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Le nouveau rapport du GIEC dévoile que la désinformation en Amérique du Nord serait un frein important à l'adaptation.

La température extrême de l’eau influence de nombreuses propriétés physiques, chimiques et biologiques des rivières. l ’ évaluation de l ’ Une prédiction précise de la température de l’eau est importante pour impact environnemental. Dans ce cadre, différents modèles ont été utilisés pour estimer les températures de l ’ linéaires simp eau à différentes échelles spatiales et temporelles, allant des méthodes les pour déterminer l’incertitude à des modèles sophistiqués non linéaires. Cependant, cette variable primordiale n’a pas été traitée dans un contexte probabiliste (ou fréquentiste). Donc, l’estimation des évènements extrêmes thermiques à l’aide des approc hes d’analyse fréquentielle locale (AFL) est importante. Lors de l’estimation des extrêmes thermiques, il est crucial de tenir compte de la forme de la distribution de fréquences considérée. Dans la première partie de la thèse , nous nous concentrons sur la sélection de la distribution de probabilité la plus appropriée des températures des rivières. Le critère d critère d ’ ’ information d ’ Akaike (AIC) et le information bayésien (BIC) sont utilisés pour évaluer la qualité de l distributions statis ’ ajustement des tiques. La validation des distributions candidates appropriées est également effectuée en utilisant l ’ approche de diagramme de rapport des L obtenus montrent que la distribution de Weibull (W2) moments (MRD). Les résultats est celle qui semble s’ajuster le données provenant des stations de haute altitude, tandis que les mieux aux séries d’extrêmes provenant des stations situées dans les régions de basse altitude sont bien adaptées avec la distribution normale (N). Ceci correspond au premier article. L a ’ couverture spatiale des données de température des cours d ’ eau est limitée dans de nombreuses régions du monde. Pour cette raison, une analyse fréquentielle régionale (AFR) permettant d estimer les extrêmes de température des rivières sur des sites non jau gés ou mal surveillés est nécessaire. En général, l’AFR inclut deux étapes principales, la délimitation des régions homogènes (DRH) qui vise à déterminer les sites similaires, et l’estimation régionale (ER) qui transfère l’information depuis les sites déte rminés dans la première étape vers le site cible. Par conséquent, le modèle d’indice thermique (IT) est introduit dans le contexte d’AFR pour estimer les extrêmes du régime thermique. Cette méthode est analogue au modèle d ’ indice de crue (IF) largement uti lisé en hydrologie. Le modèle IT incorpore l’homogénéité de la distribution de fréquence appropriée pour chaque région, ce qui offre une plus grande flexibilité. Dans cette étude, le modèle IT est comparé avec la régression linéaire multiple (MLR). Les rés ultats indiquent que le modèle IT fournit la meilleure performance (Article 2) . Ensuite, l’approche d’analyse canonique des corrélations non linéaires (ACCNL) est intégrée dans la DRH, présentée dans le Chapitre 4 de ce manuscrit (Article 3). Elle permet de considérer la complexité des phénomènes thermiques dans l’étape de DRH. Par la suite, dans le but d’identifier des combinaisons (DRH-ER) plus prometteuses permettant une meilleure estimation, une étude comparative est réalisée. Les combinaisons considérées au niveau des deux étapes de la procédure de l’AFR sont des combinaisons linéaires, semi-linéaires et non linéaires. Les résultats montrent que la meilleure performance globale est présentée par la combinaison non linéaire ACCNL et le modèle additif généralisé (GAM). Finalement, des modèles non paramétriques tels que le foret aléatoire (RF), le boosting de gradient extrême (XGBoost) et le modèle régression multivariée par spline adaptative (MARS) sont introduits dans le contexte de l’AFR pour estimer les quantiles thermiques et les comparer aux quantiles estimés à l’aide du modèle semi-paramétrique GAM. Ces modèles sont combinés avec des approches linéaires et non linéaires dans l’étape DRH, telles que ACC et ACCNL, afin de déterminer leur potentiel prédictif. Les résultats indiquent que ACCNL+GAM est la meilleure, suivie par ACC+MARS. Ceci correspond à l’article 4. <br /><br />Extreme water temperatures have a significant impact on the physical, chemical, and biological properties of the rivers. Environmental impact assessment requires accurate predictions of water temperature. The models used to estimate water temperatures within this framework range from simple linear methods to more complex nonlinear models. However, w ater temperature has not been studied in a probabilistic manner. It is, therefore, essential to estimate extreme thermal events using local frequency analysis (LFA). An LFA aims to predict the frequency and amplitude of these events at a given gauged locat ion. In order to estimate quantiles, it is essential to consider the shape of the frequency distribution being considered. The first part of our study focuses on selecting the most appropriate probability distribution for river water temperatures. The Akai ke information criteria (AIC) and the Bayesian information criteria (BIC) are used to evaluate the goodness of fit of statistical distributions. An Lmoment ratio diagram (MRD) approach is also used to validate sui table candidate distributions. The results good fit for extremes data from the highindicate that the Weibull distribution (W2) provides a altitude stations, while the normal distribution (N) is most appropriate for lowaltitude stations. This corresponds to the first article. In many parts of the world, river temperature data are limited in terms of spatial coverage and size of the series. Therefore, it is necessary to perform a regional frequency analysis (RFA) to estimate river temperature extremes at ungauged or poorly monitored sites. Generall y, RFA involves two main steps: delineation of homogenous regions (DHR), which identifies similar sites, and regional estimation (RE), which transfers information from the identified sites to the target site. The thermal index (TI) model is introduced in t he context of RFA to estimate the extremes of the thermal regime. This method is analogous to the index flood (IF) model commonly used in hydrology. The TI model considers the homogeneity of the appropriate frequency distributions for each region, which pr ovides larger flexibility. This study compares the TI model with multiple linear regression (MLR) approach. Results indicate that the TI model leads to better performances (Article 2). Then, the nonlinear canonical correlations analysis (NLCCA) approach is integrated into the DHR, as presented in Chapter 4 of this manuscript (Article 3). It allows considering the complexity of the thermal phenomena in the DHR step. A comparative study is then conducted to identify more promising combinations (DHR RE), that RFA procedure, linear, semilead to best estimation results. In the two stages of the linear, and nonlinear combinations are considered. The results of this study indicate that the nonlinear combination of the NLCCA and the generalized additive model (GAM ) produces the best overall performances. Finally, nonparametric models such as random forest (RF), extreme gradient boosting (XGBoost), and multivariate adaptive regression splines (MARS) are introduced in the context of RFA in order to estimate thermal q uantiles and compare them to quantiles estimated using the semiparametric GAM model. The predictive potential of these models is determined by combining them with linear and nonlinear approaches, such as CCA and NLCCA, in the DHR step. The results indicat e that NLCCA+GAM is the best, followed by CCA+MARS. This corresponds to article 4.

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.

RÉSUMÉ : Les flèches littorales sont des environnements naturellement dynamiques modelés par l'apport sédimentaire, les agents hydrodynamiques, les tempêtes et les crues. La plage de la flèche littorale fermant la lagune côtière de Hope Town (baie des Chaleurs, Golfe du St-Laurent) montre des signes d'érosion criants depuis le démantèlement d'une jetée à la fin des années 1960, menaçant l'intégrité de la route traversant la flèche. En 2012, après maints efforts pour stabiliser la flèche comprenant la construction et le prolongement d'un enrochement, une recharge de plage est effectuée et coordonnée à la construction d'un champ d'épis semi-perméables résistant aux conditions hivernales. Ce mémoire explore les impacts d'un champ d'épis sur le comportement morphologique d'une flèche sableuse en climat froid, où les processus glaciels jouent un rôle essentiel sur la dynamique hydromorphologique. L'évolution à long terme de cette région côtière a été analysée de 1963 à 2018 par imagerie aérienne. Des données océanographiques, granulométriques et topographiques ont été relevées de 2017 à 2020 pour étudier les variations morphosédimentaires de la plage. Les résultats montrent que la flèche accuse un taux de retrait moyen de -0,65 m/an, soit nettement supérieur aux secteurs côtiers adjacents. Les taux de recul les plus importants ont été observés durant les 15 ans suivant le démantèlement de la jetée (-1,1 m/an), puis ils ont diminué avant de remonter à -1,07 m/an pour la période 2007-2018 malgré la recharge de 2012. Les modèles d'élévation montrent l'adaptation morphologique saisonnière de la plage aux conditions hydrodynamiques et glacielles (profil d'accumulation l'été et d'érosion l'automne). Les mouvements sédimentaires l'hiver présentent de fortes variations interannuelles : l'impact des tempêtes hivernales est contrôlé par la couverture de glace de mer et la présence d'un pied de glace protégeant la plage, qui varient d'une année sur l'autre. Enfin, malgré la rétention partielle de la dérive littorale grâce aux épis, ces derniers peinent à mitiger l'apport sédimentaire restreint par l'enrochement situé en amont dans le sens de la dérive littorale, ne permettant pas de maintenir sur la plage le volume de recharge initial : les dernières photographies aériennes et les variations récentes de volumes de plage, montrent que la flèche continue à éroder. Ceci soulève l'importance des recharges de plage répétées dans le temps. -- Mot(s) clé(s) en français : Morphodynamique de plage, trait de côte, érosion côtière, flèche littorale, épis, enrochement, recharge de plage, profil de plage. -- ABSTRACT : Littoral spits are naturally dynamic environments modeled by sediment supply, hydrodynamic agents, storm and flood events. The sand spit beach closing the Hope Town coastal lagoon (Chaleur Bay, Gulf of St. Lawrence) shows critical signs of erosion since the dismantlement of a jetty in the late 1960's, endangering the main coastal highway crossing the spit. After several efforts aiming to stabilize the spit including construction and extension of a riprap, a beach nourishment was carried in 2012 coordinated with the construction of a groin field resisting winter conditions. This thesis explores the impact of a groin field on the morphological behavior of a sand spit beach under cold climate, where glacial processes play an essential role on beach morphology and hydrodynamics. Long-term evolution of this coastal region was analysed using aerial imagery from 1963 to 2018. Hydrodynamic, granulometric and RTK-DGPS topographic data were collected from 2017 to 2020 to assess the morphosedimentary variations of the post-nourished beach. Results show the sand spit recorded a mean retreat rate of -0.65 m/year over the studied period, which is much higher than the neighbouring coast segments. Highest retreat rates were observed during the 15 years after the jetty dismantlement (-1.13 m/yr), then they decreased before increasing again to -1.07 m/yr during the 2007-2018 period, despite the 2012-beach nourishment. Elevation models show the seasonal morphological adaptation of the beach to hydrodynamic and glacial conditions (summer accretive profile and fall erosive profile). Sediment movements during winter exhibit important interannual variations as the impact of winter storms is controlled by sea-ice cover and presence of the ice-foot shielding the beach, varying from year to year. Moreover, despite partial longshore drift entrapment by the groins, the structures struggle to mitigate the sediment supply deficit induced by the riprap located updrift, and could not maintain on the beach the sediment volume added by the 2012-nourishment. The latest aerial photographs and recent beach volume variations indeed show the Hope Town sand spit is still eroding. These results highlight the importance of repeated beach feeding operations. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Beach morphodynamics, coastline change, erosion, sand spit, groin, riprap, beach feeding, beach profile.

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.

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.

Alors que pour la plupart des rivières, la rupture du couvert de glace est un processus d'amont en aval, la rupture en estuaire est un processus de l'aval vers l'amont. Les ondes de marée qui remontent l'embouchure des estuaires parviennent à fracturer la couverture de glace en morceaux lors de la marée montante et transportent ensuite ces morceaux hors de l'estuaire lors de la marée descendante. Les conditions hydrométéorologiques affectant ce processus restent peu documentées et mal comprises. À cette fin, une campagne de terrain de deux ans a été mise sur pied pour surveiller la débâcle printanière dans quatre estuaires du Québec. Les résultats ont montré que l'affaiblissement thermique de la glace est un précurseur nécessaire à la débâcle de celle-ci. D'autres facteurs comme le marnage et le débit sont aussi des paramètres importants pour prédire le type de débâcle qui sera observé. En parallèle, une simulation numérique (Hec-Ras) d'une section de la rivière Saint-Anne, au Québec, a été menée en y ajoutant un barrage à seuil gonflable (à Chute-Panet). Celui-ci permettrait de reproduire artificiellement les cycles de marées. Les critères hydrauliques montrent que l'ajout de ce type de barrage permettrait de faciliter la destruction et l'évacuation du couvert de glace avant que celui-ci ne provoque des inondations dans la ville de Saint-Raymond. Des critères empiriques et l'application de la théorie des poutres reposant sur des fondations élastiques ont aussi été utilisés pour affiner notre compréhension du phénomène de rupture en rivière gelée. Finalement, le troisième volet de cette étude porte sur la réalisation d'une maquette de rivière en laboratoire d'hydraulique. Son utilisation vise à combler les limites des modèles numériques et à étudier différents scénarios d'opération du barrage.

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Durant les mois de janvier et février 2019, trois embâcles ont forcé l’arrêt de la navigation commerciale vers le Port de Montréal. Ce mémoire présente les conditions météorologiques associées aux embâcles sur le fleuve Saint Laurent de l’hiver 2018-2019. Il explique que les embâcles se développent à la suite d’arrêts de glace dans le bief problématique du lac Saint-Pierre entre la courbe Louiseville et le bassin Yamachiche. Pour ce faire, l’étude considère la production de glace en amont jusqu’au lac Saint-Louis. Il explique pourquoi ce bief est si vulnérable à l’initiation d’embâcles en présentant les neuf concepts de vulnérabilité du lac Saint-Pierre. De plus, il propose quatorze recommandations concrètes pour améliorer la fiabilité de navigation hivernale en réduisant les risques d’embâcles. En considérant ces recommandations, différentes opportunités de télédétection et une interface utilisateur sont présentées. L’opportunité de télédétection introduit la possibilité d’usage d’images de RADARSAT Constellation Mission et de photographies par drone afin d’évaluer des éléments clés comme la progression du couvert de glace, la largeur effective du chenal, la concentration de glace en transit et la vitesse de la glace. L’interface est un prototype d’outil d’aide à la décision de source libre qui permet d’obtenir d’autres informations quantitatives sur les risques d’arrêts de glace et du même fait, d’embâcles de glace.

Les politiques québécoises de prévention des risques liés aux inondations ont été sujettes à débat ces dernières années, avec une remise en cause du modèle centralisé et uniforme à travers le Québec, pour une approche plus intégrée. Celle-ci fait notamment la promotion de mesures axées sur la vulnérabilité et d’une participation plus active des acteurs territoriaux. On en sait toutefois très peu sur les déclinaisons locales de l’approche intégrée dans le contexte québécois. Ce mémoire propose d’interroger les différentes approches locales de la prévention et de soulever les enjeux qu’elles posent du point de vue des autorités qui y participent. L’étude se penche sur le cas des territoires concernés par les inondations du lac des Deux Montagnes (Région hydrographique de l'Outaouais et de Montréal). Le cadre d’analyse met de l’avant l’approche des instruments d’action publique pour comprendre leur appropriation par les acteurs locaux et une approche pragmatique qui consiste à centrer notre regard sur les pratiques et les stratégies de réduction des risques d’inondation. La recherche s’appuie sur trois sources de données : une analyse documentaire des régimes provinciaux de régulation des risques d’inondation, un recensement des pratiques de prévention déployées par les autorités locales concernées par les inondations du lac des Deux Montagnes et une série de 15 entretiens réalisés avec les personnes travaillant au sein de ces différentes autorités. Le cas illustre la difficulté et le faible engagement de prévenir les risques autrement que par l’approche de réduction de l’exposition aux risques imposée par la Politique de protection des rives, du littoral et des plaines inondables (PPRLPI). Toutefois, après les inondations de 2017 et de 2019, des approches alternatives propres aux contextes territoriaux ont été envisagées par différentes organisations. Celles-ci devraient davantage être documentées et mises en débat afin d’envisager un régime provincial de la gestion des risques plus flexible et ouvert à leur coexistence. <br /><br /> Uniformed and centralized model of Quebec's flood prevention policies have been recently debated. Integrated approach to flood risk prevention is now put forward, which focus more on vulnerability and foster an active participation of local authorities. Local declinations of the approach are relatively unknown in Quebec. This study presents different local approaches to flood risk prevention and raise issues they pose from the perspective of local authorities involved. It is based on the authority’s concerns by Lac des Deux Montagnes flooding (Outaouais and Montreal hydrographic region). Combining a political sociology approach to policy instruments and a pragmatic approach, we focus on risk regulation regimes, practices and risk reduction strategies. Three sources of data were used: an analysis of flood risk regulation regimes, an inventory of prevention practices deployed by local authorities and 15 interviews conducted with professionals among these authorities. Results show the difficulty and low commitment to implement local distinct approaches apart from prohibiting and discouraging exposure to flood risk enforced by the Protection Policy for Lakeshores, Riverbanks, Littoral Zones and Floodplains. However, after the floods of 2017 and 2019, alternative strategies specific to different territorial contexts were considered. These should be better documented and debated in order to consider a more flexible and coexistence provincial policy.

RÉSUMÉ : Les inondations dans la MRC de Bonaventure, à l'instar des inondations de 2017 et de 2019 aux Québec, amènent à repenser les politiques de gestion préventive des inondations dans les municipalités mais il est nécessaire de revisiter le passé pour mieux anticiper le futur. A l'heure actuelle, aucune étude dans la MRC de Bonaventure n'a abordé la trajectoire de la vulnérabilité aux inondations. Le projet de recherche avait pour objectif d'évaluer l'évolution spatio-temporelle de la vulnérabilité aux inondations dans la MRC de Bonaventure plus précisément dans les bassins versants des rivières Cascapédia et petite Cascapédia. Cette recherche s'est particulièrement intéressée à : - 1) - identifier les indicateurs de vulnérabilité aux inondations les plus pertinents et leurs interactions et - 2) - comprendre la trajectoire de la vulnérabilité aux inondations dans le temps. La méthode indicielle a permis de calculer les indices de vulnérabilité par addition d'indicateurs pondérés dans l'analyse de la trajectoire de la vulnérabilité pour les années 1986, 1996, 2006 et de 2016 à partir de 43 indicateurs sélectionnés, adaptés au contexte de la zone d'étude et validés par la MRC de Bonaventure. L'évaluation de la trajectoire de la vulnérabilité aux inondations révèle que les variables socio-économiques sont les plus importantes contribuant à faire varier la vulnérabilité dans le temps dans les corridors fluviaux des rivières Cascapédia et petite Cascapédia. Cette étude expose le caractère dynamique, temporel et transformationnel de la vulnérabilité. Les cartographies de vulnérabilité générées en maillages de 200 m x 200 m et les enquêtes sur le terrain ont permis de mieux appréhender les changements globaux qui ont contribué à l'évolution de la vulnérabilité aux inondations et de comprendre la nature de la vulnérabilité aux inondations. Cette analyse permettra aux décideurs d'anticiper le futur pour une planification concrète de l'adaptation et des mesures de prévention. La trajectoire de la vulnérabilité se présente alors comme un outil de prévention et de prospection pour les décideurs. Elle permet d'appréhender la vulnérabilité du passé, comprendre la vulnérabilité du présent et anticiper sur la vulnérabilité du futur. -- Mot(s) clé(s) en français : Trajectoire, vulnérabilité, inondation, indice de vulnérabilité, gestion préventive. -- ABSTRACT : The floods in the MRC of Bonaventure, like the floods of 2017 and 2019 in Quebec, lead to a rethink of the preventive flood management policies in the municipalities, but it is necessary to revisit the past to better anticipate the future. At present, no study in the MRC of Bonaventure has addressed the trajectory of vulnerability to flooding. The objective of the research project was to assess the spatio-temporal evolution of vulnerability to flooding in the MRC of Bonaventure, more specifically in the watersheds of the Cascapedia and Petite Cascapedia rivers. This research was particularly interested in: - 1) - identifying the most relevant flood vulnerability indicators and their interactions and - 2) - understanding the trajectory of flood vulnerability over time. The index method made it possible to calculate the vulnerability indices by adding weighted indicators in the analysis of the trajectory of vulnerability for the years 1986, 1996, 2006 and 2016 from 43 selected indicators, adapted to the context of the study area and validated by the MRC of Bonaventure. The evaluation of the trajectory of vulnerability to flooding reveals that socio-economic variables are the most important contributing to varying vulnerability over time in the fluvial corridors of the Cascapedia and Petite Cascapedia rivers. This study exposes the dynamic, temporal and transformational character of vulnerability. The vulnerability maps generated in 200 m x 200 m grids and the field surveys have made it possible to better understand the global changes that have contributed to the evolution of vulnerability to floods and to understand the nature of vulnerability to floods. This analysis will allow decision-makers to anticipate the future for concrete planning of adaptation and prevention measures. The trajectory of vulnerability is then presented as a prevention and prospecting tool for decision-makers. It makes it possible to apprehend the vulnerability of the past, to understand the vulnerability of the present and to anticipate the vulnerability of the future. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Trajectory, vulnerability, flooding, vulnerability index, preventive management.