Alain N. Rousseau

Formation universitaire

• B. Sc. A. Génie rural, Université Laval, Québec, Canada
• M. Sc. Génie ressources hydriques, University of Guelph, Ontario, Canada
• Ph. D. Génie rural et biologique, Cornell University, États-Unis

Biographie

Le professeur Alain N. Rousseau a obtenu son baccalauréat en sciences appliquées (génie rural) de l’Université Laval (1983), sa maîtrise en génie des ressources hydriques (pollution diffuse agricole) de l’University of Guelph (1986) et son doctorat en génie rural et biologique (dynamique des fluides en milieu confiné) de Cornell University, États-Unis (1995). Il a effectué un stage postdoctoral en modélisation hydrologique appliquée à la gestion intégrée de l’eau à l’INRS-Eau (1995-1997).

Il a été associé de recherche en hydrologie à l’INRS-Eau (1997-2002). Depuis 2002, il est professeur-chercheur en hydrologie et gestion intégrée de l’eau au Centre Eau Terre Environnement de l’INRS. Il est aussi professeur associé au département de Génie civil et Génie des eaux et au département des Sols et de Génie agroalimentaire de l’Université Laval. Il a été professeur associé à la Faculté de foresterie et géomatique de l’Université Laval (2004-2014) et professeur invité au Laboratoire des sciences de l’eau et de l’environnement de l’Université de Limoges, France (2004).

Au cours de sa carrière, il a reçu le prix Collaboration scientifique (2019 : contribution d’équipe éclairant la prise de décision au sein d’une administration publique au Québec) de l’Institut d’administration publique de Québec; le prix Aqua (2009 : gouvernance, modèle prédictif et inondations) du Conseil de bassin de la rivière Montmorency; les distinctions Arnold Drapeau (2008 : article scientifique) et Fernand Séguin (2001 : article technique) de Réseau Environnement; le prix BravEAUX pour l’enseignement de l’Association des étudiants en sciences de l’eau de l’INRS (2002); des mentions pour la qualité de ses révisions d’articles scientifiques de l’American Society of Agricultural and Biological Engineers (2000, 2001). Depuis 2009, il est membre du comité éditorial de la Revue des sciences de l’eau.

Sur le plan administratif, il a été représentant du Centre Eau Terre Environnement (2012-2017) et depuis 2017, il est vice-président aux affaires internes et membre de l’exécutif du syndicat des professeurs de l’INRS (SPINRS).  Il a également été responsable du programme de doctorat en sciences de l’eau (2006-2008) et responsable du programme de maîtrise professionnelle en sciences de l’eau (2002-2006) de l’INRS. Il a participé à plusieurs jurys de thèse de doctorat et de maîtrise ainsi qu’à un jury de mémoire d’habilitation à diriger des recherches. Il a contribué à l’organisation de plusieurs conférences et symposiums tant aux États-Unis qu’au Canada et en France.

Pour en savoir plus, consultez le profil du professeur Rousseau publié dans International Innovation sous le titre A Watershed Moment.

Projets de recherche en cours

Gestion intégrée des ressources en eau dans la production de canneberges

L’objectif du projet est de diagnostiquer et d’optimiser les performances des systèmes de drainage en production de canneberges dans un contexte de subirrigation et de gestion de l’eau optimale à l’échelle de la ferme. Ce projet vise donc du même coup à vérifier expérimentalement l’impact de l’irrigation par contrôle de nappe (subirrigation) sur la disponibilité de l’eau souterraine et sur l’évolution du profil de sol en production de canneberges, et à adapter les méthodes de drainage et de fertilisation actuelles à une pratique de subirrigation. Cette gestion intégrée du drainage et de l’irrigation par contrôle de nappe se basera sur la relation complexe entre le potentiel matriciel de l’eau du sol, les niveaux de nappe et différents paramètres d’évolution des propriétés édaphiques et climatiques, ainsi qu’une fine description de la topographie du terrain. Une approche par modélisation intégrée de la gestion de l’eau à l’échelle de la ferme sera au cœur de ce projet. La performance de cette gestion sera testée à différentes échelles spatiales d’intégration afin d’évaluer la pertinence économique d’intégrer de tels systèmes de contrôle des niveaux d’eau. Ce projet permettra de former une trentaine d’étudiants de différents niveaux dans un secteur en devenir et en demande, et aura des retombées économiques et environnementales importantes en exploitation de cannebergières. Il aura également des répercussions importantes pour les entreprises participantes, à la fois sur leur productivité, leur gestion responsable et, particulièrement pour Hortau, sur l’amélioration des performances de leurs produits.

Financement : CRSNG – Subvention de recherche et développement coopérative (via l’Université Laval)

Entreprises partenaires : Hortau, Canneberges Bieler, Transport Gaston Nadeau, Ferme Daniel Coutu, Atocas Blandford et Pampev

Chercheurs impliqués : Silvio J. Gumière (chercheur principal) et Jacques Gallichand, Université Laval

Développement d’outils de modélisation hydrologique distribuée pour appuyer le développement durable et l’adaptation aux changements climatiques

Ce projet représente la continuité d’un programme de recherche à long terme amorcé en 2003. Les objectifs généraux sont :

(i) la quantification à l’échelle du bassin des services hydrologiques des milieux humides afin d’évaluer leur potentiel d’atténuation des crues et des étiages;

(ii) le développement d’un modèle de conception de bandes riveraines pour les bassins agricoles;

(iii) la validation d’outils de premières instances de prédiction des temps de parcours de contaminants déversés accidentellement dans un réseau hydrographique afin de contribuer à la protection des sources destinées à l’alimentation en eau potable.

Les méthodes et approches pour atteindre chacun de ces objectifs sont respectivement :

(i) le développement, à partir d’observations in situ sur des sites pilotes et d’implantation dans un système de modélisation hydrologique intégré, de modules mécanistes de fonctionnement des milieux humides et la réalisation d’analyses de sensibilité et des incertitudes sur les paramètres;

(ii) le développement d’une méthode pour déterminer le nombre potentiel d’écoulements de surface concentrés par versant et une analyse de l’impact, sur la largeur de la bande riveraine, de la résolution de modèles numériques d’altitudes (MNA) dérivés d’images stéréoscopiques;

(iii) la validation, à l’aide d’observations in situ (vitesses d’écoulement, concentrations d’un traceur) et de la modélisation hydrodynamique 2D, d’outils de modélisation hydrologique 1D de prédiction des temps de parcours de contaminants conservatifs dans un réseau hydrographique.

Ce programme de recherche répond à une demande croissante d’outils de modélisation pour appuyer les décideurs dans la gestion de l’eau. À titre d’exemple, les retombées des objectifs (i) et (ii) contribueront au besoin d’évaluation de politiques fédérales et provinciales de mise en place de programmes de préservation et restauration des milieux humides et des bandes riveraines à l’échelle du bassin. Ceux de l’objectif (iii) suscitent déjà l’intérêt de la Ville de Québec qui devra se conformer à la législation future découlant de la nouvelle stratégie de protection et de conservation des sources d’eau potable du Québec. De plus, le déversement de pétrole du 6 juillet 2013 à Lac-Mégantic démontre sans l’ombre d’un doute le besoin de mettre au point des outils de premières instances de prédictions des temps de parcours minimaux entre le point de déversement d’un contaminant et les prises d’eau en aval des municipalités riveraines. Nos travaux de R et D seront transposables à tout autre organisme ou institut et firme de génie-conseil œuvrant dans des contextes hydrologiques similaires.

Financement : CRSNG – Subvention à la découverte

Autres projets en cours

• Bilan des nutriments (phosphore, azote) et évaluation de scénarios d’assainissement de leurs sources sur la qualité de l’eau du lac Saint-Charles (Financ. : Ville de Québec, Mitacs – Programme Élévation)
• Cartographie des zones inondables des MRC Vaudreuil-Soulanges et Argenteuil (Financ. : MRC de Vaudreuil-Soulanges)
• Impacts des inondations sur l’agriculture dans le bassin du lac Champlain et de la rivière Richelieu (LCRR) et développement d’indicateurs de performance + Stockage des eaux de crues par des approches actives et passives – Évaluation des caractéristiques des milieux humides et des terres agricoles riveraines pour le contrôle des crues dans le bassin LCRR  (Financ. : Commission mixte internationale)
• Intégration de scénarios de climats futurs dans la planification de la conservation et de la restauration de milieux humides dans un but de protection de la ressource en eau de la Ville de Québec (Financ. : Consortium Ouranos, Ville de Québec, OBV de la Capitale, Mitacs – Programme Accélération; Chercheur principal : M. Poulin, U. Laval)
• Modèle d’interventions localisées en conservation des sols organiques (Financ. : CRSNG – Subvention de recherche et développement coopératifs; Chercheur principal : J. Caron, U. Laval)
• Observation et modélisation de l’évaporation nette d’un complexe hydroélectrique en milieu boréal (Empreinte eau) (Financ. : CRSNG – Subvention de recherche et développement coopératifs, Hydro-Québec; Chercheurs principaux : D. Nadeau et F. Anctil, U. Laval)
• Simulation des processus hydrologiques et évaluation fonctionnelle des milieux humides du bassin de la rivière Nenjiang (Financ.: National Natural Science Foundation of China; Chercheur principal : G. Zhang, Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences)

Projets de recherche terminés

• Étude de la CMP (crue maximale probable) de baie d’Espoir (Financ. : Hatch)
• Évaluation globale de la prise en charge de la problématique du surplus de nutriments et des éclosions de cyanobactéries (Financ. : Commission mixte internationale)
• Identification d’un réseau de milieux humides contribuant à la gestion des eaux pluviales et à la réduction des solides en suspension pour la Ville de Québec (Financ. : Ville de Québec et Fonds Municipal Vert; Chercheur principal : M. Poulin, U. Laval)
• Logiciel conseil en gestion et restauration des sols minéraux (Financ. : CRSNG – De l’idée à l’innovation; Chercheur principal : J. Caron, U. Laval)
• Planification d’ensemble des travaux du point de vue hydrologique et hydraulique (Financ. : MRC de Vaudreuil-Soulanges)
• Réduction du temps de calcul et volume de stockage du modèle Hydrotel (Financ. : Ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques du Québec)

Prévision des apports hydrologiques au Yukon dans le contexte climatique actuel en changement

L’objectif de ce projet est de mettre en place un système de modélisation hydrologique distribuée sur des bassins hydrographiques d’importance pour Yukon Energy Corporation (YEC).  Ce système servira à la prévision opérationnelle des apports aux réservoirs pour différents horizons temporels (ex. : 1-14 jours) ainsi que pour la planification saisonnière et celle à plus long terme. Cette dernière sera réalisée à partir du système de modélisation pour anticiper les impacts des changements climatiques sur les apports, quant à leur disponibilité et leur distribution dans le temps, ainsi que sur les événements extrêmes. Les résultats apporteront de l’information stratégique pour l’évaluation de projets énergétiques potentiels pour approvisionner le Yukon en énergie électrique suffisante pour satisfaire les demandes anticipées. La compréhension des changements climatiques et des effets associés seront d’une grande utilité pour les autres besoins tels que les activités de renouvellement de permis d’opération. À titre d’exemple, le permis d’opération du réservoir hydroélectrique d’Aishihik arrivera à échéance le 31 décembre 2019. En prévision de ce renouvellement, YEC amorce une série d’études environnementales et d’ingénierie qui se dérouleront sur quatre ans, incluant des consultations auprès des principaux acteurs. Ceci sera fait selon un processus de décision structuré afin de bien illustrer les alternatives d’opération associées à ce permis qui sera remis dans un premier temps au Yukon Environmental and Socio-economic Assessment Board pour évaluation et puis au Yukon Water Board pour l’octroi du permis.

Financement : CRSNG – Recherche et développement coopérative et Yukon Energy Corporation

Collaborateurs : Diane Chaumont (Consortium Ouranos), Richard Turcotte (MDDELCC), Clinton Sawicki (Yukon College), Jos Samuel et Brian Horton  (Northern Climate Exchange), Shannon Mallory (Yukon Energy Corporation)

Drainage et infiltration de l’eau dans les sols organiques en maraîchage

L’équipe du professeur Jean Caron de l’Université Laval réalise des travaux de R et D en irrigation et drainage agricoles. Lors d’un projet antérieur, l’INRS a réalisé l’interface graphique du logiciel AGIRRSOL et la programmation des algorithmes de calcul. Ce logiciel permet de faire une régie optimale adaptée aux besoins en eau des plantes en fonction d’information provenant du sol et des cultures, des prévisions météorologiques et de la capacité d’intervention. Dans le cadre d’un nouveau projet en drainage et infiltration de l’eau dans les sols organiques en maraîchage, l’équipe du professeur Caron souhaite remettre aux entreprises agricoles de ce partenariat une version améliorée d’AGIRRSOL qui offrira de nouvelles fonctionnalités liées à l’avancement des connaissances acquises (cartes de compaction, connaissances sur l’infiltration de l’eau, etc.). L’objectif de ce projet est d’améliorer la méthode de mise à jour automatique des données météorologiques en la rendant stable et durable ainsi que de permettre la délimitation automatique des polygones de plantation à partir des données fournies par le logiciel DataTrace. L’ajout des cultures « Céleri » et « Oignon » sera également effectué ainsi que l’affichage dans GoogleMap des cartes de résultats RFU générées par le logiciel.

Financement : CRSNG – Subvention de recherche et développement coopérative (via l’Université Laval)

Collaborateurs : Jean Caron et Silvio J. Gumière, Université Laval

Adaptation du modèle hydrologique HYDROTEL au milieu boréal – II : modélisation des processus hydrologiques et analyses de sensibilité, d’identifiabilité et d’incertitudes

Un premier projet CRSNG-RDC portant sur le potentiel d’application d’HYDROTEL au milieu boréal avec une attention particulière sur la modélisation des processus hydrologiques liés au bilan d’énergie et aux écoulements dans les milieux humides et lacs à sorties multiples s’est déroulé entre 2006 et 2009. Ce projet a produit des résultats prometteurs qui incitent la poursuite des travaux selon trois grandes thématiques de travail :

(i) modélisation des processus hydrologiques [désagrégation sous grille de la précipitation simulée par le MRCC (Modèle régional canadien du climat); détermination des propriétés hydrodynamiques des horizons des sols organiques boréaux, mesure in situ de l’emmagasinement d’un petit bassin versant dominé par une tourbière minérotrophe; estimation à l’aide d’isotopes stables de la contribution à l’écoulement des différentes couches du sol; gel/dégel des sols; accumulation/fonte du couvert nival; comparaison des schémas de surface d’HYDROTEL et du MRCC];

(ii) calage et analyses de sensibilité, d’identifiabilité et d’incertitudes d’HYDROTEL;

(iii) amélioration des plateformes informatiques HYDROTEL et PHYSITEL. Pour les grands bassins du Nord comme ceux du Complexe La Grande, l’utilisation du modèle HYDROTEL requiert quelques travaux préliminaires supplémentaires incluant les quatre activités suivantes : (1) Analyser l’influence des conditions climatiques sur le sol (gel et dégel) et sur les régimes d’écoulement. Tester la capacité du modèle HYDROTEL à simuler dynamiquement l’écoulement; (2) Caractériser les différents types de sols qui composent l’ensemble du Complexe La Grande et proposer pour chacun d’eux des paramètres appropriés; (3) Intégrer la modélisation de l’écoulement dans les tourbières et proposer pour ce type d’écoulement les bornes pour le calage des paramètres du modèle; et (4) Mettre à jour le modèle HYDROTEL afin qu’il soit apte à la simulation des crues maximales probables sur le Complexe La Grande.

Adaptation d’HYDROTEL aux grands bassins nordiques – Cas du Complexe La Grande

Dans le cadre de la révision des crues maximales probables (CMP) au complexe de La Grande Rivière (Complexe La Grande), une modélisation hydrologique du bassin correspondant est nécessaire. Compte tenu des récentes remises en question des résultats de la CMP fournis en 2005 par le modèle hydrologique HSAMI, il a été proposé, entre autres, d’utiliser pour cette révision un modèle hydrologique distribué. En l’occurrence le modèle HYDROTEL dont la prise en mains est en train d’être complétée par Hydro-Québec. Le modèle qui est maintenant convenablement calé pour un certain nombre de bassins répond aux attentes dans les bassins du Sud. Toutefois, pour les grands bassins du Nord comme ceux du Complexe La Grande, l’utilisation du modèle requiert des travaux d’adaptations. Lors d’une première étude, nous avons réalisé les premières adaptations d’HYDROTEL et produit une version alpha 64 bits. Les résultats obtenus ont été très encourageants et incitent maintenant l’INRS et Hydro-Québec à poursuivre les travaux dans le cadre de ce projet. Ces travaux sont regroupés sous trois rubriques d’activités : (i) recherche, (ii) intégration et (iii) assistance et soutien.

Financement : Hydro-Québec Production – Hydrologie
Collaborateurs : Louise Rémillard, Brou Konan et Maturin Daynou (Hydro-Québec Production – Hydrologie)

Impact des changements climatiques sur le risque de contamination de l’eau par les produits phytosanitaires 

Les changements climatiques risquent d’affecter l’agriculture de diverses manières, positivement ou négativement. Le réchauffement pourrait permettre de meilleurs rendements agricoles et l’implantation de certaines cultures dans de nouvelles régions. Cependant, il pourrait augmenter le nombre de sécheresses, augmentant le stress dans les cultures. Les changements climatiques pourraient aussi provoquer une augmentation du nombre d’applications de pesticides, potentiellement causée par la migration vers les pôles de nouvelles espèces de mauvaises herbes, d’insectes ravageurs ou de maladies, et par l’augmentation de l’occurrence et de l’abondance des espèces déjà problématiques. Avec l’augmentation probable de la fréquence et de l’intensité des événements pluvieux sur plusieurs régions au Canada, il appert que les pertes de pesticides par ruissellement de surface pourraient augmenter et potentiellement représenter une menace pour la qualité de l’eau. L’objectif de ce projet est d’évaluer l’impact des changements climatiques sur la contamination de l’eau par les pesticides agricoles durant la période 1981-2040 pour les cultures et ennemis suivants : mauvaises herbes affectant le maïs, le soya et le blé, ainsi que trois insectes (charançon de la prune, mouche de la pomme, carpocapse de la pomme) et deux maladies (feu bactérien, tavelure du pommier) affectant la pomme. Les données de 23 simulations climatiques ont été utilisées sur 28 sites (champs ou vergers) québécois et l’impact du climat sur les cultures et leurs ennemis a été évalué à partir de modèles du Centre informatique de prévision des ravageurs en agriculture (CIPRA), logiciel bioclimatique développé par Agriculture et Agroalimentaire Canada. Au total, 21 ingrédients actifs ont été considérés. Le transport des pesticides dans le sol et dans l’eau de ruissellement de surface a été simulé par le modèle PRZM (Pesticide Root Zone Model) version 3.12.3 et une approche stochastique a été utilisée afin de tenir compte de l’incertitude associée aux paramètres du modèle de transport. L’évaluation a été faite sur certains ennemis seulement puisque les interactions avec le climat et la culture sont spécifiques à chaque ennemi. À notre connaissance, ce projet est la première étude de cas canadienne évaluant l’impact des changements climatiques à la fois sur les applications de pesticides et sur les pertes par ruissellement de surface. La méthodologie développée tient compte de l’ensemble des sources d’incertitude et peut être adaptée pour d’autres cultures et ennemis. Ce projet s’inscrit dans un objectif plus global d’assurer la durabilité environnementale des activités agricoles.

Financement : Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC)
Collaborateurs : Patrick Gagnon, Claudia Sheedy et Gaétan Bourgeois (AAC); Gérald Chouinard (IRDA); Pierre Lafrance (INRS)
Autres collaborateurs : René Audet (AAC); Blaise Gauvin St-Denis et Anne Blondlot (Consortium Ouranos); Danielle Bernier, Pierre-Antoine Thériault et Marie-Hélène April (MAPAQ); Isabelle Giroux, Jean-Thomas Denault et Julie Corriveau (MDDELCC)