L'analyse discriminante, un puissant moyen de validation des hypothèses hydrogéologiques

L'étude des tableaux de données hydrochimiques acquises au cours de campagnes synchrones (« instantanés ») ou de suivis diachroniques à pas régulier (hebdomadaire, quotidien, horaire) s'opère généralement en résumant l'information par des méthodes statistiques. Ces méthodes descriptives, qui négligent nécessairement une partie de l'information initiale, permettent l'interprétation de la structure du tableau de données en termes de fonctionnement hydrocinématique (BAKALOWICZ, 1979, 1982, MUDRY et BLAVOUX, 1988, ROLET et SEGUIN, 1986 8 et b).Ces méthodes, fondées sur l'analyse d'une seule population statistique (bi ou multidimensionnelle) impliquent un mode de raisonnement déductif.Leur application, ainsi que l'examen du tableau des données brutes (ou de ses représentations graphiques), peut mettre en évidence des sous-groupes fondés sur des critères hydrogéologiques. La réalité de ces sous-groupes peut être testée à l'aide de méthodes statistiques basées sur l'analyse de la variance. Certaines méthodes utilisent le rapport des variances qu'elles comparent à la distribution de Snedecor (analyse de la variance à une ou deux voies), d'autres comparent des variances multidimensionnelles intraclasses à la variance interclasses, c'est le cas de l'analyse discriminante. Les sous-groupes constituent une variable qualitative dont la pertinence peut être démontrée par la calcul. L'analyse discriminante apparaît donc comme un outil décisionnel. Le présent article présente brièvement la méthode du point de vue statistique et montre deux exemples d'application à des sources karstiques.Le premier exemple traite de l'appartenance chimique d'une phase de basses eaux à la petite crue qui la précède et non à un tarissement au sens hydrocinématique. L'analyse discriminante permet d'affirmer qu'une recharge peu perceptible sur l'hydrogramme de la source amène une évolution chimique irréversible de l'eau de la réserve, responsable des phénomènes d'hystérésis observés sur les courbes concentration-débit. Ce cas est celui de l'aquifère de la Fontaine de Vaucluse (Sud-Est de la France) pendant un suivi quotidien d'étiage.Le second exemple permet de rattacher, par son comportement physico-chimique hebdomadaire, une émergence karstique à une autre et non à une troisième. Ce cas est celui du karst de la Rochefoucauld (Charente), avec les sources du Bouillant, de la Font de Lussac et de la Lèche. Les sources du Bouillant et de la Font de Lussac ont un comportement physico-chimique semblable, alors que la Lèche réagit de manière totalement indépendante. Elle constitue un système globalement distinct du point de vue hydrocinématique, ce qui permet de minimiser les relations mises en évidence par traçage artificiel entre les deux systèmes.The study of the hydrochemical data tables obtained during synchronous sampling (weekly, daily or hourly) is generally carried out by resuming the information by statistical methods. These methods, that disregard part of the initial information, allow to explain the structure of the data table in terms of hydrokinematics (BAKALOWICZ, 1979, 1982; MUDRY et BLAVOUX, 1986; ROLET et SEGUIN, 1986 a et b).These descriptive methods, based on the analysis of a single (bi or multivariate) statistical population, imply deductive reasoning. Their application, as well as the study of the untreated data table (or of its scattergrams), can show the presence of sub-groups based on hydrogeological criteria. The existence of such sub-groups can be tested by statistical methods based on variance analysis. Several methods use the variance ratio and compare it to Snedecor's distribution (single or double path variance analysis), others compare multidimensional intragroup variances to intergroup variance. This is the case with discriminant analysis.This paper describes the method from a point of view of statistics and presents two examples of application to karst springs.The first study deals with the chemical relationship of a low-water period with the preceding period of small floods and not to a hydrokinematical water drying up. The discriminant analysis allows to say Chat a recharge less visible on the hydrograph of the spring induces a non reversible chemical evolution of the reserve water. This is the case of the Fontaine de Vaucluse karst spring (Southeastern France) during a daily low water sampling.The second study allows to relate a karst spring to another one, thanks to its weekly physico-chemical behaviour, and not to a third one : this is the case of the La Rochefoucauld karst system (Charente, Western France) with the Bouillant, Font de Lussac and Lèche springs. The Bouillant and Font de Lussac springs behave in the same way hydrochemically, whereas the Lèche works independently. It is, hydrokinematically, a separate karst system, even if there is a certain relationship between all of them

Gestion intégrée par bassin versant et représentativité des parties prenantes : étude de cas de la rivière Châteauguay

Ce mémoire présente une étude de cas réalisée à l'hiver 2005-2006 portant sur l'organisme chargé de la gestion du bassin versant de la rivière Châteauguay, la SCABRIC. L'étude a permis d'évaluer la représentativité du processus participatif au sein du comité de bassin versant en intégrant la dimension territoriale. La recherche vise également à développer un outil pour étudier les organisations ayant une assise territoriale en combinant l'aménagement, pour découper le bassin en zones cohérentes, et l'analyse stratégique issue de la sociologie des organisations. Ce faisant, la recherche a permis, au travers de la réalisation de 29 entrevues semi-dirigées auprès des principaux intervenants de la Châteauguay, de comprendre le système d'action concret présent au sein de la SCABRIC et de l'interpréter en relation avec la provenance des participants.\ud Les résultats de la recherche ont permis de constater que la représentativité des groupes intéressés par le bassin versant ainsi que la participation citoyenne sont relativement faibles. Cette situation combinée à des faiblesses organisationnelles explique l'absence d'un réel système d'action concret. Malgré les efforts consentis, la SCABRIC ne s'est toujours pas imposée comme le principal lieu où sont débattus les enjeux liés à la protection et la mise en valeur de la ressource hydrique. L'analyse du cadre spatial du bassin tend à démontrer que les enjeux sont vécus à l'échelle des municipalités et des sous-bassins. Ce mémoire remet en cause le recours au bassin versant dans la prise en compte de la dimension sociale. Par exemple, il n'a pas permis le développement d'un sentiment d'appartenance. Enfin, l'adaptation aux changements climatiques, pressentie comme un enjeu intégrateur, a été abordée avec les participants, mais ceux-ci n'ont pas paru préoccupés ou intéressés souvent par méconnaissance. Néanmoins, cet aspect a contribué à la compréhension de la dynamique territoriale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bassin versant, Gestion intégrée, Environnement, Représentativité, Mobilisation sociale, Châteauguay

L'adoption du règlement québécois sur la qualité de l'eau potable et l'enjeu de santé publique : points de vue d'acteurs

À partir d'un cadre d'analyse reposant sur les coalitions, ce mémoire propose, une compréhension originale du jeu des acteurs impliqués dans le processus décisionnel ayant mené à l'adoption du Règlement sur la qualité de l'eau potable (RQEP) par le gouvernement québécois en 2001. Le cadre d'analyse des coalitions plaidantes « Advocacy Coalition Framework» (ACF) de Sabatier et Jenkins-Smith (1993, 1999) permet d'étudier la formulation de cette politique. Ce cadre explicatif couvre le cycle complet de production d'une politique publique, de ses origines à ses modifications éventuelles, et s'intéresse aux évènements et aux acteurs ayant contribué à son adoption. Pour mener à bien cette étude de cas, différents types de données ont été utilisés. Une revue de la littérature grise et de la presse écrite a été effectuée pour décrire le sous-système de l'eau potable. Les évènements extérieurs dont l'influence a modifié le processus décisionnel ont également été relevés. Ajoutons à cela une analyse des mémoires (N = 22) déposés lors de la consultation publique (2000) facilitant la compréhension du positionnement des acteurs. Finalement, un questionnaire (N = 24) a été envoyé aux différentes organisations qui étaient impliquées lors de la formulation du RQEP pour identifier des coalitions plaidantes. L'analyse des données secondaires a permis de constater que la plupart des acteurs, à l'exception des exploitants privés et industriels, reconnaissaient la désuétude du Règlement sur l'eau potable (1984) et l'importance de protéger la santé publique. Deux grandes visions semblent avoir dominé le débat entourant cette nouvelle réglementation : l'une axée essentiellement sur la santé publique et l'autre préoccupée par les impacts économiques. La formulation de cette politique a été influencée par certains facteurs de l'environnement externe, notamment la contamination de l'eau à Walkerton (2000) et à North Battleford (2001) et par la menace de voir le gouvernement fédéral intervenir dans un champ de compétence provinciale (2001). À partir du cadre de Sabatier et Jenkins-Smith (1993, 1999), il est possible d'identifier au moins deux coalitions plaidantes à l'œuvre dans le sous-système de l'eau potable au Québec. La première regroupe des acteurs en faveur de cette réglementation (pro-RQEP). Elle est composée des exploitants publics, des chercheurs, des acteurs de santé publique, des laboratoires d'essais, des microbiologistes et des spécialistes en environnement. La deuxième coalition rassemble les opposants à cette intervention étatique que sont les exploitants privés et industriels (anti-RQEP). Cette recherche confirme que l'ACF est un outil dynamique permettant de mieux saisir le contexte entourant l'élaboration d'une politique et le jeu des acteurs impliqués dans le processus décisionnel. Pour la première fois au Canada et même dans un système politique de style britannique, la relation entre la notion de croyances liées aux politiques publiques et la coordination effective entre les acteurs a été testée et elle est concluante

Télédétection passive et processus décisonnel à référence spatiale application à l'aquaculture en milieu marin

Le PDRS est appliqué aux eaux côtières de la baie des Chaleurs, dans le golfe du Saint-Laurent (Canada). Une carte préliminaire régionale d'indices du potentiel maricole, d'une limite de résolution spatiale de 1 km[exposant]2 est produite avec des paramètres du niveau 1. Ces paramètres englobent la température de l'eau de surface, extraite des images AVHRR, la salinité, les courants ainsi que les pigments chlorophylliens, quantifies à l'aide de mesures in situ. Les images AVHRR, prises en 1994, ont été utilisées comme référence primaire pour sélectionner des aires pouvant supporter une activité maricole sur la côte nord de la baie des Chaleurs. La température de surface extraite de ces images permet une analyse mésoéchelle à la fois qualitative et quantitative des processus côtiers observés pendant la période d'acquisition des données. Les autres données, soit la salinité, les courants et les concentrations en pigments chlorophylliens, sont analysées de façon à identifier la variabilité spatio-temporelle des caractéristiques des eaux de surface. L'ensemble des informations permet de produire une carte préliminaire régionale d'indices du potentiel maricole de la partie centrale de la baie des Chaleurs. Selon cet indice (défini entre 0 et 1), le secteur de potentiel aquicole de 0,5 à 0,75 s'étend sur une superficie d'environ 300 km[exposant]2. La localisation de cette aire potentielle est en accord avec les fortes concentrations en pigments chlorophylliens, présentant des conditions environnementales idéales à une haute productivité biologique. Par la suite la carte préliminaire est modifiée en tenant compte des paramètres du niveau 2. Ces paramètres sont la géomorphologie littorale, la bathymétrie, les sédiments en suspension, les vents, les vagues, le débit d'eau douce, la glace marine, le carbone organique dissous, les aires de pêche et les sources de pollution. Ces paramètres sont comparés deux à deux par rapport à la carte préliminaire régionale d'indices du potentiel maricole pour déterminer leur poids relatif. La carte finale produite avec ces paramètres du niveau 2 présente un secteur où les indices du potentiel maricole sont de 0,5 à 0,75. Ce secteur longe la côte et épouse les isobathes de 10 à 30 m de profondeur. L'effet de la profondeur d'eau semble avoir joué un rôle important.Le secteur de potentiel maricole de 0,25 à 0,5 est toujours présent et couvre une superficie d'environ 426 km[exposant]2. L'étude nécessitera toujours un suivi des conditions environnementales prévalant dans la région. Ce suivi peut être effectué à l'aide d'un outil de vision aérospatiale (capteurs de télédétection) et d'analyse spatio-temporelle (SIG-PDRS)

Efficacité de l'assainissement des eaux usées sur le bassin de la rivière Chaudière (Québec, Canada)

Le Québec a consacré des efforts techniques et financiers substantiels à l'assainissement des eaux usées municipales et à l'entreposage des déjections animales afin de satisfaire les demandes des citoyens en matière de restauration des usages des cours d'eau. L'assainissement de l'eau a, dans l'ensemble, par ses choix technologiques et administratifs, engendré des investissements publics dépassant 7,2 milliards de dollars et plus de 400 millions de dollars annuellement au chapitre de l'exploitation. Ces choix ont-ils permis d'atteindre un niveau de qualité de l'eau correspondant à un optimum social? À l'aide d'une étude de cas portant sur le bassin versant de la rivière Chaudière (Québec, Canada), cet article met en évidence les facteurs qui ont nuit à l'efficacité des politiques de contrôle de la pollution de l'eau au Québec. Sur ce bassin, 125 M$ont été consacrés entre 1981 et 1992 à l'érection d'usines d'épuration utilisant différents types de traitement, 8,6 M$ ont été alloués pour la construction de structures d'entreposage de fumiers et le service de la dette pour l'assainissement des eaux usées municipales atteindrait près de 527 M$selon une hypothèse de financement de 25 ans. La performance des usines d'épuration a permis de réduire significativement les apports au cours d'eau, notamment en DBO5 et en phosphore. Enfin, cette performance et le coût total de l'assainissement municipal sur le bassin de la Rivière Chaudière permettent d'évaluer, sur la base d'une relation coût-efficacité, qu'il y aurait un niveau optimal de qualité de l'eau pouvant résulté de l'établissement d'infrastructures d'assainissement des eaux usées municipales. Ainsi, dans l'optique d'une prise en charge sociale du problème collectif de la pollution de l'eau sur la base du bassin versant, il serait approprié que les gestionnaires et les usagers-contribuables de la ressource-eau, prennent en compte, non pas uniquement les objectifs de rejets, mais également les coûts et les performances de l'ensemble des usines d'épuration sur le bassin afin de retirer le maximum de charges polluantes là où les équipements sont les plus performants.Considerable technical and financial effort has been invested by Québec in the cleaning up of municipal wastewaters and storage of animal manure to meet demands by citizens to restore the province's rivers to their former state. Water pollution control has required technological and management choices that have resulted overall in public investments in excess of$7.2 billion, with over $400 million going to operation costs annually. Have these choices enabled Québec to attain a water quality level consistent with a social optimum?Based on a case study taken from the Chaudière river watershed, Québec, Canada, this article posits two conditions for achieving a social optimum and underscores the factors that have offset the efficiency of water pollution control policies in Québec. According to the data collected on this watershed, between 1981 and 1992,$125 M was invested in the construction of sewage water treatment plants using various treatment methods, while $8.6 M went towards manure storage facilities. On the whole,$527 M is expected to be spent over 25 years to service the debt for municipal wastewater treatment within the watershed.While inputs of pollutants, especially BOD5 and phosphorus, have dropped significantly with the construction of the wastewater treatment plants, levels of residual pollution in the watershed remain high. It is suspected that total residual loads of phosphorus from municipal and agricultural sources are still well above the loads eliminated through wastewater treatment. If they are to achieve an efficient watershed-based approach to water management, decision-makers are faced with two conditions: the first addresses intersectoral efficiency in controlling pollution in a watershed and the second involves minimizing intrasectoral costs of pollution control. The condition explains the administrative and technical choices made as well as the importance of the political market in allocating resources to water pollution control among the socioeconomic sectors responsible for water quality deterioration. The condition explains how to minimize the costs in a specific socioeconomic sector among the available water treatment solutions. Using performance data from wastewater treatment plants and the total cost of wastewater treatment in the Chaudière river watershed, it can be assumed, based on a cost efficiency ratio, that an optimal level of water quality should occur as a result of the establishment of municipal wastewater treatment infrastructures. However, it would appear from the results obtained that Québec's water treatment program has deviated from a social optimum, i.e., restoration costs have not been shared equitably among users/polluters within the watershed, and measures to ensure maximum removal of pollution at minimum cost have not been secured. The play of political forces is central to the allocation of resources among pollution sources. Without a proper hard core concept, a water pollution control policy will not be able to elaborate the best solutions oriented towards attaining a social optimum. In the context of the high residual pollution loads within the watershed, there remains the issue of what water quality level is desirable at what cost, particularly with respect to the community's contribution to date and the efficiency of the response strategies that have been implemented. Now that wastewater treatment infrastructures have been set up, and a watershed-based approach to water management becomes effective, water resource managers and users/taxpayers should turn their attention away from discharge objectives only to focus also on the costs and performance of the watershed's treatment plants as a whole, so that removal of pollutant loads at high-performance facilities may be maximized

Gestion stratégique d'un système de ressources en eau : l'exemple du système NESTE

L'article que nous proposons s'inscrit dans le cadre des problèmes d'optimisation bimensionnelle (irrigation & salubrité) des ressources en eau durant la période d'étiage. Sur le cas du système NESTE, la résolution est effectuée selon deux approches :- un modèle de programmation dynamique avec état de dimension deux (niveau des réserves, niveau dans la rivière) où, dans la solution numérique, les variables sont discrétisées;- un modèle « synthétique » où l'on calcule une probabilité de non dépassement caractérisant l'état hydrique des ressources du système. Une règle empirique permet d'associer à cette grandeur une décision de consigne à effectuer.Les résultats numériques sont comparés sur une série de chroniques historiques. Les avantages et les inconvénients de chacune des deux approches sont mis en lumière sur le cas réel du système NESTE.This paper deals with bicreteria (irrigation & water quality) weekly operation of a water resource system during dry period. Two ways of handling the problem are assessed and compared on a real case study :- a stochastic dynamic programming modal with a two dimensional state (reservoirs level, river level) that is numerically solved by discretization ;- a more « synthetic » model where the state is expressed in term of a tail aera probability related to the consumption of all the present water resources in the future. A practical decision rule is based upon the associated critical value.Numerical results are plotted on historical varies for both methods.From the present application to the NESTE system, the conclusions are :1) Both procedures allow the system manager to formulate operating strategies in a rational way :- An operating rule can be derived to allocate water so as to meet a combination of the various objectives. It is expressed as a feedback law linking what we know from the state of the system to how we control its evolution.- Both methods need a parameter to be set up by stochastic simulation.- They give close results on the basis of the past data and can be conveniently proposed to system managers.2) The system analysis approach is based on stochastic dynamic programming. If can be efficiently used to derive optimal feedback ruses of operation and can routinely deal with complex decisions such as limiting irrigation when a shortage is to occur or take the risk to keep going and decrease output targets for water quality management. At the same time, this procedure entails heavy computing time, uneasy interpretation of the weighting coefficient between irrigation and water quality objectives, and a rather artificial elicitation of the global compromise.Such an approach is very well fit for simulation because it is composed of elementary blocks that are gathered in a transition relationship to describe the system's dynamic evolution. This approach also provides a means to get an optimal policy as long as the system manager accepts the necessity to formulate an objective function consistently with dynamic programming (i. e. stages are separable and additive). Of course this optimal allocation should be carefully examined because of modal uncertainties influencing both the system response and the hydrological behaviour.3) The synthetic method may appear more attractive from the engineering point of view for the following reasons :- the state is easily interpreted in terms of « dry year with a return period of 10, normal year, exceptionally wet year » and so on. The trade-off coefficient is the volume one wants to keep in the reservoirs at time T for a wet year. Consequently if the parameter is chosen with « good sense », no optimization scheme is needed.- there is no computation except a mass balance equation and a normal probability law adjustment which is very easy because it deals with cumulative quantities.4) Such models are designed to serve only as multicriterion decision making aids. In very dry days such as occurred in summer 1976 or 1989 in France they cannot create additional water resources... still, they can help the system manager by constant up dated multidimensional estimation of the risks that may be encountered when following different operation rotes. In the case of the NESTE system, a real-scale experiment began in 1989: in real time operation, both models worked on line as decision-making supports, and the system manager made a thorough study of the hydrological conditions when the two approaches did not agree on the same stragegy for the following week

"Projet territorial et information géographique : les Conseils Généraux -v2", <br />in "Espaces habités, Espaces anticipés"

Rapport de recherche Agence Nationale de la Recherche"Espaces habités, Espaces anticipés ; qualification, appropriation, analyse"Module 7 : "Projet territorial et information géographique : Les Conseils Généraux"Coordonné par le Professeur Serge THIBAULTLe module "Projet territorial et information géographique" cherche à évaluer le rôle effectif de l'outil SIG dans l'appropriation par les Conseils Généraux de leurs nouvelles missions d'aménagement et de gestion de l'espace départemental, missions impactant aussi bien la vie quotidienne des habitants que la structuration future de leur espace. Dans un contexte de réorganisation profonde des services et des zonages d'action, au-delà des aspects techniques, le SIG participe aussi à une redéfinition des rôles en interne et à un nouveau mode de travail en réseaux et partenariats avec les acteurs des divers niveaux territoriaux. Le SIG – l'information géographique qu'il manipule- se révèle être à la fois un outil stratégique et un outil mal compris, dont la mise en œuvre repose plus sur la volonté des personnes que sur une organisation structuré