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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.

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

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

Dans le bassin-versant de la rivière Chaudière, les inondations sont partie intégrante de la réalité territoriale. En effet, de nombreuses études ont été réalisées dans les dernières années concernant les inondations en eau libre et par embâcle. Néanmoins, on observe que les inondations torrentielles, ou crues torrentielles, bien qu’omniprésentes dans la région, sont très peu documentées à ce jour. Le présent mémoire s’intéresse à la dynamique spatio-temporelle de ces évènements et aux facteurs aggravants présents sur le territoire qui tendent à amplifier le phénomène. Par une double approche qualitative et quantitative, qui combine une recension historique, la caractérisation des sous-bassins-versants et la modélisation des facteurs de vulnérabilité environnementale, nous avons dressé un premier portrait de l’aléa torrentiel à l’échelle du bassin-versant de la rivière Chaudière. Ainsi, nous avons pu répertorier 53 évènements à caractère torrentiel pour la période de 1900 à aujourd’hui. La collecte des informations liées aux crues torrentielles, soit les facteurs météorologiques, anthropiques et géomorphologiques ont permis d’établir des constats généraux quant à l’occurrence de celles-ci. L’occurrence des évènements à caractère torrentiel semble premièrement liée aux passages d’évènements météorologiques extrêmes. Les facteurs aggravants consistent en un aménagement du territoire qui accroît le ruissellement (augmentation des surfaces minéralisées et diminution des forêts, prairies et milieux humides) et une disposition géomorphologique des tributaires (forte pente et compacité) qui provoque une amplification du ruissellement lors de fortes précipitations. L’analyse multicritère repose sur l’addition d’indices amplifiant le ruissellement lors de fortes précipitations (pente, occupation du sol et potentiel de ruissellement). La comparaison entre les sous-bassins-versants présentant les valeurs les plus élevées et ceux ayant connu le plus d'événements d'inondation selon la recension historique a démontré la pertinence de cette méthode pour identifier, de manière préliminaire, les sous-bassins-versants potentiellement vulnérables à l’aléa torrentiel. Cette étude se veut donc un premier jalon dans l’acquisition de connaissances sur la dynamique torrentielle dans le bassin-versant de la rivière Chaudière. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : inondation, torrents, crues torrentielles, pluies torrentielles, aléas torrentiels, bassin-versant de la rivière Chaudière, facteurs aggravants, conditions hydrométéorologiques

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 courbes Intensité-Durée-Fréquence (IDF) sont l’outil mathématique principalement utilisé par les ingénieur(-e)s pour la modélisation des précipitations extrêmes à un endroit donné. Pour obtenir des courbes IDF fiables, des méthodes statistiques robustes sont nécessaires. L’utilisation de modèles d’échelle est indiquée pour estimer de façon plus précise les courbes IDF en réduisant le nombre de paramètres nécessaires pour modéliser le comportement ex-trême du processus de pluie. Un modèle d’échelle suppose l’existence d’une relation entre les distributions des maxima annuels d’intensité pour les différentes durées d’accumulation. Il existe différentes relations d’échelle possibles, donnant naissance à une variété de modèles. Dans ce mémoire, une procédure de test statistique est développée pour décider si un modèle d’échelle fixé est pertinent pour construire les courbes IDF à un endroit donné, basé sur les observations des maxima annuels historiques d’intensité de précipitations à cet endroit. Le test développé est une extension du test d’adéquation d’Anderson-Darling. Il implique de séparer la base de données en ensembles d’entraînement et de validation. L’ensemble d’entraînement est utilisé pour estimer les paramètres du modèle d’intérêt, et l’ensemble de validation est utilisé dans le calcul de la statistique. La distribution asymptotique de la statistique de test sous l’hypothèse nulle est établie dans un cadre général. Les quantiles de cette distribution théorique peuvent être approximés, ce qui permet de calculer analytiquement la région de rejet ainsi que la valeur-p pour le test. Dans le cas des courbes IDF, l’hypothèse nulle statue qu’un modèle d’échelle d’intérêt est adéquat. Les données sont des maxima d’intensité de précipitations. Les données correspondant à une durée d’accumulation fixée par l’utilisateur(trice) sont sélectionnées pour constituer l’ensemble de validation. Lorsque la durée choisie est la plus petite durée, les performances du test sont validées par une étude de simulation. Sous l’hypothèse nulle, le test rejette au taux nominal même pour des petits échantillons. Sous une hypothèse alternative (c’est-à-dire lorsque le modèle d’échelle utilisé pour générer les données s’écarte du modèle d’intérêt), le taux de rejet augmente avec la distance entre les modèles ainsi qu’avec la taille d’échantillon. Sur des données réelles, le test conduit à utiliser des modèles d’échelle différents à l’aéroport international Pierre-Elliott Trudeau de Montréal et à l’aérodrome Harbour de Vancouver. ABSTRACT: IDF curves are the primary mathematical tool used by engineers for modeling extreme precipitation at a given location. Reliable IDF curves require robust statistical methods. The use of scaling models allows for more precise estimations of IDF curves by reducing the num-ber of parameters needed to model the extreme behavior of the rainfall process. A scaling model assumes the existence of a relationship between the distributions of the annual inten-sity maxima accross the various accumulation durations. Diverse scaling relationships exist, giving rise to a variety of models. In this master thesis, a statistical testing procedure is developed to determine if a scaling model is suitable for constructing IDF curves at a given location, based on historical annual rain intensity maxima observed at that location. The developed test is an extension of the Anderson-Darling goodness-of-fit test. It involves splitting the database into training and validation sets. The training set is used to estimate the parameters of the model of interest, and the validation set is used in the calculation of the test statistic. The asymptotic distribution of the test statistic under the null hypothe-sis is established in a general framework. Quantiles of this theoretical distribution can be approximated, allowing for the analytical calculation of the rejection region as well as the p-value for the test. In the case of IDF curves, the null hypothesis states that a target scaling model is adequate. The data consist of precipitation intensity maxima. Data corresponding to a duration fixed by the user are selected to constitute the validation set. When the chosen duration is the smallest duration, the performances of the test are validated through a simulation study. Under the null hypothesis, the test maintains the nominal rejection rate even for small samples. Under an alternative hypothesis (i.e., when the scaling model used to generate the data deviates from the target model), the rejection rate increases with the discrepancy between the models as well as with the sample size. When applied to historical data, the test suggests the use of different scaling models at the Montréal Pierre-Elliott Trudeau international airport and at the Vancouver Harbour aerodrome.

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

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.

Une première centrale au fil de l'eau (FDE) au Nunavik (QC, Canada), construite en zone de pergélisol continu, alimente la communauté d'Inukjuak en énergie renouvelable depuis 2024. De petite taille, ces constructions ont été peu étudiées par le passé, notamment en lien avec la modification du cycle du mercure (Hg) et à la bioaccumulation de méthylmercure (MeHg) dans les réseaux alimentaires adjacents. Le pergélisol est cependant un potentiel réservoir substantiel de Hg, et la mise en eau pourrait favoriser son dégel, remobilisant ainsi du Hg historique, co-transporté par du carbone (C) ancien. Afin de mieux cerner les impacts d’une inondation en contexte septentrional, des sols, de l’eau de surface et des invertébrés benthiques ont été échantillonnés le long de la rivière Innuksuac avant, pendant et trois mois suivants la mise en eau. Afin d’investiguer le Hg dans la colonne d’eau, la qualité du carbone organique dissous (COD) (i.e. âge et composition) a été étudiée, tandis que le transfert trophique du MeHg au sein du réseau alimentaire a été clarifié à l’aide de l’isotopie stable (ẟ13C et ẟ15N), reflétant la diète et le niveau trophique des organismes. Le ratio Hg : C suggère que les concentrations de Hg dans le sol de la zone d’étude étaient moindres que ce qui était attendu, en se basant de précédentes estimations circompolaires, tandis que la majorité du Hg mesuré se trouvait dans la couche active du pergélisol et n’était donc pas immobilisé par le gel. Néanmoins, la mise en eau a généré une hausse de la concentration de MeHg (~ 7x) et du potentiel de méthylation (~ 4x) dans la couche organique superficielle des sols ennoyés. Cette hausse d’activité s’est reflétée dans les eaux de surface de la baie inondée, qui présentait des concentrations de MeHg dix fois plus élevées que dans les autres sites échantillonnés. Tandis que le COD exogène dérivant du milieu terrestre semble important pour l’apport de Hg inorganique dans le système riverain, le COD récemment dégradé par l’activité microbienne s’est avéré être le meilleur indicateur du potentiel de la méthylation. Une augmentation de la concentration tissulaire de MeHg a finalement été observée au bas de la chaîne trophique, chez les consommateurs primaires (~ 4x) ainsi que chez les invertébrés benthiques arborant une diète omnivore (~ 3x), mais pas chez les organismes prédateurs, suggérant l’existence d’un délai de transfert trophique. Chez les consommateurs primaires, cette augmentation était surtout apparente chez les invertébrés intimement associés à l’environnement benthique de la nouvelle baie inondée, où les signatures de ẟ13C étaient également les plus faibles. Ces résultats offrent un premier portrait à court terme du transport et des transformations du Hg lors d’une inondation en région subarctique, et les hausses enregistrées, bien que non négligeables, se limitent pour l’instant à une faible superficie (< 1 km2) et ne semblent pas se répercuter en aval de la petite baie inondée.

RÉSUMÉ: «RÉSUMÉ: Les inondations sont reconnues comme l’une des catastrophes naturelles les plus fréquentes et destructrices à l’échelle mondiale. Leur gravité est exacerbée par les effets du changement climatique (augmentation des précipitations) et de la construction humaine (réduction de la capacité naturelle à absorber l’eau). Les structures construites dans des zones sujettes à l’eau, telles que les ponts et les barrages, sont généralement vulnérables aux événements d’inondation sévères. Pour les problèmes impliquant de l’eau fluide, les chercheurs en hydraulique supposent généralement que les structures sont "infinitement" rigides et utilisent des limites de paroi imperméables pour représenter les structures dans les modèles numériques. Cependant, les structures se déformeront, vibreront et pourraient même être endommagées lors d’un événement d’inondation sévère. Du point de vue d’un ingénieur structurel, il est important d’incorporer la flexibilité structurelle dans l’analyse de l’interaction fluide-structure (FSI). Étant donné que la taille du domaine fluide est significativement plus grande que celle des structures, un grand nombre d’éléments est généré, rendant l’analyse FSI chronophage, surtout pour les cas avec un canal 3D long et des maillages raffinés. Par conséquent, une méthode de modélisation simplifiée efficace et précise est nécessaire. De plus, le comportement hydrodynamique des structures telles que le pont dans un cours d’eau et la structure du barrage à l’extrémité d’un canal partiellement recouvert de glace n’est pas bien connu. Pour aborder ce problème, cette recherche a examiné numériquement les réponses structurelles avec l’impact de l’écoulement des inondations en tenant compte de la flexibilité structurelle, en se concentrant sur l’interaction dynamique entre l’eau fluide et les structures solides, les effets 3D des fluides et des structures, le glissement des structures (par exemple, le glissement du tablier du pont), et la présence d’une couverture de glace partielle positionnée au sommet de l’eau dans un canal.» ABSTRACT: «ABSTRACT: Floods are recognized as one of the most frequent and destructive natural disasters globally. Their severity is exacerbated by the effects of climate change (increased precipitation) and human construction (reduced natural capacity to absorb water). Structures built in waterprone areas, such as bridges and dams, are usually vulnerable to severe flood events. For problems involving fluid water, hydraulic researchers commonly assume that structures are "infinitely" rigid and use impervious wall boundaries to present the structures in numerical models. However, structures will deform, vibrate, and even be damaged during a severe flood event. From a structural engineer’s perspective, it is important to incorporate structural flexibility into the fluid-structure interaction (FSI) analysis. Because the size of the fluid domain is significantly larger than that of the structures, a large set of elements is generated, making the FSI analysis time-consuming, especially for cases with a long 3D channel and refined meshes. As a result, an efficient and accurate simplified modeling method is needed. Also, the hydrodynamic behavior of structures such as the bridge in a stream and the dam structure at the end of a partially ice-covered channel is not well known. To address this problem, this research numerically investigated the structural responses with the impact of flood flow considering the structural flexibility, focusing on the dynamic interaction between fluid water and solid structures, the 3D effects of fluid and structures, the sliding of structures (e.g. sliding of bridge deck), and the presence of partial ice cover positioned at the top of the water in a channel.»

QUIC is a modern transport layer internet protocol designed to be more efficient and secure than TCP. It has gained popularity quickly in recent years and has been adopted by a number of prominent tech companies. Its efficiency comes from its handshake design. The server and the client make both the transport layer acknowledgment and the TLS agreement during the same round trip. However this process makes the packets heavy and requires more processing on the server-side than TCP. This characteristic can be used as leverage by an attacker to compromise the computing resources of its victim. This thesis investigates the resilience of QUIC Protocol against handshake flood attacks and proposes a detection mechanism (QUICShield). I conducted comprehensive experiments to evaluate the resource consumptions of both the attacker and the target during incomplete handshake attacks, including CPU, memory, and bandwidth. We compared the results against TCP Syn Cookies under Syn flood attacks. The DDoS amplification factor was measured and analyzed based on the results. This work also proposes a detection mechanism based on a Bloom filter combined with Generalized Likelihood Ratio Cumulative Sum (GLR-CUSUM) to adapt to evolving attack patterns. It was implemented and deployed against real attacks to evaluate its efficiency. We showed that the QUIC Protocol design has a much larger DDoS amplification factor compared to the TCP, which means QUIC is more vulnerable to handshake DDoS attacks. However the mechanism proposed is accurate and efficient in terms of resources.

Abstract: In Canada, the annual runoff is predominantly influenced by snowmelt following the winter season, with a substantial portion (40-80\%) occurring during the spring period, leading to flooding in low-lying areas. Accurate prediction of streamflow is essential for hydropower production, effective flood management, necessitating the incorporation of comprehensive spatially distributed snow observations into hydrological models. This draws the attention to the research question " How can we utilize spatially distributed snow information at various spatial and temporal scales to enhance our understanding of snow processes and apply it for enhanced model calibration to improve hydrological model performance?" The first objective of this thesis is to investigate the utilization of spatially distributed snow information (SNODAS- SNOw Data Assimilation System) for the calibration of a hydrological model and to determine its impact on model performance. A distributed hydrological model, HYDROTEL, has been implemented in the Au Saumon River watershed using input data from ERA-5 Land for temperature data and MSWEP for precipitation data. Seven different calibration experiments are conducted, employing three different objective functions: Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), Root Mean Square Error (RMSE), and the SPAtial EFficiency metric (SPAEF). These objective functions are utilized individually or in combination as part of multi-objective calibration processes. This study indicates that utilizing SPAEF for spatial calibration of snow parameters improved streamflow prediction compared to the conventional practice of using RMSE for calibration. SPAEF is further implied to be a more effective metric than RMSE for both sequential and multi-objective calibration. During validation, the calibration experiment incorporating multi-objective SPAEF exhibits enhanced performance in terms of NSE and KGE compared to calibration experiment solely based on NSE. The findings of this study hold significant relevance and potential applicability in emerging satellite technology, particularly the future Terrestrial Snow Mass Mission (TSMM). The study then explores the impact of temporal resolution and signal saturation for model calibration by using SNODAS data as proxy SWE observations mimicking the characteristics of the TSMM product to calibrate the HYDROTEL model. Despite the limitations of it's temporal resolution and signal saturation it is noteworthy that TSMM data exhibits significant potential for enhancing model performance thereby highlighting its utility for hydrological modeling. This study then focuses on the spatio-temporal analysis of snow processes influencing the spatial variability and distribution of snow depth in a small-scale experimental watershed. Drone photogrammetry is employed to capture spatially distributed snow information over the watershed during the winter seasons of 2022 and 2023. The photogrammetric data facilitated the generation of high-resolution digital surface models (DSMs). Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis is applied to understand the spatial distribution of snow, enabling a detailed examination of various snow processes at the watershed scale. This thesis explores the added value of spatially distributed snow cover information in predicting spring runoff. Each part of the study contributes to a comprehensive understanding of the spatial distribution of snow and its significance in hydrology.

The coast is a complex environment that comprises seawater, underwater, soil, atmosphere, and other environmental factors. Traditional and new pollutants, represented by oil spills and microplastic (MPs), persist in posing a constant threat to the ecosystems and social-economic features of coastal regions. Besides, the shoreline is exposed to various environment conditions, which may significantly affect the behaviors of pollutants on beaches. An in-depth understanding of the occurrence and fate of pollutants in coastal areas is a prerequisite for the development of sound prevention and remediation strategies. Firstly, the physicochemical behavior of crude oil on various types of shorelines under different environmental conditions were reviewed. The penetration, remobilization, and retention of stranded oil on shorelines are affected by the beach topography and the natural environment. The attenuation and fate of oil on shorelines from laboratory and field experiments were discussed. In addition, the source, type, distribution, and factors of MPs in the coastal areas were summarized. What is more, the occurrence and environmental risk of emerging plastics waste—personal protective equipment (PPE)—in the coastal environment during and pandemic were discussed. Then, the role of natural nanobubbles (NBs) in the fate and transport of spilled oil were investigated through laboratory experiments and model simulations. NBs significantly increased the concentration of dissolved oxygen as well as changed the pH, zeta potential, and surface tension of the water. With the assistance of external energy, the bulk NBs enhanced the efficiency in oil detachment from the surface of the substrate. At the same time, the surface NBs on the substrate obstructed the downward transport of oil colloids. Considering the behavior between the NBs in two different phases and the oil droplets, the oil droplets tended to bind to the NBs. Next, the behavior and movement of various MPs in the presence of bulk NBs was explored. In the presence of NBs, the binding of MPs and NBs resulted in an increase in the measured average particle size and concentration. The velocity of motion of MPs driven by NBs varies under different salinity conditions. The increase in ionic strength reduced the energy barrier between particles and promoted their aggregation. Thus, the binding of NBs and MPs became more stable, which in turn affected the movement of MPs in the water. Polyethylene (PE1) with small particle size was mainly affected by Brownian motion and its rising was limited, therefore polyethylene (PE2) with large particle size rose faster than PE1 in suspension, especially in the presence of NBs. The effect of nanobubbles on the mobilization of MPs in shorelines subject to seawater infiltration was further studied. The motion of MPs under continuous and transient conditions, as well as the upward transport induced with flood were considered. Salinity altered the energy barriers between particles, which in turn affected the movement of MPs within the matrix. In addition, hydrophilic MPs were more likely to infiltrate within the substrate and had different movement patterns under both continuous and transient conditions. The motion of the MPs within the substrate varied with flow rate, and NBs limited the vertical movement of MPs in the tidal zone. It was also observed that NBs adsorbed readily onto substrates, altering the surface properties of substrates, particularly their ability to attach and detach from other substances. Finally, the changing characteristics and environmental behaviors of PPE wastes when exposed to the shoreline environment were examined. The transformation of chain structure and chemical composition of masks and gloves as well as the decreased mechanical strength after UV weathering were observed. In addition, the physical abrasion caused by sand further exacerbated the release of MPs and leachable hazardous contaminates from masks and gloves. In conclusion, the coastal zone is threatened by various pollutants, including traditional pollutants (like the oil spill) and emerging pollutants (like MPs). Due to the complexity of the coastal zone, the occurrence, transport and fate of pollutants can be controlled by many factors, and some factors that are ignored before can also alter the environmental behavior of pollutants in the coastal zone. Natural NBs can change the properties of the water environment and affect the surface properties of the substrate. Bulk NBs contribute to the oil detachment from the sand surface, and surface nanobubbles in the substrate obstruct the downward transport of oil colloids. The behavior and mobilization of MPs in the coastal `zone are subject to mutual forces between the substrate, MPs, NBs, and other factors. Coastal zones are not only the main receptor of pollutants from oceans and lands but also play a key role in their fate and transport.

Natural calamities like floods and droughts pose a significant threat to humanity, impacting millions of people each year and incurring substantial economic losses to society. In response to this challenge, this thesis focuses on developing advanced machine learning techniques to improve water height prediction accuracy that can aid municipalities in effective flood mitigation. The primary objective of this study is to evaluate an innovative architecture that leverages Long Short Term Networks - neural networks to predict water height accurately in three different environmental scenarios, i.e., frazil, droughts and floods due to snow spring melt. A distinguishing feature of our approach is the incorporation of meteorological forecast as an input parameter into the prediction model. By modeling the intricate relationships between water level data, historical meteorological data and meteorological forecasts, we seek to evaluate the impact of meteorological forecasts and if any inaccuracies could impact water-level prediction. We compare the outcomes obtained by incorporating next-hour, next-day and next-week meteorological data into our novel LSTM model. Our results indicate a comprehensive comparison of the usage of various parameters as input and our findings suggest that accurate weather forecasts are crucial in achieving reliable water height predictions. Additionally, this study focuses on the utilization of IoT sensor data in combination with ML models to enhance the effectiveness of flood prediction and management. We present an online machine learning approach that performs online training of the model using real-time data from IoT sensors. The integration of live sensor data provides a dynamic and adaptive system that demonstrates superior predictive capabilities compared to traditional static models. By adopting these advanced techniques, we can mitigate the adverse impacts of natural catastrophes and work towards building more resilient and disaster-resistant communities.

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

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.