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Dam spillways are susceptible to a range of engineering challenges including structural deficiencies, insufficient discharge capacity, and mechanical failures; however, a particularly significant issue is hydraulic erosion, which poses a significant threat to dam infrastructure. This necessitates a comprehensive assessment of both hydraulic and rock mechanical parameters to ensure structural integrity and operational resilience. In the rock mechanical aspect of hydraulic erosion, the resistive capacity of the material holds great importance, while in the hydraulic aspect, the erosive force of water plays a pivotal role. Hence, neglecting these incidents would increase the risk of overtopping and subsequent downstream flooding, thereby impacting the overall safety and operational reliability of the dam. This study focuses on investigating the hydraulic parameters of a smooth surface unlined open channel spillway. By utilizing both numerical modeling and experimental analysis, we aim to explore how variations in these parameters impact erosion in dams’ spillways. The research centers on the Romaine 4 dam spillway, situated in the northeastern region of Quebec in Canada as a representative case study. The physical model of this spillway was constructed at the Université du Québec à Chicoutimi, where we carried out the experimental analyses. In this research, we also conducted a comprehensive numerical analysis using Finite Volume Method (FVM), enabling a detailed examination of three-dimensional flow behavior within the spillway. This enabled a precise monitoring of the fluid motion patterns. Moreover, an experimental approach was utilized to enhance the accuracy and reliability of the results. This involved conducting detailed tests on the reduced-scale model using a XYZ robotic system capable of movement in X,Y,Z directions and capturing position, velocity and pressure. The results of numerical and experimental analyses reveal that the numerical model effectively captures the overall flow characteristics, closely predicting the average velocity throughout the channel. However, it indicates limitations in accurately predicting extreme velocities, such as maximum and minimum values. The results show that the maximum discrepancies between experimental and numerical data primarily concern extreme velocities, with the numerical model underestimating maximum velocities and overestimating minimum velocities, with errors more pronounced at higher flow rates and upstream. This discrepancy can reach up to 60% in certain areas. Furthermore, the study examined the effects of gates on variability of hydraulic parameters like flow depth and velocity. The analysis of a number of gate configurations revealed that double-gate spillways maintain more consistent flow depths across all significant cross-sections. By explaining the complex interaction between hydraulic behavior and spillway design, this research attempts to advance our understanding of hydraulic-prone erosion areas in dam spillways and ensure the long-term resilience of dam infrastructure. Les évacuateurs de crues des barrages sont sujets à divers défis d'ingénierie, incluant des défaillances structurelles, une capacité d'évacuation insuffisante et des pannes mécaniques; cependant, l'érosion hydraulique constitue une problématique particulièrement importante qui menace l'infrastructure des barrages. Il est donc nécessaire d’évaluer de manière approfondie les paramètres hydrauliques et mécaniques des roches afin d’assurer l’intégrité structurelle et la résilience opérationnelle. Dans l’aspect mécanique des roches concernant l’érosion hydraulique, la capacité de résistance du matériau revêt une grande importance, tandis que dans l’aspect hydraulique, la force érosive de l’eau joue un rôle essentiel. Par conséquent, ignorer ces phénomènes augmenterait le risque de débordement et d’inondation en aval, impactant ainsi la sécurité et la fiabilité opérationnelle globale du barrage. Cette étude se concentre sur l’analyse des paramètres hydrauliques d'un évacuateur de crues à canal ouvert non revêtu et à surface lisse. En utilisant à la fois la modélisation numérique et l’analyse expérimentale, nous visons à explorer comment les variations de ces paramètres influencent l’érosion dans les évacuateurs de crues des barrages. La recherche porte sur l’évacuateur de crues du barrage Romaine 4, situé dans la région nord-est du Québec au Canada, en tant qu’étude de cas représentative. Le modèle physique de cet évacuateur a été construit à l’Université du Québec à Chicoutimi, où nous avons effectué les analyses expérimentales. Dans cette recherche, nous avons également réalisé une analyse numérique complète en utilisant la méthode des volumes finis (FVM), permettant un examen détaillé du comportement tridimensionnel de l’écoulement dans l’évacuateur. Cela a permis un suivi précis des schémas de mouvement du fluide. En outre, une approche expérimentale a été utilisée pour accroître la précision et la fiabilité des résultats, en réalisant des tests détaillés sur le modèle réduit à l’aide d’un système robotisé XYZ qui est capable de se déplacer dans trois directions (X, Y, Z), pour effectuer des prises de mesures de position, vitesse et pression. Les résultats des analyses numériques et expérimentales révèlent que le modèle numérique capture efficacement les caractéristiques générales de l’écoulement, prédisant de manière précise la vitesse moyenne dans le canal. Cependant, il présente des limitations dans la prédiction précise des pression dynamique et statique extrêmes comme les valeurs maximales et minimales. Les résultats montrent que les écarts maximaux entre les données expérimentales et numériques concernent principalement les vitesses extrêmes, le modèle numérique sous-estimant les vitesses maximales et surestimant les minimales, avec des erreurs plus marquées aux débits élevés et en amont. Cet écart peut aller jusqu’aux 60% à certains endroits. Par ailleurs, l’étude a examiné les effets des vannes sur la variabilité des paramètres hydrauliques tels que la profondeur de l’écoulement et la vitesse. L’analyse de plusieurs configurations de vannes a révélé que les évacuateurs à double vanne maintiennent des profondeurs d’écoulement plus constantes à travers toutes les sections transversales significatives. En expliquant l’interaction complexe entre le comportement hydraulique et la conception des évacuateurs de crues, cette recherche vise à améliorer notre compréhension des zones sujettes à l’érosion hydraulique dans les évacuateurs de barrages et à assurer la résilience à long terme de l’infrastructure des barrages.

According to Department of Fisheries and Oceans Canada, culverts and other stream crossings must be designed to ensure fish passage. The effects of ice processes on these fish passage designs have never been assessed. This study is the first to document ice processes on two different types of fish passage designs (streambed simulation and baffle). The results of a 2 year field monitoring campaign showed that the culvert simulating the streambed retains a natural ice regime, i.e., both freeze-up and break-up occurred concurrently with the rest of the stream, while multiple supercooling events were recorded under a thin ice cover. As for the culvert with baffles, it was observed that the ice cover formed earlier and stayed longer in the culvert, which can create a barrier for fish transiting through them.

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.

Flooding, a major natural calamity, severely threatens communities and infrastructures in areas susceptible to floods. Consequently, implementing an Internet of Things (IoT)-based flood monitoring system becomes crucial. Existing flood monitoring systems lack a comprehensive and scalable IoT platform to collect real-time data from diverse sensors efficiently, visualize flood information, and provide accurate water level forecasts. This thesis proposes a complete system designed to address the challenges associated with efficient data collection and flood monitoring from diverse IoT sensors. Our proposition involves creating and deploying a centralized system known as HYDROSIGHT, which facilitates the real-time gathering, monitoring, and visualization of flooding-related sensor data. HYDROSIGHT system also provides a log monitoring feature for effective debugging and troubleshooting. The IoT environment for flood monitoring and prediction system was designed to promote sustainability and autonomy by preferring sensors with minimal footprints and compatibility with solar panels. The system architecture leverages a 4G network for seamless data transmission. To validate the practical applicability of the proposed design,HYDROSIGHT system was tested at two municipalities of Quebec, namely Terrebonne, and Lac-Supérieur. In addition, the platform was also deployed at the Ericsson facility in Montreal to test the 5G capabilities. The deployment in these locations allowed us to evaluate the performance and effectiveness of the HYDROSIGHT system in a real flood monitoring environment. In addition to implementing the IoT testbed, a preliminary machine learning tool was developed on water level forecasting. In this experiment, we opted for an online machine-learning approach, recognizing the significance of real-time updates and low computational resources of IoT devices. Leveraging the constantly updating data from HYDROSIGHT, we trained and tested our online machine-learning model, enhancing its forecasting capabilities. We conducted a comparative analysis to understand the advantages of online machine learning over traditional batch learning. This analysis involved examining the water level forecasting results obtained from both methods using time series data from the HYDROSIGHT system deployed at Lac-Supérieur in Quebec.

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.

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.

L’algue Didymosphenia geminata est une diatomée à potentiel envahissant. Cette algue microscopique, attachée au substrat, peut sécréter des quantités phénoménales de mucilage et créer de vaste amas fibreux tapissant le lit d’une rivière. Autrefois considérée très rare et représentative d’une qualité d’eau impeccable, elle est maintenant répertoriée omniprésente dans les rivières oligotrophes à travers le monde. Au cours des deux dernières décennies, son émergence a créé un intérêt marqué de la part des écologistes et gestionnaires de rivières puisque sa biologie et les facteurs régissant son occurrence et sa sévérité sont méconnus. Au Québec, c’est à l’été 2006 que les premières proliférations massives de l’algue didymo ont été observées dans la rivière Matapédia. Le manque de connaissances à son égard, plus précisément sur sa distribution, les causes de l’apparition des proliférations et de l’impact négatif possible de cet envahissement sur le réseau trophique mais surtout sur le cycle de vie du saumon atlantique en rivière a créé un état de panique chez les gestionnaires et les utilisateurs des rivières à saumon. Il existait dès lors un urgent besoin de combler ces lacunes. Afin de mieux comprendre les facteurs régissant tant la croissance cellulaire que la croissance des amas mucilagineux, un modèle conceptuel a été élaboré grâce à la collaboration de plusieurs chercheurs travaillant au Colorado, à l’île de Vancouver, en Nouvelle-Zélande et au Québec afin de colliger les observations et les données de terrain. Ce travail de synthèse a permis d’identifier les facteurs favorisant sa colonisation, sa croissance et sa persistance en rivière. La dynamique spatio-temporelle de l’algue didymo est dépendante de divers facteurs (ou conditions environnementales) dont les seuils critiques déterminent son comportement de prolifération. En rivière, la croissance d’algues benthiques est principalement déterminée par les variations saisonnières du débit, la température, la lumière et la chimie de l’eau. Ainsi, la connaissance des paramètres d’habitats favorables permet de déterminer si un bassin versant est favorable à la présence cellulaire de l’algue didymo et à la probabilité que celle-ci puisse y proliférer. Le modèle conceptuel permet d’établir la variabilité et la sévérité saisonnière du comportement envahissant de l’algue didymo en rivière. Afin d’appliquer le modèle conceptuel développé à l’échelle du bassin versant, nous avons mis sur pied un réseau de suivi volontaire des proliférations d’algue didymo dans le bassin versant de la rivière Restigouche. Vingt-deux organisations différentes totalisant 70 bénévoles ont été formés à identifier et quantifier les proliférations d’algue didymo. Entre 2010 et 2015, 1 228 observations ont été réalisées. L’analyse de cette base de données, nous a permis de déterminer que 71% de la variabilité de la sévérité des proliférations durant l’été est inversement proportionnelle à l’intensité de la crue printanière. À l’échelle du tronçon, l’analyse des proliférations pour différents types de faciès-substrat a permis de d’identifier une préférence accrue pour les seuils. Par la suite, afin d’appliquer le modèle conceptuel à l’échelle régionale, nous avons comparé la distribution de l’algue didymo dans trois régions de l’est du Québec (i.e. Gaspésie, Bas-St-Laurent et Côte-Nord) avec divers paramètres physico-chimiques de vingt-neuf rivières à saumon. Le principal facteur régissant la présence-absence de cellules est le pH. Les diatomées ont des optimums de pH très spécifiques et la géologie contrastante de la Côte-Nord (Bouclier canadien) par rapport aux basses terres du Saint-Laurent et les Appalaches en Gaspésie, a permis d’identifier que les eaux acides riches en tanins et lignines ne sont pas favorables à la survie et la croissance de l’algue didymo. Grâce à une meilleure connaissance des facteurs de contrôle de l’algue didymo à diverses échelles spatiales, nous pouvons déterminer les rivières à risque de proliférations massives. Au sein des rivières exhibant des proliférations, nous avons déterminé que les préférences d’habitat de l’algue didymo sont identiques à celles du saumon atlantique juvénile (i.e. eaux rapides, peu profondes, claires, froides, faible en nutriments avec un substrat grossier). Afin de déterminer l’ampleur de l’impact de la présence des proliférations sur le réseau trophique, nous avons vérifié son impact sur la communauté algale. La structure dense et fibreuse crée un environnement physique dans lequel plusieurs diatomées peuvent s’y loger. Nos résultats confirment que l’algue crée un habitat de choix pour les plus petites diatomées favorisant ainsi une plus grande diversité taxonomique. Malgré une augmentation de la complexité du biofilm suivant son épaississement, il n’y a pas d’impact supplémentaire sur la structure et la diversité taxonomique des échantillons. Puisque la structure de l’habitat est modifiée par les tapis et que ces derniers sont susceptibles d’altérer la structure et le fonctionnement de l’écosystème, nous avons évalué l’effet des proliférations sur le comportement alimentaire des saumons juvéniles. Grâce à l’observation en apnée du comportement, nous pouvons conclure que les saumons juvéniles effectuent une plus grande proportion de quêtes benthiques en fonction du pourcentage de recouvrement algal. Ce changement de comportement n’est pas attribuable à une diminution des proies disponibles au sein de la dérive. Notre étude confirme la grande plasticité comportementale des saumons juvéniles face aux modifications de l’habitat. Afin de vérifier l’impact des proliférations sur les ressources alimentaires et la diète des saumons juvéniles, nous avons utilisé l’approche par analyse d’isotopes stables. Cette approche permet d’établir un portrait intégré de l’utilisation des ressources par les poissons. Les signatures isotopiques divergentes entre les différents tissus des saumons confirment une modification de la diète saisonnière. Les saumons juvéniles en présence de l’algue didymo ont une diète moins diversifiée et appauvrie en carbone principalement composée de petits chironomides et de trichoptères. Malgré que l’indice de condition physique des saumons juvéniles soit similaire entre les deux sites, leur taille est plus petite dans le site avec proliférations. Les travaux futurs devront tenter de valider l’impact de la diminution de la qualité de la diète par les proliférations d’algue didymo sur le contenu en lipides des juvéniles. Suite aux diverses collaborations internationales et discussions avec les gestionnaires, nous nous sommes rendus à l’évidence qu’il devait y avoir une recommandation sur les mesures de gestion vis-à-vis cette espèce. En fonction des connaissances scientifiques développées au fil des ans et plusieurs cas de gestion dans divers pays, nous avons recommandé aux gestionnaires d’éduquer les utilisateurs à vérifier, nettoyer, sécher et congeler leurs équipements. Que l’algue didymo soit une espèce exotique ou indigène, elle peut être propagée. De plus, la mise en valeur des saines pratiques permettent de limiter la propagation d’autres organismes pouvant potentiellement être plus dévastateurs que l’algue didymo. Les résultats de cette thèse contribuent à l’avancement des connaissances sur les facteurs de contrôle de l’algue didymo tant à l’échelle microscopique que macroscopique. En plus d’avoir contribué à élaborer le modèle conceptuel, nous l’avons amélioré en l’appliquant à diverses échelles spatiales : à l’échelle du tronçon et du bassin versant ainsi qu’à l’échelle régionale. C’est d’ailleurs la première étude à élaborer un réseau de suivi des proliférations par l’implication des acteurs du milieu ainsi qu’une des seules études à avoir examiné la variabilité interannuelle sur une période de six ans. C’est également la première étude à avoir évalué l’impact de l’algue didymo sur les communautés périphytiques dans l’est du Canada. De surcroît, c’est la première étude exhaustive qui a évalué l’effet des proliférations sur l’écologie du saumon atlantique juvénile. Les recherches menées sur le comportement alimentaire est également novateur et contribue considérablement à la compréhension des mécanismes et les interactions entre les divers niveaux trophiques et l’impact sur les salmonidés.<br /><br />Didymosphenia geminata is mat-forming nuisance diatom. This epilithic microscopic alga can secrete copious amounts of mucilage creating thick and extensive mats covering the entire riverbed. Once considered very rare and representative of pristine water quality, it is now ubiquitous in rivers around the world. Over the past two decades, this alga has emerged as a nuisance diatom and generated much interest among freshwater ecologists and river managers alike. Nonetheless, controlling factors governing the occurrence and severity of D. geminata are still not well understood. In Quebec, the first massive proliferations of D. geminata were reported in 2006 in the Matapedia River. There was an urgency to fill this knowledge gap as managers and government agencies panicked at the lack of knowledge regarding its distribution, the causes of its onset and mostly, fear of that this alga would act as an additional stressor to Atlantic salmon populations. To better understand controlling factors of both cell division and mat formation, a conceptual model was developed with the collaboration of several researchers working in Colorado, Vancouver Island, New Zealand and Quebec to collate observations and field data. This synthesis work helped identify the factors favoring its colonization, growth and persistence in rivers. The spatiotemporal dynamics of D. geminata are dependent on various dynamic thresholds of flow, temperature, light and water chemistry within the habitat window. We can therefore test various arrays of these parameters to determine whether rivers are likely to present occasional to persistent D. geminata mats. To test and improve upon the conceptual model at various spatial scales, we developed a monitoring network for D. geminata mat presence. Twenty-two different organizations totaling 70 volunteers were trained to identify and quantify the proliferations of D. geminata. Between 2010 and 2015, 1 228 observations were made. The analysis of this database helped determine that 71% of the variability of D. geminata severity is inversely proportional to the intensity of the spring flood. At the reach scale, habitat type was determinant for presence-absence of mats with a strong significant preference for riffles. At the provincial scale, we compared the distribution of D. geminata in three regions of eastern Quebec (i.e. Gaspesie, Bas-St-Laurent and Cote-Nord) against numerous water chemistry parameters for twentynine rivers. At the broad regional scale, pH was the most important factor governing the presence-absence of cells. Diatoms have very specific pH optima and the contrasting geologies between regions confirmed that low pH and high tannins and lignin are not favorable to the survival and growth of D. geminata. Habitat preferences for D. geminata mats are identical to those of juvenile Atlantic salmon (i.e. shallow, fast, clear, cool, low nutrient and coarse substrate). To determine the extent of the impact of the presence of mats on the food web, we verified its impact on the algal community. The dense interwoven matrix creates a suitable physical environment for small diatoms, thus promoting greater taxonomic diversity. Despite an increase in the complexity of the biofilm with mat accrual, there is no additional impact on the structure and taxonomic diversity of the samples. D. geminata effects to higher trophic levels have been suspected since the structure of the habitat is modified and could alter the structure and functioning of the ecosystem. We studied the foraging behaviour of juvenile Atlantic salmon in contrasting D. geminata severities. With increasing percent cover of the alga, juvenile Atlantic salmon switch from a drift-foray to benthic-foray strategy. This change in behavior is not due to limited drifting prey availability. Our results reinforce the notion that juvenile Atlantic salmon have high behavioral plasticity in response to habitat changes. To test the impact of mats on juvenile salmon diet, we used a stable isotope analysis approach. This approach provides an integrated view of resource use by fish. Contrasting isotopic signatures between the liver and muscle tissues confirm a change in the seasonal diet. Juvenile salmon sampled in the D. geminata impacted site have a less diversified and carbon-depleted diet composed mainly of small chironomids and Trichoptera. Juvenile salmon condition factors and C:N ratios were not different between sites, though their size is smaller in the impacted site. Future work should focus on the effects of reduced prey quality on lipid content of fish. Over various international collaborations and discussions with managers, it became clear that there was a need for a clear and standardized recommendation on management measures for this nuisance species. Based on recent scientific knowledge and several management cases in various countries, we recommended that managers educate users to check, clean, dry and freeze their equipment. Regardless of whether D. geminata is an exotic or native species, it can be spread. In addition, the development of best practices limits the spread of aquatic organisms as others may be far more devastating than D. geminata. The results of this thesis contribute to the advancement of knowledge on the controlling factors of D. geminata for both cells and mats. In addition to contributing to the development of the conceptual model, we have tested and improved it by applying it to a variety of spatial scales: at the reach, watershed and regional scales. This is the first study to develop a monitoring network for mat severity with the involvement of local stakeholders. It is also the first study to evaluate the impact of D. geminata on periphytic communities in eastern Canada. Moreover, it is the first comprehensive study that has evaluated the effect D. geminata mats on juvenile Atlantic salmon ecology. Research on foraging behavior is also innovative and contributes significantly to the understanding of the mechanisms and interactions by which D. geminata impacts various trophic levels and salmonids.

Les inondations constituent l’un des risques naturels les plus fréquents. Une inondation historique survenue au Québec s’est produite aux abords de la rivière Richelieu entre avril et juin 2011. Suite aux dommages et aux frais occasionnés par cet épisode, l’INRS s’est engagé avec la ville de Saint-Jean-sur-Richelieu afin de la doter d’un système de Gestion et d’Analyse du Risque d’Inondation (GARI) : le niveau d’eau constitue une donnée essentielle pour l’évaluation de l’ampleur d’une inondation en temps réel. Ce travail de recherche a pour objectif de détecter automatiquement la ligne d’eau sur des images acquises par des caméras placées aux abords de la rivière Richelieu par des méthodes d’analyse d’images et de convertir cette dernière en niveau d’eau par stéréoscopie (transfert des valeurs en pixels en unité métrique). Le premier volet de ce travail de recherche s’intéresse à l’extraction automatique de la ligne d’eau à partir de données acquises par des caméras de surveillance. Afin de répondre à cette exigence, des séquences d’images de durée déterminée (une minute) ont été enregistrées et une image moyenne a été calculée pour chaque séquence. L’image moyenne est ensuite segmentée puis classifiée à l’aide d’une technique supervisée. Pour la première séquence d’images à traiter, des sites d’entraînement décrivant les parties immergées et libres sont créées afin d’obtenir deux classes de sortie correspondant aux surfaces d’eau et au reste de l’image. Une détection de contour permet d’isoler les pixels de la ligne d’eau. Pour les séquences suivantes, l’algorithme utilise automatiquement la ligne d’eau créée à la séquence précédente pour définir les sites d’entraînements à la séquence considérée. Le taux de réussite d’extraction de la ligne d’eau avoisine 90%. Le second volet consiste à convertir les coordonnées des pixels de la ligne d’eau du système bidimensionnel image vers un système tridimensionnel dans un référentiel connu. Les observations par stéréoscopie permettent cette transformation via les procédures d’orientation intérieure des caméras et d’orientation extérieure des couples stéréoscopiques. Pour le modèle de caméra considéré, les tests effectués montrent que les erreurs de positionnement planimétrique de la ligne d’eau sont inférieures au mètre et l’erreur de positionnement altimétrique (niveau d’eau) est inférieure à 10 cm lorsque le rapport entre la base stéréoscopique et la distance avec l’objet à modéliser est supérieur à 0.1.<br /><br />Flooding is one of the most common natural hazards. A historic flood occurred in the vicinity of the Richelieu River (Province of Quebec, Canada) between April and June 2011. After the damages and expenses incurred by this episode, INRS and the city of Saint-Jean-sur-Richelieu decided to create a flood risk management and analysis system : water level is an essential factor for assessing magnitude of a flood in real time. This research project aims to automatically detect the water line on images acquired by cameras located near the Richelieu River with image analysis methods and to convert it to water level by stereoscopy (transfer of values from pixel unit to metric unit). The first part of this research work focuses on automatic extraction of water line from data acquired by surveillance cameras. In order to meet this requirement, fixed-duration (one minute) image sequences were recorded and an average image was calculated for each sequence. Average image is then segmented and classified using a supervised technique. For the first sequence of images to be processed, training sites describing submerged and free portions are created to obtain two output classes corresponding to water and the rest of the image. Then, a contour detection is used to determine water line. For the following sequences, the algorithm automatically uses water line created in the previous sequence to define training sites for the present sequence. Success rate of water line extraction is around 90%. Second part consists in converting pixels coordinates of water line known in a two-dimensional image system to a three-dimensional system in a known reference frame. Stereoscopic observations allow this transformation via interior and exterior orientations procedures. For the camera model considered in this project, tests highlight that planimetric positioning errors of the water line are lower than 1 m and altimetric positioning error (water level) is lower than 10 cm when the ratio between stereoscopic basis and distance to the object to be modeled is higher than 0.1.

Abstract : Flood forecasting plays a pivotal role in effective water resource management and flood risk mitigation. Despite recent advancements, existing ensemble forecasting systems often grapple with issues of unreliability and under-dispersion. The uncertainty in ensemble forecasts can emanate from various sources, including inputs like precipitation, temperature, and streamflow, as well as initial conditions, model structure and parameters, and boundary conditions. Over the past two decades, numerous endeavors have been made to address bias and under-dispersion through the introduction of various statistical post-processing methods in meteorological and hydrological forecasts. However, a significant challenge lies in selecting the appropriate method and strategy in the forecast chain. Limited research has addressed the integration of pre-processing and post-processing in streamflow ensemble forecasting. Moreover, existing studies have generally focused on lumped hydrological models, while the performance of this integration in distributed hydrological models remains scarcely examined. On the other hand, streamflow data, often indirectly measured through rating curves, are particularly susceptible to errors. While various methods have been proposed to estimate rating curve uncertainty (RCU), the impact of RCU on streamflow forecasting system performance remains underexplored. In addition, current post-processing methods utilized in streamflow forecasting systems have disregarded the inherent uncertainty in observational streamflow data. Thus, this thesis delves into the potential and hurdles associated with considering different sources of uncertainty in flood forecasting systems and their impact on system performance. The primary objectives entail 1) assessing and identifying optimal scenarios from pre-processing of both temperature and precipitation and post-processing of streamflow forecasts approaches, or a combination thereof, and 2) evaluating the consideration of rating curve uncertainty on flood forecasting system performance through incorporating into targeted post-processing methodologies. The thesis focuses on a short-range ensemble streamflow forecasting framework spanning lead times of 1 to 5 days for the au Saumon watershed in southern Quebec, Canada. This watershed, being flood-prone, encountered significant challenges during the 2019 and 2017 flood events, including widespread inundation, road closures, and damage to property and infrastructure. Enhancing streamflow ensemble forecasts and upgrading flood forecasting systems holds the potential to greatly benefit decision-makers and the local populace. Chapter 4 (Results part 1), presented as a scientific article, thus delves into assessing and employing various pre- and post-processing strategy scenarios within the flood forecasting framework employing a spatially distributed hydrological model. By applying different statistical processing and bias correction techniques, the performance and quality of ensemble streamflow forecasts were evaluated across different scenarios. The findings highlight biases and under-dispersion as significant factors affecting raw ensemble forecasts. Pre-processing partially improves raw forecasts but doesn't fully address bias in under-dispersed forecasts. Combining pre- and post-processing enhances forecast skill and reliability, albeit with some variations compared to post-processing alone. Integrating flood events into the training dataset and optimizing its length improves the effectiveness of processing methods, underscoring the critical role of data management strategies in enhancing streamflow forecasting systems. Subsequently, Chapter 5 (Results part 2) , evaluates the consideration of rating curve uncertainty, derived from the Voting Point Method (VPM) and Bayesian Rating curve (BaRatin) estimation methods, on the performance of streamflow ensemble forecasts by integrating into a targeted post-processing approach using Weighted Ensemble Dressing (WED) and Cumulative Distribution Function Matching (CDFM) post-processing methods. Post-processing without RCU enhances forecasting system skill and reliability but overlooks the inherent uncertainty in observational data, posing concerns about its effectiveness. Conversely, integrating RCU improves forecast skill, reliability, and effectively addresses observational data uncertainty, offering a notable advantage over traditional post-processing methods. Comparing WED and CDFM post-processing methods highlighted nuanced differences in forecast outcomes, influenced by uncertainty estimation techniques. Both methods showed favorable accuracy metrics, with RCU integration, especially from VPM, notably enhancing forecast quality. However, variations in RCU from different estimation methods may lead to forecast underestimation or overestimation, warranting careful consideration. These findings collectively shed light on the potential and challenges associated with incorporating different sources of uncertainty into flood forecasting systems.

Extreme flood events continue to be one of the most threatening natural disasters around the world due to their pronounced social, environmental and economic impacts. Changes in the magnitude and frequency of floods have been documented during the last years, and it is expected that a changing climate will continue to affect their occurrence. Therefore, understanding the impacts of climate change through hydroclimatic simulations has become essential to prepare adaptation strategies for the future. However, the confidence in flood projections is still low due to the considerable uncertainties associated with their simulations, and the complexity of local features influencing these events. The main objective of this doctoral thesis is thus to improve our understanding of the modelling uncertainties associated with the generation of flood projections as well as evaluating strategies to reduce these uncertainties to increase our confidence in flood simulations. To address the main objective, this project aimed at (1) quantifying the uncertainty contributions of different elements involved in the modelling chain used to produce flood projections and, (2) evaluating the effects of different strategies to reduce the uncertainties associated with climate and hydrological models in regions with diverse hydroclimatic conditions. A total of 96 basins located in Quebec (basins dominated by snow-related processes) and Mexico (basins dominated by rain-related processes), covering a wide range of climatic and hydrological regimes were included in the study. The first stage consisted in decomposing the uncertainty contributions of four main uncertainty sources involved in the generation of flood projections: (1) climate models, (2) post-processing methods, (3) hydrological models, and (4) probability distributions used in flood frequency analyses. A variance decomposition method allowed quantifying and ranking the influence of each uncertainty source on floods over the two regions studied and by seasons. The results showed that the uncertainty contributions of each source vary over the different regions and seasons. Regions and seasons dominated by rain showed climate models as the main uncertainty source, while those dominated by snowmelt showed hydrological models as the main uncertainty contributor. These findings not only show the dangers of relying on single climate and hydrological models, but also underline the importance of regional uncertainty analyses. The second stage of this research project focused in evaluating strategies to reduce the uncertainties arising from hydrological models on flood projections. This stage includes two steps: (1) the analysis of the reliability of hydrological model’s calibration under a changing climate and (2) the evaluation of the effects of weighting hydrological simulations on flood projections. To address the first part, different calibration strategies were tested and evaluated using five conceptual lumped hydrological models under contrasting climate conditions with datasets lengths varying from 2 up to 21 years. The results revealed that the climatic conditions of the calibration data have larger impacts on hydrological model’s performance than the lengths of the climate time series. Moreover, changes on precipitation generally showed greater impacts than changes in temperature across all the different basins. These results suggest that shorter calibration and validation periods that are more representative of possible changes in climatic conditions could be more appropriate for climate change impact studies. Following these findings, the effects of different weighting strategies based on the robustness of hydrological models (in contrasting climatic conditions) were assessed on flood projections of the different studied basins. Weighting the five hydrological models based on their robustness showed some improvements over the traditional equal-weighting approach, particularly over warmer and drier conditions. Moreover, the results showed that the difference between these approaches was more pronounced over flood projections, as contrasting flood magnitudes and climate change signals were observed between both approaches. Additional analyses performed over four selected basins using a semi-distributed and more physically-based hydrological model suggested that this type of models might have an added value when simulating low-flows, and high flows on small basins (of about 500 km2). These results highlight once again the importance of working with ensembles of hydrological models and presents the potential impacts of weighting hydrological models on climate change impact studies. The final stage of this study focused on evaluating the impacts of weighting climate simulations on flood projections. The different weighting strategies tested showed that weighting climate simulations can improve the mean hydrograph representation compared to the traditional model “democracy” approach. This improvement was mainly observed with a weighting approach proposed in this thesis that evaluates the skill of the seasonal simulated streamflow against observations. The results also revealed that weighting climate simulations based on their performance can: (1) impact the floods magnitudes, (2) impact the climate change signals, and (3) reduce the uncertainty spreads of the resulting flood projection. These effects were particularly clear over rain-dominated basins, where climate modelling uncertainty plays a main role. These finding emphasize the need to reconsider the traditional climate model democracy approach, especially when studying processes with higher levels of climatic uncertainty. Finally, the implications of the obtained results were discussed. This section puts the main findings into perspective and identifies different ways forward to keep improving the understanding of climate change impacts in hydrology and increasing our confidence on flood projections that are essential to guide adaptation strategies for the future.

This study aims to evaluate the effects of the Canadian Regional Climate Model’s (CRCM) spatial resolution on summer-fall floods simulation. Seven different climate simulations issued from the fourth and the fifth version of the CRCM are employed. Four different climate simulations issued from the fourth version of the CRCM (CRCM4) are compared. They are composed of two simulations driven by the Canadian General Circulation Model (CGCM) and two driven by the ERA-40c reanalysis using grid meshes of 15 km and 45 km resolutions for each driver. Three climate simulations issued from the fifth version of the CRCM (CRCM5) driven by the ERA-Interim at 0.44° (≈ 48 km), 0.22° (≈ 24 km) and 0.11° (≈ 12 km) spatial resolutions are used. All comparisons are evaluated on a daily time-step for the 1961-1990 period (for CRCM4) and for the 1981-2010 period (for CRCM5). These seven simulations (four from CRCM4 and three from CRCM5) are used as input for two hydrological models of varying complexity (HSAMI and MOHYSE). Each model is calibrated using three different objective functions based on the Kling-Gupta Efficiency criteria (KGE) to target the summer-fall floods. Three seasonal indices are used to evaluate the CRCM outputs: bias (temperature), relative bias (precipitation) and variances ratio (temperature and precipitation). In an attempt to evaluate the effects of the spatial resolution on the hydrological modelling of summer-fall floods, streamflow simulations are generated using the seven climate datasets. The generated climate-driven streamflow simulations are analysed by two performance statistics: the seasonal values of KGE and the seasonal relative biases. Summer-fall floods are evaluated through the use of four flood indicators, the 2-year, 5-year, 10-year and 20-year return periods. The results revealed an impact of spatial resolution on climate model outputs (temperature and precipitation) and on summer-fall floods simulation by the two hydrological models and the three different calibration approaches, although this can be due to other elements such as domain size and climate model driver. The flood indicators demonstrate an increase on the summer-fall floods return periods with increasing resolution from both hydrological models. On the other hand the hydrological models structure and the calibration approaches did not show significant impacts on the summer-fall floods. The results highlight the need for further research to assess the additional uncertainty due to the impacts of the climate simulations spatial resolution on hydrological studies.

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Dans la dernière décennie, le Québec a été touché par plusieurs épisodes d’inondations majeures. C’est le cas des communautés riveraines de Pointe-Gatineau, frappées par des inondations historiques en 2017, 2019 et 2023. Depuis, le départ d’une grande partie des riverains de ce quartier socio-économiquement défavorisé et la destruction de plusieurs maisons laissent un grand vide. La présence de nombreux lots vacants amène de l’incertitude parmi les citoyen.nes qui sont resté.es, dans ce qui est considéré comme l’un des plus vieux quartiers de Gatineau (Conseil régional de l'environnement et du développement durable de l'Outaouais, 2021). Bien que ce domaine d’étude soit en émergence, on observe dans la littérature que l’attachement des individus à leur milieu suivant une ou des catastrophes exercerait une influence sur leur processus de rétablissement. Cette étude s’intéresse donc au processus de rétablissement d’individus provenant d’un quartier socioéconomiquement défavorisé qui ont vécu un cumul d’inondations, et au rôle de l’attachement au lieu dans ce processus. Cette recherche mobilise le cadre de désorientation et de réorientation proposé par Cox et Perry (2011) pour expliquer le processus de rétablissement d’individus dans un lieu modifié par un désastre. L’attachement au lieu est conceptualisé en fonction des dimensions recensées par Raymond et ses collègues (2010) et du sentiment d’être chez soi par Cox et Perry (2011). Quatorze personnes sinistrées qui ont vécu les inondations de 2017 et de 2019 dans le quartier de Pointe-Gatineau ont été rencontrées lors d’entrevues individuelles ou familiales en 2023. Parmi ce nombre, neuf demeurent encore dans les communautés riveraines de Pointe-Gatineau, alors que cinq ont quitté le quartier après les inondations de 2019. Les résultats révèlent que l’attachement au lieu joue un rôle prédominant dans le processus de rétablissement des sinistré.es. Selon les participant.es, l’attachement au lieu contribue à l’étape de désorientation ou favorise au contraire la réorientation. Les résultats soulignent en particulier que l’attachement que les participant.es ressentent envers leur domicile et leur environnement naturel et bâti constitue une motivation importante à vouloir demeurer dans le quartier inondable. Par contre, la recherche montre que des facteurs autres que la relation au lieu influencent également le processus de rétablissement, tels que la difficulté à naviguer dans les démarches administratives entourant les programmes d’indemnisation du gouvernement, le fait d’appartenir à un groupe vulnérable, le soutien social et certaines caractéristiques personnelles. De même, l’expérience de vivre plusieurs inondations amène des spécificités qui influencent elles aussi le processus de rétablissement. Les résultats dévoilent notamment des stratégies d’adaptation mises en place par les personnes participantes qui ont décidé de demeurer dans leur quartier. Les stratégies acquises avec l’expérience font en sorte qu’elles se sentent davantage préparées pour des éventuelles inondations. Cette recherche contribue à la littérature émergente qui s’intéresse au processus de rétablissement d’individus touchés par un cumul d’inondations et au rôle de l’attachement au lieu sur ce processus. Elle permet d’offrir des pistes de réflexion aux différents acteurs qui accompagnent les personnes sinistrées avant, pendant et après des inondations et propose des recommandations en ce sens.

This thesis examines the main socio-environmental relationships related to recurrent floodings in the Sainte-Anne River watershed by mobilizing the history of land use, local knowledge and risk management policies. From a political ecology perspective, these relationships are part of both social representations of nature, power dynamics associated with the appropriation of ressources and multiple temporalities. By also mobilizing the theoreticals frameworks of the anthropology of disasters and amphibian anthropology, this study allow to retrace step by step what “flood zone” is as a socially constructed space by the authorities, and go back to the source of the advent of “flood” as a catastrophic event, where rising waters have been part of the characteristics of these territories since the beginning of the sedentarization of its inhabitants. Based on 93 semi-directed interviews (76 residents and 17 institutions stakeholders) realized between February to October 2019, non-participant observation and documentary research in municipal and regional archives, this ethnography of the Sainte-Anne River watershed allows a unique incursion with Quebec riverside residents who live with recurrent rising waters. Through four case studies (Saint-Raymond, Saint-Alban, Saint-Casimir and Sainte-Anne-de-la-Pérade), historical contexts of occupation of the territory were documented and significant events were described by focusing on local residents adaptation strategies and anticipated management by institutional stakeholders. The result is a portrait, in a temporal perspective, of the relationship of cohabitation between residents and the river and its overflows. This cohabitation is characterized by tensions and paradoxes associated with different social representations of water and temporality that coexist within the actors, as well as changes in power relations towards the environment. Cette thèse examine les principaux rapports socio-environnementaux liés aux inondations récurrentes dans le bassin versant de la rivière Sainte-Anne en mobilisant l’histoire de l’occupation du territoire, les savoirs locaux et les politiques de gestion des risques. Dans une perspective d’écologie politique, ces rapports s’inscrivent à la fois dans les représentations sociales de la nature, les dynamiques de pouvoir associées à l’appropriation des ressources et des temporalités multiples. En puisant également dans les cadres théoriques de l’anthropologie des catastrophes et de l’anthropologie amphibienne, cette étude permet notamment de retracer pas à pas ce qu’est la « zone inondable » en tant qu’espace construit socialement par les autorités, et de remonter à la source de l’avènement de « l’inondation » comme étant un événement catastrophique, alors que la montée des eaux fait partie des caractéristiques de ces territoires depuis le début de la sédentarisation des habitants. Basée sur 93 entrevues semi-dirigées (76 riverains et 17 acteurs institutionnels) menées de février à octobre 2019, de l’observation non participante et une recherche documentaire dans les archives municipales et régionales, cette ethnographie du bassin versant de la rivière Sainte-Anne permet une incursion unique auprès de citoyens québécois qui vivent avec la montée récurrente des eaux. Pour quatre municipalités riveraines (Saint-Raymond, Saint-Alban, Saint-Casimir et Sainte-Anne-de-la-Pérade), les contextes historiques de l’occupation du territoire ont été documentés et les événements significatifs ont été décrits en focalisant sur les stratégies d’adaptation des résidents et la gestion menée par des acteurs institutionnels. En résulte un portrait, dans une perspective temporelle, de la relation de cohabitation entre les riverains et la rivière et ses débordements. Cette cohabitation est caractérisée par des tensions et des paradoxes associés aux différentes représentations sociales de l’eau et de la temporalité qui coexistent au sein des acteurs, ainsi qu’aux changements dans les rapports de pouvoir envers l’environnement.

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.

Ce travail de recherche a pour objectif d’évaluer le risque d’inondation printanier à Rigaud (Québec, Canada), en faisant une analyse de cas de l’inondation historique du printemps 2017. Dans la première partie de ce mémoire, une analyse des conditions météorologiques printanières dans le bassin versant de la rivière des Outaouais (BVRO) est d’abord réalisée à partir des données météorologiques sous forme de grille (DAYMET) à 1 km de résolution (1980 à 2017), mais également à partir des données météorologiques de stations d’Environnement et Changement climatique Canada (1963 à 2017). La sévérité des aléas d’inondation à Rigaud (1963 à 2019) est ensuite évaluée en termes d’ampleur de l’aléa hydrologique et des dommages potentiels associés. Dans la seconde partie de ce mémoire,l’exposition au risque d’inondation à Rigaud ainsi que les conditions socio-environnementales contribuant à exacerber le risque d’inondation à l’exutoire du bassin sont caractérisées. Une analyse multicritère qui tient compte de la pente, de la capacité de drainage des sols et de l’utilisation du sol en plus des caractéristiques de l’aléa météorologique dans le BVRO permet d’estimer la contribution des sous-bassins versants (SBV) à l’inondation printanière de 2017 à Rigaud. Au printemps 2017, le dégel brusque du début avril ainsi que le caractère exceptionnellement intense et régulier des événements de précipitation liquide aux mois d’avril et mai, généralisés sur l’ensemble du BVRO, ont contribué en partie à la sévérité de l’inondation. Ces facteurs météorologiques ont eu des conséquences importantes sur l’occurrence et l’intensité de l’inondation durant ces mois, d’autant plus que les conditions les plus extrêmes se sont produites dans les SBV les plus près de l’exutoire et les plus vulnérables, compte tenu de leurs fortes pentes et des modifications importantes au territoire engendrées par les activités humaines entre 1990 et 2010. L’indice de sévérité révèle que les inondations de 2017 et de 2019 se distinguent des autres inondations majeures en raison de l’intensité des débits journaliers enregistrés à l’exutoire du BVRO sur une durée de plus de 40 jours, alors que les dernières inondations historiques de 1974 et 1976 ont plutôt enregistré des niveaux d’eau records à l’exutoire du bassin. À Rigaud, l’exposition au risque d’inondation s’est également accrue entre 1970 et 2017, en raison du développement de l’aménagement périurbain (infrastructure et construction résidentielle) au cours de ces années, résultant en un potentiel de dommages beaucoup plus important lors des événements récents de 2017 et 2019. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : inondation, risque d’inondation, aléa, facteurs de risque, conditions socioenvironnementales, conditions hydrométéorologiques, exposition, bassin versant de la rivière des Outaouais, Rigaud

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.

La résilience, cette capacité d’une ville ou d’un environnement à maintenir sa structure, à s’organiser, apprendre et s’adapter aux chocs et stress, participe au mouvement de responsabilisation accrue du citoyen dans la protection contre les risques naturels. Si les inondations sont un phénomène récurrent à Montréal depuis la création même de la ville, les citoyens n’y sont encore que peu préparés comme le démontre l’ampleur des dommages causés par les inondations du printemps de 2017. Depuis le début du 21e siècle, les agences internationales et les États cherchent à sensibiliser le citoyen afin de susciter une action de sa part. On suppose alors que le citoyen informé aura ainsi une perception accrue des risques, conduisant au comportement de protection. Ce lien entre information, perception et comportement n’est pourtant pas évident. En réalité, la littérature montre que le comportement dépend d’une multiplicité de facteurs tels que l’expérience, la fréquence du risque ainsi qu’une évaluation par la personne de l’efficacité des mesures de protection, de leur coût face à une évaluation de la probabilité de la menace. Le mémoire vise à répondre à la question de recherche suivante : comment inciter les individus à adopter des mesures de protection contre les inondations à Montréal ? Une enquête auprès de 237 citoyens de quatre secteurs de l’agglomération touchés par les inondations printanières de 2017 met en lumière un ensemble d’obstacles à l’adoption des mesures de protection contre les inondations aujourd’hui analysés grâce au Protective Action Decision Model de Lindell et Perry (2012). Ainsi, dans le cas de Montréal, le manque d’action relève à la fois d’un manque d’information et de connaissances sur les origines du risque et les mesures de prévention, de la perception d’inefficacité des mesures comme la trousse 72 heures, d’une perception d’incapacité à mettre en place soi-même les mesures de prévention, et d’un coût important en ressources de ces dernières. Le dernier élément est l’incertitude de ce type de risque et l’incapacité à prévoir avec précision le prochain événement de crue, qui, combiné à un sentiment de responsabilité élevé des autorités à assurer la protection, implique un manque d’urgence à agir. Face à ces constats et après une étude du cas de la Nouvelle Orléans aux États-Unis, une réflexion est proposée sur les moyens à mettre en place pour inciter les citoyens à adopter ces mesures, comprenant sensibilisation mais aussi des moyens coercitifs et incitatifs.

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.