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Le territoire de la vallée du Gave de Gavarnie a connu un épisode d’inondation/crue particulièrement catastrophique en 2013, ayant entrainé de forts dégâts matériels et des pertes humaines. Dans ce contexte, la culture du risque est un enjeu tant pour les acteurs de la gestion de ce territoire que pour les citoyens, d’autant plus que les risques présents y sont multiples (avalanches, glissements de terrain et séismes). Dans cette perspective, l’école peut jouer un rôle déterminant à travers la mise en place de projets d’éducations au(x) risque(s). Ce type d’éducation doit commencer par la perception et la conscience du (des) risque(s), rendues possibles par le vécu et/ou par la culture du groupe dans lequel l’élève vit. Cette étude a pour objectif d’examiner les représentations et la perception du risque des élèves d’une école élémentaire française située sur une commune fortement impactée par cette crue, et l’évolution de ces représentations et cette perception un an après la mise en œuvre du projet éducatif. Les résultats montrent une représentation plurielle du risque par les élèves avec des différences entre classes. La classe de CP-CE (enfants âgés de 6 à 8 ans) associe essentiellement le risque à l’aléa naturel (avalanche, inondation…) alors que les élèves en CM (enfants âgés de 9 à 10 ans) sont centrés sur ce qui pourrait leur arriver (accident, maladie…). Le risque inondation/crue est dans un premier temps très peu évoqué dans les représentations des élèves, mais lorsque les activités pédagogiques permettent de contextualiser cette notion sur leur territoire, il est alors plus fortement perçu.

Les inondations de 2017 et 2019 au Québec ont affecté respectivement 293 et 240 municipalités. Ces inondations ont généré une cascade d’évènements stressants (stresseurs primaires et secondaires) qui ont eu des effets sur la santé mentale de la population et retardé le processus de rétablissement des individus. Cette période de rétablissement peut s’échelonner sur plusieurs mois voire plusieurs années. Cette étude s’inscrit dans la spécificité de la recherche mixte mise de l’avant à travers trois stratégies de recherche, réalisées de façon séquentielle : 1) sondage populationnelle réalisé auprès de 680 personnes, 2) analyse de documents produits par les organisations participant au processus de rétablissement social des sinistrés, ou sur des analyses externes portant sur ces interventions de rétablissement et 3) entrevues semi-dirigées auprès de 15 propriétaires occupants ayant complété une demande d’indemnisation à la suite des inondations de 2019 et auprès de 11 professionnels et gestionnaires participant au processus de rétablissement social. Les entrevues semi-dirigées et les questionnaires complétés par les personnes sinistrées lors des inondations de 2019 démontrent que les principales sources de stress ayant des impacts sur la santé et le bien-être des répondants sont : 1) l’absence d’avertissement et la vitesse de la montée des eaux; 2) l’obligation de se relocaliser et la peur d’être victime de pillage; 3) le manque de solidarité et d’empathie de la part de certains employés du MSP; 4) la gestion des conflits familiaux; 5) la gestion de problèmes de santé nouveaux ou préexistants; 6) la complexité des demandes d’indemnisation; 7) la lourdeur et les délais des travaux de nettoyage ou de restauration; 8) les indemnités inférieures aux coûts engendrés par l’inondation; 9) les pertes matérielles subies, particulièrement ceux d’une valeur de plus de 50 000 $; et 10) la diminution anticipée de la valeur de sa résidence. À cela s’ajoute l’insatisfaction à l’égard du programme d’indemnisation du gouvernement du Québec (PGIAF) qui fait plus que doubler la prévalence des symptômes de stress post-traumatique. Les inondations entraînent également une perte de satisfaction ou de bien-être statistiquement significative. La valeur monétaire de cette perte de jouissance peut être exprimée en équivalent salaires. En moyenne, cette diminution du bien-être équivaut à une baisse de salaire de 60 000$ pour les individus ayant vécu une première inondation et à 100 000$ pour les individus ayant vécu de multiples inondations. Ces résultats suggèrent que les coûts indirects et intangibles représentent une part importante des dommages découlant des inondations. Ce projet de recherche vise également à analyser l’application du PGIAF et son influence sur les stresseurs vécus par les sinistrés dans le contexte de la pandémie de COVID-19. La principale recommandation de cette étude repose sur une analyse de documents, un sondage populationnel et des entrevues semi-dirigées. Ainsi, s’attaquer à la réduction de principaux stresseurs nécessite 1) d’améliorer la gouvernance du risque d’inondation, 2) d’intensifier la communication et le support aux sinistrés, et 3) de revoir les mécanismes d’indemnisation existants.

RÉSUMÉ : Peu d’outils permettent de faire un audit des aléas hydrogéomorphologiques (HGM) auxquels les petits cours d’eau (PCE) sont sujets, pourtant à ces PCE sont associés plusieurs aléas HGM qui compromettent l’intégrité d’enjeux qui y sont exposés. L’objectif du projet vise à appliquer des outils SIG (ExZeco et Geomorphon landform) employés avec un modèle numérique d’élévation à haute résolution, pour l’évaluation préliminaire du risque lié aux aléas HGM des PCE. Cette évaluation préliminaire ne tient pas compte de la probabilité d’occurrence de l’aléa. Elle est plutôt basée sur la position des enjeux par rapport aux aléas HGM simulés sur les cônes alluviaux et les plaines d’inondations. Pour ce faire, quatre bassins versants de la région du Bas-Saint-Laurent ont été identifiés comme sites d’étude. La méthodologie se base dans un premier temps sur l’établissement d’un portrait d’aléa HGM, puis dans un deuxième temps sur la caractérisation de ces aléas en évaluant leur intensité, leur étendue et leur distribution spatiale et finalement, l’évaluation de l’exposition des enjeux vis-à-vis des aléas. Les résultats montrent que des enjeux (parcelle agricole, route, résidences) sont exposés à l’aléa torrentiel sur deux cônes alluviaux cartographiés dans les bassins versants pilotes, et des résidences sont exposées à un débordement probable de cours d’eau. L’analyse du risque a été réalisée avec obstruction probable des ponceaux sur le LiDAR et sans obstruction des ponceaux. L’aléa est de forte intensité dans le risque probable lié aux obstructions, et les enjeux exposés sont notamment les résidences, les routes et des portions de terre agricole. Des témoignages de riverains ont permis de valider l’intensité des aléas prédits par ExZeco. -- Mot(s) clé(s) en français : Aléa HGM, Évaluation préliminaire, cône alluvial, plaine d’inondation, LiDAR. -- ABSTRACT : Few tools are available for auditing the hydrogeomorphic hazards (HGM) to which small watercourses (PCE) are subject, yet these PCE are associated with several HGM hazards that compromise the integrity of issues exposed to them. The aim of the project is to apply GIS tools (ExZeco and Geomorphon landform) used in conjunction with a high-resolution digital elevation model, for the preliminary assessment of the risk associated with HGM hazards in PCE. This is an assessment based solely on the position of issues in relation to the HGM hazards to which alluvial fans and floodplains are subject. To this end, four watersheds in the Lower St. Lawrence region were identified as study sites. The methodology is based firstly on the establishment of a HGM hazard profile, then on the characterization of these hazards by assessing their intensity, extent and spatial distribution, and finally on the assessment of the level of exposure of issues to these hazards. The results show that issues (agricultural plots, roads, residences) are exposed to torrential hazards on two alluvial fans mapped in the pilot watersheds, and residences are exposed to probable river overflow. The risk analysis was carried out with probable culvert obstructions on the LiDAR and without culvert obstructions. The probable risk associated with obstructions is of high intensity, and the stakes exposed include residences, roads and portions of agricultural land. Testimonials from residents validated the intensity of the hazards predicted by ExZeco. -- Mot(s) clé(s) en anglais : HGM Hazard, Preliminary Assessment, Alluvial Fan, Floodplain, LiDAR.

Les ponceaux en béton armé sont l’un des éléments clés de la construction des autoroutes, facilitant le passage de l’eau et des eaux de drainage sous les routes et les voies ferrées. La structure des ponceaux joue également un rôle essentiel dans la gestion des risques d’inondation en tant qu’outil intégral de prévention des inondations qui protège les villes et les vies humaines. Les ponceaux sont soumis à des expositions agressives; l’eau qui coule et le sol environnant représentent un environnement difficile pour la structure du ponceau. L’eau peut contenir des acides, des déchets industriels, des produits chimiques et des chlorures. De plus, dans des régions comme l’Amérique du Nord, l’utilisation de sels de déglaçage accélère la corrosion de l’armature en acier. Cette étude a porté sur le comportement structurel et les performances de seize ponceaux rectangulaires en béton en vraie grandeur soumis à des charges concentrées verticales. Treize spécimens avaient une travée de 1500 mm, une flèche de 1500 mm, une épaisseur de dalle de 150 mm et une épaisseur de paroi de 150 mm. Les trois autres spécimens avaient une travée de 1800 mm, une flèche de 1500 mm et une épaisseur de dalle et de mur de 180 mm. Tous les ponceaux rectangulaires avaient des arêtiers aux raccordements entre les dalles et les murs, qui avaient les mêmes dimensions que les murs latéraux. La longueur du joint était de 1219 mm pour tous les spécimens et la couverture de béton a été maintenue constante à 25 mm. Les paramètres examinés étaient le ratio de renforcement longitudinal-FRP (0,83 %, 1,25 % et 1,67 %), le matériau de renforcement (PRFV, PRFB et acier), l’emplacement de la charge concentrée, la résistance à la compression du béton, le matériau d’assise de l’essai et l’effet de taille. Les résultats des essais ont été analysés en termes de résistance au cisaillement dans les deux directions, de mode de défaillance, de fléchissement de la dalle supérieure, de déplacement latéral des parois latérales et de déformations du béton et des armatures. L’effet de chaque paramètre sur le comportement a été évalué et discuté. Une étude théorique a été menée pour modifier l’équation de l’action du cisaillement bidirectionnel de la norme CAN/CSA S6:19 afin de prendre en compte les caractéristiques du matériau de renforcement PRF. L’équation modifiée a montré de bonnes prédictions de la capacité du cisaillement bidirectionnel expérimental des ponceaux en béton testés. En outre, une autre approche théorique a été menée de manière innovante pour proposerune nouvelle formule permettant de prédire avec précision la capacité de cisaillement dans les deux directions de la dalle supérieure des ponceaux rectangulaires en béton renforcés par des PRF. La formule proposée a montré d’excellentes prédictions de la capacité de cisaillement expérimentale dans les deux directions. En outre, la formule proposée a été développée pour prédire la capacité de cisaillement dans les deux directions des dalles en béton renforcé par des PRFV avec retenue des bords, représentant les dalles de pont en béton renforcé par des PRFV. Les analyses théoriques ont été soutenues par un modèle de régression linéaire et évaluées par des moyens statistiques.

Floods, intensified by climate change, pose major challenges for flood zone management in Quebec. This report addresses these issues through two complementary aspects: a historical analysis of the evolution of flood zone management in Quebec and the projected impact of the cartographic and regulatory overhaul, as well as an exploration of the imaginary surrounding the flood-prone territory of the city of Lachute, which has faced recurrent floods for decades and yet continues to be inhabited. The historical analysis reveals that the major floods of 1974, 1976, 2017, and 2019 marked significant turning points in Quebec’s risk management, particularly by highlighting gaps in the regulatory framework and flood zone mapping. The adoption of the Act Respecting Land Use Planning and Development (LAU) in 1979 and the Policy for the Protection of Shorelines, Littorals, and Floodplains (PPRLPI) in 1987 represented a shift toward a preventive approach. However, inconsistencies, insufficient updates to maps, and uneven enforcement of standards have hindered their effectiveness. The catastrophic floods of 2017 and 2019 triggered a regulatory overhaul, a modernization of mapping, and measures to strengthen community resilience. In 2022, a transitional regime came into effect to tighten the regulation of activities in flood zones, pending the adoption of a risk-based management framework. However, to this day, the regulatory perimeters proposed in the modernization project fail to account for the adaptive capacities deployed by communities to live with water, thus providing a biased interpretation of flood risk. The second part explores the social and cultural representations associated with Lachute’s flood-prone territory. It highlights the complex relationships that have developed between residents and the Rivière du Nord through successive flooding episodes and the adaptation strategies implemented to cope, particularly by those who have repeatedly experienced flooding. These residents have come to live with overflow events and to (co)exist with water, challenging the persistent notion that flood-prone areas are inherently dangerous. While local strategies are sometimes innovative, they remain constrained by a regulatory framework that disregards the human experience of the territory and the specific ways in which people inhabit exposed areas to learn to manage flood risks. In summary, this report underscores the urgency of a territorialized, risk-based approach to modernizing flood zone management. It also highlights the need to look beyond cartographic boundaries and better integrate human and cultural dimensions into planning policies, as illustrated in the case of Lachute, to more accurately reflect the true level of risk. These reflections aim to promote more coherent, sustainable, and acceptable management, planning, and development of exposed territories in response to the growing challenges posed by climate change.

La connaissance de l’aléa inondation est un enjeu croissant pour la gestion du risque inondation. En France, afin de répondre à la demande des pouvoirs publics de cartographier les zones inondables, la cartographie hydrogéomorphologique émerge. Cette approche naturaliste, développée durant les années 1980, se propagea dans une large partie du Sud de la France. Aujourd’hui, la cartographie hydrogéomorphologique est une méthode reconnue pour sa fiabilité, mais elle stagne en termes d’applications et de développement dans de nouveaux territoires. Afin d’améliorer la connaissance de la prise en compte de la cartographie hydrogéomorphologique dans un cadre règlementaire, une analyse de 282 PPRI a été menée. Cette analyse a permis de dégager les modalités de prise en compte de la cartographie hydrogéomorphologique, mais également d’émettre des hypothèses sur les raisons de leur développement. La réalisation de MNZI (Modèle Numériques de Zones Inondables) sur des cours d’eau français et canadiens, a permis de mettre en avant l’adaptabilité de la cartographie hydrogéomorphologique à des contextes physiques différents, mais aussi d’apporter une réponse à la demande de prise en compte de cartographie de crue extrême de la Directive Inondation. L’évolution cartographique proposée dans ce travail comprend une réflexion autour de la légende des AZI, mais aussi sur le concept de cartographie positive. A travers les aspects cartographiques, règlementaires et géomorphologiques abordés, nous finissons par proposer un modèle de développement de la cartographie hydrogéomorphologique.

L'ouvrage fait le point sur les développements de la méthode mise au point dans les années 1980 et présentée en détail pour la première fois en 1996. Il s'organise en deux grandes parties : la présentation de la méthode hydrogéomorphologique de détermination des zones inondables et les applications de cette méthode. La première partie justifie d'abord la nécessité de mettre au point et d'utiliser une nouvelle méthode face aux insuffisances des méthodes hydrologiques-hydrauliques utilisées en France (et très généralement dans le monde) pour la prévision et la prévention des risques d'inondation.Elle présente ensuite les principes de la méthode (chapitre II). C'est ainsi qu'elle consacre un long développement au rôle fondamental de la géomorphologie, tout particulièrement aux quatre lits qu'un cours d'eau peut occuper en fonction de son débit, lits déterminés par l'analyse de la microtopographie de la plaine alluviale fonctionnelle complétée par leur caractérisation sédimentologique. L'influence de la lithologie et de la tectonique est ensuite évoquée. Un deuxième sous-chapitre présente les critères complémentaires : la couverture végétale naturelle et l'occupation humaine au travers de la localisation des constructions, des vestiges historiques et archéologiques, de l'adaptation de l'activité agricole aux caractéristiques de la plaine alluviale et de la structure du parcellaire. Un troisième sous-chapitre regroupe les facteurs de variation : les grandes zones climatiques et les facteurs anthropiques (travaux et ouvrages hydrauliques, pratiques agricoles, imperméabilisation des sols due à l'urbanisation). Enfin, l'évolution au cours de la période historique des unités hydrogéomorphologiques principales, lit mineur et lit majeur, est présentée.Le court chapitre III met en relation l'hydrogéomorphologie et le fonctionnement hydraulique à l'échelle des unités hydrogéomorphologiques puis au niveau de la modélisation. La deuxième partie présente les trois principales applications de la méthode : la cartographie des zones inondables, la méthode intégrée et l'aménagement. La cartographie des zones inondables est actuellement la principale application, grâce à son intégration dans la politique de prévision et de prévention des risques d'inondation en France depuis 1995. Le chapitre qui lui est consacré s'articule en trois ensembles. Le premier est un rappel critique des moyens techniques d'acquisition des données : cartes, photographies aériennes, imagerie satellite en plein développement, données relatives aux crues historiques, observations de terrain. Le deuxième sous-chapitre détaille la cartographie des données sous la forme de la carte hydrogéomorphologique ou carte d'inondabilité hydrogéomorphologique en faisant l'historique et la critique de la légende proposée par le Ministère de l'Écologie français, puis en traitant plusieurs problèmes de cartographie : l'exhaussement du lit majeur, l'adoucissement du talus externe de la plaine alluviale fonctionnelle par le ruissellement diffus, le recouvrement du talus de la terrasse alluviale par le colluvionnement, la représentation du lit majeur exceptionnel et de la terrasse alluviale holocène, le cas spécifique des vallons secs. Enfin, les premières cartographies réalisées à l'étranger sont présentées. Un court dernier sous-chapitre traite de l'interprétation, qualitative et semi-quantitative, de la carte hydrogéomorphologique.La méthode intégrée, qui reste pour l'essentiel au stade expérimental, est présentée dans le chapitre II : d'abord ses origines, puis ses principes, puis ses premières applications prometteuses en France.Le chapitre III regroupe les potentialités, importantes mais peu exploitées, de la méthode hydrogéomorphologique pour l'aménagement des plaines alluviales, en insistant sur deux points : les conséquences de l'exhaussement des lits majeurs et le fonctionnement des cours d'eau pendant les crues exceptionnelles. La conclusion générale insiste sur l'efficacité de cette méthode, née de la problématique des risques naturels et hors du champ académique, ainsi que sur sa fécondité, en particulier la découverte de nouveaux objets géomorphologiques comme le lit majeur exceptionnel et de nouveaux concepts comme celui de débit hydrogéomorphologique.

RÉSUMÉ : Les relocalisations de populations et les démolitions de bâtiments sont des moyens pour réduire les risques associés aux inondations, dont ceux pour la santé humaine. Au Québec, l’usage de ces mesures pourrait s’accroître avec les changements climatiques. En Chaudière-Appalaches, au moins 404 bâtiments ont été démolis à Sainte-Marie et 88 à Scott après les inondations de 2019. L’expérience de démolition de domiciles post-inondation est toutefois peu documentée au Québec et encore moins selon le point de vue des personnes touchées, particulièrement chez les hommes. Ce mémoire présente les résultats d’une étude ayant documenté cette expérience auprès de treize hommes propriétaires d’un domicile dans la MRC Nouvelle-Beauce à partir d'entretiens semi-dirigés (méthode photo-élicitation) et d’un groupe de discussion. Cette étude repose sur l’expérience clinique de l’étudiante-chercheuse qui a constaté la présence de détresse chez la population masculine touchée par ce phénomène et sur la littérature scientifique qui démontre une plus faible propension à l’usage de services psychosociaux et de santé chez les hommes. À partir d’une analyse thématique inspirée du cadre théorique « Psychological Processes That Influence Adaptation to and Coping With Climate Change » de Reser et Swim et d’une perspective écosystémique, quatre nouvelles phases ont été dégagées soient : l’inondation, les démarches administratives, la démolition et la relocalisation. Chacune est caractérisée par des besoins et des impacts psychosociaux systémiques, l’usage de stratégies adaptatives spécifiques et des moments critiques pour la santé et le bien-être des hommes. Les résultats suggèrent que des impacts et besoins individuels et collectifs peuvent se cumuler et se prolonger dans le temps comme des manifestations anxio-dépressives ou traumatiques, de la détresse, une désaffiliation sociale ainsi qu’une modification de projets de vie. Une réduction de l’exposition aux inondations et une augmentation du bien-être et de la sécurité ressortent également. La proactivité, les pensées axées sur l’autonomie et le recours au soutien informel sont apparues comme des stratégies aidantes comparativement au repli sur soi et au surinvestissement dans le travail. Les résultats permettent d’exposer des pistes de réflexion et d’action favorisant le bien-être des hommes et d’autres pertinentes pour le travail social. Parmi celles-ci se trouvent d’encourager les hommes touchés par la démolition de leur domicile post-inondation à s’investir dans leur nouveau milieu de vie pour favoriser son appropriation et sa personnalisation ainsi que des recommandations pour le travail social de prendre en compte le genre dans la compréhension des problèmes socioenvironnementaux. -- Mot(s) clé(s) en français : Inondation, chez-soi, hommes, changements climatiques, travail social, désastre, besoins psychosociaux, adaptation, mesures d’atténuation du risque, événements météorologiques extrêmes. -- ABSTRACT : Population relocation and building demolition are ways of reducing the risks associated with flooding, including those to human health. In Quebec, the use of these measures could increase with climate change. In Chaudière-Appalaches, at least 404 buildings were demolished in Sainte-Marie and 88 in Scott after the 2019 floods. However, the experience of post-flood home demolition is poorly documented in Quebec, and even less so from the perspective of those affected, specifically men. This memoir presents the results of a study that documented this experience with thirteen male homeowners in the Nouvelle-Beauce MRC using semi-directed interviews (photo-elicitation method) and a focus group. This study is based on the student-researcher's clinical experience of distress among the male population affected by this phenomenon, and on scientific literature demonstrating a lower propensity to use psychosocial and health services among men. Based on a thematic analysis inspired by the Reser and Swim’s theoretical framework, the Psychological Processes That Influence Adaptation to and Coping With Climate Change, and an ecosystem perspective, four new phases were identified: flooding, administrative procedures, demolition and relocation. Each is characterized by systemic psychosocial needs and impacts, the use of specific adaptive strategies and critical moments for men's health and well-being. The results suggest that individual and collective needs and impacts can accumulate and extend over time, such as anxio-depressive or traumatic manifestations, distress, social disaffiliation and changes in life plans. A reduction in exposure to flooding and an increase in well-being and safety also stand out. Proactivity, autonomy-oriented thinking and reliance on informal support emerged as helpful strategies compared to withdrawal and over-investment in work. The results provide food for thought and action to promote men's well-being, and others relevant to social work. These include encouraging men affected by the demolition of their post-flood home to get involved in their new living environment to promote its appropriation and personalization and taking gender into account in understanding socioenvironmental problems. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Flooding, home, men, climate change, social work, disaster, psychosocial needs, adaptation, risk mitigation measures, extreme weather events.

L’estimation du débit en rivières est un paramètre clé pour la gestion des ressources hydriques, la prévention des risques liés aux inondations et la planification des équipements hydroélectriques. Lorsque le débit d’eau est très élevé lors d'évènements extrêmes, les méthodes de jaugeage traditionnelles ne peuvent pas être utilisées. De plus, les stations du réseau hydrométrique sont généralement éparses et leur répartition spatiale n’est pas optimale. Par conséquent, de nombreuses sections de rivières ne peuvent être suivies par des mesures et observations du débit. Pour ces raisons, pendant la dernière décennie, les capteurs satellitaires ont été considérés comme une source d’observation complémentaire aux observations traditionnelles du niveau d’eau et du débit en rivières. L’utilisation d’une telle approche a fourni un moyen de maintenir et d’étendre le réseau d'observation hydrométrique. L’approche avec télédétection permet d’estimer le débit à partir des courbes de tarage qui met en relation le débit instantané (Q) et la géométrie d’une section transversale du chenal (la largeur ou la profondeur effective de la surface d’eau). En revanche, cette méthode est associée à des limitations, notamment, sa dépendance aux courbes de tarage. En effet, en raison de leurs natures empiriques, les courbes de tarage sont limitées à des sections spécifiques et ne peuvent être appliquées dans d’autres rivières. Récemment, des techniques d’apprentissage profond ont été appliquées avec succès dans de nombreux domaines, y compris en hydrologie. Dans le présent travail, l’approche d’apprentissage profond a été choisie, en particulier les réseaux de neurones convolutifs (CNN), pour estimer le débit en rivière. L’objectif principal de ce travail est de développer une approche d’estimation du débit en rivières à partir de l’imagerie RADARSAT 1&amp;2 à l’aide de l’apprentissage profond. La zone d’étude se trouve dans l’ecozone du bouclier boréal à l’Est du Canada. Au total, 39 sites hydrographiques ont fait l’objet de cette étude. Dans le présent travail, une nouvelle architecture de CNN a été a été proposée, elle s'adapte aux données utilisées et permet d’estimer le débit en rivière instantané. Ce modèle donne un résultat du coefficient de détermination (R²) et de Nash-Sutcliffe égale à 0.91, le résultat d’erreur quadratique moyenne égale à 33 m³ /s. Cela démontre que le modèle CNN donne une solution appropriée aux problèmes d’estimation du débit avec des capteurs satellites sans intervention humaine. <br /><br />Estimating river flow is a key parameter for effective water resources management, flood risk prevention and hydroelectric facilities planning. In cases of very high flow of water or extreme events, traditional gauging methods cannot be reliable. In addition, hydrometric network stations are often sparse and their spatial distribution is not optimal. Therefore, many river sections cannot be monitored using traditional flow measurements and observations. For these reasons, satellite sensors are considered as a complementary observation source to traditional water level and flow observations in the last decades. The use of this kind of approach has provided a way to maintain and expand the hydrometric observation network. Remote sensing data can be used to estimate flow from rating curves that relate the instantaneous flow (Q) to the geometry of a channel cross-section (the effective width or depth of the water surface). On the other hand, remote sensing is also associated with limitations, notably its dependence on the rating curves. Indeed, due to their empirical nature, rating curves are limited to specific sections and cannot be applied in other rivers. Recently, deep learning techniques have been successfully applied in many fields, including hydrology. In the present work, the deep learning approach has been chosen, in particular convolutional neural networks (CNN), to estimate river flow. The main objective of this work is to develop an approach to estimate river flow from RADARSAT 1&amp;2 imagery using deep learning. In this study, 39 hydrographic sites of the Boreal Shield ecozone in Eastern Canada were considered. A new CNN architecture was developed to provide a straightforward estimation of the instantaneous river flow rate. The achieved results demonstrated a coefficient of determination (R²) and Nash-Sutcliffe values of 0.91, and a root mean square error of 33m³ /s. This indicates the effectiveness of CNN in automatic flow estimation with satellite sensors.

Les changements climatiques sont un défi mondial imminent, dont les conséquences sont déjà observées. On sait que ces effets s’intensifieront, entraînant une augmentation de la fréquence et de la gravité des événements météorologiques extrêmes, une perturbation substantielle de la production alimentaire et le déplacement de dizaines de millions de personnes en raison de vagues de chaleur mortelles et de sécheresses. La question est donc : que peut-on y faire ? Dans cette thèse, nous faisons des changements climatiques notre objet central et explorons les voies par lesquelles la recherche en apprentissage profond peut contribuer à son atténuation. Un obstacle connu à des politiques climatiques ambitieuses est le manque de soutien et de demande populaires. Cela peut être attribué, en partie, aux causes et conséquences extrêmement complexes et imbriquées des changements climatiques. Une mauvaise conception courante est qu'ils affecteront principalement d’autres personnes que soi-même, des personnes éloignées dans le temps ou l’espace. Pour y remédier, la recherche a montré que présenter aux gens des \textit{images} authentiques, locales et pertinentes d'un concept les aide à mieux comprendre et appréhender ce qui est en jeu. Dans notre première contribution, nous explorons donc comment les récentes avancées en apprentissage profond pour la vision par ordinateur et les réseaux antagonistes génératifs peuvent être utilisées pour générer des images \textit{personnalisées} représentant les impacts du changement climatique. Notre objectif avec \textit{ClimateGAN} est de visualiser à quoi pourrait ressembler une inondation d’un mètre à n’importe quelle adresse, indépendamment de son risque réel d’inondation sous l’effet des changements climatiques. Cette approche vise à susciter l’empathie en rendant les impacts abstraits du changement climatique plus tangibles et personnalisés. En utilisant une image de Google Street View et en la traitant avec \textit{ClimateGAN}, nous générons des images d’inondation physiquement plausibles et visuellement réalistes basées sur l’adaptation de domaine à partir d’un environnement simulé, la prédiction de profondeur et la segmentation sémantique. Ce modèle a été déployé sur un site web dans le but de sensibiliser et d’engager l’action en faveur des changements climatiques. En plus d’aider les gens à mieux visualiser à quoi pourrait ressembler un avenir climatique hors de contrôle, nous étudions également dans cette thèse comment l’apprentissage profond peut améliorer les technologies existantes. Un domaine majeur de recherche dans cette direction est la recherche de nouveaux matériaux. Dans cette thèse, nous explorons plus particulièrement la prédiction des propriétés des matériaux comme moyen d’accélérer la découverte d'électro-catalyseurs, une famille de matériaux impliqués dans le stockage d’énergie à base d’hydrogène. Nous présentons deux contributions, \textit{PhAST} et \textit{FAENet}, qui se concentrent sur l’amélioration du compromis performance/scalabilité dans les réseaux de neurones géométriques de graphe (GNN). Avec \textit{PhAST}, nous introduisons un ensemble de méthodes pour adapter la procédure GNN classique--de la création du graphe d’entrée aux prédictions d’énergie et de forces de sortie--à la tâche spécifique de prédire l’énergie d’un système atomique adsorbant-catalyseur relaxé. Nous démontrons comment, en plus d’améliorer les performances, ces modifications améliorent l’efficacité et permettent un entraînement compétitif des GNN dans des environnements CPU. Dans \textit{FAENet}, nous présentons un nouveau GNN efficace pour les prédictions équivariantes E(3). En particulier, nous transposons la charge de l’équivarience sur la représentation des données afin de réduire les contraintes sur le modèle lui-même. Cette approche nous permet d’introduire une nouvelle architecture légère et expressive visant à faire des prédictions meilleures et plus rapides de diverses propriétés des matériaux. Enfin, nous examinons de manière critique notre propre domaine et discutons des impacts environnementaux associés aux technologies de l’IA. Nous nous penchons sur la façon dont les praticiens peuvent estimer leurs émissions de carbone, quelles mesures ils peuvent prendre aujourd’hui pour les réduire, et quelles autres étapes sont nécessaires pour des déclarations et responsabilités environnementales plus précises.

Les rivières sont des écosystèmes dynamiques qui reçoivent, transforment, et exportent de la matière organique comprenant du carbone (C), de l’azote (N), et du phosphore (P). De par leur grande surface de contact entre l’eau et les sédiments, elles offrent un potentiel élevé pour les processus de transformation de ces éléments, dans lesquels ils sont souvent conjointement impliqués. Ces transformations peuvent retirer les éléments de la colonne d’eau et ainsi diminuer leurs concentrations pour améliorer la qualité de l’eau. Par contre, les conditions climatiques (débit, température, luminosité), la configuration du territoire (forêt, urbanisation, agriculture), et la durée des activités humaines sur terre affectent la quantité, composition, et proportion de C, N, et P livrés aux cours d’eau receveurs. Dans un contexte où un surplus de nutriments (N, P) peut surpasser la capacité des rivières à retirer les éléments de l’eau, et où les extrêmes climatiques s’empirent à cause des changements climatiques, cette thèse met en lumière le rôle des rivières dans les dynamiques de C, N, et P pour une meilleure compréhension de la réponse des écosystèmes lotiques aux pressions actuelles et futures. La Rivière du Nord draine séquentiellement des régions couvertes de forêt, d’urbanisation, et d’agriculture, et oscille entre quatre saisons distinctes, l’exposant à des utilisations du territoire et conditions climatiques contrastées. Nous avons échantillonné les formes de C, N, et P à 13 sites le long du tronçon principal (146 km), une fois par saison pour trois ans. De façon générale, les concentrations de N et P totaux ont augmenté d’amont vers l’aval, concordant avec l’activité humaine plus importante dans la deuxième moitié du bassin versant, mais les concentrations de C organique total sont restées constantes peu importe la saison et l’année. La stœchiométrie écosystémique du C : N : P était donc riche en C comparé au N et P en amont, et s’est enrichie en nutriments vers l’aval. L’étendue (2319 : 119 : 1 à 368 : 60 : 1) couvrait presque le continuum terre – océan à l’intérieur d’une seule rivière. Des formes différentes de C, N, et P dominaient la stœchiométrie totale dépendamment des saisons et de l’utilisation du territoire. En été, la composition du N était dominée en amont par sa forme organique dissoute et par le nitrate en aval, tandis qu’en hiver, l’ammonium et le P dissous avaient préséance sur l’entièreté du continuum. Malgré une concentration constante, la proportion des molécules composant le C différait aussi selon la saison et l’utilisation du territoire. L’été était dominé par des formes dégradées par l’action microbienne et l’hiver par des formes bio- et photo-labiles. Ceci fait allusion au potentiel de transformation de la rivière plus élevé dans la saison chaude plutôt que sous la glace, où les formes plus réactives avaient tendance de s’accumuler. La composition du C en amont était aussi distincte de celle en aval, avec un seul changement abrupt ayant lieu entre la section forestière et la section d’utilisation du territoire urbaine et agricole. Ces changements de compositions n’étaient pas présents durant le printemps de crue typique échantillonné, mais dans l’inondation de fréquence historique nous avons observés des apports nouveaux de molécules provenant soit des apports terrestres normalement déconnectés du réseau fluvial ou de surverses d’égouts. L’influence des facteurs naturels et anthropiques s’est aussi reflétée dans les flux historiques riverains de C, N, et P (1980 – 2020). La précipitation explique le plus les flux de C et les flux de N dans la section pristine. Les apports historiques au territoire de N anthropique (nécessaires pour soutenir la population humaine et les activités agricoles) expliquent fortement la tendance temporelle à la hausse des flux riverains de N dans la section urbaine. Durant les quatre dernières décennies, un peu plus du tiers des apports de N au territoire sont livrés à la rivière annuellement, suggérant que la source urbaine de N anthropique est encore peu gérée. Le manque de corrélation entre les flux de P dans la rivière et les précipitations ou les apports au territoire de P anthropique peut être expliqué par les usines de traitement des eaux usées installées dans la région vers la fin des années 1990 qui ont fait diminuer presque de moitié le P livré à la rivière. La variation de ces flux s’est reflétée dans la stœchiométrie écosystémique historique, qui varie de 130 : 23 : 1 en 1980 à 554 : 87 : 1 en 2007-08 après l’effet de l’usine d’épuration et du N qui a augmenté. À travers les axes historiques, spatiaux, et saisonniers, cette thèse contribue à la compréhension du rôle des rivières dans la réception, la transformation, et l’export du C, N, et P. Combinée aux concentrations, l’approche de stœchiométrie écosystémique propose une façon d’intégrer apports et pertes des éléments pour les étudier de pair au niveau du bassin versant. Puis, comme certaines formes de C, N, et P sont associées à des sources terrestres spécifiques, ou à certains types de transformations, les inclure dans un cadre conceptuel combinant des extrêmes climatiques et des utilisations du territoire différentes offre un aperçu sur le résultat des sources et transformations des éléments. Enfin, les tendances décennales de C, N, et P riverains montrent l’influence des facteurs naturels et anthropiques sur la stœchiométrie écosystémique historique d’une rivière.

Les instances responsables d’assurer la gestion des risques d’inondations reliés aux embâcles de glace sont toujours à la recherche d’outils visant à prévenir les risques et réduire les conséquences sur les populations et les infrastructures. Grâce à la modélisation de certains paramètres jouant un rôle dans la formation des embâcles de glace comme la prédisposition géomorphologique et les conditions hydrométéorologiques, la prévention de ceux-ci s’est grandement améliorée. Les modèles axés sur la force de mobilisation de la rivière et sa capacité à contraindre l’écoulement gagnerait en pertinence s’ils pouvaient inclure la résistance du couvert de glace. Les outils de télédétection sont une manière efficace de connaitre l’état du couvert de glace tant sur l’ensemble de la rivière qu'à différents endroits ciblés. Ceux-ci peuvent générer différents produits cartographiques utiles avant, pendant et après les événements. La présente thèse vise à intégrer le suivi du couvert de glace dans les méthodes de prévention des embâcles à l’aide d’outils provenant de la télédétection. Pour ce faire, quatre sous-objectifs ont été accomplis 1) créer une approche de suivi du couvert de glace à grande échelle en exploitant les données de télédétection optique, radar et acquises par drone, 2) développer une méthode de cartographie automatique du type de glace par estimation d’ensemble à partir d’imagerie radar, 3) concevoir un modèle de détection automatique des lieux à risque de débâcle en utilisant les connaissances de personnes expertes pour interpréter les cartes du type de glace et 4) intégrer les outils développés aux autres modèles conçus dans le cadre de DAVE (Dispositif d’alertes et de vigilance aux embâcles). Les contributions originales découlant de cette thèse touchent plusieurs aspects du suivi du couvert de glace. Elles incluent la démonstration de la pertinence des indicateurs de suivi de la glace par la télédétection, la conceptualisation d’une méthode de segmentation de la rivière en secteurs de production, transport et accumulation de la glace, l’élaboration d’un modèle de cartographie du type de glace par estimation d’ensemble plus performant et polyvalent que les classificateurs originaux, la construction d’une base de données de dégradation du couvert de glace à partir des connaissances de personnes expertes en cartographie de la glace et un modèle de classification de la dégradation du couvert de glace. Cette thèse se conclut par l’intégration conceptuelle à l’aide d’une analyse multicritères hiérarchique des différents outils développés au sein de DAVE. <br /><br /> The authorities responsible for ice jam flood risk management are always looking for tools to prevent harm and reduce consequences on populations and infrastructure. Ice jam prevention has been greatly improved by modelling certain parameters—such as geomorphic predispositions and hydrometeorological conditions—that are central to ice jam formation. These models focusing on the strength of the river current and its ability to constrain the flow would gain in relevance if they could include ice cover strength. Remote sensing tools are an effective way of knowing the state of the ice cover over the whole river and at different target locations. These can be used to generate different map products to include in monitoring before, during and after hazard events. This dissertation therefore aims to integrate ice cover monitoring into ice jam prevention methods using remote sensing tools. To do so, three main sub-objectives were accomplished: 1) to create a large-scale ice cover monitoring approach using remote sensing data such as optical, radar and drone images, 2) to develop a method for automatic mapping of ice type by ensemble estimation from radar imagery, 3) to design an automatic detection model for breakup risk locations using ice type maps and expert judgment and 4) to integrate the tools developed with other models created within the Dispositif d’alertes et de vigilance des embâcles de glace (DAVE). The original contribution from this work covers multiple aspects of ice cover monitoring. This dissertation demonstrates the relevance of direct indicators of ice monitoring by remote sensing, conceptualizes a method for river segmentation into areas of ice production, transport and accumulation, develops an ensemble-based estimation ice type mapping model more efficient and versatile than the original algorithms, constructs an ice cover degradation database derived from the knowledge of ice mapping experts, and proposes a classification model of ice cover degradation. This dissertation concludes with the conceptual integration by analytic hierarchy process of the different tools developed within DAVE.

RÉSUMÉ : Pour atténuer les risques d'inondation au Québec mais aussi partout dans le monde, plusieurs organismes gouvernementaux et des organismes privés, qui ont dans leurs attributions la gestion des risques des catastrophes naturelles, continuent d'améliorer ou d'innover en matière d'outils qui peuvent les aider efficacement à la mitigation des risques d'inondation et aider la société à mieux s'adapter aux changements climatiques, ce qui implique des nouvelles technologies pour la conception de ces outils. Après les inondations de 2017, le ministère de l'Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MELCC) du gouvernement du Québec, en collaboration avec d'autres ministères et organismes et soutenu par Ouranos, a initié le projet INFO-Crue qui vise d'une part, à revoir la cartographie des zones inondables et, d'autre part, à mieux outiller les communautés et les décideurs en leur fournissant une cartographie prévisionnelle des crues de rivières. De ce fait, l'objectif de notre travail de recherche est d'analyser de façon empirique les facteurs qui influencent l'adoption d'un outil prévisionnel des crues. La revue de la littérature couvre les inondations et les prévisions, les théories et les modèles d'acceptation de la technologie de l'information (TI). Pour atteindre l'objectif de recherche, le modèle développé s'est appuyé particulièrement sur le modèle qui combine les concepts de la théorie unifiée de l'acceptation et l'utilisation des technologies (UTAUT) de Venkatesh et al. (2003) avec le concept « risque d'utilisation ». Afin de répondre à notre objectif de recherche, nous avons utilisé une méthodologie de recherche quantitative hypothético-déductive. Une collecte de données à l'aide d'une enquête par questionnaire électronique a été réalisée auprès de 106 citoyens qui habitent dans des zones inondables. L'analyse des résultats concorde avec la littérature. La nouvelle variable « risque d'utilisation » rajoutée au modèle UTAUT a engendré trois variables qui sont : « risque psychologique d'utilisation »; « risque de performance de l'outil » et « perte de confiance ». Pour expliquer l'adoption d'un nouvel outil prévisionnel des crues, notre analyse a révélé que cinq variables à savoir : « l'utilité perçue », « la facilité d'utilisation », « l'influence sociale », « la perte de confiance » et « le risque psychologique » sont des facteurs significatifs pour l'adoption du nouvel outil prévisionnel. -- Mot(s) clé(s) en français : Inondation, Prévision, UTAUT, Adoption de la technologie, Risque perçu d'utilisation, facteurs d'adoption, Projet INFO-Crue. -- ABSTRACT : With the aim of mitigating flood risks in Canada as well as around the world, several government and private organizations that have the responsibility of natural hazard risk management, are working hard to improve or innovate the flood mitigation approaches that can help effectively reducing flood risks and helping people adapt to climate change. After the 2017 floods, the Ministry of the Environment and the Fight against Climate Change (MELCC) of the Government of Quebec, in collaboration with other ministries and organizations and supported by Ouranos, initiated the INFO-Crue project which aims at reviewing the mapping of flood zones and providing communities and decision-makers with a forecast mapping of river floods. In this context, the objective of our research is to analyze the factors that may influence the adoption of a flood forecasting tool. The literature review covers flood and forecasting, as well as technology adoption models. To achieve the goal of our research, a conceptual model that combines the Unified Theory of Acceptance and Use of Technology (UTAUT) of Venkatesh et al. (2003) with perceived use risk was developed. A quantitative research methodology was used, and we administrate an electronic questionnaire survey to 106 citizens who live in flood-plain area. Results analysis show that the new variable "perceived use risk" introduced in the model generates three variables which are: "psychological risk"; "performance risk" and "loss of trust". To explain the adoption of a new forecasting tool, our analysis revealed that the following five variables which are "perceived usefulness", "ease of use­", "social influence", "loss of trust" and "psychological risk" are significant factors for the adoption of the new forecasting tool. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Flood, Forecasting, UTAUT, Technology Adoption, perceived Risk of use, adoption factors, INFO-Crue project.

En étant nécessaire à la vie humaine, l’eau est également nécessaire au fonctionnement des économies. Pour qu’elle soit utile à la société, l’eau doit être disponible en quantité et en qualité adéquates, caractéristiques qui ne sont pas toujours disponibles dans la nature. Ainsi, trop ou pas assez d’eau entraînerait des inondations ou des sécheresses, tandis qu’une eau contaminée pourrait être le vecteur de maladies contagieuses mortelles, chacun de ces fléaux entraînant des dommages économiques. Cette thèse est organisée en trois chapitres traitant de thématiques liées aux investissements dans les infrastructures d'eau et à la gestion des maladies infectieuses. Le premier chapitre étudie comment les améliorations apportées aux réseaux d’égouts atténuent les impacts économiques des inondations provoquées par la pluie. Pour estimer l’effet causal de ces investissements, ce chapitre utilise un resserrement inattendu du financement fédéral américain en faveur des réseaux d’égouts, à la suite de l’amendement de 1977 à la politique du Clean Water Act. L'analyse empirique combine un nouveau modèle statistique du risque d'inondation induit par la pluie avec des données horaires sur la quantité de pluie dans les comtés et les codes postaux américains de 1996 à 2019. Les résultats indiquent que des investissements plus importants dans les réseaux d'égouts ont conduit à des réductions substantielles des inondations locales. Les bénéfices de ces investissements sont supérieurs à leurs coûts, économisant près de 23 millions de dollars pour le comté moyen. Dans l’ensemble, ces résultats mettent en évidence à quel point la détérioration des infrastructures publiques peut exacerber les conséquences du changement climatique. Le deuxième chapitre étudie le rôle des épidémies locales de maladies infectieuses dans l'adoption de systèmes centralisés d'approvisionnement en eau dans les premières villes américaines au XIXe siècle. À l’aide d’un vaste corpus de données provenant d’archives de journaux de 1800 à 1896, je construis un nouvel indicateur capturant les épidémies de fièvre jaune, de choléra et de fièvre typhoïde au niveau des villes. Les résultats indiquent que (1) les épidémies locales de maladies infectieuses ont entraîné une augmentation du nombre systèmes d'approvisionnement en eau construits par les villes et ont joué un rôle crucial dans la décision de construire environ 12% des ouvrages d’adduction d’eau en activité en 1897 ; (2) La réponse des villes aux épidémies de typhoïde a été deux fois plus importante que celle qui a suivi les épidémies de fièvre jaune ou de choléra. (3) Les entreprises privées ont construit davantage de nouveaux réseaux d’adduction d’eau après les épidémies locales, tandis que les gouvernements locaux ont procédé à davantage d’améliorations et d’extensions des réseaux d’adduction d’eau publics existants ainsi qu’à des rachats de sociétés d’eau privées. Enfin, je discute du rôle potentiel de divers facteurs sociodémographiques. Le troisième chapitre étudie les coûts économiques associés à une stratégie utilisée pour gérer les épidémies locales lors de la récente pandémie de COVID-19. Dans ce travail en collaboration avec Jian Tang, nous quantifions les effets de la politique ‘zéro-COVID’ à l’aide d’un riche ensemble de données sur les confinements au niveau des comtés en Chine et d’images satellitaires nocturnes. Nous constatons que des confinements plus stricts induisent une forte baisse de la luminosité nocturne au cours de la même période, suivie d’une lente reprise, qui se produit au moins deux trimestres après l’instauration du confinement. En l’absence de contagions généralisées, un comté soumis à un confinement total subit en moyenne une perte de PIB de 6% par rapport aux comtés non confinés. L’effet négatif est particulièrement persistant dans les zones où la production est dominée par les services, par opposition aux zones où la production est dominée par l’activité manufacturière. L’on note par ailleurs la présence d’effets d’entraînement à proximité des comtés confinés, mais ces effets sont de courte durée.

Aujourd'hui, la cartographie des réseaux hydrographiques est un sujet important pour la gestion et l'aménagement de l'espace forestier, la prévention contre les risques d'inondation, etc. Les données sources pour cartographier les cours d'eau sont des nuages de points obtenus par des lidars aéroportés. Cependant, les méthodes d'extraction des réseaux usuelles nécessitent des opérations de découpage, de rééchantillonnage et d'assemblage des résultats pour produire un réseau complet, altérant la qualité des résultats et limitant l'automatisation des traitements. Afin de limiter ces opérations, une nouvelle approche d'extraction est considérée. Cette approche propose de construire un réseau de crêtes et de talwegs à partir des points lidar, puis transforme ce réseau en réseau hydrographique. Notre recherche consiste à concevoir une méthode d'extraction robuste du réseau adaptée aux données massives. Ainsi, nous proposons d'abord une approche de calcul du réseau adaptée aux surfaces triangulées garantissant la cohérence topologique du réseau. Nous proposons ensuite une architecture s'appuyant sur des conteneurs pour paralléliser les calculs et ainsi traiter des données massives.

Au Québec, les conditions printanières extraordinaires de 2017 et 2019 ont incité le gouvernement provincial à commander une mise à jour des cartes des zones inondables. La plupart des cartes existantes ne reflètent pas adéquatement l’aménagement actuel du territoire, ni l’aléa associé. Généralement, pour la cartographie, les modèles hydrodynamiques tel que HEC-RAS sont utilisés, mais ces outils nécessitent une expertise significative, des données hydrométriques et des relevés bathymétriques à haute résolution. Étant donnée la nécessité de mettre à jour ces cartes tout en réduisant les coûts financiers associés, des méthodes conceptuelles simplifiées ont été développées. Ces approches, y compris l’approche géomatique HAND (Height above the nearest drainage), qui reposent uniquement sur un modèle numérique d’élévation (MNE), sont de plus en plus utilisées. HAND permet de calculer la hauteur d’eau nécessaire pour inonder chaque pixel du MNE selon la différence entre son élévation et celle du pixel du cours d’eau dans lequel il se déverse. Les informations sur la géométrie hydraulique dérivées par HAND ainsi que l’application de l’équation de Manning permettent la construction d’une courbe de tarage synthétique (CTS) pour chaque tronçon de rivière homogène. Dans la littérature, cette méthode a été appliquée pour établir une cartographie de la zone inondable de première instance de grands fleuves aux États-Unis avec un taux de correspondance de 90% par rapport à l’utilisation de HEC-RAS. Elle n’a toutefois pas été appliquée sur de petits bassins versants, car ceux-ci engendrent des défis méthodologiques substantiels. Ce projet s’attaque à ces défis sur deux bassins versants Québécois, ceux des rivières à la Raquette et Delisle. Les conditions frontières des modèles sont dérivées d’un traitement statistique empirique des séries de débits simulés avec le modèle hydrologique HYDROTEL. Étant donnée l’absence de stations météorologiques sur le territoire à l’étude, des chroniques du système Canadien d’Analyse de la précipitation (CaPA) ont été utilisées pour cette modélisation hydrologique. Les résultats de ce projet pointent vers des performances satisfaisantes de l’approche géomatique HAND-CTS en comparaison avec le modèle hydrodynamique HEC-RAS (1D/2D et 2D au complet), avec des taux de correspondance entre les étendues des inondations supérieurs à 60 % pour les bassins versants de Delisle et à la Raquette. Les comparaisons étaient effectuées sur une gamme de débit allant d’un débit de période de retour de 2 ans jusqu’à un débit de plus de 350 ans. On notera que l’application sur la rivière à la Raquette a été développée dans les règles de l’art, incluant un processus de calage développé dans le cadre d’un projet de maitrise en sciences de l’eau connexe à ce mémoire, relativement à la longueur du tronçon, le calage vertical de la CTS en considérant la hauteur d’eau présente dans le cours d’eau lors du relevé LiDAR et sa précision verticale. Les résultats ont montré que le coefficient de précision globale le plus bas était de 98 % pour un débit de 350 ans, avec une précision de plus que 99 % pour les autres périodes de retour, ce qui représente une très bonne performance du modèle. Et par ailleurs, le coefficient de Kappa conditionnel humide variait entre 58 % et 28 %. Alors, que pour la rivière Delisle, l’application se veut naïve, c’est-à-dire sans calage préalable de la méthode HANDCTS. La précision globale a varié entre 83 % et 96 %, ce qui est considéré comme "très approprié" et une variation du coefficient Kappa conditionnel humide de 35,2 à 64,3 %. Alors que pour une différence d’élévations d'eau entre les élévations de référence et simulées, la performance était quantifiée par un RMSE qui variait pour les périodes de retour de 100 ans et de 350 ans respectivement de 4,5 m et de 7,1 m. Enfin, la distribution spatiale des différences d’élévations montre une distribution gaussienne avec une moyenne qui est à peu près égale à 0 où la plupart des erreurs se situent entre -0,34 m et 1,1 m La cartographie des zones inondables dérivée de HAND-CTS présente encore certains défis associés notamment à la présence d’infrastructures urbaines complexes (ex. : ponceaux, ponts et seuils) dont l’influence hydraulique n’est pas considérée. Dans le contexte où l’ensemble du Québec (529 000 km²) dispose d’une couverture LiDAR, les résultats de ce mémoire permettront de mieux comprendre les sources d’incertitude associées à la méthode HAND-CTS tout en démontrant son potentiel pour les bassins versants dépourvus de données bathymétriques et hydrométéorologiques. <br /><br />The 2017 and 2019 extraordinary spring conditions prompted the Quebec government to update flood risk maps, as most of them do not adequately reflect current land use and associated hazard. Generally, hydrodynamic models such as HEC-RAS are used for flood mapping, but they require significant expertise, hydrometric data, and high-resolution bathymetric surveys. Given the need to update these maps while reducing the associated financial costs, simplified conceptual methods have been developed over the last decade. These methods are increasingly used, including HAND (height above the nearest drainage), which relies on a Digital Elevation Model (DEM) to delineate the inundation area given the water height in a river segment. Furthermore, the river geometry derived from HAND data and the application of Manning’s equation allow for the construction of a synthetic rating curve (SRC) for each homogeneous river segment. In the scientific literature, this framework has been applied to produce first-instance floodplain mapping of large rivers. For example, in the Continental United States 90% match rates were achieved when compared to the use of HEC-RAS. However, this framework has not been validated for small watersheds, as substantial methodological challenges are anticipated. This project addresses these underlying challenges in two Quebec watersheds, the à la Raquette and Delisle watersheds. The boundary conditions of the HECRAS models were derived from an empirical statistical treatment of flow time series simulated by HYDROTEL, a hydrological model, using Canadian Precipitation Analysis Product (CaPA) time series. The results of this project point towards satisfactory performances, with match rates greater than 60 % for both watersheds. It should be noted that the application on the Delisle River is naive, that is without prior calibration of the HAND-SRC method. The overall accuracy ranged from 83.4 % to 96.2 % while the water surface elevation difference was quantified by an RMSE that was for the 100-year and 350-year return periods of 4.5 m and 7.1 m respectively and where most errors are between -0.34 m and 1.1 m representing a very good model comparing to similar studies. For à la Raquette, the application showed an overall accuracy coefficient of 98 % for a 350-year flow, with an accuracy of over 99 % for other return periods. The mapping of flood risk areas using HAND-SRC still faces certain challenges, notably the presence of complex urban infrastructures (e.g., culverts, bridges, and weirs) whose hydraulic influences are not considered by this geomatic approach. Given that most of Quebec (529,000 km²) topography has been digitized using LiDAR data, the results conveyed in this MSc thesis will allow for a better understanding of the sources of uncertainty associated with the application of the HAND-SRC method while demonstrating its potential for watersheds lacking hydrometeorological and high-resolution bathymetric data.

Compte tenu de la nécessité de mettre à jour les cartes d'inondation et de minimiser les coûts associés (collecte de données et ressources humaines), il existe un besoin de méthodes alternatives simplifiées ne reposant pas sur la modélisation hydrodynamique classique. L'une des méthodes simplifiées répondant à ce besoin est HAND (Height Above the Nearest Drainage), une approche qui requiert uniquement un modèle numérique d'altitude (MNA) et un réseau hydrographique. Celle-ci a été mise en œuvre dans PHYSITEL, un système d’information géographique SIG spécialisé pour les modèles hydrologiques distribués. Ainsi, pour une hauteur d’eau donnée dans plusieurs tronçons de rivière, il est possible de faire une délimitation de première instance de la surface inondée le long du réseau hydrographique d’un bassin versant. Par ailleurs, l'utilisation des informations fournies par HAND et l'application de l'équation de Manning permettent également de construire une courbe de tarage synthétique pour tout tronçon de rivière en l’absence de données bathymétriques. Ce mémoire présente l’application de cette approche, qui a été validée précédemment en partie sur de grands bassins, sur deux petits bassins, ceux de la rivière à La Raquette, d’une superficie de 133 km², et de la rivière Saint Charles, d’une superficie de 552 km². Trois stations de jaugeage dans chaque bassin ont fourni les informations de base nécessaires au processus de calage de l’approche. L’efficacité et l’adaptabilité de cette approche ont été évaluées dans ce projet en fonction des données disponibles, du temps de calcul et de la précision mesurée par le biais et l’erreur quadratique moyenne. Les incertitudes et sensibilités de l’approche ont été analysées en tenant compte de la résolution spatiale et du manque de données bathymétriques. De plus, des analyses innovatrices ont été produites dans l’application de HAND. Tels qu’une analyse de sensibilité globale pour informer le processus de calage ainsi que l’application d’un critère basé sur le nombre de Froude afin de permettre de valider le respect des hypothèses sous-jacentes à l’application de l’approche sur chaque tronçon de rivière d’un bassin. En utilisant des MNA à haute résolution(&lt;5 m/pixel), des courbes de tarage synthétiques ont été produites avec des biais inférieurs à ±20 % par rapport à des courbes de tarage in-situ. De plus, la détermination d'un critère de sélection des courbes dans un biais de ± 5% par rapport à la courbe de tarage observée a permis d'obtenir des courbes de tarage synthétiques avec des erreurs quadratiques moyennes normalisées comprises entre 0,03 et 0,62. Ainsi, cette approche a été validée pour dériver des courbes de tarage synthétiques et, par conséquent, pour soutenir la délimitation des zones à risque d'inondation dans les petits bassins versants en tenant compte des incertitudes associées à l'application d'une approche de faible complexité. <br /><br />Given the emergent need to update flood inundation maps and minimize associated financial costs (data collection and human resources), simplified alternative methods to the classical hydrodynamic modelling method, are being developed. One of the simplified methods built to fulfill this need is the terrain-based Height Above the Nearest Drainage (HAND) method, which solely relies on a digital elevation model (DEM) and a river network. This approach was implemented in PHYSITEL, a specialized GIS for distributed hydrological models. For a given river reach and water height, HAND can provide a first-hand delineation of the inundated areas within a watershed. In addition, coupling the information provided by HAND and the Manning equation allows for the construction of a synthetic rating curve for any homogeneous river reach where bathymetric data are not available. Since this synthetic rating curve approach has been validated in part for large watersheds, this study tested this approach onto two small watersheds: the 133- km² La Raquette River watershed and the 552-km² Saint Charles River watershed. Three gauging stations on each basin provided the basic data to perform the calibration process. The effectiveness and adaptability of the approach was assessed as a function of available data, computational time, and accuracy measured using the bias and root mean squared error (RMSE). The uncertainties were quantified in terms of spatial resolution and lack of bathymetry data. In addition, innovative analyses were made on the application of the HAND-synthetic rating curve approach. First, a global sensitivity analysis was done to inform the calibration process, and then a Froude number-based criterion was applied to validate the application of the Manning equation on any river reach of a watershed. Using high-resolution DEMs (&lt;5 m/pixel), we obtained synthetic rating curves with bias less than 20% when compared to in-situ rating curves. Finally, a curve selection criterion was applied to identify those curves having a bias of ± 5%. The selected synthetic rating curves had normalized mean squared errors between 0.03 and 0.62. Thus, the proposed approach was deemed appropriate to derive synthetic rating curves and support the delineation of flood risk areas in small watersheds all the while considering the uncertainties associated with applying a low complexity model.

La rivière Chaudière, située au sud de la Ville de Québec, est sujette aux inondations provoquées par la formation d'embâcles. Des inondations ont été enregistrées depuis 1896 jusqu'à ce jour malgré la mise en service, en 1967, d'un ouvrage de contrôle des glaces (ICS) à 3 kilomètres en amont de la Ville de Saint-Georges-de-Beauce afin de réduire les inondations causées par la glace dans le secteur le plus à risque de la rivière Chaudière. Les inondations par embâcles demeurent donc un problème récurrent qui affecte régulièrement 8 villes le long du tronçon de 90 kilomètres en aval de l'ICS. Dans le cadre d'un programme gouvernemental d'aléas d'inondation initié par le ministère des Affaires Municipales et de l'Habitation (MAMH), un mandat pour évaluer les cotes de crues en présence de glace de la rivière Chaudière a été confié à l'Université Laval. La modélisation d'embâcles combinée à des données d'observations historiques d'embâcles est utilisée pour déterminer les niveaux d'inondation par embâcles. L'approche préconisée consiste à contrôler un modèle de simulation hydraulique fluviale, plus spécifiquement le module HEC-RAS, avec un script externe en Python pour générer une distribution Monte-Carlo (MOCA) d'évènements d'embâcles le long du secteur de la rivière à l'étude. Les paramètres mécaniques tels que l'angle de frottement, la porosité et les vitesses de contrainte de cisaillement critiques sont également attribués de manière aléatoire par le script dans une plage délimitée. Les paramètres physiques et hydrologiques attribués à chaque évènement sont choisis au hasard en fonction d'une probabilité estimée à partir des observations historiques, soit le débit calculé à l'ICS, l'emplacement de l'embâcle, la longueur de l'embâcle et les degrés-jours de gel (épaisseur de la glace). Les cotes de crues selon les périodes de retour de 2, 20, 100 et 350 ans sont alors déterminées selon une équation statistique empirique de Gringorten, suivie d'une modulation pour tenir compte des facteurs externes non considérés par MOCA. Ces cotes de crues en présence de glace sont comparées à celles en eau libre telles que déterminées par la méthode classique. Le projet démontre que les niveaux d'eau calculés en présence de glace prédominent ceux en eau libre pour les villes en amont de Saint-Joseph-de-Beauce. La combinaison des niveaux d'eau en présence de glace et en eau libre, réalisée à l'aide de l'équation de la FEMA, montre que la probabilité d'atteindre un seuil spécifique d'élévation diminue la période de retour et en conséquence augmente les probabilités reliées aux inondations. Ce mémoire est le premier travail scientifique qui présente une validation complète de l'approche hydrotechnique utilisant les valeurs in situ de débit, de DJGC et de l'emplacement et de la longueur d'embâcles pour la détermination des cotes de crue par embâcles. Les valeurs de cotes de crues calculées avec la méthode MOCA sont comparées avec les données historiques dans le secteur à l'étude de la rivière Chaudière. La présente étude met en évidence les limitations et les conditions nécessaires pour l'utilisation de cette méthode. Ce projet de recherche montre aussi pour la première fois que l'approche hydrotechnique permet de calculer des courbes fréquentielles de niveaux d'eau en présence de glace qui peuvent être utilisées à des fins réglementaires au Québec.

Depuis de nombreuses années, les chercheurs dans le domaine du stress maternel prénatal (SMP) associé à des catastrophes naturelles cumulent des données probantes suggérant un effet de ce type de stresseur sur le développement de l’enfant. Plusieurs obstacles freinent cependant le transfert de ces connaissances (TC) à leurs potentielles bénéficiaires, les femmes enceintes. Un premier obstacle est qu’il n’existe pas de synthèse de connaissances quantifiant l’effet du SMP sur les différentes sphères de développement de l’enfant. De plus, les besoins informationnels des femmes enceintes à ce sujet ne sont pas connus. Ensuite, d’un point de vue éthique, il est difficile de se positionner quant à la meilleure stratégie de TC à employer pour informer les femmes enceintes sans leur imposer un stress additionnel. Cette thèse vise donc à déterminer comment informer les femmes enceintes au sujet des conséquences du stress pendant la grossesse sans les stresser davantage. Pour ce faire, une revue méta-analytique de l’effet du SMP associé à des catastrophes naturelles sur le développement de l’enfant a été réalisée pour quantifier cet effet. Par la suite, un questionnaire a été élaboré pour sonder les femmes issues de deux cohortes distinctes, une première ayant été exposée aux feux de forêt de Fort McMurray pendant la grossesse, puis une seconde localisée à Montréal et n’ayant pas été exposée à une catastrophe naturelle au cours de la grossesse. Les items du questionnaire cherchaient à déterminer leurs connaissances au sujet du SMP ainsi que leur désir d’en avoir su davantage à ce propos au cours de leur dernière grossesse. Une grille d’entretien originale a ensuite permis d’interviewer un sous-échantillon des femmes de la cohorte de Montréal pour préciser leurs besoins informationnels et les paramètres qui devraient guider un processus de TC à cet effet. Cette dernière étude a cependant été interrompue en raison de la pandémie de COVID-19 et seuls les résultats préliminaires en sont ici présentés. Plusieurs constats sont ressortis des méta-analyses et des méta-régressions. D’abord, le SMP a un effet, petit, mais durable, sur l’ensemble des sphères de développement de l’enfant. Ensuite, les difficultés objectives et la détresse psychologique sont les composantes du SMP pour lesquelles les plus grands effets ont été trouvés. Il semble également que l’exposition à une tempête de verglas affecte encore plus le développement de l’enfant que celle à une inondation. Les résultats au questionnaire des deux cohortes de femmes a permis de lever le voile sur le manque de connaissances à combler chez ces dernières concernant principalement les conséquences concrètes du SMP sur le développement de l’enfant, puis d’établir que les deux cohortes de femmes auraient majoritairement voulu en savoir davantage à ce sujet au cours de leur dernière grossesse. Enfin, les données complémentaires issues des entretiens avec les femmes de la cohorte de Montréal indiquent que les professionnels de la santé seraient les utilisateurs de connaissances à privilégier et que l’approche à employer pour faire ce TC devrait être empathique, non culpabilisante, centrée sur la femme dans sa globalité et ajustée à son style de recherche d’informations. De prochaines études dans le domaine du SMP pourront venir pallier certaines limites de cette thèse. Les équipes de recherche pourront utiliser le questionnaire et la grille d’entretien pour évaluer les besoins informationnels des femmes au sujet du SMP dans différents contextes (p.ex. pandémie de COVID-19). Maintenant qu’il a été déterminé que le SMP a un effet sur le développement de l’enfant, il serait utile de réaliser une revue de littérature pour recenser les interventions permettant d’estomper cet effet afin de bien outiller les femmes enceintes. Finalement, connaissant désormais les besoins informationnels des femmes enceintes, l’organisation d’un atelier délibératif avec les professionnels de la santé permettrait de mettre au point une stratégie de TC prenant également en compte leur réalité. En conclusion, cette thèse a permis de jeter les bases d’une stratégie de TC qui pourrait informer les femmes enceintes au sujet des conséquences du SMP associé aux catastrophes naturelles sans les stresser davantage.