Projets d'études et stages offerts

Expertises

Hydrologie et infrastructures urbaines , Gestion de l'eau , Hydraulique , Modélisation , Qualité de l'eau

Téléphone
418 654-3776

Télécopieur
418 654-2600

Courriel
sophie.duchesne@ete.inrs.ca

Centre Eau Terre Environnement

490, rue de la Couronne
Québec (Québec)  G1K 9A9
Canada

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Intérêts de recherche

Les intérêts de recherche de la professeure Duchesne concernent principalement la gestion de l’eau en milieu urbain, soit la gestion des eaux pluviales et usées, la gestion des réseaux de distribution d’eau potable, la planification des interventions de renouvellement des infrastructures urbaines d’eau, ainsi que l’impact des eaux urbaines sur les cours d’eau naturels et leurs bassins versants.

Avec son équipe, elle travaille au développement et à l’application de modèles mathématiques (simulation des écoulements, de la qualité de l’eau, du comportement des infrastructures), d’algorithmes et d’outils d’aide à la décision en vue d’améliorer la gestion des ressources en eau et des infrastructures d’eau.

 

Futurs étudiants

J’invite les personnes souhaitant réaliser une maîtrise ou un doctorat en sciences de l’eau à l’INRS à me contacter. Plusieurs projets sont possibles dans les domaines de l’hydrologie urbaine, de l’hydraulique et de la gestion des infrastructures urbaines d’eau.

Son équipe

Antoine Dubé

Doctorat

Bahareh Ghorbani

Doctorat

Emmanuel Demard

Maîtrise

Freddy Houndekindo

Maîtrise

Kelly Proteau

Maîtrise

Khalid Aglida

Maîtrise

Marie-Ève Jean

Doctorat

Reza Yousefian

Doctorat

Véronique Guay

Maîtrise

Zakaria El Haji

Maîtrise

Hadi Bali

Doctorat – codirection (U. Laval)

Rose Senneville

Maîtrise – codirection (U. Laval)

 

Formation universitaire

  • B. Sc. Génie civil, Université Laval
  • Ph. D. Sciences de l’eau, Institut national de la recherche scientifique

 

Biographie

La professeure Sophie Duchesne a fait un stage de recherche à la Warnell Schoolof Forest Resources, University of Georgia, États-Unis, et un stage postdoctoral à l’Institut de Radioprotection et de Sûreté nucléaire (IRSN), France.

Elle a élargi ses expériences professionnelles comme analyste en ressources hydrauliques de la Ville d’Ottawa et comme associée de recherche au Centre Eau Terre Environnement de l’Institut national de la recherche scientifique.

 

Projets de recherche récents

 

Gestion des eaux pluviales : Adaptation aux changements climatiques par l’intégration d’infrastructures vertes et d’infrastructures intelligentes

Ce programme de recherche vise à accroître les connaissances scientifiques et à développer des outils et modèles permettant d’améliorer la gestion des eaux pluviales en milieu urbain, tant en conditions estivales qu’hivernales. Il se concentre sur trois thèmes principaux qui sont : 1) l’analyse des patrons temporels de pluie en vue d’améliorer la conception et l’opération des ouvrages et des réseaux de gestion des eaux pluviales; 2) l’optimisation des bénéfices à long terme, en mettant l’accent sur les bénéfices en matière de qualité de l’eau et en tenant compte des besoins en entretien des ouvrages; 3) l’optimisation des interventions en milieu déjà bâti pour soulager les infrastructures existantes et réduire les débordements de réseaux unitaires en temps de pluie. Les travaux s’appuieront sur des données partagées par dix municipalités partenaires ainsi que sur l’acquisition de données de terrain (hydrologie et qualité de l’eau) en neuf sites (pavage perméable, biorétention, rétention sous chaussée et bassins d’orage). Les résultats conduiront à la mise en place, à moindre coût, de solutions procurant une protection accrue des milieux récepteurs et des infrastructures, dans un contexte où la pression sur ceux-ci s’accroît en raison du développement du territoire et des changements climatiques.

Financement : CRSNG – Subvention Alliance; Villes de Québec, Montréal, Boucherville, Candiac, Rivière-du-Loup, Repentigny, St-Hyacinthe, St-Charles-Borromée, Victoriaville et Adstock; Soleno
Collaborateurs : Geneviève Pelletier (U. Laval), Paul Lessard (U. Laval)

 

Essai d’un enrobé drainant et d’une chaussée réservoir comme ouvrage de gestion des eaux pluviales pour un stationnement

Le projet de recherche consiste à étudier un stationnement municipal construit selon les méthodes conventionnelles (revêtement imperméable et structure de chaussée classique) avant et après sa réfection complète qui intégrera une chaussée réservoir recouverte d’un enrobé drainant.Le principal objectif du projet de recherche est d’évaluer la performance environnementale, hydrologique et hydraulique des enrobés drainants et des chaussées réservoirs comme ouvrage de gestion des eaux pluviales. Les objectifs spécifiques sont de : 1) évaluer le potentiel d’amélioration de la qualité des eaux de ruissellement (réduction de la pollution); 2) évaluer le potentiel de gestion des débits et volumes de ruissellement; 3) évaluer l’impact de ce type d’ouvrage sur la température des eaux de ruissellement; et formuler des orientations pour améliorer la performance générale de l’ouvrage lors de futurs projets.

Financement : Ministère des Transports du Québec
Collaborateurs : Geneviève Pelletier (U. Laval), Paul Lessard (U. Laval)

 

Détérioration structurale des réseaux de distribution d’eau potable : processus et moyens d’intervention

La détérioration structurale des réseaux de distribution d’eau potable, due à leur vieillissement, est une préoccupation grandissante en raison notamment des coûts d’intervention et de remise à niveau, de son impact sur la sécurité de l’approvisionnement en eau potable et des nuisances engendrées par les nombreux travaux de réfection requis. L’objectif principal de ce projet est, d’une part, d’accroître les connaissances au sujet des facteurs accélérant la détérioration structurale des divers éléments composant les réseaux de distribution d’eau potable et, d’autre part, d’étudier la performance de diverses mesures de protection. La proposition est divisée en volets projets de recherche connexes qui sont : i) l’étude des causes et solutions à la corrosion des composantes des réseaux d’eau potable; ii) l’identification des facteurs ayant un impact significatif sur la détérioration structurale des conduites et leur intégration dans un modèle de prédiction des taux de bris. La méthodologie s’appuie sur la collecte et l’analyse de données existantes auprès de la Ville de Québec et d’autres municipalités canadiennes, sur la récolte de nouvelles données au sujet des conduites et des sols de la Ville de Québec, sur l’auscultation par tomodensitométrie de diverses composantes du réseau de Québec, sur divers types d’analyses statistiques et sur la modélisation mathématique.

Financement : CRSNG – Subventions de recherche et développement coopérative et Ville de Québec
Collaborateurs : Peter Vanrolleghem (U. Laval), Geneviève Pelletier (U. Laval)

 

Outils et modèles pour la gestion hydraulique améliorée des réseaux de distribution d’eau potable

Le programme de recherche concerne le développement d’outils et connaissances pour améliorer la gestion des réseaux de distribution d’eau potable, tant en situation normale que lors d’événements exceptionnels. On vise ainsi à distribuer à tous les usagers, en tout temps, une eau potable de qualité, à une pression suffisante, tout en minimisant les coûts ainsi que les impacts sur la ressource eau. Plus précisément, les problématiques abordées à moyen terme sont celles de : i) la détection de contaminations éventuelles de l’eau distribuée et la mise en place de stratégies de réponse à ces contaminations; ii) la gestion dynamique de la pression; iii) la mise à jour des modèles hydrauliques, en temps réel, à partir de mesures de débits et pressions en réseau. Globalement, la méthodologie de recherche s’appuie sur la modélisation mathématique des écoulements, sur la mise en place de nouveaux algorithmes de calcul et sur des essais au laboratoire de simulation hydraulique de l’INRS. Ces travaux contribueront à l’amélioration de la gestion des réseaux d’eau potable, permettant ainsi de protéger la santé des citoyens tout en préservant la ressource eau et en réduisant les coûts liés à ces opérations.

Financement : CRSNG – Subvention à la découverte

Activités scientifiques

Diplômé(e)s

Enseignement

Gestion de l’eau en milieu urbain (ETE404)

Ce cours offre un aperçu global de tous les aspects touchant à la gestion de l’eau en milieu urbain. Les différents thèmes abordés sont : le cycle de l’eau en milieu urbain; le captage, le traitement et la distribution de l’eau potable; la collecte, le transport et le traitement des eaux usées et pluviales; la gestion des eaux pluviales et des réseaux de collecte en temps de pluie; les critères de dimensionnement des ouvrages; le diagnostic, l’entretien, la réhabilitation et le renouvellement des réseaux de conduites; l’impact des changements climatiques sur l’eau et les infrastructures ainsi que l’adaptation à ces changements; les défis liés à la gestion de l’eau en milieu urbain tels que la protection des cours d’eau, les aspects administratifs et l’intégration dans une perspective de développement durable.

Publications

2010-2020

Shishegar, S., S. Duchesne, G. Pelletier et R. Ghorbani (2021). A smart predictive framework for system-level stormwater management optimization. Journal of Environmental Management, 278(Part 1): 111505. doi: 10.1016/j.jenvman.2020.111505.

Pourcel, F. et S. Duchesne (2020). Comparative analysis of air scouring and unidirectional flushing of water distribution systems. Journal of Water Supply: Research and Technology – AQUA. 69(6): 578-590. doi: 10.2166/aqua.2020.146.

Betis, H., A. St-Hilaire, C. Fortin et S. Duchesne (2020). Development of a Water Quality Index for watercourses downstream of harvested peatlands. Water Quality Research Journal, 55(2): 119-131. doi: 10.2166/wqrj.2020.007.

Pourcel, F., S. Duchesne et M. Ouellet (2020). Evolution of the relationship between total suspended solids concentration and turbidity during flushing sequences of water pipes. Journal of Water Supply: Research and Technology – AQUA, 69(4): 376-386. doi: 10.2166/aqua.2020.127.

Hafdhi., S., S. Duchesne et A. St-Hilaire (2020). Hydraulic modeling of sedimentation basins downstream of harvested peatlands for the assessment of their performanceMires and Peat, 26: Article 07. doi: 10.19189/MaP.2019.JSP.StA.1789.

Doghri, M., S. Duchesne, A. Poulin et J.-P. Villeneuve (2020). Comparative study of pressure control modes impact on water distribution system performance. Water Resources Management, 34(1): 231-244. doi: 10.1007/s11269-019-02436-z.

Shishegar, S., S. Duchesne et G. Pelletier (2019). An optimization and rule-based approach for predictive real time control of urban stormwater management systems. Journal of Hydrology, 577: 124000. doi: 10.1016/j.jhydrol.2019.124000.

El-Housni, H., S. Duchesne et A. Mailhot (2019). Predicting the individual hydraulic performance of sewer pipes in the context of climate change. Journal of Water Resources Planning and Management, 145(11): 04019051. doi: 10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001127. 

Vaillancourt, C., S. Duchesne et G. Pelletier (2019). Hydrological performance of permeable pavement as an adaptive measure in urban areas: case studies near Montreal, Canada. Journal of Hydrologic Engineering, 24(8): 05019020. doi: 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001812.

Garneau, C., S. Duchesne et A. St-Hilaire (2019). Comparison of modelling approaches to estimate trapping efficiency of sedimentation basins on mined peatland sites. Ecological Engineering, 133: 60-68. doi: 10.1016/j.ecoleng.2019.04.025.

Bilodeau, K., G. Pelletier et S. Duchesne (2019). Real-time control of stormwater detention basins as a climate change adaptation measure in mid-size cities. Urban Water, 15(9): 858-867. doi: 10.1080/1573062X.2019.1574844.

Jean, M.-E., S. Duchesne G. Pelletier et M. Pleau (2018). Selection of rainfall information as input data for the design of combined sewer overflow solutionsJournal of Hydrology, 565: 559-569. doi: 10.1016/j.hydrol.2018.08.064.

Shishegar, S., S. Duchesne et G. Pelletier (2018). Optimization methods applied to stormwater management problems: a reviewUrban Water Journal, 15(3): 276-286. doi: 10.1080/1573062X.2018.1439976.

El-Housni, H., M. Ouellet et S. Duchesne (2018). Identification of most significant factors for modeling deterioration of sewer pipesCanadian Journal of Civil Engineering, 45(3): 215-226. doi: 10.1139/cjce-2015-0293.

Ouellet, M. et S. Duchesne (2018). A method to take replaced pipes into account in the modeling of sewer pipes deteriorationUrban Water Journal, 15(4): 392-397. doi: 10.1080/1573062X.2018.1455883.

Huit articles de la Revue des Sciences de l’eau, 31(3), sur le projet “Vietnam” (2018).

Pourcel, F., I.E. Smith et S. Duchesne (2017). Slug flow simulation, a way to improve air scouring of water mains? Procedia Engineering, 186: 601-608. doi: 10.1016/j.proeng.2017.03.276.

Ha, P.T.T., N. Kokutse, S. Duchesne, J.-P. Villeneuve, A. Bélanger, H.N. Hien, B. Toumbou et D.N. Bach (2017). Assessing and selecting interventions for river water quality improvement within the context of population growth and urbanization: a case study of the Cau River basin in Vietnam. Environment, Development and Sustainability, 19(5): 1701-1729. doi: 10.1007/s10668-016-9822-7.

Hoang, K.H., M. Bernier, S. Duchesne et M. Y (2016). Rice mapping using RADARSAT-2 dual- and quad-pol data in a complex land-use watershed: Cau River basin (Vietnam). IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 9(7): 3082-3096. doi: 10.1109/JSTARS.2016.2586102.

Duchesne, S., B. Toumbou et J.-P. Villeneuve (2016). Validation and comparison of different statistical models for the prediction of water main pipe breaks in a municipal network of Québec, Canada. Journal of Water Science, 29(1): 11-24. doi: 10.7202/1035713ar.

St-Hilaire, A., S. Duchesne et A.N. Rousseau (2016). Floods and water quality in Canada – A review of the interactions with urbanization, agriculture and forestryCanadian Water Resources Journal, 41(2): 273-287. doi:10.1080/07011784.2015.1010181.

Thériault, A. et S. Duchesne (2015). Quantifying the fecal coliform loads in urban watersheds by hydrologic/hydraulic modeling: case study of the Beauport River watershed in QuebecWater, 7(2): 615-7633. doi:10.3390/w7020615.

Duchesne, S., K. Bouchard, B. Toumbou et J.-P. Villeneuve (2014). Assessing the impact of renewal scenarios on the global structural state of sewer pipes networks. Canadian Journal of Civil Engineering, 41(8): 761-768. doi:10.1139/cjce-2014-0037.

Toumbou, B., J.-P. Villeneuve, G. Beardsell and S. Duchesne (2014). A general model for water distribution pipe breaks: Development, methodology and application to a small city in Quebec, Canada. Journal of Pipeline Systems – Engineering and Practice, 5(1): 04013006. doi:10.1061/(ASCE)PS.1949-1204.0000135.

Duchesne, S., N. Chahid, N. Bouzida et B. Toumbou (2013). Probabilistic modeling of cast iron water distribution pipes corrosion. Journal of Water Supply: Research and Technology – AQUA, 62(5): 279-287. doi: 10.2166/aqua.2013.125.

Duchesne, S., G. Beardsell, J.-P. Villeneuve, B. Toumbou et K. Bouchard (2013). A survival analysis model for sewer pipe structural deteriorationComputer-Aided Civil and Infrastructure Engineering Journal, 28(2): 146-160. doi: 10.1111/j.1467-8667.2012.00773.x.

Duchesne S., Bouzida N. et Villeneuve J.P. (2011). Performance estimation of a Remote Field Eddy Current method for the inspection of water distribution pipesJournal of Water Resources Planning and Management, 137(521): 1943-5452. doi: 10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000136.

Mailhot A. et Duchesne S. (2010). Design criteria of urban drainage infrastructures under climate changeJournal of Water Resources Planning and Management, 136(2): 201-208. doi: 10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000023.

Huard D., Mailhot A. et Duchesne S. (2010). Bayesian estimation of intensity–duration–frequency curves and of the return period associated to a given rainfall eventStochastic Environmental Research and Risk Assessment, 24(3): 337-347. doi: 10.1007/s00477-009-0323-1.