord, notons que parmi les variables qui ont été étudiées, celle qui semble avoir le plus d'influence sur les performances autant des cellules que des colonnes est le pourcentage de solides dans la pulpe sur une base massique. Ainsi, dans les conditions  optimales, des coefficients d'efficacité et d'enlèvement respectivement de 57,0 % et 76,3 % ont été atteints en colonne alors qu'en cellule un coefficient d'efficacité de 70,4 % et un coefficient d'enlèvement de 83,2 % ont été mesurés. Notons que dans tous les cas les concentrations en hydrocarbures pétroliers des rejets étaient inférieures au critère C du Ministère de l'Environnement et de la Faune du Québec (3500 ppm) et que la masse du concentré représentait au maximum 10 % de la masse de l'alimentation. Bien qu'à prime abord les résultats des essais en cellule semblent supérieurs, notons que ceux-ci ont été réalisés en mode fournée alors que les essais en colonne ont été réalisés en mode continu. Ainsi, sur la base de la modélisation, il semble qu'au contraire les colonnes soient légèrement supérieures aux cellules. L'utilisation des colonnes de flottation est donc suggérée afin de retirer des hydrocarbures pétroliers de sédiments portuaires contaminés.


identifier: Landry, Caroline  (2001). Premiers essais québécois du modèle de pollution diffuse agricole AnnAGNPS.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 149 p.

subject:
modélisation agroclimatique
bassin versant
rivière Boyer
agriculture
AnnAGNPS

abstract: La pollution diffuse d'origine agricole constitue, à l’heure actuelle, un problème environnemental de taille. Cette pollution est souvent associée à une agriculture  intensive spécialisée accompagnée de mauvaises pratiques agricoles. Les rejets peuvent être sous forme ponctuelle (amas de fumier, structure d'entreposage déficiente ou  inexistante, rejet des eaux de laiterie) mais aussi et surtout sous forme diffuse (lessivage des terres, ruissellement de nutriments et érosion des sols). Par conséquent, la pression accrue sur les sols et les eaux de surface a entraîné une détérioration de ces deux ressources naturelles. Dans une perspective de gestion de la ressource hydrique à l'échelle du bassin  versant, il s'avère essentiel de pouvoir estimer l'érosion hydrique et le transport des sédiments et nutriments afin d'identifier les zones à risque élevé de pollution. Le recours au modèle  de pollution diffuse agricole est alors de mise. Ceux-ci permettent de simuler la production et le transport des polluants, de la surface du sol jusqu'au réseau  hydrographique. Ils sont généralement utilisés pour évaluer l’impact des pratiques agricoles sur la qualité de l’eau et identifier les secteurs critiques de pollution. C'est dans cette optique que le modèle AnnAGNPS (Annualized Agricultural Non-Point Source pollution) fut créé. Ce modèle simule, sur une base continue journalière, les débits, les charges de solides en suspension et les quantités d'azote et de phosphore exportées à l’aval d'un bassin versant. Les données d'entrée nécessaires au modèle  AnnAGNPS sont de type météorologique, hydrométrique, physiographique et occupation territoriale. Sa composante hydrologique repose sur la-technique SCS (Curve Number)  alors que le calcul de l'érosion hydrique se fait par l’Équation Universelle Révisée de Pertes de Sols (RUSLE).  Une caractéristique particulière de ce modèle réside dans l’importance accordée aux opérations agricoles précédant directement les précipitations et pouvant influencer le  ruissellement résultant. Cette première application québécoise du modèle fut effectuée sur le bassin versant de la rivière Boyer Nord, où l’on retrouve une pollution d'origine agricole importante. Une première simulation des charges en sédiments et nutriments transportées à l’exutoire de la rivière Boyer Nord a été effectuée pour l’année hydrologique 1998- 1999. Les résultats obtenus démontrent que le modèle AnnAGNPS reproduit de façon  acceptable les divers processus responsables de la pollution diffuse (ruissellement, érosion hydrique, transport des nutriments) mais semble avoir quelques difficultés avec les valeurs exactes. De plus, un problème majeur existe au niveau de la modélisation de la fonte des neiges. Cette difficulté suscite une mauvaise estimation des débits événementiels engendrés lors de la fonte printanière et des charges transitées qui en découlent.


identifier: Pomares, Catherine  (2001). Évaluation des concentrations en nitrates du sol sous deux travaux de sol et culture de maïs.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 148 p.

subject: nitrates sol maïs azote AgriFlux

abstract: Le projet de maîtrise avait pour but de vérifier l’impact du travail primaire du sol sur la percolation des nitrates et sur l'évolution des paramètres physiques du sol au moyen de mesures de terrain et de la modélisation. Pour ce faire, un site sous culture de maïs a été soumis pendant trois saisons de croissance à deux modes de travail de sol: le labour et le semis direct. Des échantillons d'eau et de sol ont été prélevés puis analysés au laboratoire par électrode spécifique aux nitrates. Pour chaque année d'expérimentation, un échantillonnage de sol non remanié a été réalisé a fin de mesurer les paramètres physiques du sol. Malgré l’absence d'une différenciation distincte entre les deux traitements, cette étude a montré que les quantités en nitrates sont plus importantes en labour aux premières profondeurs mais que leur migration hors du profil du sol se fait plus lentement qu'en semis direct. Ce résultat est associé à la minéralisation accrue des débris organiques en présence de travail du sol et à la conservation de l'état structural en son absence. De plus, l'analyse de l'évolution des nitrates en profondeur  montre que les concentrations en nitrates dans l'eau sont plus élevées que la norme établie par santé Canada pour les deux modes de travail de sol. Même si une conductivité hydraulique supérieure est observée en semis direct, les trois années d'expérimentation n'ont pas été suffisantes pour montrer une différence significative du travail de sol sur les paramètres physiques du sol. Apparemment, l’absence d'écarts notables entre les deux traitements serait principalement provoquée par la grande variabilité des moyennes observées et par la stabilité structurale de la parcelle étudiée favorisée par son abandon durant de nombreuses années. Néanmoins, malgré l’'impossibilité de simuler l’impact des deux modes de travail de sol,  le modèle AgriFlux a permis de bien représenter la dynamique de l'azote rencontrée en moyenne sur le site expérimental.


identifier: Rivard, Christine  (2001). Simulation du transport de solutés dans des aquifères hétérogènes à l'aide de réseaux percolants.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 225 p.

subject:
Hydrogéologie
milieux hétérogènes
modélisation
théorie de percolation
géostatistique
mouvement fractionnel brownien (fBm)
traçage

abstract:
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Des réseaux de percolation ont été utilisés pour étudier l'écoulement et le transport de
solutés conservatifs dans des aquifères hétérogènes (fracturés ou poreux). La théorie de
percolation permet l'incorporation du désordre dans les réseaux en éliminant les fractures
(ou zones) les moins transmissives pour ne conserver que celles dans lesquelles la
majorité du fluide circule. Cette approche présente l'avantage d'avoir une résolution
mathématique simple et rapide. L'usage des réseaux percolants afin d'étudier le transport
et la dispersion dans les réservoirs souterrains est cependant une activité récente et qui
n'a pas encore révélé tout son potentiel.
La théorie classique de percolation considère que la répartition des ouvertures des liens
d'un réseau est aléatoire. Toutefois, les données de terrain indiquent que les propriétés
des formations géologiques ne sont pas distribuées aléatoirement, mais généralement
fortement corrélées. Les simulations ont donc été réalisées sur trois types de réseaux: 1)
non corrélés, 2) corrélés sur de courtes distances et 3) corrélés sur de longues distances.
Les réseaux corrélés sur de courtes et longues distances ont été générés à l'aide d'une
méthode géostatistique (simulations séquentielles gaussiennes) et d'un processus fBm
(fractional Brownian motion). Le premier objectif de ce travail était d'étudier l'effet de la
structure spatiale des champs de conductivités hydrauliques sur la dispersion d'un soluté
dans des réseaux percolants. Le second objectif était d'étudier l'applicabilité de ces
réseaux.
Les simulations de transport ont été réalisées en utilisant la méthode de marche au
hasard avec une approche Monte Carlo. Dans un souci de se rapprocher des conditions
réelles, le coefficient de dispersion (paramètre décrivant l'étalement du soluté) a été
calculé à partir des distributions des temps de parcours des particules. En effet, durant
les essais de traçage en milieu naturel, seules les courbes de restitution de la
concentration en fonction du temps peuvent être obtenues à divers endroits. Le
coefficient de dispersion longitudinal (DL a ainsi été calculé de trois façons différentes:
avec la distribution du logarithme des temps de parcours, avec les percentiles des temps
de parcours et afin d'avoir des éléments de comparaison, avec la distribution des
particules dans l'espace.
Nos simulations ont révélé que les réseaux au seuil de percolation ont un comportement
très différent des réseaux mieux connectés en raison du manque d'homogénéisation des
vitesses et du manque relatif de chemins disponibles pour le déplacement des particules.
Les résultats ont montré que DL est log-normalement distribué au seuil de percolation,
indiquant qu'une moyenne arithmétique ne peut pas être utilisée pour caractériser ce
paramètre, contrairement aux paramètres d'écoulement. Les valeurs médianes ont alors
été choisies pour représenter la dispersion, quelle que soit la fraction de liens ouverts (p),
malgré le fait que les distributions deviennent rapidement symétriques lorsque P>Pc. Dans
l'intervalle Pc≤p ≤1, ces valeurs médianes augmentent avec la diminution de p jusqu'à un
certain point, puis chutent brusquement à proximité du seuil de percolation, en raison de
la grande tortuosité des chemins dans lesquels peuvent circuler les particules.
Classiquement, les aquifères fracturés ou poreux très hétérogènes sont assez mal
connectés puisque l'écoulement est chenalisé; ils sont par conséquent mieux représentés
par les réseaux « discontinus» (p<1). Les modèles conventionnels continus (p=1) sous-estimeraient donc systématiquement (de façon plus ou moins importante) la dispersion
dans ce genre de milieux.
Par ailleurs, les simulations ont indiqué que le mode de calcul du coefficient de dispersion
(avec les distributions temporelles ou spatiale) influence fortement les résultats,
particulièrement à proximité du seuil de percolation. L'universalité de la loi DL~LX est par
conséquent restreinte: la méthode utilisée pour calculer DL doit être spécifiée. Ce travail
a ainsi clairement mis en évidence le fait que la méthode à préconiser pour la
caractérisation de la dispersion, même dans des aquifères confinés à l'aide d'un soluté
non réactif, n'est pas triviale si le milieu est hétérogène. L'équation utilisant la distribution
des temps, choisie étant donné que la distribution du soluté dans l'espace ne peut pas
être mesurée sur le terrain, entraîne des comportements parfois contradictoires avec
ceux attendus à cause de la grande tortuosité des chemins empruntés par les particules
à proximité du seuil de percolation.
Les simulations réalisées avec les réseaux corrélés sur de courtes distances ont
également indiqué que DL augmente avec l'augmentation de la longueur de corrélation
(λ), l'hétérogénéité des réseaux et leur taille (L). Le processus fBm, qui correspond à un
mouvement brownien généralisé dont la racine carrée a été remplacée par le coefficient
H (O<H<1), engendre des réseaux dont les valeurs de conductivité hydraulique sont
corrélées à toutes les échelles et dont la structure est alors très compacte. Dès que
H>O,1, la structure n'est plus fractale au seuil de percolation, vraisemblablement parce
que le désordre requis n'est plus présent. Les paramètres d'écoulement calculés au seuil
de percolation augmentent tous avec H, rapidement dans la fourchette O<H<1/2 puis plus
lentement pour 1/2<H<1. Les paramètres de transport diminuent lentement avec H. Les
exposants des coefficients de dispersion longitudinale et transversale augmentent avec H
et semblent atteindre un plateau proche de 1 (DL~DT ~L) pour des valeurs de H élevées.
Comme les exposants des réseaux à longueurs de corrélation finies tendent vers la
valeur obtenue à λ=∞ à mesure que λ augmente, la dispersion n'augmenterait jamais
plus rapidement que linéairement.
Finalement, la simulation de trois types d'essais de traçage a permis de mettre en
évidence l'influence considérable qu'ont le type d'essai sélectionné, le débit utilisé durant
l'essai et le degré de chenalisation du milieu sur la dispersion.

Abstract
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Percolation networks have been used to study flow and solute transport in heterogeneous
(porous or fractured) aquifers. Percolation concepts allow the incorporation of disorder in
network models of porous media by eliminating the less transmissive fractures (or zones)
so as to preserve only those in which most of the fluid flows. This approach is
advantageous as the concepts of percolation theory are now well-understood and,
moreover, it allows efficient simulations of flow and transport processes in a realistic
model of a disordered porous medium. Use of percolation networks to study transport and
dispersion in groundwater reservoirs is nevertheless a recent activity that has not yet
revealed its full potential.
The c1assical percolation theory considers the allocation of bond (fracture) apertures of
the networks to be at random. However, site (field) data indicate that geologic formations'
properties are not usually distributed randomly, but are rather generally highly correlated.
The simulations have thus been implemented on three types of networks: (1)
uncorrelated; (2) correlated over short distances, and (3) correlated over long distances.
Networks with short and long-range correlations have been generated using geostatistical
methods (sequential Gaussian simulations) and a fractional Brownian motion (fBm)
process. The first objective of this work was to study the impact of the hydraulic
conductivity field's spatial structure on solute dispersion in percolation networks. The
second objective was to study the applicability of these network models to modeling such
phenomena.
Transport simulations have been carried out using the random walk method with a Monte
Carlo approach. In order to stay close to real conditions, the dispersion coefficient (the
transport parameter that describes the solute spreading) has been calculated from the
travel time distributions using solute particles. lndeed, during tracer tests in natural media,
only breakthrough curves (concentration versus time) may be obtained in various places.
Longitudinal dispersion coefficient (DL has thus been calculated with three different
methods: One based on the logarithm of the travel times, another one using the travel
time percentiles, and the third one using the spatial distributions of the tracer particles so
as to be able to make a comparison.
Our simulations have revealed that networks at the percolation threshold have a very
distinct behavior compared to well-connected networks due to the lack of velocity
homogeneization, and to a relative lack of paths available for the particle transport. The
results have shown that the populations of DL values for ail network sizes are log-normally
distributed at the percolation threshold, indicating that, unlike the flow parameters, the
arithmetic mean cannot adequately characterize this parameter; it is also not a self-
averaging property in the sense that even with very large networks the variance of the
distribution of the DL values does not approach zero and remains finite. Median values
have then been chosen to represent dispersion, whatever the fraction of the open bonds
(p), despite the fact that distributions become rapidly symmetric when P>Pc. Within the
interval Pcp≤p≤1, these median values increase as p decreases until a certain point, after
which they fall abruptly near the percolation threshold because of the extreme tortuosity
of the paths in which particles travel. Porous and fractured heterogeneous aquifers being
generally poorly connected since flow is channelized, they are consequently often well-represented by discontinuous networks (p<1). Dispersion obtained with conventional
continuous models (p=1) could thus lead to a significant under-estimation of the
dispersion in this kind of media.
ln other respects, the simulations have indicated that results are highly influenced by the
method used to calculate the dispersion coefficient (i.e., with temporal or spatial
distributions), especially at the percolation threshold. Universality of the DL~ LX law, where
L is the travel distance, is consequently restricted: The method used must be specified.
This work has thus shed light on the fact that the method to be recommended for the
characterization of dispersion, even in confined aquifers with a non-reactive solute, is not
trivial for heterogeneous media. Use of the equation using time distributions, chosen
since spatial distributions cannot be measured on a site, can sometimes result in a
somewhat contradictory behavior with regard to the one expected because of the high
path tortuosity at the percolation threshold.
Simulations conducted with networks having short-range correlations have indicated that
DL increases as the correlation length (λ), the network heterogeneity and its length (L)
increase. The fBm corresponds to a generalized Brownian motion in which the correlation
function increases with distance, and is characterized by a coefficient H, called the Hurst
coefficient. It can generate networks with hydraulic conductivity values correlated over
several scales that, consequently, have a very compact structure. With H ≥0.3 the
structure is not fractal at the percolation threshold, rather it has a compact structure,
presumably because the long-range correlation prevent the formation of sparse, fractal-
like structures. Ali the flow parameters calculated at P=Pc increase rapidly as H increases
within the interval O<H<1/2, and then slowly for 1/2<H<1. Transport parameters decrease
slowly with H. The longitudinal and transversal dispersion coefficient exponents increase
as H increases and seem to reach a plateau close to 1 (DL~DT~L) for high values of H.
Since the exponents calculated with finite correlation networks tend towards the value
obtained at λ=∞ as λ increases, dispersion would never increase more rapidly than
linearly.
Finally, simulation of three types of tracer tests has underlined the considerable influence
of the selected test type, of the flow rate used during the test, and of the degree of
channeling of the media on dispersion.


identifier: Sarica, José  (2001). Les carcasses de poisson: vecteurs de mercure dans les eaux douces?  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 120 p.

subject:
carcasses de poisson
mercure
eaux douces
saumon

abstract:
Il est établi que la majorité (jusqu'à 70%) du méthylmercure au sein des systèmes aquatiques est retrouvée dans la chair des poissons ce qui représente un risque réel de contamination pour la consommation humaine. Pour l'heure, aucune étude ne s'est intéressée au devenir du méthylmercure lors de la mortalité naturelle des poissons en
milieu aquatique. Pourtant, une telle information est essentielle à la compréhension du recyclage du mercure dans les écosystèmes aquatiques et pourrait modifier les estimés du temps de récupération d'un lac ou d'un cours d'eau après l'arrêt ou la baisse de la contamination en mercure.
Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons tenté de mesurer un transfert de mercure issu des carcasses de poisson au sein des systèmes aquatiques en nous basant sur
deux cas contrastés de mortalité naturelle: (1) lors de la mortalité massive du saumon du Pacifique après le frai dans un cours d'eau; (2) lors de la mortalité naturelle annuelle des communautés piscicoles au sein d'un lac. Ces deux études démontrent dans les deux cas que les nécrophages (annélides: hirudinés, diptère: calliphoridés), en relation directe avec les carcasses, bioaccumulentle Hg à des concentrations pouvant être jusqu'à trois fois plus élevées que les concentrations dans les poissons morts. Par conséquent, une partie du méthylmercure issu des carcasses
de poisson est réincorporé dans la chaîne trophique par nécrophagie. De plus, dans la frayère, nos résultats suggèrent que la mortalité massive du saumon quinnat,
après le frai, entraîne une augmentation significative dans les concentrations en mercure total entre l'amont et l'aval du site de frai à la fois, dans l'eau (+ 57%), dans les
sédiments (+ 15%) et dans certains invertébrés aquatiques (tipulidés: + 49 %; trichoptères: + 225%). Quant au système lacustre, étant donné la densité peu élevée de carcasses, l'augmentation de Hg dansl es sédiments, v,isualisée entre
le 6e et le 13e jour de décomposition, ne semble pas se maintenir. En effet, après la période de décomposition
(20 jours), les concentrations de Hg total dans les sédiments semblent revenir aux concentrations initiales. Cette diminution serait attribuée à l'ingestion des débris de poissons morts par les invertébrés benthiques détritivores. D'autres conclusions concemant la décomposition des carcasses au sein des systèmes aquatiques sont retenues. Seules certaines espèces de sangsue sont observées dans ou à proximité des carcasses de poisson au sein d'un lac. Il est probable que la présence de ces hirudinés empêche, par une relation prédateur-proie, l'intervention des autres taxas d'invertébrés dans la décomposition des poissons morts. Dans la rivière à
saumons, aucun invertébré aquatique n'a été visualisé sur les saumons morts; seuls des invertébrés terrestres (diptères, calliphoridés) sont retrouvés dans les carcasses
partiellement ou totalement émergées.
Enfin, nos résultats obtenus pour la remise en solution
des nutriments dérivant des carcasses de saumon confirment les résultats d'autres études, affirmant que les saumons
constituent une source allochtone de nutriments très importante pour les systèmes aquatiques. En effet, des augmentations significatives dans les concentrations en
nutriments observées entre l'amont et l'aval du site de frai au sein de la frayère sont de 2,4 fois plus élevées pour le phosphore total, 4.3 fois plus élevées pour les nitrates, 16 fois plus élevées pour l'ammonium et 2.4 fois plus élevées pour le carbone organique total. Il semble,
par conséquent, que les carcasses de poisson constituent un vecteur de Hg au sein des systèmes aquatiques. De plus, pour les cours d'eau recevant annuellement des saumons
morts, les carcasses représentent un vecteur important de nutriments.


identifier: Turgeon, François  (2001). Optimisation d'un procédé de flottation en colonne à des fins environnementales pour la récupération de particules fines et ultra fines de chalcopyrite.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 120 p.

subject:
chalcopyrite
flottation en colonne
environnement
contaminants
inorganiques
cuivre

abstract:
La restauration environnementale prend depuis quelques années et prendra, dans le futur, de plus en plus d'importance. La décontamination de sites est souvent
limitée par l'efficacité des méthodes existantes ou par leurs coûts d'opération souvent fort onéreux. De plus, de nombreux sites présentent un problème de contamination
d'origine mixte, c'est-à-dire qu'ils sont à la fois contaminés par des composés organiques et inorganiques. Plusieurs des techniques qui existent à l'heure actuelle
réussissent à traiter efficacement une contamination d'origine organique, mais très peu de techniques parviennent à traiter une contamination mixte. La présente étude a porté sur une technique utilisée par l'industrie minière soit la flottation en colonne. L'objectif:
adapter cette technique à l'enlèvement de contaminants inorganiques. Plus spécifiquement, la présente étude portait sur la flottation de particules fines et ultra fines
de chalcopyrite (CuFeS2) dans une matrice de quartz. Le cuivre est un contaminant souvent rapporté dans les zones contaminées. La matrice utilisée, une matrice simple a
priori, a été choisie afin d'identifier les principaux facteurs affectant la récupération du cuivre par flottation en colonne. Trois séries d'essais de flottation ont été effectuées. La première série a été réalisée avec des particules fines dont les diamètres variaient de 5 à 100 µm. Ces essais ont démontré, entre autres, que l'utilisation d'un collecteur lors de la flottation est
indispensable si l'on veut flotter efficacement des particules de tailles variant entre 5 et
50 µm. L'efficacité obtenue pour la première série d'essais variait entre 90 % et 100 %. La seconde série d'essais a porté sur les particules ultra fines (<5 µm). Avec
cette série, il a été possible d'identifier les variables ayant le plus d'influence sur la flottation en colonne et de définir les conditions d'opération conduisant à un enlèvement optimal. Une méthode d'analyse factorielle, l'approche de Taguchi, a été utilisée pour cerner les variables importantes. Finalement, la dernière série d'essais a été effectuée dans les conditions optimales. L'efficacité moyenne de la flottation en colonne des particules ultra fines de chalcopyrite dans une matrice de quartz est de 91 ± 9 %. Ces résultats démontrent qu'il
est possible de flotter du matériel solide pour décontaminer un site et ce, même pour des particules dont la taille est extrêmement faible, aspect non négligeable pour certains sites comportant une contamination à ce niveau. La flottation en colonne doit donc être considérée comme une avenue possible dans la décontamination de sites présentant une contamination inorganique.


identifier: Bélanger, Geneviève  (2002). Développement d'une technologie de traitement du lisier porcin par flottation biologique.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 210 p.

subject:
lisier porcin
flottation biologique
pollution
traitement
porc

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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Le présent projet de recherche vise à démontrer le potentiel d'une technologie de séparation
du lisier de porc par flottation biologique avec polissage optionnel de la fraction liquide sur
un filtre à base de tourbe. La séparation des lisiers de maternité, d'engraissement et de
pouponnière en des fractions liquide et solide a été optimisée en laboratoire préalablement
aux expérimentations du procédé de séparation à l'échelle du laboratoire et à l'échelle
pilote. Les fonctionnements en mode cuvée et en mode continu du procédé ont été étudiés
lors de ces essais. Les performances d'un filtre de tourbe ont été observées parallèlement
aux essais à l'échelle pilote.
Dans un premier temps, l'optimisation de la séparation de phases des trois types de lisiers à
l'étude a mené aux conclusions qui suivent. Les polymères cationiques sont les meilleurs
pour la séparation du lisier de porc. Les choix de polymères sont: Zetag 7557 pour les
lisiers de maternité et de pouponnière, et LPM 9511 pour le lisier d'engraissement. La
concentration optimale de polymère à ajouter est d'environ 16 % v·v-l. Le temps requis pour
la flottation se situe entre 6 et 24 h.
Dans un second temps, les expérimentations du procédé de séparation pour des lisiers de
maternité, d'engraissement et de pouponnière à l'échelle du laboratoire et à l'échelle pilote
démontrent qu'il est possible de séparer le lisier de porc par flottation pour diverses
conditions (lisiers, temps de rétention, charges hydrauliques et en solides). Le mode de
fonctionnement en continu tend à offrir des performances d'enlèvement comparables à
celles du mode de fonctionnement en cuvée. Le critère du ratio N-NH4+/Pt de la fraction
liquide est respecté pour tous les essais. Pour ce qui est du critère de siccité de la fraction
solide, il est difficile à atteindre avec la présente configuration du procédé. En mode de
fonctionnement continu, la stabilité des concentrations des paramètres de la fraction liquide
et de la fraction solide en fonction du temps est satisfaisante. Il importe de mentionner que
l'utilisation du filtre de tourbe a été exclue puisqu'il n'est pas nécessaire à l'atteinte du
critère du ratio N-NH4+/Pt, et qu'il présente des problèmes d'opération (colmatage, faibles
charges hydrauliques).
Dans un troisième temps, les coûts totaux encourus pour le traitement du lisier par flottation
biologique sont inférieurs à 5 $.m-3 de lisier brut traité pour des volumes annuels de lisier
supérieurs à 3 900 m3·an-l. Les coûts totaux sont davantage influencés par les coûts de main
d'oeuvre.
En somme, le potentiel de la technologie de séparation du lisier porcin par flottation
biologique est démontré. Le procédé de traitement par séparation permet d'extraire des
fractions liquide et solide présentant un potentiel de valorisation favorable pour l'environnement.


identifier: Gaume, Eric  (2003). Éléments d'analyse sur les crues éclair.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 360 p.

subject:
crues
hydrologie
bassins versants
statistique

abstract:
Les crues éclair (i.e. crues soudaines provoquées par des événements pluvieux orageux) constituent sans aucun doute  le risque naturel le plus destructeur en France. Malgré la menace qu'elles représentent et les nombreuses questions  qu'elles suscitent, elles n'ont pas fait l’objet par le passé d’études systématiques. L'état des connaissances est actuellement loin d'être à la hauteur des enjeux exposés à ces crues et des ambitions désormais affichées par les pouvoirs publics en matière de prévention. Dans la première partie de ce document, une méthodologie d'analyse hydrologique post-événementielle a été mise au point et testée sur cinq études de cas. Outre l'exploitation classique des données pluviographiques et RADAR et l’estimation des débits de pointes de crues à partir des niveaux d'eau atteints, les informations concernant l'évolution temporelle des hauteurs d'eau et des débits correspondants ont été collectées auprès des témoins oculaires. Les premiers résultats obtenus sont encourageants et relativement inattendus : a) les  bassins versants réagissent avec retard aux épisodes de pluies intenses, b) les volumes d'eau de pluie retenus sur les bassins et ne participant pas à la crue sont importants (de 150 à 200 millimètres dans les études de cas traitées), c) le type d'occupation des sols ne semble pas jouer un rôle déterminant sur la réponse hydrologique des bassins versants. La seconde partie de la thèse est consacrée à l’analyse théorique des lois de probabilité des débits de pointes de crues. Les possibilités offertes par l’approche qualifiée de semi-déterministe, consistant à coupler un modèle mathématique de genèse aléatoire de séries pluviographiques et un modèle "pluie-débit" sont explorées. Il apparaît que, compte tenu des propriétés de la relation pluie-débit, les distributions des débits pointes de crues (DDPC) n'appartiennent probablement à aucun des trois types de lois des valeurs extrêmes. Elles sont asymptotiquement contrôlées par la distribution des intensités moyennes maximales des événements pluvieux, mesurées sur une durée caractéristique du bassin versant. La forme des DDPC dans la gamme des périodes de retour intermédiaires - typiquement 10 à 10⁶ ans - dépend du modèle "pluie-débit" utilisé. Certaines hypothèses, réalistes au regard des retours d'expériences, conduisent à des distributions "multi-modales", dont le gradient local très élevé sur papier de Gumbel peut largement dépasser le "Gradex" des pluies sur une plage limitée de périodes de retour.

Abstract

Flash floods (i.e. floods produced by severe thunderstorms of limited areal extent) are certainly the most destructive
natural hazard in France. They also give rise to numerous questions but no systematic studies have been conducted
in the past on such events. The relatively poor hydrological knowledge about this type of flood is not in accordance
with the risk that they represent or with the ambitious prevention policy objectives of the stake holders in France.
In the first part of this document, a post flood investigation methodology is proposed and tested on five case
studies. Besides the analysis of the available rainfall data and t he estimations of peak discharges on the basis of high
water marks, elements concerning the timing of the floods given by eyewitnesses were gathered. The first results
obtained are hopeful and reveal some original aspects of the rainfall-runoff relationship during flash floods : 1)
the watershed response to the intense storm bursts is late and relatively sudden, 2) a large amount of rainwater
(150 to 200 millimeters in the present case studies) is retained on the catchments and does not contribute to the
flood flow , 3) no significant effects of the land use type could be identified . The second part of the document, is
devoted to the theoretical analysis of the flood peak distributions. The potential of the 50 called derived distribution
methods consisting in coupling a stochastic rainfall simulator and a mathematical "rainfall-runoff" model is assessed.
It appears that , due to t he properties of the "rainfall-runoff" process, flood peak distributions (FPD) belong most
probably to none of the three extreme value distibution types. The asymptotic behaviour of the FPD is controlled
by the maximum rainfall intensities measured over a duration characteristic of the studied watershed. The shape
of the FPD depends on the "rainfall-runoff" model used for the intermediate range of return periods - typically
10 to 10⁶ years. Some realistic hypothesis, according to the results of the post flood investigations, lead to "multi
modal" distributions, which local gradient on a Gumbel paper can be much larger than the "Gradex" of the rainfall
intensities over a limited range of return periods.


identifier: Ghedira, Hosni  (2002). Utilisation des réseaux de neurones pour la cartographie des milieux humides à partir d'une série temporelle d'images RADARSAT-1.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 230 p.

subject:
réseaux de neurones
cartographie
milieux humides
RADARSAT-1
télédétection
radar
images satellites
classification

abstract:
Cette recherche visait à évaluer l'utilité des images Radarsat-1 dans la cartographie des milieux humides et à tester l'efficacité des réseaux de neurones pour la classification de ces milieux. Au Québec, les milieux humides représentent 9% du territoire. L'étude de ces vastes territoires très diversifiés et très complexes
représente un véritable défi qui nécessite l'intégration de
nouvelles méthodes et l'utilisation d'outils complémentaires aux méthodes conventionnelles de terrain. Toutefois, la superficie étendue du territoire ainsi que la nécessité d'un suivi continu et efficace rendent la télédétection le meilleur outil rentable pour contrôler et surveiller ces milieux. La télédétection radar représente un outil intéressant grâce à sa fréquence d'acquisition élevée et surtout, son indépendance relative face aux conditions météorologiques et d'illumination. De plus, les milieux humides, avec leur diversité végétale et leur spécificité hydrologique, réunissent la majorité des facteurs influençant l'interaction de l'onde radar avec la scène observée soit l'humidité, la physionomie végétale, la rugosité et la densité de la flore. La région du Lac St-Jean (48°50' Nord et 72°00'Ouest) a été choisie comme site d'étude. Cette région contient une diversité de milieux humides regroupés au nord et à l'est du lac. Six images
Radarsat en mode standard (S1 et S7) ont été acquises dans le cadre de ce projet. L'analyse de ces images a montré que les deux modes d'acquisition S1 et S7 sont deux outils
complémentaires pour une cartographie précise des milieux
humides. Ils permettent une bonne délimitation entre ces milieux et les milieux avoisinants(S1) et peuvent détecter la variation de la végétation à l'intérieur du milieu humide(S7). Les analyses de séparabilité effectuées sur les classes végétales des milieux humides ont
montré que les images acquises en mode S1 ne donnent pas une grande discrimination entre ces classes. Cependant, le mode d'acquisition S7 reste plus sensible à la variation de la composition végétale à l'intérieur des milieux humides  malgré la faiblesse du signal retourné au satellite. Ceci est dû principalement à l'effet négatif de l'humidité du sol sur la rétrodiffusion en mode S1. Le seul apport des images acquises en mode S1 reste leur pouvoir discriminatoire entre les milieux humides(toutes classes
confondues) et les milieux forestiers avoisinants. En outre, ces analyses de séparabilité et les résultats de classification ont montré que l'ajout de
la texture au processus de classification augmente  considérablement la précision des résultats. En effet, les mesures de texture sont avérées très utiles pour ressortir les informations dissimulées dans les images radar et pour discriminer les différentes composantes structurales des milieux humides. Pour atteindre le deuxième objectif, une méthode classification des images radar par réseaux de neurones a été développée. Cette méthode a été adaptée aux images Radarsat-1 en tenant compte de leurs caractéristiquess pécifiques et en exploitant la diversité des informations contenues dans chaque bande de données. Pour se faire, nous avons optimisé les paramètres extérieurs et intérieurs du réseau (architecture du réseau, nature des intrants, paramètres d'apprentissage, seuil de décision,...etc.) pour extraire le maximum d'informations des données disponibles.
Une comparaison entre la méthode de classification par maximum de vraisemblance et la méthode des réseaux de neurones a montré que cette dernière offre une performance
supérieure quand il s'agit des classes végétales des milieux humides. Toutefois, la méthode du maximum de vraisemblance est plus performante quand il s'agit de classifier les milieux forestiers.


identifier: Hains, Sylvain  (2002). Détermination des propriétés de transport du TNT dans les sols et les eaux souterraines en relation avec la démonstration de l'atténuation naturelle, à un site de production d'explosifs.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 423 p.

subject:
TNT
sols
eaux souterraines
explosifs
trinitrotoluène
modélisation numérique

abstract:
Depuis la fin de la guerre froide dans les années 1960, les efforts de démilitarisation et de désarmement à l'échelle mondiale ont causé l'abandon de nombreuses installations militaires ainsi qu'une baisse de production importante de la fabrication de différents explosifs. Dans un effort de revalorisation de certains de ces anciens sites, quelques effets néfastes de leur utilisation antérieure ont été mis à jour. Ainsi, l'eau souterraine, les sols et les sédiments de plusieurs sites de production d'explosifs se sont révélés contaminés par une gamme de composés organiques de
la famille des nitroaromatiques. En fait, aux États-Unis seulement, quelque 11 000 sites ont été répertoriés comme étant fortement contaminés par des composés nitroaromatiques. La prise de conscience de ce problème d'actualité a lancé une vague de recherche multidisciplinaire afin d'implanter un système de gestion adapté à ce nouveau défi environnemental. Ainsi, un partenariat formé d'entreprises et de centres de recherche oeuvrant dans le domaine de l'environnement au Québec a débuté en juillet 1999. Ce partenariat a donné jour à un projet de recherche, de développement et de démonstration technologique portant sur la gestion des sites
contaminés par des produits énergétiques (nitroaromatiques) supporté par le «Volet environnement du fonds des priorités gouvernementales en science et en technologie (FPGST-E)» du Ministère de l'Environnement et de la Faune et du Ministère de I'Industrie, du Commerce,
de la Science et de la Technologie. Le projet regroupe un partenaire de l'industrie privée, des consultants spécialisés dans le domaine de l'environnement (Biogénie et Technorem) et des groupes de recherche (l'Université Laval, l'Institut national de la recherche scientifique (INRS-géoressources), l'Institut de recherche en biotechnologie du CNRC (IRB) et le Centre de recherche de la défense de Valcartier (CRDV)). Le développement de I'hydrogéologie et de la microbiologie environnementale au cours des dernières années permet aujourd'hui de définir avec plus de précision les propriétés de transport et le comportement d'un contaminant dans l'environnement. La compréhension des intenelations entre les processus chimiques, physiques et biologiques a conduit les scientifiques à prendre
conscience que la nature possédait le pouvoir de se régénérer lorsque certains composés récalcitrants étaient libérés dans l'environnement. Dans le contexte actuel où la préservation de l'environnement et la restauration des conditions naturelles sont constamment confrontées aux
coûts qui leurs sont associés, l'approfondissement de ce pouvoir de régénération que la nature possède est devenu une perspective économiquement et scientifiquement judicieuse. C'est ainsi qu'origine le concept de l'atténuation naturelle. L'atténuation naturelle est une
technique de restauration éprouvée dans le cas des hydrocarbures pétroliers, mais les bases de sa
démonstration dans le cas des composés nitroaromatiques sont encore sous investigation. De même, c'est dans ce contexte que s'inscrit ce projet de recherche sur la gestion des sites contaminés par des composés nitroaromatiques. Ce projet de maîtrise visait à élaborer un modèle conceptuel du transport et du devenir du
trinitrotoluène à un site de production d'explosifs. Pour ce faire, le projet consistait dans un premier temps à identifier les propriétés de transport du trinitrotoluène. Dans un deuxième temps, le projet visait à implanter un système de surveillance environnemental constitué de puits à
niveaux multiples et ainsi à évaluer les propriétés hydrogéologiques et géochimiques du site, en relation avec la démonstration de l'atténuation naturelle. Suite aux travaux de recherche effectués en laboratoire, il est apparut que le trinitrotoluène possède de faibles propriétés d'adsorption, que le facteur retard (R) varie en fonction de la concentration du TNT dans le milieu et que ce composé peut êhe sujet à une transformation
biologique plus ou moins rapide dépendant des conditions du milieu. En fait, il a été observé que le TNT est sujet à une transformation biologique, mais que sa minéralisation complète est très difficile. Les travaux de terrain ont démontré la présence d'une source en composés
nitroaromatiques à concentration très élevée dans les sols de surface. De plus, ces travaux ont clairement mis en évidence un panache de contamination à extension horizontale restreinte dans les eaux souterraines. Finalement, plusieurs indicateurs d'atténuation ont été observés, mais des travaux supplémentairess ont nécessaires pour statuer sur l'applicabilité de l'atténuation naturelle
comme mode de gestion des sites contaminés par des produits énergétiques.

Abstract

Rehabilitation of former military sites challenges scientists with new environmental
problems. Water, soils and sediments at most of these sites are contaminated by energetic
compounds. 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) is commonly found as the main soil and
groundwater contaminant near manufacturing facilities, since it is one of the most used
compounds in ammunitions. TNT manufacturing require large quantities of water that
were often disposed as wastewater on the ground and in lagoons around manufacturing
facilities, thus leading to soil and groundwater contamination. The project objectives are
1) to evaluate natural attenuation as a remedial option for energetic material contaminated
sites, 2) to identify site-specific environmental properties of TNT, and 3) to develop a
conceptual model of the fate and transport of TNT in soil and groundwater. Soil sampling
at the source revealed a high concentration contamination, including 2,4,6-trinitrotoluene,
2,4-dinitrotoluene, 2,6-dinitrotoluene, numerous metabolites of these compounds and
manufacturing impurities. The source of contamination is an ancient lagoon later filed
with soil. Mass calculations show that more than 1 ton of TNT is still present in soil and
it has been there for more than three decades. A monitoring network including multilevel
observation wells was set up in the vicinity of the source. The network was used to
evaluate the attenuation rates and to predict the future extent of groundwater
contamination. Two hydrostratigraphic units are present: a deep fractured lime stone
aquifer underlies a shallow aquiclude made of morainic till with a very widespread grain
size distribution. Vertical hydraulic gradients are very high, thus the groundwater
movement is mainly vertical through the aquiclude. Environmental properties of TNT
where determined by laboratory batch tests and column tests to evaluate TNT sorption on
soil and its distribution coefficient. A microcosm study identified the biodegradation
kinetics of TNT under aerobic condition. The monitoring of geochemical and
hydrogeological parameters show that many attenuation mechanisms are active in soil
and groundwater at the site. Laboratory tests suggest that dissolved TNT is not very
adsorbed, thus the retardation factors of the contaminants are not expected to be
important. The microcosm study revealed that TNT is rapidly transformed but is poorly
mineralised. Thus an unidentified TNT metabolite may be more recalcitrant than TNT
itself and probably accumulates in the environment.


identifier: Karanta, Gilbert  (2002). Étude comparative de méthodes de détermination de périmètres de protection autour des ouvrages de captage dans les aquifères captifs fracturés du sud-ouest du Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 258 p.

subject:
captage
aquifères
hydrogéologie
hydraulique
cartes piézométnques
eaux souterraines
Québec

abstract:
Les activités anthropiques, qu'elles soient agricoles, industrielles ou commerciales, peuvent contribuer à la dégradation des eaux potables. Au Québec, l'eau souterraine
constitue la source privilégiée d'alimentation en eau pour près de 20% de la population. Les risques inhérents à la pollution de cette ressource sont en grande partie tributaires des activités humaines à la surface du sol. Afin de préserver sa qualité au fil des années, il
s'avère nécessaire d'avoir une connaissance adéquate du système d'écoulement de l'eau souterraine et de faire la délimitation d'un périmètre autour des ouvrages de captage, à l'intérieur duquel les sources potentielles de contamination sont gérées. Le périmètre de
protection (PDP) définit un territoire, comprenant la surface et le sous-sol autour d'un ouvrage de captage (puits, sources), à travers lequel des contaminants peuvent migrer et atteindre l'eau soutenaine pompée par le captage (EPA, 1991). Le Ministère de l'Environnement du Québec (MENVQ, 2002) définit deux types de périmètres de protection selon le nouveau Règlement sur le captage des eaux souterraines: le périmètre rapproché et le périmètre éloigné. Le périmètre rapproché vise à protéger le captage
contre les sources de contamination bactérienne ou virale et correspond à une distance équivalente à un temps de transport de 200jours (protection bactériologique) et 550 jours (protection virologique). Le temps de transport utilisé dans les calculs des aires de protection dans ce mémoire et qui était en vigueur au moment de l'étude est de 60 jours. Le périmètre éloigné a pour but de protéger le captagec ontre les substances polluantes persistantes et il est défini par l'aire d'alimentation du captage. Plusieurs méthodes de détermination des PDP existent et diffèrent tant par leur degré de complexité d'application que par leurs coûts. Une méthode est d'autant plus exacte si elle permet l'intégration des caractéristiques géologiques et hydrogéologiques de la région étudiée. Aucune étude comparative de périmètres de protection n'a jusqu'à lors été faite au Québec dans les aquifères captifs de roc fracturé. Le but principal de cette étude vise à
identifier le seuil d'information nécessaire qui assure une détermination réaliste des périmètres de protection pour des conditions représentant les aquifères fracturés des
Basses-Terres du St-Laurent. L'objectif de la présente recherche est d'appliquer, de comparer et de valider differentes méthodes de détermination des périmètres de
protection applicables aux aquifères captifs en milieux fracturés.
Le contexte hydrogéologique de deux municipalités a été étudié, soit Sainte-Anne-des-Plaines et Saint-Janvier. Un essai de pompage d'une durée de sept jours a été réalisé à
chaque site, où les variations de la nappe ont été enregistrées par des capteurs de pression installés dans des puits d'observation. Les donnés recueillies ont permis d'évaluer les propriétés hydrauliques des aquifères et de permettre le calcul des périmètres de protection autour des ouvrages de captage. Sept méthodes de délimitation de périmètres de protection ont été évaluées. Pour les périmètres rapprochés, la méthode CAPZONE/GWPATH est privilégiée. Pour les périmètres éloignés, c'est la méthode
hybride 3A2E qui représente le niveau minimum de sophistication qui semble assurer une détermination réaliste des périmètres de protection.

Abstract

Human activities, whether they are agricultural, industrial or commercial, can contribute to the degradation of drinking water quality. In Quebec, groundwater constitutes the main water supply source for nearly 20% of the population. The risks of contaminating this resource are mainly tributary of the activities occurring at the ground surface. In order to preserve its quality, a good knowledge of the groundwater flow system and the delineation of an area surrounding a production well within which potential
contamination sources are managed are essential. A wellhead protection area (WHPA) is defined by the U.S. Environmental Protection Agency (EPA, 1991) as "the surface and subsurface area suffounding a water well or wellfield, supplying a public water system, an area through which contaminants are reasonably likely to move toward and reach such water well or wellfield." The Ministère de l'Environnement du Québec (MENVQ, 2002) defines two zones within the V/HPA according to the new Regulation respecting
groundwater catchment : the zone of travel (ZOT) and the zone of contribution (ZOC). The ZOT defines a distance from the well equivalent to a time that is necessary for any
bacteria (200 days) or viruses (550 days) to be degraded naturally. The time of travel used for the WHPA delineations, which was in effect at the time of the study, is 60 days. The ZOC is the area where all flow paths intercept the well over an infinite period of time. Several methods for area delineation of wellhead protection exist and differ by their degree of complexity and their costs. The integration of more hydraulic characteristics of
the study areai ncreasesth e precision of any given method.
No WHPA comparative studies were carried in confined fractured rock aquifers in Quebec until now. The overall goal of this study is to identify the minimal information
necessary to allow a realistic determination of WHPA for conditions that represent the fractured rock aquifers of the St-Lawrence Lowlands. The objective is mainly to apply,
compare and validate different methods applicable to confined fractured aquifers. The hydrogeological context of two municipalities has been investigated : Sainte-Anne-des-
Plaines and Saint-Janvier. Aquifer tests were conducted to obtain hydraulic properties. A seven day pumping test was conducted in each study area to monitor spatial and temporal hydraulic head changes. Data collected from these tests were used to evaluate the hydraulic properties of the aquifers and to delineate the wellhead protection areas. Seven delineation methods were evaluated in this study. For the zone of contribution (ZOC), the 3A2E hybrid method represents the minimal information necessary to ensure a realistic determination of wellhead protection areas. For the zone of travel (ZOT), CAPZONE/GWPATH is considered the most precise method.


identifier: Marquis, François  (2002). Incidence des propriétés minérales du dépôt sur la composition de la solution de sol et la nutrition de l'érable: vers une typologie du statut nutritif de l'érablière.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 216 p.

subject:
érable
érablières
feuillage
sol
nutrition
propriétés minérales

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.

Des désordres nutritionnels ont été associés à la vague de dépérissement quia frappé les érablières du Québec dans les années 80's. Les précipitations acides et la nature minérale du sol sont parmi les causes avancées pour expliquer ces désordres. Une étude a donc été initiée afin de comprendre comment la nature minérale du dépôt, en interaction avec les précipitations acides, affecte la nutrition de l'érablière. L'étude vise également à
doter le spécialiste et le praticien d'une méthodologie pour la caractérisation du statut nutritif de l'érablière.
Quatorze érablières présentant un contraste au niveau de la géologie régionale ont fait l'objet d'une caractérisation  pour la composition élémentaire du feuillage, la solution  de sol et les propriétés minérales du dépôt. Un diagnostic du statut nutritif des érablières a été obtenu sur la base
des teneurs foliaires et par le biais de l'approche CND( Compositional Nutrient Diagnosis). La composition de la solution de sol, obtenue par le biais d'extraits de sol saturé à , l'eau, et la composition géochimique du dépôt
nt été caractérisées selon l'approche CDA( Compositional Data Analysis). L.es valeurs CND et CDA ont par la suite
été soumises à une analyse en composante principale(ACP), une pour chaque élément de la caractérisation. Les relations entre la composition foliaire,la composition de la
solution de sol, la charge atmosphérique acide et la géochimie du dépôt ont été mises en évidence par le biais d'analyses de corrélation et de régression multiple de type pas à pas.
La composition géochimique du dépôt explique près de 80% de la variance observée pour la première composante foliaire( CF1) mise en évidence par l'ACP,laquelle traduit
principalement la composition en cations basiques du feuillage. Cinq des 14 érablières saturent fortement sur cette composante. Trois d'entre elles présentent des  carences en Ca et Mg et un déséquilibre majeur entre N et Ca. Ces érablières reposent sur un dépôt acide, présentent un fort niveau d'acidité dans l'horizon humifère et recevaient entre 1989 et 1992 une charge atmosphérique acide variant de 42 à 66 kg ha-1 an-1(NOx + SO4). Les
deux autres présentent un déséquilibre impliquant  pincipalement K et Mg. Dans l'une d'entre elles, Mg est largement en excès en raison du caractère fortement magnésien du dépôt. La deuxième composante foliaire(CF2) met en évidence un gradient dans l'indice CND de l'azote et est significativement cotrrélée à la charge atmosphérique  acide. La contribution de la charge acide au statute de l'azote se fait via l'acidification de l'horizon
humifère, la solubilisation de Al dans l'horizon B et par  un apport direct d'azote au système sol-plante. Le caractère magnésien du dépôt pour les érablières situées  dans un environnement igné et la présence de carbonate pour les érablières situées dans un environnement sédimentaire sont les propriétés minérales qui expliquent le mieux le  statut nutritif foliaire et la capacité "tampon" de l'érablière vis-à-vis l'effet délétère des précipitations acides sur le statut en cations basiques.
Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail démontrent la pertinence d'utiliser l'approche CDA pour la caractérisation de différents réservoirs d'éléments nutritifs dans l'écosystème d'érablière. C.ette approche a permis de dégager d'une manière fort efficace l'information pertinente pour la nutrition du peuplement. Le lien direct établi entre la charge atmosphérique acide et le statut nutritif foliaire de l'érablière suggère que l'approche puisse servir à l'évaluation de la charge critique et du degré de saturation en azote de l'écosystème. L'approche
développée dans le cadre de ce travail peut servir de base à
l'élaboration d'une typologie du statut nutritif de l'érablière.


identifier: Naulet, Robin  (2002). Utilisation de l'information des crues historiques pour une meilleure prédétermination du risque d'innondation. Application au bassin de l'Ardèche à Vallon Pont-d'Arc et St-Martin d'Ardèche.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 322 p.

subject:
crues historiques
inondation
analyse fréquentielle
algorythme
bassin versant
Ardèche
Vallon Pont-d'Arc
St-Martin

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.

Cette thèse aborde l'exploitation de l'information historique pour améliorer la prédétermination du risque d'inondation. Après avoir présenté la problématique en introduction, ce rapport se décompose en quatre parties.
Le chapitre 2 présente les différentes données exploitables dans L’analyse fréquentielle des crues. Les informations préhistoriques, historiques et contemporaines sont abordées en détaillant d'une part les moyens disponibles pour les obtenir et d'autre part les problèmes liés à leur utilisation. La formalisation des données sur les crues en vue de leur exploitation dans L’analyse fréquentielle est ensuite abordée.
Le chapitre 3 aborde L’analyse fréquentielle des crues avec prise en compte des données historiques et présente une synthèse des méthodes existantes. Une formulation généralisée pour la méthode du maximum de vraisemblance (MLEG) dans le cadre des séries de maxima annuels (AM) a été développée. Une adaptation de la méthode de l’algorithme des moments espérés (EMA) aux lois EV1 et GEV est également effectuée. Les méthodes adaptées aux séries de valeurs supérieures à un seuil (POT) sont présentées en second lieu. Quelques commentaires sont également effectués sur les probabilités empiriques et sur la prise en compte des erreurs de mesure des débits.
Le chapitre 4 traite de l'inventaire et de la collecte des données historiques sur les inondations à travers l'étude de cas de L’Ardèche. Une méthodologie, appelée HISToRISeUn et basée sur une collaboration entre historiens et hydrologues, a été développée. Les principaux résultats de la mise en œuvre de cette méthode sur le bassin étudié sont ensuite présentés.
Le chapitre 5 présente l’exploitation de l’information historique sur deux secteurs du bassin versant de L’Ardèche. Les données limnimétriques collectées sont critiquées puis converties en débits par le biais de modèles hydrauliques 1D. Une vérification de la stationnarité des séries reconstituées est effectuée avant d'estimer les quantiles de crue. Une comparaison des résultats  obtenus en exploitant soit l'information historique, soit l’information pluviométrique (méthode du Gradex) montre une bonne cohérence.
En guise de conclusion, nous dressons un bilan du travail réalisé et ouvrons des perspectives pour la poursuite des recherches sur la prise en compte de l’information des crues historiques.

Abstract

The symbols and special characters used in the original abstract could not be transcribed due
to technical problems. Please use the PDF version to read the abstract.
This thesis deals with the use of historical flood information to improve flood risk estimation.
The problem is presented in introduction and after this report is divided into four parts.
Chapter 2 presents the various data exploitable in flood frequency analysis (FFA). Prehistoric,
historical and contemporary information are discussed. Actual means to collect this data and
problems involved in its use are also presented. The formalization of the flood data for exploitation in FFA is then tackled.
Chapter 3 deals with FFA when historical data are taken into account and presents a synthesis
of existing methods. A generalized formulation for the method based on Maximum Likelihood
Estimators (MLEG) within the framework of the annual maximum flood series (AM) was developed.
An adaptation of the Expected Moment Algorithm (EMA) to EV1 and GEV distributions
is also carried out. Methods adapted to Peak Over Threshold series (POT) are presented afterwards.
Some comments are also carried out on plotting position and measurement errors.
Chapter 4 drafts the inventory and the gathering of historical data on floods through the
case study of Ardeche river. A methodology, called HISTORISQUR and based on a collaboration
between historians and hydrologists, was developed. Main results of this method applied to the
Ardeche river are then presented.
Chapter 5 presents the exploitation of historical information on two sectors of the catchment
area of Ardeche. The collected limnimetric data are criticized then converted into flows with
hydraulic models. The stationarity of the reconstituted series is examined before estimating
flood quantiles. A comparison of results obtained b5' exploiting either historical information, or
pluviometric information (Gradex method) shows a good agreement.
We conclude b-v striking the balance of this work and proposing future prospects of the use
of historical flood information.


identifier: Ondo, Jean-Cléophas  (2002). Étude comparative des tests de stationnarité.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 288 p.

subject:
stationnarité
hydrométéorologie
méthodes statistiques

abstract: Une des hypothèses de base de l’analyse inférentielle en hydrométéorologie consiste à supposer que le phénomène observé est resté stationnaire. La stationnarité exprime que les propriétés statistiques du phénomène étudié sont indépendantes d u temps. L'étude de la stationnarité de séries hydrométéorologiques revêt donc une grande importance en hydrologie et en climatologie. La non-stationnarité des séries hydrométéorologiques a souvent été expliquée par L’existence de certaines dérives dans le temps, en particulier par une tendance déterministe ou stochastique. De nombreux tests statistiques ont été élaborés pour caractériser et détecter de telles dérives. Lubes et al. (1998) ont montré que la persistance et la présence d'une tendance dans les séries sont les deux caractéristiques qui pénalisent le plus les performances des tests habituellement utilisés en hydrométéorologie pour détecter une tendance déterministe. Or, il s'avère que ces deux caractéristiques sont généralement présentes dans les séries hydrométéorologiques. Il y a donc un réel besoin de méthodes statistiques nouvelles pour détecter une tendance déterministe dans de telles séries. Dans cette thèse, on se préoccupe de la non-stationnarité de type rupture dans la pente Déterministe.  L'originalité de notre approche est double. D'une part, on présente une revue bibliographique des tests statistiques de stationnarité. D'autre part, on propose, pour la première fois dans la littérature hydrométéorologique, la technique des tests de Monte Carlo pour détecter une non-stationnarité de type rupture dans la pente déterministe. Dufour (1995) a démontré que ces tests, qui sont basés sur les méthodes  Randomisées, sont  des tests exacts. En somme, la contribution de cette thèse peut être résumée ainsi :  1. Sur la revue bibliographique :  a) on présente une revue de littérature extensive des tests de stationnarité ;  b) on fait le parallèle entre trois littératures relativement disparates, à savoir, la littérature statistique, la littérature hydrométéorologique et la littérature économétrique.  2. Sur ce qu'on apporte de nouveau par rapport à l’hydrologie  a) on introduit un test de Monte Carlo de détection d'une rupture ;  b) on introduit un test de Monte Carlo qui formalise la méthode de segmentation binaire pour la recherche de plusieurs ruptures ;  c) on généralise les tests qui sont introduits aux points a) et b) au cas de la dépendance sérielle (persistance) puis au cas régional (multivarié spatial) ;  d) on conduit des expériences de simulations pour comparer la performance des tests proposés ;  e) on réalise une application empirique des tests proposés.


identifier: Perron, Isabelle  (2002). Influence de la microtopographie sur le rendement des cultures et la qualité des sols.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 120 p.

subject:
microtopographie
sols
modèle numérique d'élévation
MNT
maïs
soya
agriculture

abstract:
On accorde de plus en plus d'importance à l'étude de la microtopographie en agriculture de précision car une bonne
partie de la variabilité des rendements est attribuée à l'influence du microrelief sur le régime hydrique des sols, sur le transport des éléments nutritifs et des intrants et sur la dynamique des processus érosifs à l'intérieur des
parcelles. L'objectif de cette étude était d'évaluer
l'utilité d'attributs primaires et secondaires, extraits du modèle numérique de terrain(MNT), dans un cadre d'agriculture de précision. Le modèle numérique d'élévation(MNÉ) a été élaboré à partir d'un levé topographique
intensif (grille non alignée de 4 m x 11 m) d'un champ de 12 ha (120m x 1000m ) de Marieville, comté de Rouville,
réalisé en mai 2000 au moyen d'un système de positionnement par satellite bi-fréquentiel (unité fixe et unité mobile)  de haute pécision(± 5 cm d'altitude). Les attributs
primaires ont été dérivés directement du MNÉ alors que les attributs secondaires ont été extraits des fonctions
hydrologiques du préprocesseur pépro03. Une étude
préliminaire montre de faibles relations entre les différentes propriétés du MNT, les indicateurs de la qualité des sols et le rendement, donc l'analyse statistique plus poussée a été limitée à la pente, l'indice d'hydratation superficielle et la tonalité de gris (photographie aérienne). D'autres données, telles que les
propriétés physico-chimiques de la couche de surface(N = 147) la conductivité électrique en surface(N = 1945) et en profondeur (N = 1926) et les données de rendements (N = 5950(maïs grain) et 5234( soya)) ont été recueillies et géoréférencées sur la parcelle expérimentale. La distribution des propriétés du sol et de la conductivité
électrique était bi-modale. C'est la raison pour laquelle, le champ ( population) à l'étude a été subdivisé en deux
zones au moyen d'une analyse de classification automatique à k moyennes(k-means cluster analysis) appliquée sur les données de conductivité électrique centrées et réduites.Ces deux zones appartenaient à des classes texturales
distinctes: argileuse et loameuse. Plusieurs indicateurs
ont démontré une variabilité modérée à élevée: le contenu
en sable (CV = 53 %), le contenu en argile(CV= 55 %),la
teneur en MO (CV = 35 %), le P (CV = 47 %), le K (CV = 47 %), le Mg (CV = 82 %) et le Ca (CV = 42 %). L'analyse de variographie, suivie de l'interpolation par krigeage, ont permis de caractériser la structure de la variabilité
spatiale et de localiser les zones à comportement
homogène. Les analyses statistiques ont été conduites sur les valeurs mesurées ainsi que sur les valeurs prédites
par interpolation.
Des analyses en composantes principales effectuées sur l'ensemble des données ainsi que pour chacune des zones,
ont permis de grouper les descripteurs en facteurs
facilement interprétables. Les groupements ont permis
de démontrer des relations significatives avec le
rendement des cultures. La pente, l'indice d'hydratation
superficielle et la tonalité de gris ont permis de démontrer des relations significatives avec le rendement.
Par contre, certaines propriétés (l'élévation, le contenu
en sable et en argile, la teneur en K et en Mg) étaient
modérément corrélées (Rl ≈ 0.44 et 0.57) avec les
rendements en maïs-grain et en soya. Les relations de la qualité des sols étaient plus élevées avec le maïs-grain
en 1998 qu'avec le soya en 1999.


identifier: Picher, Stéphane  (2002). Utilisation d'effluents riches en matière organique comme milieux de culture lors de la biolixiviation de sulfures métalliques.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 126 p.

subject:
matière organique
biolixiviation
sulfures métalliques
thiobacillus ferrooxydans
boues d'épuration municipales
cinétique

abstract: Depuis une cinquantaine d'années, les procédés de biolixiviation sont de plus en plus utilisés pour la récupération des métaux dans l’industrie minière. Thiobacillus ferrooxidans est la bactérie principalement impliquée dans ces procédés. Elle possède la capacité de transformer les sulfures de métaux en sulfates solubles. L'opération des procédés de biolixiviation requiert l’addition d'éléments nutritifs pour soutenir la croissance bactérienne. Le présent projet de recherche avait pour objectif d'examiner les possibilités d'utiliser différents types d'effluents riches en matière organique comme sources de nutriments pour la croissance de T. ferrooxidans lors de la biolixiviation de sulfures métalliques. Pour ce faire, des essais de biolixiviation ont été réalisés en fioles agitées, en présence de 10 % (p/v) d'un concentré de sulfures issu de la flottation de résidus miniers. Différentes dilutions de trois types d'effluents organiques (filtrat de déshydratation de boues d'épuration municipales, surnageants de centrifugation de boues de papetières et de lisier de porc) ont été employées comme milieux de culture en comparaison à un milieu synthétique. L'activité microbienne a été suivie par les mesures du potentiel d'oxydoréduction (POR), ainsi que de la solubilisation du Fe, du Cu et Zn. La dilution des effluents organiques s'est avérée nécessaire afin de diminuer les concentrations de carbone organique dissout (COD) inhibant la croissance de T. ferrooxidans. La toxicité du COD est apparue à une concentration supérieure à 180 mg/L dans le cas de surnageant de lisier, alors qu'une concentration supérieure à 500 mg/L inhibait la croissance dans le filtrat de boues d'épuration. En revanche, aucun effet inhibiteur n'a été observé dans le cas de l'utilisation du surnageant de boues de papetières. Une importante baisse du COD a été mesurée lors de tous les essais de biolixiviation. Ce phénomène pourrait être attribuable à la consommation de la matière organique dissoute par la microflore hétérotrophe acidophile présente dans les effluents. La croissance de la moisissure Cladosporium sp. a été vérifiée dans chacun des milieux. Les meilleurs rendements de solubilisation du Fe, du Cu et du Zn ont été obtenus en utilisant le surnageant de boues papetières non-dilué avec des valeurs respectives de 45 %, 43 % et 35 %. Dans ce cas, la solubilisation du Cu et du Zn était supérieure à celle mesurée avec un milieu synthétique employé comme contrôle positif. Cependant, la concentration de Fe en solution au terme de l’essai était légèrement inférieure à la valeur du contrôle. La valeur de solubilisation du Fe la plus élevée en utilisant le filtrat de boues d'épuration a été de 4l %. Le meilleur résultat obtenu avec le surnageant de lisier consiste en une solubilisation de 32 % du Fe mesuré. En somme, cette étude a permis de démontrer que des effluents riches en matière organique peuvent être utilisés pour soutenir la croissance de T. ferrooxidans lors de la biolixiviation de sulfures métalliques. Cette pratique pourrait être mise à profit dans divers types de systèmes de lixiviation bactérienne, dont la biolixiviation en réacteur, en piles et la biolixiviation in situ.


identifier: Poulain, Alexandre  (2002). Réduction biologique et photochimique du mercure dans un lac du bouclier canadien: cas du lac 658 de la région des lacs expérimentaux.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 99 p.

subject:
biologie
photochimie
mercure
microorganismes
Hg
MVD
lac
bouclier canadien

abstract: La formation de mercure volatil dissous (MVD), formé majoritairement de mercure élémentaire, permet, grâce au phénomène d'évasion, de réduire le réservoir de mercure disponible pour la méthylation. En milieu naturel, les réactions photochimiques et biologiques permettent d'expliquer cette formation, mais les acteurs de cette production (ligands, types de micro-organismes...) sont méconnus. Notre étude prend place au sein du vaste projet METAALICUS (Mercury Experiment to Assess Atmospheric Loading in Canada and the United-States), visant au suivi du destin de trois isotopes stables appliqués sur les trois composantes du bassin versant d'un lac, (la zone humide, la zone sèche et le lac lui-même). Nous avons tenté de mettre en évidence la participation et l’importance relative des phénomènes biologiques et photochimiques conduisant à la formation de mercure volatil  dissous à des concentrations naturelles de l’ordre du picomolaire. Pour cela, nous avons suivi tu distribution spatio-temporelle des concentrations en MVD au sein de la colonne d'eau du Lac 658 de la Région des Lacs Experimentaux. Ce suivi s'est traduit par la conduite de profils en profondeur tout au long de note période d'échantillonnage, entre mai et octobre 2001, en février et mars 2002, puis finalement, entre juin et août 2002. Afin de caractériser au mieux la cinétique des réactions de surface et les types de réactions impliquées plus en profondeur, nous avons conduit des expériences  d'incubation in-situ. En surface, les réactions photochimiques dirigent principalement la formation de  mercure volatil dissous. Ces réactions permettent à 20Yo de la charge de mercure isotopique ajoutée au lac sur une période de 20 semaines de retourner vers l’atmosphère grâce aux processus d'évasion. En profondeur, la production de mercure volatil dissous est fortement associée aux organismes phytoplanctoniques typiquement les Chrysophycées et les Dinoflagellés, populations majoritaires des blooms métalimnétiques de la Région des Lacs Expérimentaux. Cette génération est stoppée lors de l'ajout d'un inhibiteur de la  photosynthèse, conduisant à une diminution des concentrations d'environ 45% par rapport aux concentrations initiales. Cette diminution est attribuée aux réactions  d'oxydation. À la base de l'hypolimnion, les mécanismes responsables de la réduction du Hg restent incertains. Les organismes procaryotes, par une voie différente de celle du mer-opéron  classiquement rencontré, pourraient être les acteurs de cette réduction. Cependant, les réactions abiotiques impliquant les substances humiques en milieu dépourvu d'oxygène constituent toujours une hypothèse d'intérêt.


identifier: Saint-Germain, Philippe  (2002). Caractérisation magmatique et géochimique du complexe de gabbronorite et de monzonite de Matamec, région de Sept-Iles, Greenville Orientale (Québec).  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 192 p.

subject:
magmatique
géochimie
macroscopiques
microscopiques
magmas
complexe de gabbronorite
monzonite de Matamec
Sept-Iles
Greenville Orientale

abstract:
Le Complexe intrusif de Matamec (1.38-1.35 Ga) se situe en Moyenne-Côte-Nord, dans le centre-est de la Province géologique de Grenville au Québec. I1 représente une intrusion mafique-felsique en feuillets d'envergure régionale (80 x 40 km) chevauchée sur les gneiss
migmatisés du Complexe de Manitou lors de l'orogénie grenvillienne. Les gabbronorites massifs y dominent et y sont intercalés avec des lambeaux de paragneiss et des feuillets massifs à foliés de mangérites, de monzonites et de granites porphyriques, communément à texture rapakivi. Des zones de mélange de magmas, contenant des enclaves gabbronoritiques microgrenues incluses dans des phases monzonitiques ou monzodioritiques hybrides, sont communes dans le Complexe et reflètent une mise en place contemporaine des magnas mafiques et felsiques. La structure des enclaves comporte tous les intermédiaires entre des enclaves amiboïdes et massives et des enclaves allongées, qui définissent une foliation magmatique et, par endroits, des plis d'écoulement. Certaines enclaves sub-verticales, situées de part et d'autre du Complexe,
présentent des critères de polarité à leur base structurale (e.g., empreintes de charge, skuctures de flamme, veines granitiques ascendantese t moulage de phénocristaux), qui témoignent d'une mise en place et d'une cristallisation à l'horizontale des feuillets. Des faciès intermédiaires et hybrides issus d'un mélange entre des magmas mafiques et felsiques affleurent sporadiquement à l'intérieur du Complexe et ont été identifiés comme des monzodiorites quartzifères. Ces roches comportent des xénocristaux de quartz et de feldspath potassique baignant dans une matrice
dioritique à grain fin. Les textures de type rapakivi et les mégacristaux de quartz présents dans les monzonites et les monzodiorites, ainsi que la présence de zonations oscillatoires dans les zircons et localement dans le plagioclase, témoignent de conditions d'instabilité lors de la cristallisation de ces magmas. Ces textures seraient attribuables à des processus de mélange magmatique, avec
ou sans homogénéisation. Les unités intrusives du Complexe de Matamec sont en grande majorité subalcalines et
métalumineuses. Les roches mafiques montrent une signature tholéiitique, tandis que les roches felsiques sont de composition calco-alcaline. Les gabbronorites ont des teneurs en SiO2 variant de 45 à 54% poids, un Mg# situé entre 34 et 62 et des spectres normalisés enrichis en terres rares (TR) légères, éléments à grand rayon ionique (LILE), Th et Zr et appauvris en Nb, Ta, Ti, Y et
métaux de transition (e.g., Cr et V). Également, ces roches sont généralement caractérisées par une anomalie négative en Eu. L'enrichissement très important en TR légères et en éléments fortement incompatibles (Cs, Rb, Ba, Th, U et K) comparativement à une signature appauvrie du type «MORB» (basaltes de fond océanique associés aux rides médio-océaniques), la présence de fortes anomalies négatives en Nb-Ta relativement aux TR, l'appauvrissement en TR lourdes
(fractionnement du rapport Gd/Yb), les teneurs en SiO2 (de 45 à 54 % poids), ainsi que le caractère differencié (faibles valeurs du Mg#) des gabbronorites du Matamec, sont des caractéristiques géochimiques importantes qui s'apparentent à celles de tholéiites continentales
intra-plaques. Les granitoïdes du Complexe de Matamec sont par ailleurs interprétés comme des granitoïdes subalcalins, métalumineux et de type-A.
Les feuillets de roches felsiques, lorsqu'ils ne sont pas massifs, présentent une foliation magmatique communément reprise à l'état solide dans le champ de stabilité de l'orthopyroxène et, par endroits, une fabrique gneissique à mylonitique le long de zones de cisaillement. Tous ces
éléments structuraux sont parallèles entre-eux et sont recoupés par des dykes mafiques, dont le dyke gabbronoritique, peu ou pas recristallisé, du lac Volant, daté à 1351 ± 6 Ma. Cette observation démontre que la déformation interne et la recristallisation du Complexe de Matamec ont eu lieu entre I37l et 1351 Ma et qu'elles sont syn- à tardi-magmatiques.
En s'appuyant sur les textures et structures magmatiques, ainsi que sur la signature géochimique des feuillets intrusifs, des zones de mélange de magmas et des dykes mafiques ou microdioritiques, nous évoquons la possibilité que le Complexe de Matamec puisse résulter de la construction polyphasée d'une chambre magmatique du type «MASLI»(MAfic-Silicic Layered Intrusion) formée par injections successives de magmas mafiques et felsiques à la base ou au sein de la croûte continentale inférieure, lors d'un sous-plaquage magmatique. Un affaissement du plancher de cette chambre aurait conduit à une transposition à la verticale des feuillets précoces et à du cisaillement interne pour accommoder ces réajustements. Le chevauchement du Complexe lors de l'orogénie grenvillienne aurait ainsi repris, accentué et complexifié une structure magmatique préexistante.


identifier: Savary, Stéphane  (2002). Modélisation et suivi complet du couvert nival, sur le sous-bassin LG4 de la rivière La Grande, à l'aide du modèle français CROCUS.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 236 p.

subject:
modélisation
couvert nival
sous-bassin
fonte des neiges
CROCUS
LG4
rivière La Grande

abstract: Au Québec, l’accumulation de la neige au sol prend une grande importance dans bon nombre d'activités humaines. Par exemple, construction d'ouvrages d'art permettant la  régularisation des débits des cours d'eau et la constitution de réservoirs servant à la production d'hydroélectricité doit aussi tenir compte des apports provenant de la fonte de la neige. Face à cette importance de la neige, il devient fort intéressant de faire appel à  des outils de modélisation dans le but de faire le suivi du manteau neigeux par la simulation des différents processus physiques agissant sur le couvert nival. En ce sens, la présente recherche vise à procéder à la simulation du couvert nival sur le sous-bassin LG4 de la rivière La Grande puisque la connaissance de l'évolution du processus de fonte du couvert nival est essentielle à la prévision d'écoulement contribuant à la recharge des réservoirs d'emmagasinement des grands barrages du Nord du Québec.  Plus précisément, la présente recherche vise à utiliser et à adapter aux conditions environnementales du Nord du Québec, le modèle français multicouches CROCUS de suivi et de fonte du couvert nival. Le choix du modèle réside dans le fait que CROCUS a été développé pour prendre en compte la plupart des phénomènes affectant l'évolution du couvert de neige. De plus, ce modèle présente bon nombre de coefficients empiriques pouvant être ajustés aux conditions environnementales du Nord du Québec. Le choix du site d'étude s'accorde avec la présence de stations d'acquisition de données sur le couvert nival et la disponibilité d'un large éventail de données météorologiques  essentielles aux modélisations. Préalablement aux modélisations, les données météorologiques ont été soumises à un prétraitement visant leur correction et leur mise en forme face aux exigences du modèle. Suite au prétraitement des données d'entrée, le modèle CROCUS a pu être utilisé dans le but de reproduire les profils de densité et de température du couvert neige ainsi que son évolution. Afin d'améliorer les résultats obtenus, le modèle CROCUS a été ajusté aux conditions météorologiques du secteur d'étude par l’intermédiaire de certains paramètres ou calculs. Cet ajustement prend place dans : le tassement de la neige, le calcul de la densité de la neige fraîche, la fonte printanière, les précipitations, le calcul du rayonnement infrarouge Finalement, le modèle a pu être vérifié sur l’ensemble des stations d'acquisition de données sur le couvert nival au cours de trois périodes hivernales. La qualité des modélisations suite à l’ajustement du modèle CROCUS démontre clairement son aptitude à la réalisation de simulation sur le sous-bassin LG4 dans le but de reproduire les profils de température et de densité du couvert de neige ainsi que son évolution.


identifier: Beauchesne, Isabel  (2003). Procédé de décontamination des boues d'épuration municipales: analyse de l'effet des conditions opératoires sur la performance du procédé.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 177 p.

subject:
décontamination
boues d'épuration municipales
MÉTIX-AC

abstract: Au cours des dernières années, les gouvernements se concentrent sur la problématique de la disposition des déchets. A ce sujet, la gestion des boues d'épuration municipales cause un problème s'amplifiant alors que leur décontamination s'avère nécessaire pour leur valorisation.  Cette décontamination doit toutefois s'effectuer sans affecter la qualité nutritive des boues. L'efficacité du procédé MÉTIX-AC de décontamination des boues d'épuration municipales a été étudiée sur des boues biologiques, type le plus répandu. Le procédé a donc été optimisé par l'étude  de l'impact des paramètres opératoires (pH, potentiel d'oxydoréduction, solution lixiviante utilisée - effet du peroxyde d'hydrogène et du chlorure ferrique -) sur la solubilisation des métaux (Cu, Zn, Ni, Cr, Cd, Pb, Mn), la perte en éléments nutritifs (P, K, Mg, DCO, Ca, Na) ainsi que la qualité du conditionnement chimique obtenue suite au traitement. Les tendances observées ont été analysées,  les conditions cibles d'opération déterminées et, finalement, un modèle mathématique a été construit, permettant une sélection de la zone de travail privilégiée selon l'importance accordée à chaque paramètre (métaux - ou métal particulier -, qualité nutritive, conditionnement, coûts). Les résultats montrent que le procédé est efficace pour la décontamination des boues biologiques de la Haute-Bécancour, en réduisant la concentration en cuivre, élément le plus restrictif à la valorisation de ces boues, j’usqu'à l'atteinte des normes d'excellente qualité environnementale(C1, épandage agricole au Québec). Une solubilisation significative du zinc, du nickel, du plomb, du manganèse est favorisée par l’acidification des boues, un ajout de fer ferrique améliorant la solubilisation du chrome et du cadmium. Toutefois, la solubilisation du nickel, bien qu'en  concentration importante, est insuffisante pour atteindre la norme Cl. À l'exception des pH extrêmement acides, les éléments nutritifs sont maintenus dans les boues, particulièrement par précipitation préférentielle du phosphate ferrique. L'impact sur les boues d'une certaine concentration de produits chimiques étant très variable, Ia  zone de travail cible est exprimée en termes de proportion de réactifs. Elle consiste en l'utilisation de fer ferrique à des concentrations de trois à 7 fois supérieures (cibler 5,6, la floculation pouvant être ardue près de 7) à celle de peroxyde d'hydrogène. La concentration de peroxyde d'hydrogène devrait idéalement être d'environ l0 kg/tbs, quantité suffisante pour assurer la désinfection des  boues, la suppression des odeurs et minimiser la formation de précipité métallique. L'acide devrait donc être ajouté pour obtenir un pH inferieur à 2,5 mais supérieur à 2,0 (cibler entre 2,2 et 2,3), alors que le potentiel d’oxydoréduotion obtenu devrait se situer à des valeurs supérieures à 450 mV (cibler 450 à 475 mV).  Les travaux ont également permis de proposer un modèle mathématique qui déterminera la zone de conditions opératoires adéquate pour solutionner certaines problématiques à venir. Il faut toutefois réaliser que cette zone cible doit plutôt être vue en tant que proportions de réactifs pour atteindre les conditions de pH et POR cibles, et non de concentrations puisque différentes boues ont différents pouvoirs tampons et réactivité générale.


identifier: Bergeron, Pascal  (2003). Dynamique récente de quelques versants argileux des régions de la Baie et de la rivière des Outaouais: une analyse dendrochronologique.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 83 p.

subject:
dendrochronologie
versants argileux
Breckenridge
La Baie
rivière Outaouais

abstract:
La dimension temporelle de l'évolution des versants argileux est un aspect
fondamental de l'étude de la stabilité des pentes. Parmi les méthodes disponibles pour évaluer
la déformation des versants meubles au cours du temps, l'analyse dendrochronologique
s'avère un outil intéressant pour peu que les terrains soient boisés. L'enregistrement des
déformations par les arbres est non seulement un indicateur de l'état de la stabilité actuelle des
versants, mais il permet également de reconstituer la dynamique temporelle de ces
déformations. Afin d'illustrer le potentiel de cette approche, deux sites en terrains argileux ont
fait l'objet d'une investigation dans le cadre de ce travail.
Les sites d'études sélectionnés présentent des signes clairs d'instabilité présente ou passée, et
ont été affectés historiquement par de nombreux glissements de terrain. Le premier site, situé
dans les Basses-Terres de la rivière des Outaouais, comprend deux secteurs en amont de la
rivière Breckenridge. Ces secteurs ont, entre autres, fait l'objet d'études géotechniques et de
mesures inclinométriques de la fin des années 60 jusqu'en 1976. Ces enregistrements sont
utilisés pour valider l'approche dendrochronologique suivie dans ce travail. L'autre site,
localisé dans les Basses-Terres du Saguenay, couvre le secteur de la rue McNicoll à Ville de
La Baie où une avalanche de boue s'est produite suite aux fortes précipitations de juillet 1996
(déluge du Saguenay).
L'enregistrement des mouvements du substrat par les arbres a été étudié en considérant: 1)
l'apparition de bois de réaction, et 2) l'excentricité des cernes de croissance. Les résultats
montrent que la dendrochronologie permet de dater avec précision des instabilités de versants
en terrains argileux et, notamment, les phases préliminaires de déformations qui conduisent
éventuellement à l'initiation des glissements de terrain. L'analyse de paramètres climatiques a
d'identifier les conditions environnementales qui prévalaient pour certaines périodes de
déformation.
Cette étude montre que l'analyse dendrochronologique est une méthode qui présente un bon
potentiel pour identifier les périodes durant lesquelles les versants argileux se déforment avant
que le glissement de terrain se produise. Elle permet non seulement de dater certaines périodes
de déformations et les ruptures qui ont façonné les versants mais de caractériser indirectement
le contexte environnemental entourant ces mouvements.