identifier: Beauchemin, Suzanne  (1996). Évaluation du risque de lessivage du phosphore dans les sols agricoles.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 170 p.

subject:
lessivage
phosphore
cinétique de sorption
cinétique de désorption
sol agricole
engrais organiques
eau de drainage
écosystème
évaluation
bassin versant
rivière Beaurivage
St-Hacinthe

abstract:
Les sols agricoles cultivés de façon intensive ou fertilisés depuis de nombreuses années avec
des amendements organiques présentent aujourd'hui une accumulation notable en P, au point
où leur capacité de fixation s'en trouve diminuée. Bien que le P soit habituellement un
élément très peu mobile dans les sols, l'augmentation du pool de formes labiles sous ces
conditions accroît le risque de lessivage en profondeur. Le but de la thèse est de documenter
ce risque dans les sols agricoles de deux agro-écosystèmes nettement distincts, tant par la
nature de leurs sols et des engrais appliqués, que par le type de gestion des sols qui y est
pratiqué.
Le premier agro-écosystème est celui du bassin versant de la rivière Beaurivage. Il est
caractérisé par une concentration importante de productions animales. Les sols
majoritairement podzoliques et ayant une bonne capacité de rétention en P reçoivent une
fertilisation principalement organique. La topographie de la région est ondulée avec des
pentes variant de 2 à 5%. Une étude antérieure de caractérisation des formes de P dans les
trois horizons des 5 séries de sols dominantes a démontré une augmentation significative du
P soluble à l'eau dans l'horizon C des sols agricoles par rapport aux sols forestiers. Cette
observation suggère une plus grande contribution des premiers à la contamination des eaux
en P par lessivage. L'étude de ce système a été complétée en étudiant la cinétique de sorption
et de désorption du P dans les trois horizons génétiques d'un sol Mawcook provenant de
trois utilisations de sol très différentes: un site forestier (F) et deux sites agricoles associés à
des apports modérés (D) ou excessifs (SN) de P. Des essais de lessivage ont été réalisés en
utilisant une solution d'électrolytes de O,O1M KCl enrichie de 5 mg P L⁻¹ pour saturer le sol
en P dans une première phase de sorption, puis en laissant percoler une solution
d'électrolytes (O,O1M KC1) non enrichie en P pour induire la désorption. Selon le modèle
incrémental utilisé, il est estimé que la capacité résiduelle de sorption du P est de 50% moins
élevée dans l'horizon A des sols agricoles étudiés que dans celui du site forestier. Cette
capacité se révèle comparable dans l'horizon B. Dans l'horizon C, la capacité de sorption du
sol SN est de 25% celle des deux autres sites. Après saturation des sols en P, la quantité
potentiellement désorbable de P dans les horizons A et B des sites agricoles est deux fois plus
grande que celle du site forestier. Les résultats suggèrent que le sol associé à la plus haute
densité animale (SN) risque plus de perdre du P par lessivage que les sols associés à des
densités animales moindres (F ou D).
Le deuxième agro-écosystème étudié est celui de la région de St-Hyacinthe. La production
végétale y est plus intensive que dans le bassin de la Beaurivage et se distingue notamment
par la 'culture de maïs-grain (Zeamays L.) et de soya (Glycine max Merrill.). Les sols sont de
nature gleysolique; leur capacité de sorption en P est habituellement plus faible que celle des
sols du bassin de la Beaurivage ayant une texture comparable. La majorité des sols cultivés
sont plats et drainés souterrainement. L'étude de ce système a pour but de faire le point sur
l'état de saturation des sols en P ainsi que sur la teneur en P des eaux de drainage afin
d'établir de possibles relations entre les teneurs de P dans la couche de labour et celles de
l'eau de drainage. Neuf séries de sols gleysoliques, à raison de 3 sites par série, ont été
échantillonnées selon les 4 couches suivantes: 0-5 cm, horizons A, B et C. Diverses formes
de P ont été caractérisées dans les échantillons de sol: P soluble à l'eau (Pw), P extractible au
NaOH+Na₂EDTA et réactif au molybdate (Piₒ), P extractible au Mehlich III (M3P), P
extractible à l'oxalate et réactif au molybdate (Piₒₓ) et P total du sol (Pt). L'indice de
saturation en P des sols a été calculé en divisant la teneur en Piox par la somme des teneurs en
Fe et Al extractibles à l'oxalate et exprimées en mmol kg⁻¹  (Piₒₓ/(Feₒₓ+Alₒₓ)) . L'eau de
drainage a également été prélevée à chaque site en 1994 et 1995. Sa concentration en P total
(TP), P dissous réactif au molybdate (DRP), P dissous organique (DOP), P total particulaire
(TPP) et P total dissous (TDP) a été déterminée.
La norme de qualité des eaux de surface de 0,03 mg TP L⁻¹  est dépassée dans 14 sites sur 27
en 1994 mais dans seulement 6 sites sur 25 en 1995. Sur les 14 sites excédant la norme en
1994, 10 sont de nature argileuse et trois autres ont une texture sableuse. Le P associé à ces
plus fortes concentrations se présente principalement sous forme TPP (> 50% du TP) alors
que la forme DOP représente moins de 30%. Une situation inverse est notée pour 1995.
Alors que les concentrations en TP excèdent rarement 0,03 mg L⁻¹, le DOP est la forme
dominante avec plus de 40% et la forme TPP ne représente plus que < 50% du TP.
Parallèlement à ces résultats, la distribution des précipitations se révèle assez régulière en
1995 mais une période de sécheresse interrompue par une pluie importante au moment de
l'échantillonnage vient caractériser l'année 1994. Ces observations suggèrent donc que
l'écoulement préférentiel dans les sols argileux est une source "non négligeable de
contamination des cours d'eau en P lorsque les conditions pluviométriques sont propices à
induire le fendillement. Sous des régimes d'humidité plus favorables, la concentration en TP
des eaux de drainage de la majorité des sols reste en-deçà de la norme.
Lorsque l'écoulement préférentiel semble être le principal mécanisme responsable des pertes
en P vers les drains, il est difficile de prédire les concentrations en TP de l'eau de drainage à
partir des propriétés du sol de surface. Toutefois, les concentrations en TP sont reliées à la
teneur en P dans la couche arable lorsque ce facteur est négligeable. Ainsi, pour les sols à
substratum calcaire, la teneur en M3P ou Pw explique 70% de la variation de TP en 1995.
Jusqu'à 82% de la variance de TP est expliqué par l'indice de saturation (Piₒₓ/(Feₒₓ+Alₒₓ))
couplé à la teneur en Pw de l'horizon A. De même, en regroupant les sites argileux, la teneur
en Piₒₓ et le contenu en sable de la couche de surface 0-5 cm expliquent 66% de la variation
de TP. La teneur en Pi Piₒ de cette même couche explique, à elle seule, 44% de la variance de
TP dans les sols argileux. L'absence de variation significative des concentrations en DOP
entre les deux années d'échantillonnage suggère qu'il existe un lessivage de base en P
attribuable surtout à la forme organique. Cependant, le niveau de contamination en P de l'eau
de drainage en absence d'écoulement préférentiel devient problématique seulement lorsque les sols présentent des teneurs excessives en P. Pour les sols à substratum calcaire, ce seuil est
fixé à 110 mg M3P kg⁻¹, ce qui équivaut à la classe de fertilité "excessivement riche"
reconnue pour les cultures de maïs et soya. Or, 33% des sites échantillonnés ont déjà atteint
ce niveau d'enrichissement. Bien que le seuil critique doive être défini pour les autres types
de sol, cet état de fait indique clairement l'urgent besoin de fixer des seuils maximums
d'enrichissement en P dans les sols agricoles afin de limiter à long terme la dégradation des
cours d'eau.
Finalement, la présente étude met en évidence le besoin de rectifier la croyance générale sur le
caractère typiquement immobile du P dans la plupart des sols minéraux. Dans les sols
recevant de façon répétitive d'importants apports de fumure organique, l'accumulation
notable de formes labiles et organiques, par rapport aux sols forestiers de même nature,
favorise la migration du P en profondeur et accroît le risque de lessivage dans les eaux
souterraines. Dans les sols relativement plats, drainés souterrainement et intensivement
cultivés, les pertes en P dans les eaux de drainage peuvent contribuer significativement à
l'eutrophisation des cours d'eau lorsque les sols présentent des teneurs excessives. Les sols
argileux représentent un risque supplémentaire pour l'environnement en raison de leur
vulnérabilité au fendillement lors de période de sécheresse. Afin d'évaluer l'importance
relative du lessivage en P par rapport au ruissellement, sa contribution à la contamination des
eaux de surface reste à être déterminée en termes de charge polluante pour chacun des deux
agro-écosystèmes.


identifier: Beaudry, Châtelaine  (2013). Hydrogéochimie de l'aquifère rocheux régional en Montérégie est, Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 210 p.

type:
Thèse
Non évalué par les pairs

format: application/zip application/pdf

subject:
aquifère rocheux
base de données
géochimie
qualité
eau souterraine
propriétés physicochimiques
géologie
hydrogéologie
méthode graphique
statistique
hydrogéochimie
Montérégie

abstract:
L'étude hydrogéochimique régionale en Montérégie Est a été réalisée dans le cadre d'un projet
de caractérisation hydrogéologique financé en grande partie par le ministère du Développement
durable, de l'Environnement, de la Faune et des Parcs (MDDEFP) du Québec. Le projet a été
réalisé par l'Institut national de la recherche scientifique (INRS), la Commission géologique du
Canada (CGC), l'Institut de recherche en agroenvironnement (IRDA) et l'OBV Yamaska avec la
contribution de plusieurs partenaires régionaux. Le territoire à l'étude, la Montérégie Est, s'étend
sur environ 9 000 km² dans le sud du Québec. Il comprend trois bassins versants et est caractérisé
par une variété de contextes géologiques, hydrogéologiques et hydrogéochimiques. En fonction
de particularités communes basées essentiellement sur la géologie, la région a été divisée en cinq
contextes hydrogéologiques: les Basses-terres du Saint-Laurent à l'intérieure desquelles se
distinguent les parties nord et sud en fonction de l'épaisseur des sédiments superficiels, les
Hautes-terres appalachiennes sculptées par le passage des glaciers (il y a plus de 16 000 ans), le
Piémont appalachien qui est transitoire entre les hautes et les basses terres, ainsi que les sept
intrusifs d'âge Crétacé, correspondant aux Collines montérégiennes, alignés d'ouest en est au
centre de la région.
Les objectifs de l'étude étaient de dresser un portrait global de la qualité des eaux souterraines,
d'identifier les différents groupes d'eau associés au système aquifère rocheux régional, d'établir
des relations entre ceux-ci, ainsi que d'identifier et comprendre les mécanismes contrôlant la
chimie de ces groupes. Ultimement, le portrait hydrogéochimique de la région devrait aussi
permettre d'améliorer la compréhension du système d'écoulement régional.
Cette étude est basée sur les caractéristiques physico chimiques, chimiques et isotopiques de 242
échantillons d'eau recueillis dans des puits aménagés dans les aquifères rocheux (86 %) et dans
les aquifères granulaires (14 %). Des groupes d'eau ont été définis et interprétés à l'aide
notamment de méthodes d'analyse statistique multivariée. L'analyse hiérarchique regroupée
(clustering) a été utilisée pour définir des groupes d'eau ayant des caractéristiques communes sur
la base de 16 paramètres géochimiques. L'analyse en composantes principales a servi à faire
l'interprétation des interactions entre les groupes en définissant des composantes géochimiques
permettant de mieux expliquer la variabilité de la composition chimique de l'eau souterraine.
Différentes analyses graphiques ont permis de compléter l'interprétation des mécanismes
géochimiques importants. Huit groupes d'eau, composés d'échantillons ayant des
caractéristiques similaires, ainsi que trois pôles géochimiques (end-members), permettent de
décrire l'évolution géochimique de l'eau souterraine et les relations entre les types d'eau.
L'information géochimique permet aussi de mieux comprendre la dynamique du système
aquifère régional.
La qualité des eaux souterraines de la région à l'étude est en général assez bonne, car peu de
dépassements des normes ont été observés. Par contre, une vaste zone (~2 200 km²) au nord-ouest
de la région contient de l'eau saumâtre, impropre à la consommation. Celle-ci est liée à
l'invasion des aquifères par l'eau de l'ancienne Mer de Champlain qui a occupé la vallée du
Saint-Laurent pendant approximativement 1500 ans après la fin de la dernière glaciation, soit il y
a environ 11 000 ans. Ces eaux souterraines saumâtres sont entourées par des eaux fortement
alcalines et sodiques, en milieu captif à semi-captif, dont la composition est principalement
contrôlée par le mécanisme d'échange ionique des minéraux argileux entre les cations Na+ et
Ca² +, résultant du lessivage de l'eau d'origine marine et qui contrôle la composition de trois
groupes d'eau. Une recharge des aquifères s'effectue en milieu semi-captif dans le sud des
Basses-terres ainsi que dans le nord du Piémont. Ces eaux de recharge sont mélangées avec des
eaux marines résiduelles. L'eau dans les Hautes-terres et le sud du Piémont est nettement moins
chargée en ions, car les contextes géologiques favorisent une recharge plus importante de
l'aquifère rocheux dans un environnement qui, en grande partie, n'a pas été affecté par l'invasion
marine. Un type d'eaux relativement anciennes et évoluées est aussi largement présent dans les
Hautes-terres ainsi que dans une partie du Piémont. Plusieurs questions demeurent cependant en
suspend par rapport à leur origine, dont l'interprétation exigerait des données géochimiques plus
spécifiques, telles que des résultats de datation à l'aide des gaz dissous.
En plus d'expliquer l'évolution géochimique de l'eau souterraine, cette étude a permis de fournir
des informations essentielles à la compréhension régionale du système d'écoulement, incluant
l'identification des zones de recharge et de résurgence, le temps relatif de résidence de cette eau
en fonction des contextes hydrogéologiques, ainsi que des indications du faible écoulement dans
la zone d'eau saumâtre se trouvant en conditions captives au nord-ouest de la région. Nos
travaux démontrent d'ailleurs que le lessivage progressif des eaux marines n'est pas encore
complété pour cette zone.

The groundwater chemistry of fractured-rock aquifers of the Montérégie Est region, in southern
Quebec, Canada, was studied as part of a regional hydrogeological assessment project mainly
funded by the Quebec Environment Ministry (Ministère du Développement durable, de
l'Environnement, de la Faune et des Parcs, MDDEFP). This project was jointly carried out by the
Institut national de recherche scientifique (INRS), the Geological Survey of Canada (GSC), the
Institut de recherche en agroenvironnement (IRDA) and OBV Yamaska, along with a few other
regional partners. The study area, which covers 9 000 km²
, includes three major watersheds and
a variety of geological, hydrogeological and hydrogeochemical contexts. Five hydrogeological
contexts were defined in the study area, mainly based on geology: the St. Lawrence Lowlands,
which were subdivided in northern and southern parts since the former is overlain by thick
continuous marine clay and silt deposits, the Appalachian Uplands that comprise glacial valleys
and thin till deposits from the last glaciation (about 16 000 years ago), the Appalachian
Piedmont, which is a transition zone between the Lowlands and the Uplands, and seven
Cretaceous mafic intrusives forming the Monteregian Hills, wich are aligned east-west at the
center of the study area.
The objectives of the study were to assess groundwater of this vast area, identify water groups
associated with the regional bedrock aquifer system, establish relationships between them, as
weIl as identify and understand the mechanisms controlling groundwater composition of these
groups. Ultimately, this groundwater quality assessment should also contribute to a better
understanding of the regional groundwater flow system.
For this study, 242 water samples from bedrock aquifers (86%) and granular aquifers (14%)
were obtained and analyzed for physico-chemical, chemical and isotopic parameters. Water
groups were defined and interpreted using Multivariate Statistical Analysis methods.
Hierarchical Cluster Analysis (HCA) was used to group samples into families having commop
characteristics based on 16 geochemical parameters. Principal Components Analysis (PCA)
supported the understanding of relationships between water groups and their evolution through
the definition of geochemical components that better explain the variability of groundwater
composition. The use of a variety of geochemical graphs also supported the interpretation of the
major geochemical processes. Eight water groups were defined and three end-members were
identified, which describe the geochemical evolution of groundwater as weIl as the relations
between water groups. The geochemical information also provided a better understanding of the
regional aquifer dynamics.
The overall water quality is generally good in the Montérégie Est area, since a restricted number
of parameters exceed drinking water limits. However, a wide 2 200 km² area containing non
potable brackish groundwater was delineated in the north-western part of the study area. This
brackish water is related to the Champlain Sea, which occupied the St. Lawrence valley for
approximately 1 500 years after the end of the last glaciation, about 11 000 years ago. The
brackish water zone is surounded by strongly Na-rich and alkaline groundwater, whose
composition is mainly controlled by Na+-Ca²+ ion exchange. This water is characteristic of the
freshening pro cess caused by the mixing of fresh and saline waters. This important mechanism
controls the composition of three water groups. Young groundwater, indicative of recharge
zones, is encountered in the southern part of the Lowlands, in the north-western part of the
Piedmont and in the Appalachian Uplands (mainly in the south-eastern part). Inside the former
Champlain Sea limit, young waters are often nlÏxed with residual brackish water. Fresh waters
from the Uplands and southern Piedmont contain less TDS because topography and geology
favor higher recharge rates in an environment has mostly not been affected by the marine
invasion. Relatively old and evolved groundwater is present in the Uplands and part of the
Piedmont. Many questions remain unanswered concerning the origin of this water, whose
interpretation would require more specific geochemical data, such as dissolved gases dating
datas.
Beside the contribution of this study to the understand of the geochemical evolution of
groundwater, this study also significantly contributed to the understanding of the regional
bedrock aquifer flow system by identifying recharge and discharge areas and groundwater
relative travel time in the different hydrogeological contexts. It has also provided evidences of
the slow groundwater flow that explains the presence of the brackish water zone, in which the
progressive desalination process is still on-going.


identifier: Beaulieu, Claudie  (2009). Homogénéisation des séries de précipitations: identification des techniques les plus prometteuses et nouveaux développements.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 336 p.

subject:
homogénéisation
précipitations
méthodes bayésiennes
distributions asymétriques
climat
simulation de Monte Carlo
Québec

abstract:
Le terme homogénéisation désigne la correction de séries de données climatiques contaminées
par des ruptures artificielles dues à des modifications dans les réseaux d’observations (déplacement
de station, changement d’instrument de mesure, changement dans l’environnement immédiat d’une
station, changement d’observateur, etc.). Ces ruptures artificielles sont présentes dans la plupart des
enregistrements climatiques et peuvent interférer avec les variations réelles du climat. La détection et
la correction de ces ruptures est nécessaire pour construire des bases de données climatiques qui
serviront ultérieurement à analyser le signal climatique et suivre son évolution dans le temps.
Omettre de corriger ces ruptures artificielles implique de risquer que les projections futures basées
sur les observations passées soient biaisées.
Dans cette thèse, deux objectifs généraux sont visés : déterminer les techniques les plus
prometteuses pour l’homogénéisation des précipitations totales dans la province de Québec et ses
alentours et proposer de nouvelles méthodes plus flexibles et/ou plus performantes que celles qui
existent. La flexibilité additionnelle recherchée inclut entre autres la détection simultanée de plusieurs
sauts, la relaxation de l’hypothèse de normalité sous-jacente à la plupart des méthodes existantes et
l’inclusion de l’information additionnelle provenant des métadonnées et du jugement de l’expert dans
l’analyse possible avec l’approche bayésienne.
Différentes techniques ont été comparées dans une étude de simulation de Monte Carlo afin
d’identifier celles qui semblent prometteuses pour homogénéiser les séries de précipitations totales
annuelles de la province de Québec, au Canada, et ses alentours, compte-tenu de leurs
caractéristiques spatiales et temporelles. Cette comparaison a été effectuée sur des séries synthétiques
homogènes et inhomogènes. Les séries synthétiques ont été générées à partir des caractéristiques
statistiques des enregistrements d’un ensemble de stations situées dans la province de Québec et ses
alentours. Parmi les techniques classiques, celles basées sur le test du rapport de vraisemblance ont
donné les meilleurs résultats.
Trois méthodes bayésiennes de détection de rupture ont été adaptées et appliquées au
problème. La première est une technique de régression bayésienne qui a une formulation plus
générale que les autres modèles de régression utilisés auparavant pour vérifier l’homogénéité d’une
série. La deuxième est une autre approche régressive bayésienne qui permet de détecter un nombre
inconnu de sauts et leurs positions simultanément. La troisième méthode bayésienne est un test
d’homogénéité permettant de détecter un changement dans les paramètres d’une distribution
appartenant à la famille exponentielle. Dans le cas où les observations sont normales, le test permet
de vérifier la présence d’un changement de moyenne et de déterminer sa position. Le cas normal de
ce test a été utilisé. Ces trois techniques ont été comparées aux précédentes sur les mêmes séries
synthétiques. La méthode bayésienne qui permet de détecter un nombre inconnu de sauts et celle du
test d’homogénéité bayésien se sont montrées très prometteuses pour détecter des inhomogénéités
dans des séries de précipitations totales annuelles.
Une technique plus générale qui permet de détecter des inhomogénéités dans des séries de
précipitations totales a été proposée. Le cas gamma du test permettant de détecter un changement
dans les paramètres d’une distribution appartenant à la famille exponentielle a été repris. L’avantage
est que la distribution gamma est plus flexible que la normale. Elle permet de représenter différents
niveaux d’asymétrie et en même temps, d’approximer la distribution normale. Un cas d’étude a été
réalisé et montre que cette technique est appropriée pour détecter des inhomogénéités dans les
précipitations à différents pas de temps. Enfin, cette technique de détection de changement a une
formulation générale qui peut s’étendre à plusieurs variables climatiques ayant une distribution qui
appartient à la famille exponentielle (loi normale, gamma, Poisson, …).


identifier: Beaulieu, Danielle  (1986). Effets des eaux de ruissellement urbain sur un système de traitement des eaux usées.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 195 p.

subject:
eaux de ruissellement
urbain
chaîne de traitement
eau usée
réacteur
affluent
bioréacteur
boue
hydraulique
recyclage

abstract:
Pendant les périodes de pluie, des eaux de ruissellement urbain sont transportées
par les réseaux d’égouts unitaires vers les stations d'épuration.
Ces eaux possèdent des caractéristiques différentes des affluents habituels
des systèmes de traitement des eaux usées, notamment en ce qui concerne le
débit ainsi que les concentrations de matières en suspension et de métaux.
Le but de ce travail est d'étudier les divers effets potentiels des eaux de
ruissellement sur une chaîne de traitement afin de déterminer si le système
est susceptible de subir des dommages importants lors de leur arrivée. Pour
atteindre cet objectif, une revue de la littérature concernant les eaux de
ruissellement urbain, le fonctionnement d'une chaîne de traitement ainsi que
les chocs qualitatifs, toxiques, quantitatifs et hydrauliques a été réalisée.
Ces connaissances ont été intégrées et mi ses en application par
l'étude d'un cas pratique, basé sur des données réelles recueillies sur le
territoire de la communauté urbaine de Québec en juin 1985.
L'analyse qualitative réalisée confirme des augmentations de débit (jusqu'à
deux fois le débit moyen de temps sec), de matières en suspension et de
métaux dans l'affluent de la chaîne de traitement. Cependant, les données
analysées indiquent que le décanteur primaire permet une atténuation importante
des variations de la concentration de solides en suspension. Concernant
l'opération du réacteur biologique, les résultats révèlent que
les eaux de ruissellement contiennent des quantités suffisantes d'azote et
de phosphore pour que ces éléments ne deviennent pas limitatifs de la croissance
des bactéries.
La comparaison des données réelles avec les connaissances contenues dans les
références bibliographiques permet de conclure que l'arrivée des eaux de
ruissellement ne cause pas de choc quantitatif pur (augmentation subite de
la concentration de substrat dans l'affluent). Elle révèle aussi que les
variations de débit enregistrées demeurent dans la gamme des changements
qu'un système bi o1ogique peut supporter sans perturbation importante. De
plus, les concentrations de cuivre et de zinc mesurées dans les réseaux
unitaires en temps de pluie sont inférieures à celles pouvant avoir un effet
inhibiteur sur des boues activées.
Ainsi, cette étude indique que les variations de débit et de concentrations
des matières en suspension, de matière organique, d'éléments nutritifs, de
cuivre et de zinc mesurées pendant la période d'échantillonnage n'auraient
pas provoqué de changement important dans le fonctionnement d'une chaîne de
traitement comportant un réacteur à boues activées.

Abstract

During rain events, run-off waters from urban areas are carried by combined
sewer systems towards wastewater treatment facilities. The characteristics
of these waters are different from those of usual wastewaters especially
concerning flow, suspended solids and metal concentrations.
This study aims to assess the potential effects of urban run-off waters on a
wastewater treatment system in order to determine if it will be subjected to
important damage. To achieve this goal, a literature revi ew was
accomplished on run-off waters, wastewater treatment systems and shock loads
(qualitative, toxic, quantitative and hydraul ic). These concepts were
integrated and applied to a case study based on data collected on the Québec
Urban Community area in June 1985.
The qualitative analysis carried out confirmed increases in flow (to twice
the average dry-weather flow), suspended solids and metal concentrations in
wastewater plant influent. Nevertheless, the analysed data show that the
primary clarifier allows an important reduction of the variation of the
concentration of the suspended solids concentration. Concerning the
biological reactor operation, results reveal that run-off waters contain
sufficient quantities of nitrogen and phosphorus so that these elements will
not be limiting factors of bacterial growth.
The data obtained during the sampling programme compared with the knowledge
found in the literature review lead to the conclusion that the arrival of
run-off waters does not cause a pure quantitative shock (a sudden increase
of the concentration of the substrate in the influent). It also reveals
that the flow variations recorded stay within the range that a biological
system can stand without any important perturbations. More over, the copper
and zinc concentrations measured in the combined sewer system during rain
events are inferior to the ones which could have an inhibiting effect on
activated sludge.
Thus, this study indicates that the variations in flow and concentrations of
suspended solids, organic matter, nutrients, copper and zinc measured during
the sampling period would not have caused any important changes in the
operation of a biological wastewater treatment system.


identifier: Beaulieu, Pierre Y.  (1999). Vérification d'une méthode DGT pour mesurer les métaux traces et son utilisation in situ comparée à la dialyse in situ.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 115 p.

subject:
technique
dialyse in situ
technique DGT
métaux traces
agitation de
l'eau
température
lac
épilimnion
hypolimnion
contamination
échantillonnage
eau douce

abstract:
Notre connaissance de la toxicité et de la géochimie des métaux traces dans les eaux douces
dépend de notre capacité à obtenir des mesures fiables de ces métaux dans leur milieu
naturel. La validité d'un grand nombre de données publiées est sérieusement remise en
question suite à l'introduction de contaminations par inadvertance durant l'échantillonnage,
le transport et l'analyse des échantillons d'eau. Pour minimiser les contaminations, des
progrès considérables ont été réalisés dans les vingt dernières années particulièrement au
niveau des protocoles d'échantillonnage requis pour la mesure de métaux traces dans les
eaux douces. Ces techniques propres, maintenant acceptées par toute la communauté
scientifique (océanographes et limnologues), font appel à l'utilisation de laboratoires propres
qui ne sont pas à la portée de tous les chercheurs pour des questions de coûts et de
complexité. Le développement de méthodes de mesure in situ tels que la dialyse et la
technique DGT sont des alternatives intéressantes à exploiter pour minimiser les risques de
contamination.
Le dialyseur in situ consiste en une cavité (volume de 55 mL) séparée de l'eau douce par
une membrane filtrante. Il est laissé à équilibrer avec l'eau à échantillonner. L'avantage de
cette méthode d'échantillonnage est qu'une contamination introduite dans la cavité par
inadvertance lors de la préparation diminuera (par diffusion hors de la cavité) durant la
période d'équilibration in situ. Quelques expériences de cinétique d'équilibration ont été
réalisées en milieu naturel et ont permis d'estimer le temps d'équilibration.
La technique du gradient de diffusion dans des films minces (Diffusion Gradients in Thin
films; DGT) qui a été récemment développée permet de mesurer in situ certaines espèces de
métaux traces dans les eaux douces et marines. L'échantillonneur DGT consiste
essentiellement en: i) une mince couche de gel de polyacrylamide qui contient un piège très
efficace pour piéger les métaux traces (une résine Chelex-lOO); ii) une couche de gel
d'épaisseur connue dont le rôle est de contrôler le flux de métal entre le milieu à
échantillonner et le piège; iii) une membrane filtrante dont le rôle est d'empêcher les
particules naturelles d'adhérer au gel de diffusion et d'en bloquer les pores. Quelques
vérifications ont été effectuées au laboratoire pour s'assurer que la technique était bien
maîtrisée. Tout d'abord, les facteurs d'élution, c'est-à-dire les rapports métaux élués sur
métaux liés à la résine Chelex-lOO, de Ni, Cu et Cd, déterminés par une expérience d'élution
en série, étaient typiquement égaux à 0,8. Par la suite, des expériences ont été menées pour
vérifier la masse de métal accumulée en fonction de la concentration de métal dans la
solution externe et du temps d'exposition. Elles ont permis de valider les relations
mathématiques impliquées dans la technique DGT. Lors de la préparation des
échantillonneurs DGT, nous avons identifié des sources de contamination en métaux au
niveau des membranes filtrantes et de la solution d'acrylamide utilisée pour préparer les gels;
ces problèmes ont été partiellement résolus. Nous avons aussi observé que les coefficients de
diffusion des métaux dans les gels de diffusion variaient en fonction des lots d'agent liant
(AcrylAide) utilisés pour préparer ces gels.
Après nous être familiarisé avec la technique DGT au laboratoire, nous avons comparé les
concentrations de métaux traces obtenues avec cette technique en milieu lacustre avec celles
obtenues par la dialyse in situ. Les concentrations de Cd et Ni obtenues avec la technique
DGT étaient parfois plus élevées que celles obtenues par la dialyse in situ. Ces résultats
suggèrent que la technique DGT surestime la fraction des métaux traces dissous qu'elle est
sensée mesurer. Une explication plausible de ces résultats est qu'il peut y avoir une
contribution électrostatique importante au coefficient de diffusion qui n'est actuellement pas
prise en compte dans les calculs. Les résultats obtenus montrent aussi que l'épaisseur de la
couche limite de diffusion (Diffusive Bondary Layer; DBL) peut être plus élevée qu'attendu
et qu'elle peut être non-négligeable comparée aux épaisseurs du gel de diffusion et de la
membrane filtrante. Les concentrations de Cu obtenues avec la technique DGT étaient
toujours plus faibles que celles obtenues par la dialyse in situ. Ces résultats montrent que la
technique DGT ne mesure qu'une partie des métaux dissous et nous suggèrent qu'elle peut
s'avérer une technique de choix pour déterminer la spéciation des métaux.


identifier: Bédard, Anne  (1989). Effets des pratiques culturales et de la pente du terrain sur la biodisponibilité du phosphore dans les eaux de ruissellement agricole.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 202 p.

subject:
pratiques culturales
pente du terrain
phosphore biodisponible
eaux de ruissellement
pluie
précipitation
agriculture

abstract:
Cette étude a été réalisée dans le but de déterminer l'effet des pratiques
culturales de conservation des sols sur les concentrations et sur les pertes de
phosphore biodisponible dans les eaux de ruissellement agricole. Cette étude
tient compte également de l'effet de la pente du terrain, de la condition
antécédente de pluie et des caractéristiques des précipitations (quantité de
pluie, intensité et érosivité de la pluie) sur la biodisponibilité du
phosphore.
La partie terrain de ce travail s'est déroulée à St-Lambert-de-Beauce-Nord sur
un sol de la série Neubois. Douze parcelles de sol, ensemencées en maïs
fourrager, ont été utilisées pour les fins du travail. La moitié de celles-ci
était sur une pente de 9,2% tandis que l'autre moitié était sur une pente de
4,6%. Trois pratiques culturales (labour conventionnel, chisel et semis direct
sur billons) ont été testées sur chacune des pentes. Les eaux de ruissellement
étaient récoltées dans des cuves situées au pied des parcelles. Après chaque
pluie importante, un échantillon d’eau était ramassé dans chaque cuve, puis
analysé. La quantité de solides en suspension et les concentrations en
phosphore total (PT), phosphore total dissout (PTD) et phosphore biodisponible
(PBT) étaient mesurées. La charge en matière organique (DBO₅, DCO et COD)
était également déterminée ; Au total, 12 pluies ont été échantillonnées.
Les résultats de ce travail démontrent que les pratiques culturales de
conservation des sols n'augmentent pas les concentrations en PBT (au niveau
p = 0,1) comparativement au labour conventionnel. Par contre, on observe des
concentrations en PBT significativement plus faibles (au niveau p = 0,05) pour
le chisel (1,81 mg/l) que pour le semis direct (2,94 mg/l). De plus,
l'utilisation des pratiques culturales de conservation des sols a permis de
diminuer les pertes de PBT de 80% comparativement au labour conventionnel.
Lorsque la pente du terrain est passée de 9,2% à 4,6%, les concentrations en
PBT ont diminué de 50%, alors que les pertes (charges) de PBT ont diminué de
80%.
La condition antécédente de pluie n'a pas eu d'effet significatif (au niveau
p = 0,1) sur les concentrations en PBT tandis qu'elle a affecté, de façon
significative (au niveau p = 0,1), les pertes de PBT. La quantité de pluie
tombée a eu un effet significatif sur les concentrations et les pertes de PBT,
aux niveaux respectifs de p = 0,1 et p = 0,05. Une augmentation de l'intensité
de la pluie (I30) se traduit par une augmentation significative des
concentrations de PBT (au niveau p = 0,05) et des pertes de PBT (au niveau
p = 0,01).


identifier: Bédard, Sophie  (1997). Développement d'un modèle de transport-diffusion applicable aux rejets urbains de temps de pluie.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 204 p.

subject:
rejet urbain
modèle de transport-diffusion
assainissement
contamination
eaux-usées
écoulement
égout
gestion
modélisation
modèle numérique
pluie
rejet
réseau
simulation
solides en suspension
oxygène dissous
contamination bactérienne
modèle mathématique
rivière des Prairies

abstract:
La gestion des eaux usées par temps de pluie constitue actuellement une priorité de
l'assainissement urbain. Afin de déterminer des règles de contrôle applicables aux débordements
des réseaux d'égout unitaires et pluviaux, il est nécessaire d'en identifier clairement les impacts
sur le milieu récepteur. Dans ce contexte, un modèle numérique a été développé pour simuler la
propagation des eaux de débordement au sein d'écoulements fluviaux.
Le modèle est basé sur la résolution eulérienne de l'équation de transport-diffusion
appliquée aux principaux facteurs de pollution mis en jeu. Ces facteurs sont traités en tant que
variables d'état du modèle. Pour chacune, différents mécanismes de réaction agissant comme
puits et sources de matière sont implantés dans l'équation. Le modèle parvient à représenter la
distribution dans l'espace et dans le temps des contaminants déversés et à évaluer la variation de
paramètres de qualité de l'eau.
La résolution numérique de l'équation de transport-diffusion-réaction fait appel à la
méthode des éléments finis. Une approximation sur des éléments triangulaires linéaires (T3) et
un schéma de discrétisation de type Galerkine caractérisent le modèle numérique. La méthode
itérative GMRES est employée pour la résolution du système matriciel non linéaire.
Pour fin de validation, plusieurs tests académiques sont effectués. Il s'agit de tests
standards ou spécifiquement adaptés au contrôle de modèles ayant les particularités de l'outil
développé. En plus de vérifier la conformité du code informatique, les tests effectués permettent
de contrôler la précision des résultats et d'étudier les facteurs influençant la résolution numérique.
Finalement, la rivière des Prairies est choisie comme site pour appliquer le modèle. Ce
cours d'eau de la région montréalaise est fortement sollicité par les débordements de réseaux
d'égout de type unitaire et leur contrôle est essentiel en vue de restaurer et protéger les usages du
milieu. Après construction d'un modèle numérique de terrain et modélisation de
l'hydrodynamique de la rivière pour certains événements de référence, un essai de diffusion de
traceur est reproduit par simulation. Les concentrations calculées sont comparables aux valeurs
mesurées, ce qui permet d'envisager l'application du modèle à des situations réelles de
débordement.


identifier: Bédard, Yves  (1986). Fonte printanière en forêt boréale: flux des anions d'acides forts dans les eaux de fonte et de ruissellement hypodermique.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 109 p.

subject:
eaux de fonte
eaux souterraines
eaux de ruissellement
forêt boréale
anions d'acides
ruissellement hypodermique
flux
bassin versant
précipitations
hiver
printemps
chlorure
sulfate
nitrate
lac Laflamme

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

La forêt boréale du bouclier canadien est considérée comme un
écosystème sensible aux précipitations acides. Sur le si te d'étude du
bassin versant du lac Laflamme, qui fait partie de cet écosystème, un
échantillonnage des précipitations, des eaux de fonte, des eaux
souterraines et des eaux de ruissellement a été effectué à la fin de
l'hiver et au printemps de 1984. Cet échantillonnage a permis l'étude
comparée de l'évolution temporelle des concentrations en anions d'acides
forts (chlorures, sulfates et nitrates) et en ions hydrogène des
compartiments hydrologiques mentionnés.
De plus, pour l'ensemble de la fonte, les flux, dans les eaux de
fonte, des ions chlorures, sulfates et nitrates ont été respectivement
estimés à 3,6 ± 2,4 méq/m² (1,3 ± 0,8 kg/ha), 25 ± 8 méq/m² (12 ± 4
kg/ha) et 10 ± 7 méq/m² (1,4 ± 1,0 kg N-NO3-/ha). Ces  mêmes flux dans
les eaux de ruissellement hypodermique ont été estimés, d'après une
première méthode (méthode du bilan net en chlorures nul), à 3,6 ± 2,4
méq CI⁻/m²  (1,3 ± 0,8 kg CI⁻/ha) (par hypothèse), 55 ± 36 méq SO42-/m²
(26 ± 17 kg SO42-/ha) et 14 ± 9 méq N03-/m² (2,0 ± 1,3 kg N-N03-/ha) et,
d’après une seconde méthode (méthode du bilan hydrologique du bassin)
moins fiable que la première, à 1,9 méq CI⁻/m² (0,67 kg CI⁻/ha), 30 méq
SO42-/m² (14 SO42-/ha et 7,6 méq N03-/m² (1,1 kg N- N03-/ha). Les
charges en chlorures, sulfates et nitrates transportées par le ruissellement
hypodermique pourraient donc provenir de la fonte du couvert de
neige, mais il n'est pas exclus qu'une partie des sulfates mesurés
puisse provenir de quantités présentes dans le bassin avant la fonte.
Le compartiment "sol-eaux souterraines " Joue un rôle important
comme réservoir pour les sulfates (adsorbés dans le sol, en solution
dans les eaux souterraines) et pour les chlorures (en solution dans les
eaux souterraines), alors que les horizons organiques du sol agissent
Comme sites de production et de consommation des nitrates. Le niveau de
la nappe phréatique dans le sol est déterminant pour la quantité et la
qualité du ruissellement hypodermique dont elle est la principale
source. En effet, pH et concentrations en ions dans les eaux pourront
varier selon les caractéristiques physiques et chimiques des horizons de
sols rencontrés lors de la percolation des eaux de fonte vers la nappe
et du passage des eaux souterraines de la nappe vers la surface du sol
pour former le ruissellement.

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.

Ecosystems of the canadian shleld are considered to be sensitive to
acid precipitation. At the Lake Laflamme watershed 80 km north of Québec
cIty, on the southern half of the shleld, the chemistry of
precipitation, snowcover, meltwaters, groundwaters and surface runoff
(Intermittent stream) were studied during the winter and spring of
1983-1984. In particular, the evolution of strong acid anions (CI⁻,
SO42- and N03-) and H+ ions was characterized in each hydrologlcal
compartment during the spring melt.
For the whole melt period, CI⁻, SO42- and N03- fluxes in meltwaters
were estimated respectively to 3,6 ± 2,4 meq/m² (1,3 ± 0,8 kg/ha), 25 ±
8 meq/m² (12 ± 4 kg/ha) and 10 ± 7 meq/m² (1,4 ± 1,0 kg N-N03-/ha). To
determine the fluxes in the stream waters for the whole melt period, two
methods were used. The first method (null net CI⁻ budget) led to
estimates of 3,6 ± 2,4 meq CI⁻/m² (1,3 ± 0,8 kg CI⁻/ha) (by definition),
55 ± 36 meq SO42-/m² (26 ± 17 kg SO42-/ha) and 14 ± 9 meq N03-/m² (2,0 ±
1,3 kg N-N03-/ha). The second method (watershed hydrological budget
method), which, however, is considered less reliable than the CI⁻
budget one, gave concomitant values of 1,9 meq CI⁻/m²  (0,67 kg CI⁻/ha),
30 meq SO42-/m² (14 kg SO42-/ha) and 7,6 meq N03-/m² (1,1 kg N-N03-/ha).
These results show that the total discharge of SO42- and N03- by the
stream waters could be accounted for by the SO42- and N03-  loads present
in the snowcover before the start of the melt period and subsequent
precipitation. However, they also strongly indicate that a part of the
SO42- discharge could have a pre-melt origin.
In effect it is shown that the "soil-groundwater" compartment plays
an important role as a SO42- reservoir (SO42- adsorbed by soiI,
groundwaters dissolved SO42- ). Conversly the soil organic horizons act
as production and consumption sites for N03- . The height of the
groundwater in the catchment area is a determining factor for the
quantity and quality of stream waters. The pH and ionic concentrations
of these waters depend on the degree of contact between soiI horizons
and meltwaters as they percolate towards the groundwater body and on
that of the groundwaters as they return to the surface, producing stream
flow.


identifier: Bégin, Rock  (1984). Relation entre l'utilisation du territoire d'un bassin versant et la biodisponibilité d'éléments nutritifs transités en rivière: bassin hydrographique de la rivière Yamaska-Nord.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 76 p.

subject:
bassin versant
biodisponibilité
éléments nutritifs
bassin hydrographique
azote
enrichissement
fertilité
phosphore
rivière Yamaska-Nord

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.

L'objectif de cette étude consiste principalement à dégager l'importance
de certains facteurs et mécanismes qui participent à l'enrichissement
excessif du milieu aquatique. Plus précisément on considère deux éléments
activateurs qui, la plupart du temps, contrôlent la productivité de
l'écosystème des milieux aqueux; soit l'azote (N) et le phosphore (P). En
fait on tente de relier directement la biodisponibilité de ces éléments, en
rivière, à certaines caractéristiques d'utilisation du territoire.
Le rapport N:P des charges produites sur le bassin versant de la
rivière Yamaska-Nord et transitées à la rivière, a été identifié comme étant
caractéristique d'un niveau d'enrichissement potentiel (NEP) aux points de
contrôle; les charges sont calculées à l'aide d'un modèle d'apport qui permet
de relier les statistiques d'utilisation d'un territoire, aux quantités
d'azote et de phosphore transitées, en tenant compte de l'origine diffuse ou
ponctuelle de ces éléments.
L'évaluation de la biodisponibilité de N et P a été faite à partir
de deux paramètres associés aux composantes biologiques et mesurés en rivière,
soit le potentiel de fertilité (PF) et la chlorophylle-a total (chl).
Une régression linéaire tenant compte du débit a ensuite permis de relier
directement NEP à la biodisponibilité des éléments nutritifs de la rivière
en établissant la relation: (PF + chl) Q =  a [N/P]⁻b
Finalement l'application de cette équation aux données recueillies
sur le bassin de la rivière Yamaska-Nord permet de dégager les conclusions
suivantes:
(i) les charges en nutriments biodisponibles qui transitent dans la rivière
sont plus importantes en période de crue qu'en période d'étiage;
(ii) le niveau d'enrichissement durant l'étiage d'hiver est supérieur a
celui durant l'étiage d'été;
(iii) les charges transitées dans la rivière s'avèrent plus importantes au
printemps qu'à l'automne pour les milieux peu influencés par l'homme,
où les sources diffuses dominent; ce n'est pas le cas pour les sources
ponctuelles dont la production semble constante tout au long de l'année;
(iv) l'équation développée dans cette étude permet de prévoir l'ordre de
grandeur de 1a production phytoplanctonique aux endroits caractéristiques
d'un mi lieu 1entique, par 1e seul traitement mathématique des
statistiques d'utilisation d'un territoire.


identifier: Bélanger, Christine  (2011). Intégration 3D de données hydrogéophysiques pour la caractérisation de l'aquifère entourant le site d'enfouissement sanitaire de Saint-Lambert-de-Lauzon, Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 144 p.

subject:
3D
hydrogéophysique
hydrogéologique
géophysique
géométrie
aquifère
enfouissement sanitaire
panachede lixiviat
caractérisation environnementale
forage
CPT
Gocad
Saint-Lambert-de-Lauzon

abstract:
La protection, la caractérisation et la restauration environnementale des
aquifères requièrent la connaissance de la composition et des propriétés hydrologiques
des milieux géologiques. Cependant, les informations provenant
des données hydrogéologiques conventionnelles ne permettent pas de définir
la continuité spatiale des propriétés hydrogéologiques à une résolution
adéquate. Les méthodes géophysiques appliquées à l'hydrogéologie et à l'environnement
permettent de fournir des informations quantitatives sur les
propriétés hydrogéologiques, que ce soit la porosité ou la conductivité hydraulique.
Le projet se concentre sur la compréhension d'un aquifère non
confiné en terme de structure, de géométrie et de composition en intégrant
en trois dimensions plusieurs données géophysiques et hydrogéologiques. Le
site de l'étude se trouve aux alentours d'un ancien site d'enfouissement sanitaire
situé à Saint-Lambert-de-Lauzon, au sud-ouest de la ville de Québec.
En plus des données hydrogéologiques conventionnelles acquises sur des puits
(essais de perméabilité, géochimie de l'eau, niveau de l'eau, etc.), trois méthodes
géophysiques ont été utilisées : l'imagerie électrique 2D de surface,
des levés de géoradar et des essais de pénétration au cône (CPTu). Dans le
cadre de cette étude, l'intégration en 3D de toutes ces données permet une
meilleure vision globale, facilite l'interprétation et guide le développement
du modèle numérique d'écoulement et de transport de haute résolution. Le
modèle hydrogéophysique 3D a aussi permis de relier des structures visibles
dans plusieurs méthodes 2D pour en faire des surfaces hydrogéologiques 3D.
Notamment, les données ont permis de contraindre l'estimation de la base
de l'aquifère et ont rendu possible la caractérisation de zones contenant des
composés organiques. Le modèle stratigraphique est désormais plus compréhensible
et permet de contraindre la géologie du site plus aisément. Les
profils d'imagerie électrique et les CPT sont cohérents, et ce, sur l'ensemble
du site d'étude. Des structures ayant des résistivités semblables ont pu être
distinguées; améliorant la caractérisation hydrostratigraphique du site par
l'analyse conjointe des CPT, des profils radars et des profils de tomographie
électrique. De plus, l'imagerie électrique montre une diminution de la résistivité
sous le site d'enfouissement uniquement. Ceci nous indique que soit le
lixiviat est atténué naturellement juste à la sortie du site ou il coule vers la
de l'aquifère et ne peut plus être détecté. L'approche intégrée donne accès
à une meilleure compréhension de l'hétérogénéité spatiale à haute résolution
en 3D.


identifier: Bélanger, Michèle  (1995). Contrôle structural et contexte métallogénique de l'aurifère Dorset, Péninsule de Baie Verte, Terre-Neuve.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 95 p.

subject:
indices aurifères
contrôle structural
minéralisation
dyke mafique
indice aurifère
tectonique
géologie
lithostratigraphie
stratigraphie
Dorset
Péninsule de Baie Verte

abstract:
Les indices de Dorset sont des exemples de minéralisation aurifère de type
mésothermal associée à la ligne Baie Verte-Brompton, une zone de faille majeure située à
Terre-Neuve, dans les Appalaches. Les roches hôtes de la minéralisation font partie du
Groupe de Flat Water Pond dont l'âge est interprété entre 432±3 Ma et 425 Ma. La
minéralisation est présente dans des veines de quartz associées à des zones de cisaillement.
Les zones de cisaillement hôtes de la minéralisation, d'une largeur pouvant atteindre 6
mètres, sont orientées NE-SO. Elles se sont formées lors d'une déformation en
compression NO-SE, dans un régime en partie en cisaillement pur avec une composante de
mouvement principalement vertical. Le développement des zones de cisaillement est
favorisé par la présence de dykes mafiques qui induit une différence de compétence et
localise la déformation. L'augmentation de la perméabilité secondaire qui en résulte permet
la circulation de fluides hydrothermaux et la mise en place des veines minéralisées. Les
veines, orientées parallèlement aux zones de cisaillement, sont rubanées et composées à
90% de quartz très déformé (Qzl). Les structures observées dans les veines suggèrent un
mécanisme de mise en place par ouvertures et remplissages successifs selon un vecteur
d'ouverture oblique. Les principaux sulfures (Py-Asp-Sph-Cpy-Gn-Cv) sont retrouvés
dans le Qzl sous la forme de rubans de 1-2 cm de largeur, et constituent jusqu'à 5-10% des
veines. L'or est principalement associé à la pyrite et de façon moins importante à la galène
et au Qz 1. Sa précipitation est reliée à des mécanismes mécaniques et chimiques.
L'étude démontre que le développement des zones de cisaillement et la mise en place
de la minéralisation sont génétiquement reliés à la déformation principale reconnue dans la
région, le long de la ligne Baie Verte-Brompton. Cet épisode tectonique correspond à une
collision continent-continent (Gondwana - Laurentia) de type himalayen, pendant le Silurien
(435-425 Ma). Le boudinage des veines et leur distribution actuelle sont contrôlés par des
évènements de déformation postérieurs à leur mise en place (post-Silurien), dominés par
une extension verticale et un mouvement coulissant orienté NE-SO. Ces évènements sont
possiblement reliés à l'orogénie acadienne au Dévonien moyen qui a affecté la ligne Baie
Verte-Brompton et ses structures subsidiaires.


identifier: Bélanger, Suzie  (1993). Modélisation du mouvement vertical de l'eau en milieu non saturé.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 82 p.

subject:
précipitation
eau
sol
modèle informatique
milieu non saturé
modélisation
MELEF-5V

abstract:
La connaissance du mouvement de l'eau dans la zone non-saturée du sol est
d'une importance capitale en sciences environnementales. En effet, c'est ce processus
qui permet aux différents solutés (entre autres les contaminants) de se déplacer et
d'atteindre la nappe souterraine. Le principal paramètre affectant le mouvement de
l'eau dans le sol est la conductivité hydraulique du matériel qui dépend elle-même du
contenu en eau du sol. Ce paramètre fluctue continuellement en milieu naturel en
fonction des précipitations.
Le but principal de cette étude est d'évaluer l'influence du contenu initial en eau
du sol ainsi que de l'intensité des précipitations sur le mouvement vertical de l'eau dans
le sol. Cette évaluation sera faite d'une part à l'aide d'essais en laboratoire, et d'autre
part à l'aide d'un modèle informatique (MELEF-5V). La modélisation est un outil très
utile lorsque le modèle utilisé reflète bien les processus réels. Afin de déterminer la
validité du modèle, les résultats des simulations seront comparés à ceux recueillis lors
des essais en laboratoire. Des essais en colonne à l'aide d'un traceur (Br⁻) sont
accomplis à différents taux d'humidité et régimes d'alimentation (précipitation).
Les essais en laboratoire ont permis de constater que la vitesse de migration de
l'eau est dépendante du contenu initial en eau ainsi que du débit d'injection, sans
toutefois y avoir de relation linéaire avec l'un de ces deux paramètres. Du même coup,
ces essais démontrèrent que le type d'écoulement est dépendant du contenu initial en
eau mais indépendant du débit d'injection.
En comparant les résultats des essais à ceux des simulations, on peut évaluer la
précision du modèle. Les vitesses de transport de l'eau obtenues au cours des essais
de laboratoire sont toutes supérieures à celles calculées à l'aide du modèle d'un facteur
variant de 2 à 4. L'évaluation de l'influence du contenu initial en eau ainsi que du débit
d'injection sur la précison du modèle révèle que le contenu en eau n'influence pas la
précision du modèle, confirmant la constatation que le modèle ne tienne pas compte du
type d'écoulement qui est lié au contenu en eau. Par contre, il semble que la précision
du modèle augmente pour les valeurs de débit d'injection supérieures.


identifier: Bellavance-Godin, Aurélie  (2009). Devenir environnemental des résidus de propulsif aux positions de tir anti-char à travers la zone non saturée.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 148 p.

subject:
résidus
matériaux énergétiques
propulsifs
tir antichar
eau
souterraine
eau surface
sol
extraction
analyse
nitroglycérine
roquette
M72
66mm
84 mm Karl Gustav

abstract:
L'objectif principal de ce projet était l’étude du devenir environnemental des résidus de
propulsif dissouts dans l’eau d’infiltration à travers la zone non saturée à l’aide de
colonnes expérimentales d’échelle intermédiaire. L'étude vise à caractériser les impacts
des activités militaires plus précisément aux positions de tir antichar. Le type de
munitions utilisé lors des tirs antichar comprend la roquette à l’épaule de type M72
66mm ou 84 mm Karl Gustav, contenant un propulsif de type double base composé de
54,6% de nitrocellulose (NC), 35,5% de nitroglycérine (NG) et de 7,8% de perchlorate de
potassium. Le processus de combustion lors des tirs est incomplet et entraîne le dépôt et
l'accumulation de résidus de propulsif à la surface des sols (14% de la masse initiale
pour chaque Karl Gustav et 0,2% pour chaque M72 tirées). Les composés étudiés sont la
NG et de ses produits de dégradation (1,2-dinitroglycérine, 1,3-dinitroglycérine, 1-
mononitroglycérine, 2-mononitroglycérine, nitrites, nitrates) et le perchlorate. Une
méthode analytique consistant en une extraction en phase solide (solid phase extraction
ou SPE) couplée à une analyse au HPLC-UV a été développée afin de détecter la NG et
ses produits de dégradation à des concentrations traces dans l’eau. Les sols derrière
deux positions tirs à la Garnison de Valcartier, Québec, et à la Base des Forces
canadiennes (BFC) de Petawawa, en Ontario ont été échantillonnés. Les concentrations
initiales de NG et de perchlorate dans les sols de surface sont de 3145 mg/kg et 3,52
µg/kg à Gagetown et 5652 mg/kg et 53,5 µg/kg à Petawawa. Les concentrations initiales
de nitrites et nitrates sont de 307 mg/kg et 296 mg/kg à Gagetown et 483 mg/kg et 634
mg/kg à Petawawa.
Les sols contaminés aux résidus de propulsif de Gagetown et de Petawawa ont été
répartis sur la surface de quatre colonnes contenant des sols non contaminés provenant
de Valcartier et de Petawawa. Les deux sols non contaminés sont des sables ayant une
fraction négligeable de silt et d'argile, une faible capacité d'échange cationique (CEC) et
une faible teneur en carbone organique total (COT). Le sable provenant de Valcartier est
plus grossier que le sable provenant de Petawawa. Les sols ont été arrosés suivant la
recharge calculée à leur site respectif pour deux années (deux printemps et deux
auutomnes). L'eau interstitielle a été échantillonnée au bas des colonnes afin d'évaluer les
concentrations de contaminant ayant transitées à travers la zone non saturée. Le
pourcentage de récupération des différents composés a été évalué et est défini par la
masse totale du composé dans l’effluent comparé à la masse initiale contenue dans les
résidus de propulsif à la surface des colonnes.
Pour Valcartier, une importante concentration de nitrates a été détectée au début de
l'expérience et atteint un maximum de 128 mg/L. La limite maximale permise pour l’eau
potable (maximal concentration limit ou MCL) est de 45 mg/L. Le pourcentage de
récupération des nitrates pour les colonnes de Valcartier a été d'environ 130% indiquant
une légère production, possiblement provenant de l’oxydation des nitrites. Les
concentrations en nitrites pour les colonnes de Valcartier ont également un maximum
au début de l'expérience de 45 mg/L (MCL = 3,2 mg/L). Le pourcentage de récupération
a été d'environ 60%, en raison de l'oxydation rapide des nitrites en nitrates dans la zone
non saturée. Les concentrations en NG, DNG et MNG pour les colonnes de Valcartier
ont présenté un maximum à un volume de pores de transport, signifiant que la NG et ses
métabolites dissouts sont transportés à la même vitesse que l’eau est sont non adsorbés
par la matrice de sol. Les maxima successifs pourraient être expliqués par une
dissolution graduelle de la NG provenant de la matrice de nitrocellulose. Les
concentrations en NG ont atteint un maximum de 174 mg/L (MCL = 0,28 mg/L). Le
faible pourcentage de récupération de la NG (environ 12%) est expliqué par la
dégradation de la NG dans l’effluent à travers la zone non saturée.
Pour Petawawa, la concentration en perchlorate dans l’effluent a été suivie. La
concentration maximale de 14 mg/L détectée dans l’effluent a été observée à un volume
de pores de transport, signifiant que ce composé n’est pas retardé ou adsorbé dans la
matrice de sol. La MCL est de 6 mg/L. Le pourcentage de récupération des perchlorates
a été de 95%. Les concentrations en nitrates ont été observées à la fin du premier
printemps et ont atteint un maximum de 111 mg/L sans retard comparé aux
perchlorates, ce qui signifie que les nitrates ne sont pas adsorbés sur la matrice de sol.
Ensuite, une phase importante de production de nitrates a été observée avec un
maximum de 102 mg/L au second printemps. Le pourcentage de récupération des
nitrates pour les colonnes de Petawawa a été de plus de 600%, indiquant une
importante production de nitrate, de six fois la masse initiale dans les résidus. La
production de nitrates peut être reliée à son relâchement de la nitrocellulose et a
l’oxydation des nitrites. En fait, aucuns nitrites n’ont été observés dans l’effluent a cause
de leur oxydation dans les sols des colonnes de Petawawa avec un temps de résidence
plus long que dans les sols des colonnes de Valcartier. Finalement, aucune
concentration n’a été détectée en NG, DNG et MNG pour les colonnes de Petawawa.
L’eau souterraine contenue dans la zone non saturée sous les positions de tir anti-char
peut être contaminée par de la NG, ses métabolites, du nitrite, du nitrate et du
perchlorate dissouts. Toutefois, dans la zone saturée, la concentration de ces
contaminants est diluée dans le volume d’eau souterraine.

Abstract

The main goal of this paper is to study the fate of propellant residues on large soil
columns. The study is aimed at characterizing the impact on soil and groundwater of
military activities related to antitank firing position. The type of ammunition used at
the antitank ranges is the M72 66mm and 84 mm Karl Gustav shoulder rocket,
containing a double base propellant comprising 54.6% of nitrocellulose (NC), 35.5% of
nitroglycerin (NG) and 7.8% of potassium perchlorate. The combustion processes in the
rockets when fired is incomplete, and resulted in the deposition and accumulation of
propellant residues at the soil surface (14% of initial mass in each Karl Gustav and 0.2%
in each M72 fired). The compounds of interest were NG and its metabolites (1,2-
dinitroglycerine, 1,3-dinitroglycerine, 1-mononitroglycerine, 2-mononitroglycerine,
nitrites, nitrates) and perchlorate. A solid phase phase extraction method coupled with
HPLC-UV analysis was developed to monitor both NG and its degradation products at a
trace level in water samples. The soil behind 2 firing position at CFB Gagetown, New-
Brunswick and CFB Petawawa, Ontario were sampled. Initial concentrations of NG and
perchlorate in the surface soil were 3145 mg/kg and 3.52 µg/kg at Gagetown and 5652
mg/kg and 53.5 µg/kg at Petawawa. Nitrite and nitrate initial concentrations were 307
mg/kg and 296/mg/kg at Gagetown and 483 mg/kg and 634 mg/kg at Petawawa.
The soils containing propellant residues from Gagetown and Petawawa were spreaded
on the surface of four columns containing uncontaminated soils from CFB Valcartier
and CFB Petawawa. Both soils consisted of sand with negligible silt and clay fractions,
low cation exchange capacity (CEC) and negligible total organic carbon content (TOC).
The Valcartier sand is coarser than the Petawawa sand. Those soils were watered
following the recharge patterns of their respective location for two years (two springs
and two falls). Effluent of the columns was sampled in order to evaluate the
contaminants transport through the unsaturated zone. Percentage of recovery of
chemicals was evaluated and defined as the total mass of the chemical in the effluent to
the initial mass in the propellant residues at the surface of the column.
For Valcartier, a significant nitrate concentration at the beginning of the experiment
shown up in the effluent and reached a maximum of 128 mg/L. The MCL is 45 mg/L.
Percentage of recovery of nitrates for Valcartier was around 130% indicating a slight
production from, possibly, nitrites oxidation. The nitrite concentration in the effluent
has shown a significant wash out at the beginning of experiment and has reached a
maximum of 45 mg/L. The MCL is 3.2 mg/L. Percentage of recovery of nitrites for
Valcartier was around 60%, because of nitrite oxidation into nitrate. The NG, DNG and
MNG concentrations in the effluent have presented a peak of concentration at one pore
volume, meaning that dissolved NG and its metabolites is transported at the same
velocity of water and not absorbed to the soil matrix. The following successive peaks of
NG could be explained by its release from the nitrocellulose matrix during dissolution
events. NG concentrations have reached a maximum of 174 mg/L. The MCL is 0.28
mg/L. The low percentage of recovery of NG (around 12%), is explained by NG
degradation in the effluent along the flow path.
For Petawawa, perchlorate concentrations in the columns effluent were followed The
maximum concentration of 14 µg/L was observed at one transport pore volume meaning
that this compound is not retarded or adsorbed onto soil matrix. The maximum
concentration limit (MCL) is 6 µg/L. Percentage of recovery for perchlorates is 95%.
Nitrate concentrations in the effluent was observed at the end of the first spring
infiltration period and have reached a maximum of 111 mg/L with no delay compare to
perchlorate meaning the nitrate is not absorb onto the soil matrix. Then, an important
phase of nitrate production was observed with a maximum of 102 mg/L at the second
spring. Percentage of recovery of nitrates was more than 600% indicating an important
nitrate production of six times its initial mass on top of the sand column. Production of
nitrate may be related to its release from the nitrocellulose and from transformation of
nitrite into nitrate. In fact, no nitrite was observed in the column effluent because of is
oxidation in the Petawawa soil column with longer residence time than Valcartier soil
column. No concentrations of NG, DNG and MNG were detected in the effluent of the
Petawawa column.
Groundwater in the unsaturated zone under antitank firing position may be
contaminated by dissolved NG, NG metabolites, nitrite, nitrate and perchlorate
However, in the saturated zone the concentration of these pollutant are diluted by the
flowing groundwater.


identifier: Ben Rebah, Faouzi  (2001). Utilisation des boues d'épuration comme milieu de culture pour la production d'inoculants à base de rhizobium.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 214 p.

subject:
rhizobium
boue
stations d'épuration
caractéristiques physico-chimiques
boues d'épuration

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.

L'utilisation des boues d'épuration pour la production d'un inoculum commercial de
rhizobium à été démontré en tenant compte de leur composition en éléments nutritifs
capable de supporter la croissance des rhizobia. La première étape du projet consistait
à caractériser des boues de différentes origines et à tester la croissance de deux
groupes de rhizobia (à croissance rapide: Sinorhizobium meliloti, Rhizobium
leguminosarum bv. viciae et à croissance lente: Bradyrhizobium japonicum et
Bradyrhizobium elkanii). Les essais de croissance en erlenmeyer ont montré la
possibilité d'utiliser les boues comme milieu de culture pour les rhizobia et que
généralement le nombre de cellules de rhizobia dépasse 1 x 1 09 ufc/ml après 72h de
croissance. Ajoutons à cela que la variabilité de la composition des boues affecte le
temps de génération, le rendement en cellules et l'indice de nodulation sur les
légumineuses hôtes. Par ailleurs, une concentration élevée en solide totaux tend à
donner un temps de génération élevé. En outre, les boues primaires peuvent inhiber la
croissance des cellules et l'utilisation d'un prétraitement acide, alcalin et oxydatif
augmentent la biodégradabilité des boues primaires et en conséquence le compte
cellulaire (cas de S. meliloti).
L'effet de la concentration des solides en suspension et d'un prétraitement acide (pH
2.0 à pH 6.0 obtenu avec du H2S04) et alcalin (50 à 200 meq/L NaOH) des boues
primaire (boue de Black Lake primaire) et secondaire (boue de Black Lake
secondaire) a été étudié sur la croissance de S. meliloti. Dans les boues primaires ainsi
que dans les boues secondaires, quelques traitements acides et alcalins ont causé une
augmentation des comptes cellulaires et une réduction du temps de génération de S.
meliloti et ceci est en fonction de la concentration en solides en suspension. Par
exemple, dans les boues primaires non-traitées, le nombre le plus élevé de cellules
(11.lOxl09ufc/mL) a été obtenu avec 1.3% de solides en suspension. Cependant, un
dénombrement maximum de 13.00xl09ufc/mL a été atteint avec un traitement acide à
pH 2.0 sous une concentration de 0.325% de solides en suspension, alors que le
traitement alcalin avec 100 meq/L NaOH à 0.65% de solides a augmenté le rendement
des cellules à 21.00x 109cfu/mL. Les résultats de cette partie expérimentale ont
montré aussi que S. meliloti produit dans les boues traitées a maintenu sa capacité à
noduler la luzerne.
L'effet de l'addition de sources de nutriments (extrait de levure et glycérol) à la boue
secondaire de la Communauté Urbaine de Québec (CUQ) sur la souche S. meliloti à
été étudié. Les résultats ont montré que le nombre de cellules ainsi que le temps de
génération ont été affectés par l'addition de ces sources de nutriments et que le
nombre maximal de cellules de 8.85x109ufc/ml à été observé au bout de 32 heures
d'incubation après addition de 4 g/l d'extrait de levure. De même l'addition du
glycérol, aux échantillons de boue contenant 4 g/l d'extrait de levure a amélioré
encore la croissance rhizobiale et la valeur la plus élevée de 16.5xl0 9ufc/ml a été
obtenue avec 7.5 g/l de glycérol.
L'effet du contrôle du pH sur la souche S. meliloti dans les boues de CUQ à été étudié
en fermenteur de 15 litres équipé d'un contrôleur de pH. Dans cette expérience en
fermenteur, il a été observé que le pH n'était pas un facteur limitant et l'augmentation
du pH à 8.85 dans le fermenteur non contrôlé semble n'avoir aucun effet sur la
croissance de la souche en question.
Il a été aussi prouvé que la boue offre une meilleure protection pour la survie du
rhizobia (S. meliloti cultivée dans la boue de CUQ) durant la congélation-
décongélation à -20°C que le milieu standard (milieu à l'extrait de levure et au
mannitol: YMB). Les résultats ont montré également la possibilité d'utiliser la boue
comme support (Cas de la boue de Jonquière) par ce qu'elle supporte, comme la
tourbe, la survie de S. meliloti et que le nombre de cellules demeure acceptable
comparativement au standard quelque soit l'origine de l'inoculant (préparé dans les
boues ou dans YMB) et la température de conservation (4 ou 25°C).
Finalement, l'efficacité des inoculants (cas de S. meliloti) à base de boue (inoculant
solide ou liquide) a été étudiée et comparée à celle des inoculants à base du milieu de
culture standard (YMB) pour le cas de la luzerne cultivée dans des pots contenant
deux types de sol (Kamouraska: sol argileux et Saint-André: sol sableux) fertilisés
(fertilisant commercial) et amendés à des doses de 60 et 120KgN/ha (avec des boues
secondaires de la CUQ). Les résultats des rendements de la luzerne en matière sèche
et en azote ont montré que les inoculants à base de boue ont le même potentiel que
ceux à base d'YMB et tous les inoculants (inoculant solide ou liquide) ont la même
tendance. Ajoutons à cela, l'application des boues comme amendement a augmenté le
nombre du rhizobia dans les sols et a amélioré significativement le poids sec et le
contenu en azote de la luzerne. Cette amélioration augmente avec l'augmentation de la
dose des boues et avec la coupe. Cependant, l'application du fertilisant azoté a donné
des faibles rendements de la plante. Les résultats ont montré aussi que le processus de
nodulation a été toujours maintenu dans les sols amendés et fertilisés et que les
macroéléments et les métaux lourds apportés par les boues sont à un niveau acceptable
et ne sont pas considérés comme des facteurs négatifs dans cette étude. Cependant, les
meilleurs rendements obtenus avec le sol de Kamouraska par apport à celui de SaintAndré
semble être en relation avec leurs caractéristiques.


identifier: Benmouffok, Djilali  (1993). Conception d'un modèle physiographique de bassin versant à partir de modèle numérique d'altitude.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 190 p.

subject:
CEQUEAU
bassin versant
donnée
systèmes d'information géographique
LANDSAT
topographie
satellite
SIG
spatial
télédétection
physiographie
modèles numériques


identifier: Benmoussa, Hamel  (1997). Étude conjointe de la biolixiviation des métaux lourds et de la stabilisation des boues de stations d'épuration.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 243 p.

subject:
métaux lourds
boues d'épuration
soufre élémentaire
biolixiviation
stabilisation des boues
azote
nitrification
dénitrification

abstract:
La présente recherche consistait à mettre au point un procédé microbien
permettant conjointement la stabilisation des boues municipales et l'enlèvement des métaux
qui y sont associés, ce qui réduirait considérablement les temps et coûts de traitement. Ce
procédé utilise des souches microbiennes hautement actives du genre thiobacilles
retrouvées naturellement dans l'environnement. Ces souches oxydent le soufre élémentaire
(substrat), produisant ainsi de l'acide sulfurique et augmentant le potentiel d'oxydoréduction,
ce qui favorise la solubilisation des métaux à des pH voisins de 2.0.
Les essais réalisés en erlenmeyers (Benmoussa et al., 1994a) et en bioréacteurs
(Benmoussa et al., 1994b) sur différents types de boues, provenant de différentes stations
d'épuration (Benmoussa et al., 1994c, 1997a, 1997b), montraient que la chute de pH
entraînait une solubilisation importante des métaux et une réduction jusqu'à 50% des
matières volatiles en suspension (MVS). Le soufre nécessaire à la biolixiviation-stabilisation était introduit, selon les cas, sous forme de granules ou de blocs; ce dernier
mode d'introduction s'avérait plus efficace et préférable au soufre en granules quant à la
minimisation du pouvoir acidophile de la boue produite.
Les résultats obtenus en erlenmeyers, avec du soufre granulaire et des boues
secondaires de Black Lake (expérience 1), montraient que la forte chute de pH  (<2.5)
était directement liée à la quantité de soufre présent, et entraînait une solubilisation
importante des métaux allant de 20 à 100%. De plus, ce procédé permettait une réduction
des MVS de 33%, alors que les propriétés fertilisantes des boues étaient conservées.
L'effet du taux d'aération sur la biolixiviation-stabilisation était vérifié dans quatre
bioréacteurs identiques de type colonne avec recirculation interne. L'aération dans les
bioréacteurs était de 0.06, 0.09, 0.12 et 0.16 volume/volume/minute (vvm).
L'augmentation du taux d'aération de 0.06 à 0.09, 0.12 et 0.16 vvm a conduit à une
augmentation du potentiel d'oxydo-réduction (POR), ainsi que des vitesses d'acidification
et de réduction des MVS des boues. Néanmoins, après 10 jours d'incubation, le pH et le
taux de réduction des MVS étaient pratiquement semblables pour les quatre taux
d'aération. Dans tous les cas, les taux de solubilisation des différents éléments étaient très
voisins et variaient selon leur nature chimique. La forte baisse de pH à des valeurs voisines
de 2.0 a provoqué une réduction sous la limite de détection de 10 UFC/mL des bactéries
pathogènes, et une légère baisse des hétérotrophes aérobies totaux (1 à 2 à l'échelle
logarithmique).
Afin d'en comparer l'efficacité, deux types de bioréacteurs (parfaitement agité et
de type colonne avec recirculation externe des boues) ont été utilisés avec des boues
primaires de la station d'épuration de la communauté urbaine de Québec (C.U.Q.- Est). Le
bioréacteur parfaitement agité a reçu du soufre en granules de 2.4 à 4.0 mm de diamètre,
alors que celui de type colonne a reçu du soufre en blocs de 25 mm de diamètre. Les
résultats obtenus montraient une solubilisation des métaux et une réduction des MVS plus
importantes dans le cas du bioréacteur de type colonne.
Les résultats obtenus en bioréacteurs de types colonne avec recirculation interne
des boues provenant de quatre différentes stations d'épuration montraient que les
rendements de solubilisation des métaux n'étaient pas affectés par le type de boues traitées
et que la réduction des MVS était plus importante dans le cas de la biolixiviation-stabilisation.
En plus d'influer beaucoup sur le pouvoir acidophile de la boue produite,
l'utilisation du soufre en blocs a conduit à la création, entre les blocs de soufre, de zones
anoxiques où s'est produite une dénitrification rapide effectuée par les bactéries à
métabolisme respiratoire, permettant une réduction de la biomasse, sans apport d'air.
Enfin, il était important de montrer l'effet de la concentration en solides des boues
sur le présent procédé en bioréacteur de type colonne. Les résultats obtenus lors de la
biolixiviation-stabilisation montraient que la concentration en sulfates produits augmentait
avec la concentration initiale en matières en suspension (MES) des boues, alors que la
vitesse d'acidification de celles-ci diminuait. La réduction des MVS des boues lixiviées
était nettement supérieure à celle obtenue pour les boues contrôles respectives et les
valeurs de la constante de dégradation des matières biodégradables (kd) décroissaient
linéairement lorsque la concentration en MES augmentait. Les taux de solubilisation des
différents métaux, lors de la biolixiviation-stabilisation diminuaient lorsque les
concentrations en MES des boues augmentaient. Enfin la phase solide des boues lixiviées
gardait entièrement ses valeurs fertilisantes.


identifier: Benyahya, Loubna  (2007). Modélisation statistique de la température de l'eau en rivière et en régime non-hivernal.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 174 p.

subject:
modélisation statistique
température de l’eau
modélisation stochastique
approche
paramétrique
approche non-paramétrique
rivière Deschutes
rivière Nivelle

abstract:
Le processus de prévision de la température de l'eau en rivière est entamé par le
développement et l'application des modèles appropriés permettant une bonne description
du régime thermique. La modélisation peut donc être un outil de gestion important, qui
permet de prédire la température de l'eau pour des conditions hydrométéorologiques
variées et donc d'en évaluer l'impact sur la qualité et la quantité d'habitat aquatique. Cette
thèse a donc pour but de proposer une nouvelle approche appropriée de modélisation
statistique de la température de l'eau.
La revue de littérature a montré que les modèles périodiques n'ont pas été employés
jusqu'à présent. Pourtant, ils offrent l'avantage de modéliser la variation périodique de la
fonction d'autocorrélation, une caractéristique souvent présente dans les séries hydroclimatiques
à petit pas de temps (hebdomadaires ou mensuelles). De plus, il ressort de la
revue de littérature que les modèles non-paramétriques (réseaux de neurones artificiels
(RNA) et k-voisins les plus proches (VPP)) sont très peu considérés, et donc ils demeurent
de nouvelles pistes pour déterminer s'ils pourront apporter une amélioration en terme de
performance par rapport aux modèles périodiques.
Une première étude a été effectuée afin de vérifier l'applicabilité du modèle périodique
autorégressif (PAR) et d'en souligner l'intérêt en comparant sa performance avec celle
d'une approche autorégressive courante (AR). Les données utilisées dans la modélisation
numérique sont les températures hebdomadaires de la rivière Deschutes (Oregon, États-Unis)
entre 1963-1980. La performance des deux modèles a été évaluée à l'aide de trois
critères numériques: la racine de l'erreur quadratique moyenne, le biais absolu et le
coefficient de Nash. Ces critères ont été calculés pour chaque année en utilisant une
technique de validation croisée de type "Jackknife". Les résultats préliminaires ont montré
que le modèle PAR et le modèle autorégressif existant présentent une performance
similaire dans la simulation des températures hebdomadaires. Toutefois, le modèle PAR est
capable de fournir pour chaque période de l'année des valeurs de biais plus stationnaires
que le modèle AR.
Pour tenter d'obtenir une modélisation plus réaliste et plus opérationnelle pour les
gestionnaires des ressources hydriques, une deuxième étude a été effectuée en incorporant
la température de l'air et le débit comme variables affectant le régime thermique. Deux
nouveaux modèles de température de l'eau sont alors proposés et comparés, soit le modèle
périodique autorégressif avec variables exogènes (PARX) et la méthode des k-voisins les
plus proches (VPP). Les données de température hebdomadaire de l'eau utilisées (1984-
2004), proviennent de la rivière Nivelle (Pyrénées atlantiques, France). Les résultats
obtenus dans ce volet de la thèse montrent que les deux méthodes sont équivalentes et
conduisent aux meilleurs résultats en terme de critères de performance. De plus, les
modèles VPP4 (modèle avec quatre variables explicatives) et PARX3 (modèle avec trois
variables explicatives) se démarquent de tous les autres modèles considérés.
En conclusion, en vertu de leur paramétrisation, les modèles périodiques précisément
développés dans le cadre de cette thèse, demeurent les plus appropriés, car de plus ils
préservent la persistance des températures hebdomadaires de l'eau, ils offrent une équation
explicitant la relation entre la température de l'eau et les variables explicatives.


identifier: Bergeron, Thomas  (2011). Estimation de la ressource éolienne en mer à l'aide du satellite RADARSAT-2.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 126 p.

subject:
énergie éolienne
mer
satellite
vent
radar
cartographie
RADARSAT-2
gradients locaux
diffusiomètre ASCAT
vents en mer
polarimétrie
vitesse du vent
RSO
polarisation croisée
gradients locaux
rapport de polarisation

abstract:
L'estimation de la ressource éolienne en mer et en zone côtière est d'importance
cruciale, alors que l'industrie éolienne migre progressivement vers l'éolien Offshore. Les
données issues de satellites (diffusiomètre, micro-ondes passive, radar à synthèse
d'ouverture (RSO) offrent une couverture spatiale bien plus grande que les bouées qui
sont dispendieuses et clairsemées en mer. Le RSO, permet de travailler à haute
résolution (~400 m) et est bien souvent l'unique source de données en zone côtière.
L'avènement de RADARSAT-2 amène de nouvelles possibilités pour la cartographie des
vents marins. Ce satellite est muni de plusieurs combinaisons de polarisations (HH W
HV VH) qui peuvent toutes être utilisées pour cartographier la vitesse des vents. Ces
polarisations ne sont pas sensibles de la même manière ainsi qu'aux mêmes
phénomènes, ces distinctions seront étudiées plus en profondeur dans ce mémoire.
D'autre part, l'approche développée à l'INRS (Choisnard, 2004; Ricard, 2005;
Beaucage, 2008; Lessard-Fontaine, 2010), utilisait le diffusiomètre QuikSCAT, comme
information sur la direction des vents. En septembre 2009, un bris à bord du satellite l'a
mis hors service. Dans ce travail, nous innovons en calculant la direction du vent de
manière endogène. La direction du vent est une entrée nécessaire pour calculer la
vitesse avec les modèles géophysiques (GMF) CMOD, avec les polarisations HH et W.
Dans un premier temps, des images ont été acquises dans le golfe du Saint-Laurent à
l'emplacement de la bouée Mont-Louis. Différentes combinaisons de polarisations ont
été testées. De plus, plusieurs rapports de polarisations ont été expérimentés, pour la
polarisation HH, pour déterminer lequel est le plus approprié pour les données
RADARSAT-2. Ensuite, l'algorithme des gradients locaux est testé pour obtenir la
direction du vent directement à partir de l'image RADARSAT. Cet algorithme détecte les
veines de vent qui se forment lorsque les tensio-actifs, la mousse et l'écume, sont
alignées avec la direction moyenne des vents, sous forme de patrons linéaires à
espacement périodique.
Par la suite, une série de 17 images a été acquise dans le détroit d'Hudson, près du
village Inuit de Quaqtaq. La vitesse et la direction des vents issues du RSO, sont
comparées aux sorties du modèle GEM-LAM d'Environnement Canada. Au cours de
cette étude, on tente d'automatiser la technique qui a été expérimentée dans le
précédent volet. Pour ce faire, une méthode hybride est proposée, utilisant le
diffusiomètre ASCAT, pour relever l'ambigüité de 1800 des gradients locaux et obtenir
de l'information sur la direction à basse vitesse de vent. La qualité de la vitesse RSO est
également estimée en zone côtière, pour les vents de terre et de mer.
Les résultats obtenus dans l'étude du Golfe Saint-Laurent, démontrent que toutes les
polarisations peuvent être utilisées pour retracer la vitesse de vent. La polarisation HH
donne des résultats similaires et parfois meilleurs que la polarisation W. Le rapport de
polarisation de Hwang et al. (2010) en HH donne les meilleurs résultats parmi les
différents rapports de polarisation. La polarisation croisée (HV VH) ne peut être utilisée
en dessous d'une vitesse de vent de 5 m/s.
Finalement, l'étude du détroit d'Hudson démontre qu'il est possible d'utiliser la méthode
des gradients locaux d'une manière pleinement automatique, avec des résultats
cohérents. En ce sens, l'erreur quadratique moyenne (RMSE) est similaire que la
direction provienne de GEM-LAM ou les gradients locaux, mais l'erreur est beaucoup
plus systématique avec le modèle GEM-LAM. La méthode hybride donne des résultats
cohérents et réduit la variabilité de la méthode des gradients locaux. Par contre, l'orbite
descendante de RADARSAT-2 n'est pas très bien colocalisée avec l'orbite ASCAT, la
méthode a seulement été utilisée dans 9 cas sur 17.


identifier: Bernatchez, Marie-Noëlle  (2008). Dépôt et mobilité de l'antimoine dans les sédiments de lacs du bouclier canadien.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 116 p.

subject:
diagenèse de l'antimoine
Sb
dépôt atmosphérique
antimoine
sédiments lacustres
lac
émission anthropique
contamination
lac Tantaré
lac Vose
bouclier canadien

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.

Nous avons mesuré l’antimoine (Sb) ainsi que plusieurs variables géochimiques dans des
carottes de sédiments datées (210Pb; 137Cs) et dans des échantillons d’eaux interstitielles prélevés
dans la partie la plus profonde de deux bassins du lac Tantaré, lequel est situé à 40 km de la ville
de Québec, et du seul bassin du lac Vose, lequel se trouve à 25 km de la fonderie Horne de
Rouyn-Noranda. L’hypolimnion d’un des bassins échantillonnés du lac Tantaré est oxygéné en
permanence, tandis que celui de l’autre est saisonnièrement anoxique; l’hypolimnion du lac Vose
est également saisonnièrement anoxique. Dans ces deux lacs du Bouclier canadien dont les
bassins versants n’ont pas été perturbés par des activités humaines, l’antimoine d’origine
anthropique provient essentiellement de l’atmosphère. Les formes chimiques spécifiques les
plus probables de Sb dans les eaux interstitielles et dans les eaux sus-jacentes aux sédiments ont
été estimées par des calculs thermodynamiques avec le logiciel MINEQL+. À l’aide d’un
modèle diagénétique de transport-réaction appliqué aux profils de Sb dans les eaux interstitielles,
nous avons déterminé les vitesses nettes des réactions impliquant Sb (R Sb net ) en fonction de la
profondeur dans les sédiments. Les valeurs de (R Sb net ) ont alors été utilisées pour calculer la teneur
de Sb ajoutée aux sédiments (ou soustraite de ces derniers) par la diagenèse, ce qui a permis
ultimement de reconstituer les variations chronologiques du flux du dépôt atmosphérique de Sb
anthropique à chacun des sites d’étude depuis le début de l’ère industrielle.
Les résultats montrent que les teneurs en Sb dans les sédiments sont, selon les lacs, de 18
à 31 fois supérieures à l’abondance de cet élément dans la croûte continentale supérieure. Au
bassin oxygéné en permanence du lac Tantaré, la modélisation des profils de Sb dans les eaux
interstitielles révèle une zone de production de Sb dissous entre 2 et 4 cm de profondeur, laquelle
est comprise entre deux zones de consommation. Au bassin saisonnièrement anoxique du lac
Tantaré et au lac Vose, nos résultats indiquent toutefois que Sb dissous diffuse de la colonne
d’eau vers le sédiment où il se fixe à la phase solide par des réactions qui n’ont pas pu être
identifiées. Dans tous les cas, la teneur en Sb ajoutée aux sédiments par les processus
diagénétiques ne représente cependant qu’une petite fraction des teneurs mesurées. La
reconstitution chronologique du flux du dépôt de Sb d’origine anthropique dans les sédiments
montre qu’au lac Tantaré, ce flux a augmenté fortement à partir de la fin du 19ième siècle, puis a
atteint jusqu’à 200-250 pmol cm-2 a-1 vers le milieu du 20ième siècle, et a ensuite diminué par
environ 75 % entre cette époque et le début des années 2000. Au lac Vose, le flux maximum du
dépôt de Sb est légèrement supérieur à celui enregistré au lac Tantaré. Les valeurs de ce flux ont
augmenté lentement à partir du début du 20ième siècle, ont atteint un sommet vers la fin des
années 1970, puis ont diminué abruptement par la suite. Nos données mènent à la conclusion
que la combustion du charbon et les émissions dans l’atmosphère de la fonderie Horne de
Rouyn-Noranda ont respectivement constituées la principale source de contamination en Sb au
lac Tantaré et au lac Vose.


identifier: Bernier, Monique  (1991). Évaluation des données d'un radar à antenne synthétique (RAS), en bandes C et X, pour la surveillance du couvert de neige.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 187 p.

subject:
radar
antenne synthétique
RAS
couvert de neige
surveillance
modélisation
couvert nival
étalonnage
donnée
acquisition
distribution spatiale
eau de la neige

abstract:
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ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
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Cette recherche visait à déterminer l'utilité des données d'un Radar à antenne
synthétique (RAS), en bande C et X, à suivre l'évolution de la couverture nivale et en
particulier, à évaluer la distribution spatiale de l'équivalent en eau de la neige.
Dans un premier temps, une campagne d'acquisition multitemporelle d'images RAS fut
conduite au-dessus du bassin de la rivière Eaton, localisé dans les Appalaches, à
l'extrémité sud du Québec. Les images furent recuillies à l'aide du Convair-580 du
Centre canadien de télédétection (CCT) sous différentes conditions environnementales,
à sept reprises durant trois hivers.
L'étalonnage absolu des images s'avérant irréalisable, une méthode d'étalonnage relatif
des scènes RAS fut développée afin de corriger la variation transversale du signal à
l'intérieur d'une scène et de ramener les puissances de rétrodiffusion des différents
survols à un même niveau. Cette méthode d'étalonnage se base sur l'hypothèse
suivante: la puissance de rétrodiffusion d'un boisé de sapins matures demeure
constante en saison hivernale et la variation de cette puissance en fonction de l'angle
d'incidence suit une loi du cosinus. Les résultats obtenus au cours de cette recherche
viennent confirmer que la méthode d'étalonnage proposée a atteint son objectif.
Afin d'interpréter les puissances de rétrodiffusion de la neige sèche et de la neige
humide, deux modèles originaux furent crées en modifiant et adaptant des modèles
existants. Un rapport entre les puissances d'un survol hivernal et d'un survol printanier,
Pc(45) [hiver] / Pc(45) [printemps] a ainsi été défini.
Il résulte de cette étude que le phénomène de diffusion de volume à l'intérieur des
couverts de neige étudiés ne se détecte pas et que le signal de rétrodiffusion d'un
couvert de neige provient essentiellement du sol. Les propriétés diélectriques d'un sol
gelé joue alors un rôle déterminant sur le signal détecté. La température et la texture du
sol se révèlent donc deux variables fort importantes à surveiller et à mesurer. A notre
connaissance, le rôle joué par le sol gelé sur la rétrodiffusion du couvert nival ne fut
jamais souligné jusqu'à ce jour.
Même si la diffusion de volume de la neige ne se détecte pas, une relation logarithmique
s'établit pourtant entre le rapport des puissances et l'équivalent en eau du couvert nival
sec. Cette relation s'explique par le lien entre la capacité d'isolation thermique du
couvert et la température du sol. Ainsi, la distribution spatiale de l'équivalent eau de
neige peut être déterminée, sous certaines conditions environnementales (sol gelé,
isolation thermique du couvert relativement faible), à partir des données RAS.
De plus, le RAS détecte le passage de l'état sec à l'état humide de la couverture nivale et
vice versa.
Le futur satellite canadien, RADARSAT, lequel opérera en bande C et aura une résolution
spatiale de 25 m, s'avère donc très prometteur pour la surveillance de la neige.
Finalement, l'ensemble des résultats de cette étude s'appliquent aux deux bandes
spectrales, C et X.


identifier: Berryman, David  (1984). La tendances dans les séries temporelles de paramètres de la qualité de l'eau à l'aide de tests non paramétriques.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 168 p.

subject:
qualité de l’eau
séries temporelles
paramètre
non paramétrique
mathématique
statistique
détection
Mann-Whitney
Spearman
Kendall

abstract:
En étudiant les caractéristiques des séries temporelles de paramètres
de la qualité de l'eau et l'ensemble des méthodes mathématiques et
statistiques utilisables pour analyser ces séries, on est amené à choisir
les tests non paramétriques pour le développement d’un outil de
détection de tendances. Une revue des tests non paramétriques pour
détecter les tendances permet d’identifier les tests de Mann-Whitney,
Spearman et Kendall comme étant les plus performants. Récemment, ces
mêmes tests ont été adaptés pour tenir compte des problèmes de persistance
et de périodicité rencontrés dans les séries de qualité de l'eau.
Pour les tendances monotones, une procédure permettant de choisir un
test en fonction des caractéristiques des séries et des limitations des
tests, est proposée. Une adaptation récente du test de Kendall, est
étendue au test de Mann-Whitney pour tenir compte de la périodicité
dans 1es séries présentant un saut. Pour ce type de tendances, une
procédure analogue à celle utilisée pour les tendances monotones est
proposée. Des vérifications de robustesse et de puissance restent à
effectuer avant que cette procédure puisse être utilisée de manière
systématique.

Abstract

After considering the characteristics of water quality time series
and the available statistical and mathematical methods to analyse these
series, non parametric tests are chosen for the development of a trend
detection procedure. A review of non parametric tests for trend leads
to the evidence that Mann-Whitney, Spearman and Kendall tests are the
best fit for trend detection. Recently these same tests have been
adapted to account for dependence and seasonality: common features
of water quality time series. For monotone trends a procedure allowing
to select the pertinent test considering the time series characteristics
and the practical limitations of the tests is proposed. A recent
adaptation of Kendall's test is extended to Mann-Whitney's to account
for seasonality in time series with a step trend. A procedure, similar
to the one used for monotone trends, is proposed for step trends.
Robustness and power remain to be checked before this 1ast procedure
can be used on a general basis.