Dissertations / Theses on the topic 'Lac de barrage hydroélectrique'

La charge interne en phosphore (P) sédimentaire stockée dans les retenues de barrages retarde la restauration du processus d’eutrophisation. Ainsi, l’étude de la mobilité du P sédimentaire dans les retenues de barrage permet d’une part de comprendre son cycle géochimique dans ces systèmes, d’autre part de mieux appréhender les politiques de gestions de restauration des milieux. Cette étude met en évidence l’impact de trois barrages en cascade (Complexe de l’Age, Creuse, France) sur la distribution du P sédimentaire le long d’un continuum fluviatile. Dans les retenues étudiées, les teneurs en TP sont en moyenne de 1,59 ± 0,51 mgP/gsec et augmentent en direction des barrages. Ceci contraste avec les faibles teneurs observées dans les parties fluviatiles. Dans les réservoirs, le fractionnement chimique a montré que plus de 50% du P extrait était associé à la fraction ascorbate. L’association du P avec les oxy-hydroxydes de Fe amorphes dans les particules fines des sédiments accumulées près du barrage, s’avère être le facteur majeur expliquant les variations longitudinales des teneurs en TP. De plus, ces fortes teneurs associées à ces phases redox-sensibles et la mise en évidence d’un hypolimnion anoxique, révèle le fort potentiel de mobilisation de P sédimentaire dans ces retenues. En condition aérobie, un risque de mobilisation résultant d’un équilibre des concentrations en P entre soluté et fraction solide existe néanmoins. La détermination de valeur seuil EPC0 a souligné l’évolution du rôle de puits/source du sédiment vis-à-vis du P entre les retenues d’un même complexe. Enfin, l’étude de la mobilité du P sédimentaire en laboratoire, suite à deux cycles successifs aérobies et anaérobies montre que l’oscillation du potentiel d’oxydo-réduction, observé dans les retenues, favorise la mobilisation du P sédimentaire. La géochimie du Fe et la qualité de la matière organique dissoute semble être tous les deux impliqués dans la mobilité du P
Internal sedimentary phosphorus (P) load cause delay time in eutrophication recovery, especially in dam-reservoir systems where P stock are important. Then, the study of sedimentary P mobility in dam-reservoirs allow to better explain P geochemistry in this context and further to adapt management restauration policies. This study highlights the impact of three cascade dams (Age Complex, Creuse, France) on the distribution of sedimentary P along a fluvial continuum. In the impoundments studied, TP levels averaged 1.59 ± 0.51 mgP /g DW and increased towards dams. This contrast with the low and constant concentrations observed in the fluvial parts. In reservoirs, chemical fractionation showed that more than 50% of the extracted P was associated with the ascorbate fraction. The association of P to amorphous Fe oxi-hydroxides in the fine particles accumulated closed to the dam is the major factor explaining the longitudinal variations of the TP contents. In addition, the high levels of P associated with these redox-sensitive phases and the development of a hypoxic hypolimnion in studied reservoirs reveal the high potential for sediment P mobilization. Moreover, in aerobic conditions, a risk of mobilization resulting from an equilibrium concentration between solute and solid fraction exists. The determination of the EPC0 threshold value underlined the spatial evolution of the sink / source role of the sediment with respect to the P, between the reservoirs of the same complex. Finally, the study of sedimentary P mobility in the laboratory, following two successive aerobic and anaerobic cycles, showed that redox potential oscillation observed in the reservoirs, favors the mobilization of the sedimentary P. The geochemistry of iron and the quality of dissolved organic matter appear to be involved in the mobility of P

Certains lacs-réservoirs subissent une évolution permanente de leurs usages qui varient de la production énergétique à l’usage récréatif : c’est le cas pour le lac du barrage d’Eguzon, appelé aussi lac Chambon, bâti dans les premiers contreforts du Massif central. Malgré une construction très controversée au début du XXe siècle, le barrage semble avoir acquis une acceptabilité sociale par son ancrage socioéconomique dans son territoire. Un des objectifs de la thèse est d’utiliser le cas remarquable de sa longue existence pour comprendre le changement de paradigme environnemental, entre l’époque de sa construction, avec une vision productiviste, et l’époque actuelle, marquée par une valorisation touristique balnéaire en dépit des problèmes environnementaux, son eutrophisation avancée et ses proliférations de cyanobactéries, qui fragilisent son acceptabilité sociale.Pour évaluer l’état trophique du lac Chambon et comprendre le processus de ses proliférations de cyanobactéries, nous avons proposé un nouvel indice de statut trophique composé de cinq variables et l’application d’une approche de géographie limnologique à partir de deux échelles, l’échelle du lac combinée à l’échelle de son bassin hydrographique. Des campagnes de prélèvements ont été menées à ces deux échelles à l’aide de deux procédés limnologiques, bouée thermistance, sonde multi-paramètres ; le suivi de la masse algale par fluorescence, sonde FluoroProbe ; un Photomètre multi-paramètres pour le suivi des nutriments et le Disque de Secchi pour le suivi de la transparence.À l’échelle du lac-réservoir, cette thèse évalue le rôle de son fonctionnement limnique et biochimique dans ses proliférations de cyanobactéries. À l’échelle du bassin versant du lac, ce travail confirme que le lac Chambon est sous l’influence de son bassin versant pour tous les apports, y compris en nutriments. La cause durable de la dégradation de sa qualité de l’eau est le fait de ses tributaires fluviaux, les eaux lacustres n’étant qu’un révélateur du problème, du fait de leur capacité d’auto-épuration moindre
Some reservoir lakes undergo a permanent evolution of their uses; varies from energy production to recreational use; this is the case for the Eguzon dam lake, also called Lac Chambon, built in the foot hills of the Massif Central. Despite a very controversial construction at the beginning of the 20th century, the dam appears to be socially acceptable because of its socioeconomic anchorage in its territory. One of the objectives of the thesis is to use the remarkable case of its long existence to understand the change of environmental paradigm, between the time of its construction, productivist vision, then the current era, marked by a seaside tourism valorization curbed by environmental problems, its advanced eutrophication and its proliferation of cyanobacteria, which weakens its social acceptability.To evaluate the trophic status of Chambon Lake and to understand the process of its cyanobacterial blooms, we proposed a new index of trophic status composed of five variables and the application of a limnological geography approach from two scales, the scale of the lake combined at the scale of its watershed. Sampling campaigns were conducted at these two scales using two limnological methods, buoy thermistance, multi-parameter probe; the monitoring of the algal mass by fluorescence, FluoroProbe; a multi-parameter photometer for monitoring nutrients and the Secchi Disk for monitoring transparency.At the lake-reservoir scale, this thesis evaluates the role of its limnic and biochemical functioning in its cyanobacterial blooms. At the scale of the lake's watershed, this work confirms that Lake Chambon is under the influence of its watershed for all inputs, including nutrients. The long-term cause of the degradation of its water qualityis the fact of its river tributaries, its lacustrine waters being only a revealer of the problem, because of their capacity of less self-purification

Les eaux continentales sont des sources de méthane (CH4), de dioxyde de carbone (CO2)et de protoxyde d’azote (N2O). Dans le but de préciser leur importance dans le bilan global des émissions de gaz à effet de serre (GES), de nombreuses études ont été réalisées afin de quantifier les différents flux de carbone et d’azote les parcourant. Ces flux sont perturbés par la mise en place de barrages sur le lit des fleuves. Peu d’études présentent des bilans de carbone et d’azote complets (apports, exports, flux vers l’atmosphère et enfouissement) pour les lacs de barrages, et elles concernent uniquement des écosystèmes boréaux et tempérés. Suite à la création d’un barrage, de la matière organique (MO) est mise en eau (sols et forêts), elle se dégrade rapidement les premières années suivant la mise en eau puis plus lentement par la suite. L’état de dégradation de la MO et la principale source de GES dans un lac de barrage près de 20 ans après la mise en eau sont souvent méconnus. L’étude réalisée 18 ans après la mise en eau du lac de Petit Saut (Guyane Française) est la première étude où les principaux éléments des cycles du carbone et de l’azote d’un lac de barrage hydroélectrique, et de son fleuve en aval, situé en climat équatorial et dont la création a entraîné la mise en eau de forêt primaire, sont étudiés près de 20 ans après la mise en eau. Cette étude se base sur (i) la mesure mensuelle de la qualité des eaux et des concentrations en carbone et azote en amont, dans, et en aval du lac de barrage, (ii) la mesure et/ou le calcul des différents flux de GES vers l’atmosphère, (iii) des données de la signature isotopique et de l’état de dégradation de la MO en amont, dans, et en aval du lac, (iv) des prélèvements de sédiments et de troncs d’arbres ennoyés en 1994 et (v) des incubations d’eau du fleuve, de sédiments et de troncs d’arbres du lac. L’ensemble des données collectées au cours des 12 mois de campagnes réalisées en 2012 - 2013 nous a permis de déterminer que (i) les sols inondés sont toujours des sources significatives de GES contrairement aux troncs d’arbres ennoyés, (ii) dans le lac 84 % des émissions de CH4 et 51 % des émissions de CO2 ont lieu dans la zone littorale (< 10 m de profondeur), (iii) 54 % du CO2 produit dans le fleuve en aval provient de la dégradation de la MO apportée par le lac. Cette étude nous a aussi permis de réaliser des bilans de carbone et d’azote à Petit Saut et un bilan des émissions de chacun des GES émis (CH4, CO2, N2O) près de 20 ans après la mise en eau
Inland waters are sources of methane (CH4), carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O). In order to define their importance in the global balance of greenhouse gases (GHG) emissions, numerous studies have been conducted to quantify the different fluxes of the carbon and nitrogen browsing them. These fluxes are modified by the creation of dams on river beds. Few studies present full carbon and nitrogen balances (inputs, outputs, fluxes to the atmosphere and sequestration) for reservoirs, and they concern only boreal and temperate ecosystems. The creation of a dam floods organic matter (OM) (soils and forests), which is rapidly degraded the first years following the impoundment and thereafter more slowly. The state of degradation of the OM and the main source of GHG in a reservoir nearly 20 years after impoundment are often unknown. The study conducted 18 years after the impoundment of the Petit Saut Reservoir (French Guiana) is the first study where the main elements of carbon and nitrogen cycles of an hydroelectric reservoir, and its river downstream, located in equatorial climate and which creation resulted in the flooding of primary forest, are studied nearly 20 years after impoundment. This study is based on (i) a monthly measurement of water quality and carbon and nitrogen concentrations upstream, in, and downstream of the reservoir, (ii) measurements and/or calculations of the different fluxes of GHG through the atmosphere, (iii) data of the isotopic signature and of the state of degradation of OM upstream, in, and downstream of the reservoir, (iv) sediments and 1994’s flooded tree trunks sampling and (v) incubations of downstream river water, sediments and tree trunks from the reservoir. All the data collected during the 12 months of campaigns carried out in 2012 - 2013 allowed us to determine that (i) flooded soils are still significant sources of GHG unlike flooded tree trunks, (ii) in the reservoir 84 % of CH4 emissions and 51 % of CO2 emissions occur in the littoral zone (< 10 m depth), (iii) 54 % of the CO2 produced in the river downstream of the dam come from the degradation of the OM provided by the reservoir. This study also allowed us to achieve carbon and nitrogen balances in Petit Saut and emission balance of each GHG emitted (CH4, CO2, N2O) nearly 20 years after impoundment

Les émissions de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4) et le cycle du carbone dans la retenue de barrage de Petit-Saut et la rivière Sinnamary (Guyane Française) ont été étudiés dans le but de développer un modèle couplé hydrodynamique-biogéochimie. Le développement de ce modèle a nécessité l'étude de trois processus contrôlant ces émissions : (i) la production de CO2 et de CH4 lors de la dégradation de la matière organique (MO) des sols et de végétaux, (ii) l'oxydation aérobie du CH4 dans la colonne d'eau du barrage et (iii) les processus d'échange gazeux à l'interface air-eau.
Sur 10 ans, les émissions atmosphériques se sont avérées très significatives, notamment les trois premières années ayant suivies la mise en eau, puis décroissent au cours du temps. Tandis que 50% des émissions de CO2 ont lieu à la surface du lac, les émissions de CH4 sont principalement localisées en aval des turbines.
Les émissions atmosphériques résultent de la dégradation de la MO (sol et biomasse issus de la forêt tropicale) immergée lors de la mise en eau et leur diminution au cours du temps découle de l'épuisement du stock de MO. Au terme de 10 ans, 20% du stock de carbone a été minéralisé et émis vers l'atmosphère sous forme de CO2 et de CH4. L'oxydation aérobie du CH4 transforme plus de 95% du CH4 diffusant depuis l'hypolimnion en CO2 dans la colonne d'eau du lac et 40% du CH4 entrant dans la rivière à l'aval. A l'échelle du barrage ce processus est responsable de l'oxydation de 90% du CH4 produit et de 30% des émissions totales de CO2. Le CH4 et le CO2 qui atteignent les eaux de surface du barrage sont émis vers l'atmosphère par flux diffusifs. L'étude de ce processus de transfert gazeux à l'interface air-eau montre que, en milieu tropical, les flux diffusifs sont accélérés par les fortes températures et les phénomènes pluvieux.
Le modèle est basé sur le modèle hydrodynamique SYMPHONIE 2D et les modules biogéochimiques développés dans le cadre de cette étude à partir des données cinétiques des processus étudiés. Les profils verticaux simulés de température, d'oxygène, de CO2 et de CH4 sont bien reproduits. Ce modèle pose les bases d'un outil opérationnel de modélisation pour la retenue de Petit Saut ainsi que pour d'autres réservoirs en milieu tropical.

Cette étude effectuée sur le lac Taabo ⁄ (Sud-Est de la Côte d’Ivoire), porte sur l’évaluation des paramètres de la qualité de l’eau, le peuplement phytoplanctonique, et le suivi de la production primaire. Ce lac de 69 km² se caractérise par une profondeur moyenne de 8 m, avec un temps de résidence moyen de 49,2 jours, une température moyenne de 29,5°C, absence de stratification; il concerne une population environnante de 140 000 habitants. Les entrées d’eaux dans le lac sont influencées par le barrage de Kossou situé en amont, la gestion hydroélectrique de Taabo, et le régime du fleuve Bandama qui est affecté par l’alternance saison des pluies, saison sèche. L’analyse des paramètres physico-chimiques a montré une homogénéité spatiale des eaux du lac de Taabo tandis qu’au niveau temporel une saisonnalité marquée est observée entre les périodes des pluies et celle de saison sèche. Cette saisonnalité est principalement imputable aux importantes variations de paramètres tels que la conductivité, la turbidité, la transparence et les éléments nutritifs (valeurs moyennes en nitrate et orthophosphate, respectivement de 1,62 et 10 mg.l-1). Le lac de barrage hydroélectrique est gouverné par la combinaison de deux gradients, celui de l’enrichissement en nutriments et celui de la minéralisation. L’aval du lac présente toutefois quelques particularités : minéralisation et oxygénation plus élevées qu’en amont, au niveau temporel. La chlorophylle a varie de 4,8 à 16,5 μg/l. Au niveau de la composition spécifique algale, 118 taxons repartis en 5 grands groupes et 45 genres ont été identifiés. Le peuplement algal est dominé par les chlorophycées (30,5 %) suivi par des cyanobactéries (27,1 %). La productivité varie de 0,4 à 0,8 mg Oxygène produit par mg Chl a-1 heure -1 (soit ± 2,31 à 4,6 mg C. mg Chl a-1. heure -1). Extrapolées à l’échelle annuelle, nos estimations de production primaire phytoplanctonique journalière se situent entre 1,5 à 2,66 g C m-2, avec une valeur annuelle de 167 à 306 g C m-2. Une étude théorique de la production des macrophytes implantés dans la zone amont et centrale, montre que ceux-ci représentent 77 % de la production primaire du lac. Ceux-ci affectent aussi les activités socio-économiques. Le lac Taabo est remarquable par les nombreux conflits d’usages liés à l’eau engendrées par la gestion hydraulique et les diverses activités humaines, aux quels se rajoutent des risques sanitaires (comme vecteurs de maladies humaines et des conflits d’usages, etc.).

Les émissions de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4) et le cycle du carbone dans la retenue de barrage de Petit-Saut et la rivière Sinnamary (Guyane Française) ont été étudiés dans le but de développer un modèle couplé hydrodynamique-biogéochimie. Le développement de ce modèle a nécessité l'étude de trois processus contrôlant ces émissions : (i) la production de CO2 et de CH4 lors de la dégradation de la matière organique (MO) des sols et de végétaux, (ii) l'oxydation aérobie du CH4 dans la colonne d'eau du barrage et (iii) les processus d'échange gazeux à l'interface air-eau. Sur 10 ans, les émissions atmosphériques se sont avérées très significatives, notamment les trois premières années ayant suivies la mise en eau, puis décroissent au cours du temps. Tandis que 50% des émissions de CO2 ont lieu à la surface du lac, les émissions de CH4 sont principalement localisées en aval des turbines. Les émissions atmosphériques résultent de la dégradation de la MO (sol et biomasse issus de la forêt tropicale) immergée lors de la mise en eau et leur diminution au cours du temps découle de l'épuisement du stock de MO. Au terme de 10 ans, 20% du stock de carbone a été minéralisé et émis vers l'atmosphère sous forme de CO2 et de CH4. L'oxydation aérobie du CH4 transforme plus de 95% du CH4 diffusant depuis l'hypolimnion en CO2 dans la colonne d'eau du lac et 40% du CH4 entrant dans la rivière à l'aval. A l'échelle du barrage ce processus est responsable de l'oxydation de 90% du CH4 produit et de 30% des émissions totales de CO2. Le CH4 et le CO2 qui atteignent les eaux de surface du barrage sont émis vers l'atmosphère par flux diffusifs. L'étude de ce processus de transfert gazeux à l'interface air-eau montre que, en milieu tropical, les flux diffusifs sont accélérés par les fortes températures et les phénomènes pluvieux. Le modèle est basé sur le modèle hydrodynamique SYMPHONIE 2D et les modules biogéochimiques développés dans le cadre de cette étude à partir des données cinétiques des processus étudiés. Les profils verticaux simulés de température, d'oxygène, de CO2 et de CH4 sont bien reproduits. Ce modèle pose les bases d'un outil opérationnel de modélisation pour la retenue de Petit Saut ainsi que pour d'autres réservoirs en milieu tropical
The emissions of carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) and the carbon cycle in the Petit-Saut reservoir and in the Sinnamary River (French Guiana) were studied with an aim of developing a coupled physical/biogeochemical model. The development of this model required the study of three processes controlling these emissions: (i) CO2 and CH4 production during the mineralization in anoxic condition of organic matter (OM) from soils and plants, (ii) aerobic CH4 oxidation in the water column of the lake and (iii) the processes involved in gas exchange at the air-water interface. Over 10 years, atmospheric emissions were shown to be very significant, in particular the first three years having followed the reservoir impoundment and then decreased with time. While 50% of the CO2 emissions take place at the surface of the lake, the emissions of CH4 are mainly localized downstream from the turbines. The atmospheric emissions result from the degradation of OM (soil and biomass originating from the tropical forest) flooded during impoundment and their reduction with time rises from the exhaustion of the OM stock. 10 years after impoundement, 20% of the carbon stock were mineralized and emitted to the atmosphere in the form of CO2 and of CH4. Aerobic CH4 oxidation transforms more than 95% of the CH4 diffusing upward from the hypolimnion into CO2 in the water column of the lake and 40% of the CH4 entering the river downstream of the dam. In the whole Petit Saut system, this process is responsible for the oxidation of 90% of the produced CH4 and 30% of the total CO2 emissions. The CH4 and CO2 which reach the water surface of the reservoir and of the river downstream of the dam are emitted to the atmosphere by diffusive flux. The study of this process of gas transfer to the interface air-water shows that, in tropical environment, diffusive fluxes are enhanced by the elevated temperatures and the rainy phenomena. The model is based on the hydrodynamic model SYMPHONY 2D and the biogeochemical model developed during this study starting from the kinetic data of the studied processes. The simulated vertical profiles of temperature, oxygen, CO2 and CH4 are well reproduced. This model poses the bases of an operational tool of modeling for the Petit-Saut reservoir like for other reservoirs in tropical environments

De par le monde, la gestion des réservoirs hydroélectriques repose largement sur des modèles hydrologiques qui simulent les entrées et les sorties d’eau du système. L’évaporation sur ces réservoirs est typiquement négligée ou calculée de la même façon que l’évapotranspiration sur l’ensemble du bassin versant, bien que les processus régissant ces deux phénomènes diffèrent. Une meilleure quantification de l’évaporation suscite un intérêt grandissant, dû aux changements climatiques qui provoquent une augmentation des pertes en eau par évaporation sur les réservoirs. Cette étude examine divers modèles d’évaporation, et ce, en tenant compte de la réalité dans laquelle les modèles hydrologiques sont opérés de façon générale, c’est-à-dire avec une faible disponibilité de données d’entrée. L’étude se concentre principalement sur deux réservoirs situés dans la zone boréale canadienne, soit Eastmain-1 et Romaine-2. Un jeu de données observées d’évaporation obtenues grâce à la technique de covariance des tourbillons, est utilisé comme référence. De toutes les approches considérées, le modèle de transfert de masse avec un nombre de Dalton constant de 1,2 x 10⁻³ est le plus performant à un pas de temps horaire. Les cumuls journaliers sont également estimés avec une bonne précision autant lors du réchauffement de la masse d’eau que lors de la période de relâchement d’énergie. Des analyses de sensibilité montrent que l’utilisation de ce modèle avec des données limitées est possible, du moins pour les deux réservoirs étudiés. Ces données limitées consistent en la température de l’air et l’humidité relative prises sur la terre ferme à proximité du réservoir, la température de la surface de l’eau mesurée in situ et la vitesse du vent à une hauteur de 10 m prise depuis la berge du réservoir face aux vents dominants. L’application du modèle sur le lac Léman, situé dans une région plus tempérée, donne aussi de bons résultats.
Hydroelectric reservoirs around the world are managed using hydrological models to calculate water inflows and outflows. Evaporation on these reservoirs is typically neglected or calculated in the same way as evapotranspiration over the entire watershed, although the processes governing the two phenomena are different. A better quantification of evaporation is of growing interest in Quebec and internationally due to climate change, which is causing an increase in water losses by evaporation on reservoirs. This study therefore examines various evaporation models for open water bodies, taking into account the practical context in which hydrological models are generally operated, that is with low availability of input data. The study focuses mainly on two reservoirs with contrasting morphometries and located in the Canadian boreal zone, Eastmain-1 and Romaine-2. For this purpose, a set of observed evaporation data obtained using a direct measurement technique called eddy covariance, is used as a reference. Of all the approaches considered, the mass transfer model with a constant Dalton number of 1.2 x 10⁻³ gives the most accurate estimation of evaporation at hourly time steps. Daily totals are also estimated with good accuracy both during the warming of the water body in spring and during the energy release period in fall. Sensitivity analysis show that the use of this model with limited data is possible, at least for the two reservoirs studied. These limited data consist of air temperature and relative humidity taken on land in the vicinity of the reservoir, water surface temperature measured in situ, and wind speed at a height of 10 m taken from the bank of the reservoir facing the prevailing winds. The application of the model on Lake Leman, located in a more temperate region, also gives good results.

Ce travail de thèse propose une méthodologie multi-échelle basée sur l'utilisation de modèles de substitution fonction de variables aléatoires, pour évaluer la fiabilité résiduelle d'ouvrages en béton atteints de réaction alcali-granulat (RAG), dans l'optique d'une meilleure maintenance. Les modèles de substitution, basés sur des développements en chaos de polynômes des paramètres d'une fonction de forme (sigmoïde dans les cas traités), ont été constitués à plusieurs échelles, afin notamment de réduire les temps de calculs des modèles physiques sous-jacents. A l'échelle microscopique, le modèle de RAG employé est celui développé par Multon, Sellier et Cyr en 2009, comprenant initialement une vingtaine de variables aléatoires potentielles. A l'issue d'une analyse de sensibilité de Morris, le modèle de substitution permet de reproduire la courbe de gonflement dans le temps du volume élémentaire représentatif en fonction de neuf variables aléatoires. L'utilisation du modèle de substitution construit, pour la prédiction des effets mécaniques du gonflement dû à la RAG sur une éprouvette, a nécessité de prendre en compte l'anisotropie de ces effets en améliorant les fonctions poids proposées par Saouma et Perotti en 2006. L'échelle de l'éprouvette étant validée par la confrontation des prédictions aux données expérimentales des travaux de thèse de Multon, une application à l'échelle du barrage de Song Loulou a été entreprise. Le calcul du comportement thermo-chemo-mécanique d'une pile d'évacuateur de crues, dont les résultats en déplacements ont pu être confrontés aux données d'auscultation fournies par l'entreprise AES-SONEL (devenue ENEO), a été réalisé. Des modèles de substitution ont été construits ensuite à l'échelle de la structure afin d'obtenir les déplacements aux points d'intérêt, liés aux états limites de fonctionnement des évacuateurs, et procéder ainsi à l'estimation de la fiabilité résiduelle du barrage. Les calculs d'analyse de sensibilité et la construction des modèles de substitution ont été implémentés en Fortran, Java et OpenTURNS Les calculs sur éprouvette et pile de barrage ont été effectués sous Cast3M
This work proposes a multi-scale methodology based on the use of surrogate models function of random variables, to evaluate the residual reliability of concrete structures suffering from alkali-aggregate reaction (AAR), for a better maintenance purpose. Surrogate models, based on polynomial chaos expansion of the parameters of a shape function (sigmoid in the studied cases), have been constituted at several scales, in particular in order to reduce computation time of the underlying physical models. At the microscopic scale, the AAR model employed is that developed by Multon, Sellier and Cyr in 2009, initially comprising about twenty potential random variables. At the end of a Morris sensitivity analysis, the surrogate model enables to reproduce the expansion curve over time of the representative elementary volume as a function of nine random variables. The use of the built-in surrogate model in predicting the mechanical effects of AAR expansion on a concrete core required to take into account the anisotropy of these effects by improving the weight functions proposed by Saouma and Perotti in 2006. The core's scale being validated by the comparison of the predictions with the experimental data of Multon's thesis work, an application at the scale of the Song Loulou dam was undertaken. The computation of the thermo-chemo-mechanical behavior of a spillway stack, whose results in displacement could be compared with the auscultation data provided by the company AES-SONEL (now ENEO), was realized. Surrogate models were then constructed at the scale of the structure to obtain displacements at the points of interest, related to the operating limit states of the spillways, and thus to estimate the residual reliability of the dam. The sensitivity analysis computations as well as the construction of the surrogate models were implemented in Fortran, Java and OpenTURNS. Computations on concrete cores and Song Loulou dam spillway were performed under Cast3M

Les retenues de barrage sont l’objet d’enjeux sociétaux, économiques et environnementaux. Leur présence affecte le transit naturel de l’eau et de la charge sédimentaire associée. Selon les cycles hydrologiques et leur exploitation, la remobilisation des sédiments accumulés et des contaminants associés est plus ou moins marquée. Dans ce contexte, cette étude a pour principal objectif de déterminer l’évolution des teneurs, flux et spéciation des éléments métalliques au cours des phases d’accumulation et de remobilisation sédimentaire naturelles et influencées. Pour ce faire, une étude de terrain de 19 mois à l’amont et à l’aval de l’ouvrage a été effectuée en conditions courantes et événementielles d’exploitation. Le suivi de deux opérations de chasses d’hydrocurage, destinées à l’évacuation des sédiments de la retenue par ouverture des vannes de fond du barrage en période de hautes eaux, a notamment été réalisé. L’impact des différents paramètres physicochimiques (ratio solide/liquide, pH, potentiel redox, séchage) sur le devenir et la spéciation des éléments métalliques ainsi que les différents mécanismes associés ont quant à eux été évalués à l’aide d’expériences de laboratoire, d’études statistiques et de modélisation. Les résultats ont montré qu’en période d’exploitation courante, la présence de l’ouvrage induit une discontinuité amont/aval des teneurs, flux et partition des éléments métalliques, amplifiant notamment l’influence du pH sur leur spéciation et mobilité du fait de l’artificialisation des conditions d’écoulement. Lors des opérations d’exploitation événementielle par chasse d’hydrocurage, la modification des conditions de pH, d’oxydoréduction et de ratio S/L au sein du cours d’eau aval lors du passage de la charge sédimentaire augmente les teneurs en As, Fe et Mn solubilisés via des phénomènes de désorption et de dissolution des oxydes métalliques. Néanmoins, étant donné la faible mobilité des éléments métalliques et la stabilité des phases porteuses, les flux dissous restent minoritaires par rapport aux flux particulaires. La réalisation fréquente des opérations de chasse permet de minimiser les flux sédimentaire et métallique mis en jeu au cours du temps, limitant par conséquent son impact sur le cours d’eau aval
Dam reservoir contexts concentrate social, economic and environmental issues. Their presence modifies both natural water and sediments continuity. Water level can be stable or fluctuate according to hydrological cycles and exploitation, leading to more or less pronounced sediments and associated contaminants remobilization. In such context, this work aims at studying spatio-temporal changes in concentrations, fluxes as well as speciation of metallic elements during natural and anthropologically-driven sediments accumulation and resuspension phases. For this purpose, a 19 months field survey was performed upstream and downstream from the dam during both routine and exceptional exploitation. The water and sediments quality during two sluicing events, performed in order to re-erode deposited reservoir sediments and flush them downstream through the bottom valves of the dam during high flows, were notably monitored. As for the influence of the main physicochemical parameters (i.e., solid/liquid ratio, pH, redox potential, drying) on metallic elements fate and speciation as well as the different processes involved, they were studied through laboratory experiments, statistical analyses and modeling. Results highlighted that during routine exploitation, dam presence leads to a significant discontinuity in metallic element dissolved concentrations, fluxes and speciation, mainly through pH changes magnified by water flow artificial lowering. During sluicing management, the high local pH, redox and S/L changes of the downstream water, mainly following maximum sediments release, enhance As, Fe and Mn solubilization through desorption or metallic oxydes dissolution. Nevertheless, given the overall low mobility of the metallic elements and bearing phases stability, dissolved fluxes remain far lower than particular ones. Recurrent sluicing management permits to minimize sediments and metallic fluxes, limiting toxicity towards aquatic biota

L'inondation d'un modelé alvéolaire granitique du Haut-Limousin a formé une retenue d'eau aux contours tortueux : le lac de Saint-Pardoux composé de cinq bassins digités séparés par des détroits. Les dimensions moyenne de ce lac (324,21 ha, volume de 21,97 mm3, 16,70 m de profondeur maximale) en font un laboratoire naturel, un modèle pour des expérimentations de géographie limnologique. Un protocole de mesures, fondé sur des observations, des mesures et des prélèvements ponctuels mais aussi sur l'utilisation de matériels divers tels les séditomentomètres, donne de solides données sur l'évolution morphologique du lac, autant en termes de quantification qu'en terme de bilan. Les études sur l'érosion amènent à dire que 61,3% du littoral reculent à une vitesse moyenne comprise entre 0,2 et 27 cm par an. La période d'érosion la plus active se situe dans les dix premières années de vie du lac. Le volume de sédiments érodés a été estimé à 4270 m3, soit 0,019 % du volume d'eau. Au sein de la cuvette lacustre, l'étude de la sédimentation a montré qu'il existe un gradient de sédimentation, amont-aval décroissant. Il résulte de différents paramètres qui sont le fonctionnement hydrodynamique, la superficie et la morphologie du lac. Les sédiments composés de débris phytoplanctoniques représentent l'essentiel du volume des dépôts. La vitesse moyenne de sédimentation du lac est de 2,9 mm. An, ce qui classe Saint-Pardoux dans la norme mondiale des lacs oligotrophes. Depuis la création du lac (1976), le volume de sédiments a été évalué à 357000 m3, soit 1,62 % du volume d'eau. Dans des conditions environnementales semblables, ce lac peut vivre encore 1573 ans. Cette étude a permis d'établir le premier véritable bilan sédimentaire qui conclut, en quantité, à la supériorité des apports autochtones (72,4 %) face aux apports allochtones. Le Lac producteur de sédiments, existe en tant que tel et ne doit plus être considéré comme un élément pertubarteur d'un réseau hydrographique.

L’analyse des données bathymétriques à haute résolution et des profils acoustiques de sous-surface, obtenus lors de campagnes de terrain aux étés 2014 et 2016 au réservoir Manicouagan, a permis l’identification de plusieurs formes et processus sédimentaires sur les pentes et le plancher lacustre de l’ancien lac Manicouagan. L’analyse géomorphologique qui en découle a pour objectif de mieux comprendre l’évolution de la dynamique sédimentaire du bassin depuis la déglaciation. Avec une profondeur maximale de 322 m, il s’agissait du lac le plus profond connu à ce jour à l’est des Grands Lacs, avant l’ennoiement par le réservoir Manicouagan, dont la profondeur maximale se chiffre maintenant à 452 m. Le lac Manicouagan se divise en trois secteurs : Un secteur nord, au plancher très plat et aux pentes abruptes incisées de chenaux. Un secteur central, où se trouvent les bassins les plus profonds. Un secteur sud, au plancher lacustre chaotique et aux pentes plus douces, hôtes d’importants systèmes de ravins. Avant l’ennoiement, les apports sédimentaires vers le plancher lacustre étaient dominés par l’apport fluviatile des principaux affluents, à travers leurs deltas, de même que par les courants gravitaires à l’origine des ravins et chenaux. La mise en eau du réservoir a entrainé une augmentation de l’importance des mouvements de masse dans l’apport sédimentaire vers les bassins profonds, tout en éliminant l’apport des affluents, dont les sédiments se déposent désormais sur les plateaux et sur les rives du réservoir Manicouagan.
Analysis of high resolution bathymetric data and acoustic sub-bottom profiles acquired during the summers of 2014 and 2016 in the Manicouagan reservoir allowed the identification of numerous forms and sedimentary processes on the slopes and lake floor of former Lake Manicouagan. The following geomorphological analysis aims at better understanding the basin’s sedimentary dynamics following the deglaciation. Reaching 322 m deep, Lake Manicouagan was the deepest know lake east of the Great Lakes, before the flooding of the Manicouagan reservoir, whose depth now reaches 452 m. Lake Manicouagan can be divided into three areas: The north area, with a flat lake floor and steep slopes eroded by channels. The central area, where the deepest basins can be found. The south area, with an hummocky lake floor and gentler slopes, eroded by large gully systems. Before the flooding, sedimentary supply to the lake floor was dominated by river sources, through their deltas, and by gravity currents, causing the erosion of channels and gullies. The flooding of the reservoir caused a rise in the importance of mass movements in sedimentary transport to the lake floor, while eliminating river imput transport to the deep basins. The river sediments are now mostly deposited on the shelves and shores of the Manicouagan reservoir.

Ce memoire presente le role essentiel joue par le genie geologique dans un contexte particulier, ou une seule equipe relativement reduite en nombre, au sein de la meme societe d'ingenieur conseil a pu suivre de facon continue pour le barrage-voute: les reconnaissances preliminaires, les etudes detaillees et la conception de l'ouvgrage, la surveillance des travaux d'excavation, d'injection et de drainage ainsi que le confortement de masses rocheuses. La premiere partie presente le cadre du projet; la seconde partie retrace la methodologie et les resultats des etudes geologiques et geotechniques realisees lors de l'a. P. S. Et de l'a. P. D. ; la troisieme partie decrit la conception des ouvrages et les travaux realises; la quatrieme partie fait la synthese generale et propose des recommandations pour une meilleure definition des grands ouvrages

Le bassin versant de la Mbali constitue un des affluents principaux de la rive droite de l' Oubangui. C'est dans ce bassin versant que l'Etat Centrafricain va décider de construire en amont des deux usines d'exploitation hydroélectrique un barrage de retenue d'eau de capacité de 253 millions de m3, pour résoudre le problème d'alimentation en électricité de la ville de Bangui en toute saison. Après la mise en eau du barrage en 1991, l'impact du barrage dans le bassin versant a notablement modifié l'environnement physique et social. L'étude vise à montrer l'état actuel du fonctionnement du barrage après dix ans, les transformations des différents milieux à l'aide de recherches, des enquêtes sur le terrain et de quelques traitements d'image de satellite et, enfin de décrire le comportement de la population et de leurs activités économiques qui sont exercées autour du barrage et du lac. L’intérêt de ce travail permet de mettre en vue l'importance des impacts et les risques encourus si un programme de surveillance et de suivi n'est pas scrupuleusement consignés
Let us start with a brief geographical description of the area under survey, which led to the construction of a dam. The M’bali river constitutes one of the upper parts of Oubangui (Congo). In that M’bali watershed, the Stat of C. A. R. Decided to construct a dam so that électricity for the Bangui capital could be produced. At the time, there was some hydrological deficiency. Since the construction of the dam, its impact has kept transforming the watershed into a natural environnement. The thesis might take into consideration all the transformations in the physical and human environnements. As an efficient and modern method, we used remote sensing because the data which exists in remote sensing can help to unterpret the different pictures Landsat, Spot and structures objects. It is also useful to make analyses about the population which lives on the intense activities around the lake to be in harmony with the new environment. The aim of this study is to compensate the lack of supervision and follow-up after the construction of the dam

Des travaux ont ete menes sur trois cours d'eau pour evaluer les impacts de la gestion par eclusees des ouvrages hydroelectriques sur l'ecosysteme aquatique et analyser certains phenomenes impliques. L'etude des divers composantes du milieu (regimes hydraulique, thermique et physico-chimique, faune d'invertebres et de poissons) permet d'essayer de comprendre le fonctionnement d'un ecosysteme dans de tels troncons de riviere. Concernant la caracterisation du regime hydraulique, des outils sont proposes pour decrire au mieux la signature de l'eclusee. Concernant le regime thermique, des fluctuations de temperature apparaissent a certaines saisons lors des eclusees mais ne sont vraiment importantes que sur l'un des sites. Des modifications des conditions physico-chimiques sont parfois observees lors des turbinages en fonction des caracteristiques de la retenue (profondeur, qualite d'eau) et du type d'implantation de l'ouvrage. L'effet de ces phenomenes sur les organismes n'a pas ete ici mis en evidence. L'etude des invertebres a permis d'observer un phenomene de derive catastrophique lors des eclusees et d'analyser les conditions qui semblent la favoriser. Ce phenomene n'entraine pas systematiquement une reduction de la faune benthique. Les peuplements de poissons restent satisfaisants sur les sites etudies. Sur une riviere a peuplement plurispecifique, la sensibilite de certaines especes explique la reduction de leur densite et la modification des especes dominantes ; d'autres especes sont par contre abondantes. Sur un site a peuplement monospecifique de truites, les densites restent globalement satisfaisantes malgre des reductions locales des stocks. Le comportement des adultes (deplacement, alimentation) n'apparait pas perturbe ; leur abondance semble reliee a la qualite d'habitat minimale (observee a bas debit ou lors des eclusees) et a la presence d'abris. Les alevins apparaissent plus sensibles ; le phenomene d'entrainement lors des eclusees et la sensibilite a la variabilite des conditions d'habitat pourraient etre mis en cause. Les principales tendances mises en exergue ici devraient permettrent de guider a l'avenir l'expertise de tels sites

La présente recherche porte sur l’histoire coloniale canadienne des peuples autochtones, plus précisément celle du développement économique et de l’exploitation des richesses hydrauliques. En 1957, l’augmentation de la demande d’électricité par la population et les industries à distance lointaine mène à la construction de la centrale hydroélectrique de Caribou Falls, située sur la rivière English, localisée dans le nord-ouest de l’Ontario. Au cours des trente années suivantes, la population ojibwée de One Man Lake subit des séquelles d’effets direct et indirect entraînées par le barrage. La création du réservoir provoque plus spécifiquement des impacts environnementaux qui produisent des effets néfastes sur la sécurité, la santé, l’économie et le tissu social de la communauté et entraînent la réinstallation forcée de la population et la destruction d’un cimetière ancestral. Cette thèse tente de prouver que la relation intime que les Ojibwes entretiennent avec leur terre ancestrale est perturbée et que les structures sociales et économiques sont désagrégées lorsque la commission d’hydroélectricité de l’Ontario termine la construction de la centrale en 1958. Dans le but d’enrichir ce projet, plusieurs cartes ont été créées à l’aide des logiciels de système d’information géographique (SIG) afin de démontrer visuellement l’histoire de la région et le bouleversement que la centrale impose sur la communauté de One Man Lake.

En 1988, le Bassin du fleuve Sénégal au Mali a vu la mise en service d’un barrage par l’Organisation pour la Mise en Valeur du fleuve Sénégal (OMVS). L’objectif principale est la production d’énergie électrique partagée entre : le Mali (52%), le Sénégal (33%) et la Mauritanie (15%). Mais l’apparition de cet ouvrage constitue une perturbation profonde dans l’organisation et le fonctionnement des espaces riverains. Les territoires autour du Bafing, affluent où se localise le barrage, se trouvent ainsi cloisonnés en une partie amont et aval du lac de retenue. Ce dernier a insufflé une nouvelle dynamique spatiale avec l’installation récente de 25 campements de pêche.Cette nouvelle économie constitue un facteur d’attraction de pêcheurs professionnels venus des régions du Centre du Mali, particulièrement de Mopti et de Ségou. Le lac devient ainsi une immense réserve de poissons avec des tailles plus importantes par rapport à ceux capturés dans les affluents du Bafing, du Bakoye, ou même du fleuve Sénégal. En amont du barrage, la pêche devient la première activité économique poussant des jeunes agriculteurs et éleveurs «autochtones» à une reconversion professionnelle pas toujours aboutie. Les campements de pêcheurs occupent un ancien site des villages déplacés lors de la construction du barrage. Trente-trois villages sont actuellement réinstallés en aval du barrage dans le finage d’autres hameaux préexistants. Cette cohabitation bouleverse l’occupation de l’espace et entraine des tensions foncières. Certains sites comme Manantali à 5 km du barrage en sont les grands bénéficiaires. Ce village s’est transformé en un véritable « centre-rural », en accueillant les cadres et les ouvriers qualifiés et toute la main d’œuvre venus du Mali voire de l’étranger. Cet afflux d’habitants urbanisés a profondément changé la configuration du site et l’a surtout fortement ségrégué. Les bureaux de la société d’exploitation au pied du barrage, le vieux village de Manantali, les cités des ouvriers et celle des cadres sont autant de témoins d’un espace urbain en devenir, fonctionnel et très inégalitaire. Le principal objet de cette étude est l’étude des impacts du barrage de Manantali sur l’organisation socio-spatiale et physique des territoires riverains. L’entrée par une lecture des représentations sociales, consensuelles comme conflictuelles, par les habitants et les différents acteurs, est privilégiée. L’analyse des données quantitatives et des différents discours identifie les expressions tant des effets environnementaux physiques que socioéconomiques suscités par l’ouvrage. Le concept de représentations sociales est posé de la façon suivante: «les représentations forment des codes mémorisés par le cerveau, mobilisables de façon consciente et se prêtant à de multiples utilisations mentales. Ces codes servent en particulier à décrypter notre environnement géographique, mais aussi à communiquer avec autrui, à rêver, imaginer, planifier et orienter nos conduites ou nos pratiques les plus diverses» (DI MEO, 2008). Cette étude d’impact se positionne donc le domaine de la géographie sociale.Au cœur de cette étude se trouvent les acteurs, les responsables politiques à différentes échelles, et surtout l’habitant ordinaire qui vit à l’ombre du barrage de Manantali. Cette notion d’ombre doit être comprise dans la polysémie des impacts de l’ouvrage, tout autant néfastes que bénéfique, et par rapport à son aire d’influence. Les principales zones d’étude considérées se situent à « l’ombre proche » de l’ouvrage, ou à l’échelle locale, dans un rayon de 50 kilomètres autour du barrage. Il s’agit de 8 villages déplacés et anciens. Mais également des 25 campements de pêche autour du lac de retenue
In 1988 the Senegal River basin in Mali has witnessed the building of a dam by the Organization for the Development of the Senegal River (OMVS) in French. The main objective is the production of electric power shared between: Mali (52%), Senegal (33%) and Mauritania (15%). But the birth of this dam has deeply disrupted the organization and functioning of all the waterside’s areas. The territories around the Bafing, the river where the dam is localized, are now strictlydivided by the reservoir between an upstream and downstream portions. This artificial lake has created new types of spatial organization with the recent settlements of 25 fishing camps.This new economy has created a pull factor for professional fishermen coming from the central regions of Mali, particularly Mopti and Segou. The lake hence becomes a huge fish reserve with larger sizes compared to those caught in the Bafing, the Bakoye or even in the Senegal River. In the upstream areas of the dam, fishing has become the first business activityencouraging local young farmers and herdsmen towards an unlikely professional retraining.Fishermen settlements occupy former site of displaced villages due to the dam construction. Thirty-three villages have been relocated downstream of the dam in the lands of existing hamlets. This cohabitation disruptstraditional land use and leads to social strains

Les recherches menées in situ ont été consacrées à une approche intégrée de la contamination par le mercure de la composante biologique du continuum "fleuve Sinnamary amont - retenue du barrage hydroélectrique de Petit-Saut - fleuve Sinnamary aval", en Guyane française. Ces recherches ont reposé sur la caractérisation écologique de l'ensemble des biocénoses aquatiques (systématique, étude des relations proies/prédateurs par la détermination de la composition isotopique du carbone et de l'azote) et sur une analyse comparative de la bioamplification du métal le long des réseaux trophiques. Des approches expérimentales ont été développées conjointement, afin d'une part, d'étudier le devenir du mercure élémentaire (rejets des activités d'orpaillage) dans les biotopes et d'analyser sa biodisponibilité à l'égard des poissons, ; et, d'autre part, d'analyser l'effet d'une exposition au méthylmercure par la voie trophique sur l'expression du 13 gènes dans le serveau, le foie et le muscle sualettique du poisson-zèbre (Danio rerio).

La thèse pose l’hypothèse que la construction des barrages hydroélectriques pourrait être un moteur de développement harmonieux entre montagnes et plaines. L’objectif serait de relier politiques de développement des barrages hydroélectriques et politiques agricoles en fonction des stratégies individuelles et des contraintes physiques et socio-économiques. Depuis les années 2000, dans toute l’Asie du Sud-Est, de nombreux projets de grands barrages hydroélectriques sont construits ou en construction pour répondre à la forte croissance de la demande en énergie, entraînant de grandes menaces sur la gestion de l’eau et l’environnement d’une part, et imposant d’importants déplacements de population d’autre part. Dans ces régions de montagne, les processus d’érosion représentent un risque majeur à la fois pour le comblement des lacs de barrage et pour la productivité agricole. Aussi grands investisseurs, pour la durée de vie des barrages hydroélectriques, et petits exploitants, pour leurs moyens de subsistance, se retrouvent également impactés. Le défi est de reformuler la relation entre la planification et la gestion des barrages hydroélectriques, et la planification et la gestion des terres agricoles des zones amont des barrages. Même si l’accompagnement socio-économique a été très largement amélioré de la part de l’Etat vietnamien, les agriculteurs déplacés et non-déplacés sont encore largement à subir les mutations sociospatiales régionales en cours. En effet, malgré des bonnes intentions gouvernementales et internationales, le manque de concertation au niveau local et le manque de connaissance en hydro-écologie restent les contraintes majeures pour le succès de la protection environnementale et l’équité entre les populations concernées, deux conditions obligatoires à la durabilité des projets de barrages hydroélectriques. Pour conclure, il semble que le succès d’implantation d’un grand barrage hydroélectrique soit lié à la capacité des décideurs à comprendre les interactions complexes entre systèmes écologiques et systèmes socio-économiques
The thesis project assumes that the construction of hydropower dams could be a driven force for a harmonious economic development between mountains and plains. The aim would be to link policies for hydropower dam development, and policies for agriculture in mountains, within individual strategies, in relationship with physical and socio-economic constraints. Since 2000’s, throughout Southeast Asia, many projects of large hydropower dams are built or being built to meet the strong growth in demand for energy, causing great threats to water management and the environment on the one hand, and imposing important population displacement on the other hand. In these mountainous regions, the erosion process is a major risk for both the filling of reservoirs and agricultural soil productivity. Then major investors, for the lifespan of hydropower dams, and small farmers, for their livelihoods, are equally impacted. The challenge is to reformulate the relationship between planning and management of hydropower dams, and planning and management of agricultural uplands in upstream areas of dams. Although the socio-economic support has been very much improved from the Vietnamese State, displaced and non-displaced farmers are still largely undergoing regional socio-spatial changes on-going. In spite of good government and international intentions, the lack of consultation at local level and the lack of knowledge in hydro-ecology remain major constraints to the success of environmental protection and equity between the concerned populations, two mandatory conditions for sustainability of hydroelectric dam projects. In conclusion, it appears that the successful implantation of a large hydroelectric dam is related to the ability of policymakers to understand the complex interactions between ecological and socio-economic systems

Le Bassin de la Charente connaît depuis plusieurs décennies une pression grandissante de certaines activités sur la ressource en eau. Pour tenter de satisfaire ces exigences, deux retenues ont été mises en eau dans le haut bassin de la Charente, les lacs Lavaud et de Mas Chaban, dont la capacité de stockage avoisine les 25 millions de mètres cubes, soutiennent l'étiage de la Charente depuis 1990 pour le premier, et 2000, pour le second. Le plus récent des deux est équipé d'un destratificateur à injection d'air brisant la stratification thermique estivale. De fait, le lac de Mas Chaban a une structuration thermique forcée alors que celle de Lavaud évolue plus librement, en fonction des modalités du soutien d'étiage. Ce travail a pour but de comprendre la thermique lacustre, contrainte dans la retenue de Mas Chaban et libre dans celle de Lavaud, pour analyser ses répercussions en aval, lors des lâchers. Les résultats montrent que durant certaines périodes les modifications thermiques sont résorbées au bout de quelques kilomètres, alors que pour d'autres, elles sont encore décelables à plusieurs dizaines de kilomètres en aval de deux déversoirs.

La thèse se propose d'étudier les aménagements de cours d'eau qui ont fait l'objet, depuis le milieu du 19e siècle, d'études, de projets ou de réalisations dans la partie du bassin du Mékong située entre la frontière sud du Yunnan et de la mer de Chine. Cette région subit les aléas du climat de mousson, alternant chaque année sécheresse et inondations parfois dévastatrices. Cependant le Mékong, de même que ses affluents, coupes de chutes et de rapides, ne constituent pas de bonnes voies de communications. Jusqu'au milieu du 20e siècle, c'est essentiellement le Sud-Vietnam qui a bénéficié de travaux d'aide à la riziculture, grâce à la création et à l'entretien d'un maillage serré de voies d'eau; ces réalisations ont permis irrigation, drainage, lavage des terres alunées et lutte contre les intrusions salines. Cependant le Mékong est resté une voie de communications médiocre, les travaux de balisage et de décrochement n'ayant été effectués que sur certains biefs. Depuis le milieu du 20e siècle, les pays riverains ont tenté, après avoir créé sous l'égide de l'ONU un "comité du Mékong", de développer leur économie, grâce essentiellement à l'aménagement des cours d'eau. Leurs projets (grands barrages hydroélectriques, les réservoirs noyant rapides et chutes) n'ont donné lieu qu'à des réalisations très modestes. L'insécurité en est en partie responsable, mais aussi le caractère excessivement ambitieux de ces projets
The thesis intends to study the development of rivers that, since the middle of the 19th century, have been the subject of studies, projects, or implementations in the part of the Mekong basin located between the southern frontier of Yunnan and the China sea. The climate of the region is governed by monsoons, which means each year an alternation of drought and flooding, sometimes devastating. Besides, the Mekong and its tributaries, with their numerous waterfalls and rapids, are not good communication routes. Until the middle of the 20th century especially South Vietnam benefited from helps for rice-growing thanks to the creation and maintenance of a thick network of waterways. These implementations have enabled irrigation, drainage, washing of lands containing alum, fight against saline water intrusion. However the Mekong is still a poor communication route, for channel-marking and rockblasting works have only been carried out on some reaches. Since the middle of the 20th century the riparian countries have tried, after having created a "Mekong committee" under the aegis of the UNO, to expand their economy, essentially by the development of rivers. Their projects (implementations of big hydroelectric dams, reservoirs to drown rapids and falls) have only been followed by very modest implementations. Insecurity is partly responsible for that, but also the very ambition

Dans la perspective d’appréhender au mieux les conséquences des changements climatiques à l’échelle globale, l’étude des systèmes lacustres apparaît comme un moyen privilégié pour comprendre les interactions passées entre facteurs naturels (climat et tectonique) et anthropiques sur le long terme. Se concentrant sur une zone géographique peu étudiée, l’Auvergne et les bassins versants Loire et Adour-Garonne, ce travail précise les relations existantes entre dynamiques sédimentaires et forçages naturels (tectonique et climat) et anthropiques durant l’Holocène par une approche multi-sites incluant des lacs naturels et des réservoirs. A travers une analyse multi-paramètres du continuum bassin versant - lac, les résultats portant sur les lacs naturels d’Auvergne mettent en évidence : (1) une sédimentation évènementielle témoin de plusieurs aléas naturels (séismes, coulée de boue et éruptions limniques) et (2) une sédimentation de fond reliée aux fluctuations climatiques holocènes et aux activités anthropiques durant la fin de l’Holocène. La reconstitution de l’érosion des sols sur les 700 dernières années souligne une grande disparité entre les sites étudiés, principalement reliée de facteurs de station et de l’impact anthropique à l’échelle locale. L’étude limnogéologique des réservoirs illustre des natures et des processus sédimentaires assimilables aux milieux naturels, mais souligne une grande diversité de géométries de remplissages qui sont dépendantes des typologies d’ouvrages et de l’usage anthropique des réservoirs
In order to assess the consequences of global warming, lacustrine systems are well-indicated to infer past natural (climate and tectonic) and anthropogenic interactions over long time scales. Targeting a poorly documented area, the Auvergne region and the Loire and Adour-Garonne watersheds, this work clarifies relationships between sedimentary dynamics and natural and anthropogenic forcings during the Holocene with a regional multi-sites comparison including natural lakes and reservoirs. Through multi-proxies analyses performed within the lake - catchment continuum, results highlight: (1) sedimentary events related to various forms of natural hazards (earthquakes, debris flow and limnic eruptions) and (2) a background sedimentation related to Holocene climatic fluctuations and human activities during the Late Holocene. For the last 700 years, the reconstruction of soil erosion rates underlines a large disparity between studied sites, mainly connected to site effects and the intensity of human impact at local scale. The limnogeologic study of reservoirs shows similar sedimentary processes than in natural lakes, but highlights a wide range of sedimentary architectures related to the impoundment geometry and the reservoir management

L'amenagement hydroelectrique de petit saut sur le sinnamary (guyane francaise) fait l'objet d'une etude physico-chimique de la qualite des eaux, avant et pendant les 18 mois de la mise en eau. Les eaux du fleuve pour l'ensemble du bassin versant sont homogenes, chaudes, acides, peu conductrices, riches en oxygene dissous et pauvres en elements mineraux. Les elements les plus representatifs sont la matiere organique dissoute et particulaire ainsi que le fer et la silice. Elles sont oligotrophes. La variabilite saisonniere est directement liee aux variations des debits, la saison seche correspond a une phase de concentration et d'accumulation de produits de degradation, et la saison humide se caracterise par une dilution qui attenue les effets du fort lessivage. La mise en eau a provoque la formation d'un lac stratifie dont l'epilimnion oxygene est de faible epaisseur (2 m en moyenne). Les periodes de meilleures oxygenation correspondent a la saison seche ou l'ensoleillement est maximum et la photosynthese active. L'hypolimnion anoxique est progressivement enrichi par la degradation de la matiere organique noyee. Des elements reduits (sels mineraux azotes, phosphores, matieres organiques dissoute et particulaire, metaux et gaz) sont relargues. Les reactions de degradation qui predominent dans le fond sont progressivement relayees par des phenomenes de dilution, d'hydrolyse et d'oxydation. A l'aval, la decroissance progressive de l'oxygene dissous du pied du barrage a l'estuaire, due a l'oxydation de produits reducteurs a action immediate (fe#2#+, mn#2#+, ch#4, h#2s,. . . ) et a action plus progressive (nh#4#+, matiere organique dissoute et particulaire,. . . ), est le phenomene le plus marquant. En complement de ce bilan general, l'etude de l'impact du mercure sur l'ensemble de la guyane est effectuee. De plus, lors de la mise en eau, une diminution significative des teneurs dans la chair des poissons carnivores semble etre provoquee par une dilution liee a l'accumulation d'eau

Dans le cadre du « Collaborative Mercury Research Network »(COMERN), la problématique de la contamination des écosystèmes boréaux par le mercure (Hg) a été abordée sous forme d'approche écosystémique. Cette approche a notamment été utilisée dans le cadre du projet dit « des lacs de la forêt boréale » pour comprendre l'origine et le devenir du Hg présent dans ces milieux. Cette thèse fait partie intégrante du volet « interaction lac -bassin versant » et a pour but de comprendre les mécanismes qui influencent l'apport de Hg des bassins versants vers les lacs. L'objectif spécifique est de déterminer pourquoi les concentrations en Hg ([Hg]) dans les sédiments récents varient entre les lacs de l'écosystème boréal. De nombreuses études démontrent que le devenir du Hg dans les écosystèmes lacustres est associé aux apports de matière organique terrigène (MOT). Pour comprendre et préciser cette interaction, une double approche a été utilisée. L'analyse de biomarqueurs spécifiques de la MOT dans les sédiments de lacs et la caractérisation des propriétés des bassins versants par système d'information géographique (SIG). Les biomarqueurs de la MOT ont été choisis car ils sont spécifiquement d'origine terrigène et procurent une information sur la source et la qualité de la MOT. Dans un premier temps et après une revue de la littérature, il est apparu nécessaire de bien définir le cadre de référence et les valeurs sources des biomarqueurs utilisés. Les biomarqueurs de la lignine obtenus par oxydation à l'oxyde de cuivre des végétaux et de matière organique partiellement décomposée sont souvent utilisés pour décrire les sources et l'état de dégradation de la matière organique terrestre (MOT). La plupart des études utilisant ces biomarqueurs font référence aux sources pures (échantillons de plantes fraîches) mais plusieurs recherches récentes démontrent que les sols jouent un rôle prépondérant sur les signatures de biomarqueurs de lignine. Il était donc nécessaire d'établir un milieu de référence plus adapté à cette problématique. Nous avons ainsi démontré que la matière organique des sols de trois grands écosystèmes terrestres du paysage boréal (tourbières et les peuplements dominés par les gymnospermes ou par les angiospermes) est caractérisée par des signatures de biomarqueurs distinctes. De plus, la pédogenèse réduit la variation des signatures de référence de ces biomarqueurs. Finalement, nous avons été en mesure de confirmer le potentiel d'utilisation des indicateurs de dégradation et d'humification de la matière organique des sols. Dans la deuxième partie de cette thèse l'influence du bassin versant sur la composition de biomarqueurs spécifiques de la MOT mesurés dans les sédiments, est analysée. La caractérisation d'un bassin versant est souvent ardue, coûteuse et longue et les biomarqueurs de la lignine représentent d'excellents indicateurs des processus qui ont lieu à l'échelle d'un bassin versant. Les systèmes d'information géographique permettent également d'intégrer et de décrire les caractéristiques morpho édaphiques des bassins versants. En combinant ces deux approches, nous avons observé une relation positive et significative entre la pente moyenne du bassin versant et les apports de MOT estimé par λ8 dans les sédiments récents (R²=0.65). La pente moyenne est également corrélée avec la composition de la MOT. En effet, les rapports P/(V+S) et 3,5Bd/V diminuent significativement avec l'augmentation de la pente moyenne (R²=0.57 and R²=0.71 respectivement). La composition de la végétation influence également la composition des sédiments des lacs étudiés. L'augmentation de la présence d'angiospermes dans le bassin versant favorise l'apport de MOT dans les sédiments de lacs tel qu'estimé par λ8 (R²=0.44). Une relation similaire est observée avec le rapport S/V, indicateur de ce type de source. Dans cette étude, nous avons donc pu déterminer: que les zones de faibles pentes jouent le rôle de zone tampon pour les apports de lignine et donc par extension sur les apports de MOT vers les sédiments lacustres et que la contribution relative de la MOT des horizons de sols organiques augmente dans les bassins versant plus escarpés. Cette étude a des implications significatives pour la compréhension du devenir de la MOT dans les écosystèmes lacustres. Dans un troisième temps nous avons caractérisé la MOT au niveau moléculaire pour déterminer précisément les conditions du transfert de Hg vers les sédiments. Quinze lacs ont été échantillonnés au Québec et au Labrador. Dans chaque lac, les sédiments récents de la zone focale du lac ont été échantillonnés et analysés en laboratoire pour déterminer la concentration en Hg total et celles des différents biomarqueurs terrigènes. Nos résultats mettent en évidence trois régions distinctes déterminées par des apports de MOT et de Hg différents. L'Outaouais et le Témiscamingue (région A) sont caractérisés par des concentrations en Hg très variables et des teneurs élevées en MOT. L'Abitibi (région B) est caractérisée par des taux de Hg intermédiaires et des teneurs de MOT très faibles. Le Labrador (région C) est caractérisé par des niveaux de Hg très faibles et des teneurs de MOT également très faibles. Dans les lacs de la région A, la variation des teneurs en Hg -est bien expliquée par l'augmentation du rapport 3,5Bd/V et la diminution du rapport C/V. Dans la région B, les sédiments sont enrichis en Hg lorsque comparés aux apports de MOT. Une contamination locale due à l'activité minière explique cet enrichissement relatif. Finalement au Labrador, la dynamique de la MOT est dominée par les gymnospermes et la végétation arbustive ou rase et induit une production primaire faible dans le bassin versant. Cette spécificité entraîne un apport très faible de Hg des bassins versants vers les lacs. Notre étude montre donc que la source et la qualité de la MOT sont déterminantes pour comprendre les variations d'apports en Hg dans les sédiments récents. Plus précisément, l'augmentation des apports de MOT dérivés des horizons humifiés des sols explique une grande part des apports de Hg dans les sédiments. Finalement, dans la partie 4 de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la problématique du cycle du Hg dans un complexe hydroélectrique boréal. En effet, la mise en eau d'un réservoir entraîne des impacts environnementaux considérables sur les écosystèmes initiaux comme la modification drastique du cycle du carbone, ainsi que celle de la dynamique des éléments nutritifs et des contaminants. Les sédiments des lacs Gabbro et Sandgirt, inondés, et du lac Atikonak ont été échantillonnés pour déterminer les sources du Hg observé dans le complexe hydroélectrique de Churchill Falls au Labrador. Les biomarqueurs de la lignine ont été utilisés comme indicateur de source de la matière organique terrigène (TOM). Dans le lac Atikonak, qui n'a pas été modifié par l'inondation, les niveaux de Hg total ([THg]) dans les sédiments ont augmenté progressivement dans le temps. Par opposition, dans les lacs Gabbro et Sandgrit inondés, des augmentations drastiques de [THg] ont été observées depuis l'inondation. Contrairement au lac Atikonak, ces augmentations de [THg] dans les lacs inondés sont associées à un changement de la nature de la MOT. À la suite de la mise en eau, la proportion de MOT dans les sédiments a augmenté significativement. La composition de la MOT montre qu'elle est également moins dégradée et présente une signature typique des horizons organiques de sols forestiers. Les résultats obtenus dans cette étude démontrent que l'augmentation de niveaux de Hg dans les sédiments de réservoir est causée par l'inondation des sols forestiers et l'érosion de leurs horizons de surface. Il est également important de remarquer que les [THg] restent élevées 38 ans après la mise en eau. En conclusion, le travail réalisé dans cette thèse permet de démontrer qu'il est possible d'intégrer des paramètres du bassin versant par l'analyse moléculaire de la matière organique terrigène. En associant des analyses moléculaires et des SIG, il est également possible de mettre en place un indicateur de la contamination des sédiments récents par le mercure. Finalement, nous confirmons le rôle primordial des versants dans l'apport de mercure vers les milieux aquatiques. Cette thèse démontre la nécessité du couplage bassin versant milieu aquatique dans les études environementales mais aussi géochimique notamment pour la compréhension des cycles des contaminants et du carbone dans ces milieux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bassin versant, Biomarqueur, Lignine, Matière organique, Mercure, Lac, Réservoir, Sédiment, SIG, Terrigène.

Le projet de recherche est réalisé dans le cadre d'une bourse en milieu de pratique, soit la bourse BMP Innovation, dont les partenaires financiers sont le Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FRQNT), le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et Rio Tinto Alcan (RTA), division Énergie Électrique. Ce projet de recherche porte sur l'amélioration des prévisions pour la partie amont du bassin versant du lac St-Jean, qui est le bassin hydrographique géré par Rio Tinto Alcan (RTA) pour la production hydroélectrique dans la région du Saguenay-Lac-St-Jean au Québec. Sur ce territoire, RTA possède six centrales hydroélectriques pour fournir l'énergie à ses alumineries. Les bassins versants de l'amont sont Lac Manouane et Passes-Dangereuses, qui possèdent chacun un important réservoir. De plus, le canal Bonnard permet de transférer du débit du lac Manouane vers le réservoir Passes-Dangereuses. La prévision des apports aux réservoirs est essentielle à une gestion optimale des ressources en eau. Il est donc important de minimiser l'incertitude attribuable à la modélisation hydrologique de ces bassins versants ainsi que l'incertitude liée au calcul des apports noncontrôlés. Les apports non-contrôlés ne sont pas directement mesurés, mais sont plutôt calculés par bilan hydrique. Ce calcul tient compte des niveaux de lacs (réservoirs), du débit évacué au déversoir Bonnard et du débit turbiné à la centrale Chute-des-Passes. Ainsi, on s'intéresse aux composantes de ce calcul susceptibles d'entraîner les plus grandes incertitudes dans la prévision des apports, à savoir la courbe d'évacuation du déversoir Bonnard et la fonction de transfert de débit entre Lac Manouane et Passes-Dangereuses, qui est présentement à délai fixe de deux jours. Le premier volet de ce projet s'intéresse à l'incertitude sur la paramétrisation des modèles hydro logiques. Ainsi, une analyse de l'incertitude attribuable à la méthode d'optimisation utilisée par RTA, appelée Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES), a permis de constater la présence du problème d'équifinalité (Beven et Freer,2001; Beven, 2006). De plus, la correction des débits hivernaux a dû être réalisée au cours de ce projet puisque cette correction, nécessaire en présence de glace en raison de la relation niveau-débit invalidée par le couvert de glace, n'était effectuée que pour 5 des 18 années de la période d'étude. La méthodologie employée sur 7 bassins versants a démontré que la méthode la plus efficace consiste à utiliser un facteur de correction moyen, établi en faisant la proportion du débit corrigé sur le débit non corrigé pour les années dont la correction est disponible, et d'appliquer ce facteur aux années suivantes. De plus, une analyse sur la segmentation des bassins versants pour la calibration des paramètres a été réalisée. Cette étude a permis de démontrer que l'optimisation du débit du sous-bassin amont et du débit du sous-bassin aval (exutoire) permet d'obtenir une meilleure performance globale et que les paramètres ainsi déterminés représentent mieux les phénomènes d'échanges et d'écoulement de l'eau à l'intérieur du bassin versant. Pour le deuxième volet du projet, qui se concentre sur la prévision des apports aux réservoirs, l'analyse des apports non-contrôlés a montré que la valeur du débit évacué à Bonnard semble erronée. Cette valeur de débit provient de courbes d'évacuation qui permettent de déterminer le débit évacué en fonction du niveau du lac et de la hauteur d'ouverture des vannes du déversoir Bonnard. Ainsi, il est possible de corriger le débit évacué à Bonnard par la modélisation hydrologique. En effet, de nouvelles valeurs pour le débit évacué à Bonnard ont été déterminées par modélisation hydrologique à Lac Manouane avec le modèle CEQUEAU, ce qui a permis de réduire considérablement les erreurs dans les valeurs des apports non-contrôlés. Le transfert de débit entre Lac Manouane et Passes-Dangereuses a pu être modélisé par le modèle CEQUEAU. Cela a permis de conclure que la fonction de transfert à délai fixe de deux jours demeure la meilleure option pour la prévision des apports non-contrôlés. Ce projet de recherche a donc permis de réduire l'incertitude sur la prévision des apports de même que d'optimiser la modélisation hydrologique. Il a été possible de constater que les courbes d'évacuation établies pour le déversoir Bonnard semblent erronées, principalement pour les forts débits. Il est donc recommandé de corriger les valeurs de débits obtenues par ces courbes. Il serait même justifié de refaire ces courbes par des mesures terrain afin d'avoir une meilleure estimation des apports. De plus, il est recommandé de calibrer les paramètres du modèle CEQUEAU sur le débit du sous-bassin amont et du sous-bassin aval pour optimiser la performance de la modélisation.

Les réservoirs artificiels représentent environ 10% (en surface) de toutes les eaux continentales, cependant leur rôle dans les systèmes naturels demeure largement méconnu. Ceci est en partie dû au fait que ces systèmes sont difficilement classifiables; qu'ils soient temporaires ou permanents, naturels ou artificiels, ils peuvent ressembler aussi bien à des rivières qu'à des lacs et possèdent des gradients biophysicochimiques variés. Néanmoins, dans le contexte des changements climatiques, les études se multiplient afin d'élucider leur rôle possiblement important dans le transport et la transformation du carbone ainsi que dans les échanges avec le milieu terrestre et l'atmosphère. Ici nous présentons l'étude d'un jeune réservoir boréal au nord du Québec (Eastmain-l), en examinant deux aspects importants de ces processus biogéochimiques. La première unité est une évaluation des contributions relatives du benthos et de la colonne d'eau comme sources de dioxide de carbone (C02) dans le réservoir comparées à celles de 13 lacs boréaux naturels. Cette partie de l'étude conclue que la contribution du benthos est relativement constante entre les deux types de systèmes (23% dans les lacs, 26% dans le réservoir Eastmain-l) et que c'est la colonne d'eau qui est la source majeure de production de CO2 dans le réservoir Eastmain-I ainsi que dans lacs naturels. La deuxième partie de cette étude examine l'hétérogénéité du paysage inondé par Eastmain-l, et montre un lien direct entre le stockage de carbone d'un paysage avant inondation et la production de CO2 observés dans la colonne d'eau et provenant du benthos, ainsi que les fluX de CO2 vers l'atmosphère. Nous espérons que ces données pourront être utilisées pour mieux prédire les émissions de CO2 vers l'atmosphère suivant l'inondation d'un réservoir. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cyclage du carbone, changements climatiques, reservoirs hydroéléctriques, boréale, flux de CO2, métabolisme des lacs

Ce mémoire vise à reconsidérer la gestion des ressources en eau qui s'opère actuellement sur le bassin versant de la rivière Matawin à travers la gestion des volumes d'eau du réservoir Taureau. Celle-ci, malgré les conséquences écologiques et l'évolution du cadre législatif québécois sur la question de la gestion de l'eau n'a jamais fait l'objet d'une réévaluation. La création du réservoir Taureau en 1930, et dont l'objectif immédiat est de fournir pendant la saison hivernale des volumes d'eau aux centrales situées en aval sur la rivière Saint-Maurice afin de répondre à la demande énergétique, a fortement modifié le régime hydrologique de la rivière, se caractérisant par une inversion de son régime. De plus, depuis quelques années, les rives du réservoir connaissent un développement des infrastructures récrérotouristiques, transformant ainsi le lieu en un espace de plus en plus attrayant pour les villégiateurs et touristes. En ce sens, le maintien de l'objectif premier de production énergétique peut apparaître comme un facteur limitant pour le secteur récréotouristique et pour l'intégrité écologique du cours d'eau. Le développement des connaissances en sciences de l'eau et plus précisément l'importance fondamentale de la variabilité du régime hydrologique dans l'espace et dans le temps amène à porter un nouveau regard sur les cours d'eau et leur écologie. L'aménagement des bassins versants, par la création de réservoirs, modifie cette variabilité naturelle des écoulements et par conséquent altère, à des degrés divers, l'intégrité écologique des cours d'eau. Mais face à la popularité envers les questions environnementales, l'introduction de nouveaux outils comme la gestion intégrée par bassin versant propose une nouvelle approche de gestion de l'eau non plus basée sur une démarche unique et sectorielle, mais plutôt concertée et inclusive prenant en compte, selon des critères écosystémiques, les multiples utilisations des ressources en eau. Le concept du développement durable, de par sa définition, devrait ainsi remplir parfaitement ses objectifs. C'est dans ce contexte que certaines recommandations pourront être proposées; entre autres une remontée des niveaux d'eau du réservoir plus précoce en hiver ou encore de consacrer directement une partie de la crue printanière. Cela modifiant ainsi les principes de gestion tels qu'ils sont établis pour le moment. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Régime hydrologique, Bassin versant, Gestion intégrée, Barrage Taureau, Rivière Matawin.