LES LAURÉATS ET LEUR PROJET
2024
Mme Justine Petrucci
Polytechnique Montréal
Projet Priorisation stratégique des bassins versants pour réduire les débordements d'égouts unitaires
dans le contexte des changements climatiques
Le projet se concentre sur la gestion des débordements d'égout unitaire (DEU) et l'impact du changement climatique sur ces événements. Les DEU se produisent lorsque le système d'égouts est saturé, entraînant le déversement direct d'eaux usées non traitées dans les cours d'eau lors de fortes pluies ou de la fonte des neiges. Ces déversements altèrent la qualité de l'eau, mettent en danger la santé publique et affectent les écosystèmes aquatiques. Le changement climatique, en augmentant la fréquence des précipitations extrêmes, aggrave ces problèmes. Il est donc crucial de mettre en place des mesures d'atténuation adaptées.
Ce projet vise à développer un index de priorisation des bassins versants urbains pour choisir les meilleurs emplacements pour ces mesures, en utilisant un modèle prédictif et une méthode empirique combinés avec des données de précipitations sous des scénarios climatiques.
L'index permet d'identifier les zones les plus critiques pour la mise en œuvre des mesures d'atténuation en tenant compte des risques microbiologiques et des impacts du changement climatique. Cette approche permet de gérer les ressources et les interventions de manière plus efficace en ciblant les zones les plus vulnérables. Les résultats montrent une augmentation exponentielle des événements de DEU avec les scénarios climatiques futurs.
Le projet souligne l'importance de la localisation spatiale pour prioriser les bassins urbains et mettre en œuvre les mesures d'atténuation, fournissant des informations précieuses aux planificateurs urbains pour faire face aux défis climatiques et protéger les cours d'eau. Appliqué à une grande ville du Québec, ce projet pourrait être intégré dans un système de contrôle en temps réel pour améliorer la résilience face aux DEU et au changement climatique. En mettant l'accent sur la planification urbaine stratégique, le projet propose une méthode adaptable à différents contextes urbains pour une gestion durable des eaux pluviales et une meilleure protection de la santé publique.
2023
Mme Mahnoush Maleki
Université Laval
Projet Gestion adaptative des débits des réseaux de distribution d’eau pour contrôler la qualité de l’eau
La recherche proposée est de développer une démarche méthodologique originale à grande échelle pour déterminer les coefficients de 1er ordre de dégradation du chlore totale (kt) et aux parois (kw) de conduites de différentes caractéristiques physiques le long de parcours hydrauliques et dans le volume
La dégradation totale du chlore varie dans l’espace le long des parcours hydrauliques de l’usine de production aux points de consommation. Ces parcours sont composés de séries de conduites qui sont caractérisées par une année d’installation qui permet de déterminer leur âge, un diamètre à la pose (qui va changer différemment avec l’âge et la rugosité du matériau) et leur longueur.
La démarche méthodologique à grande échelle a été conçue suite à la réalisation des étapes suivantes:
- sélectionner des quartiers couvrant une grande diversité de parcours hydrauliques à partir de l’analyse de cartes montrant les années d’installation, diamètres et matériaux des conduites;
- décortiquer les parcours de l’eau simulés de l’usine jusqu’à chacun des nœuds du modèle hydraulique (EPANET) des quartiers choisis;
- faire des regroupements [année d’installation/diamètre/matériau] afin de créer un nombre (5-10) de catégories relativement homogènes quant à l’effet paroi’;
- choisir les points d’échantillonnage (80-120) de sorte de bien circonscrire des sections de conduites dans une même catégorie;
- réaliser 2 campagnes d’échantillonnage (été 2020 et 2021) pour mesurer la température de l’eau et la concentration en chlore résiduel libre (CCRL) qui servira à déterminer les kt;
- prendre des échantillons en bouteille à l’entrée des quartiers lors des 2 campagnes afin de déterminer kb en laboratoire ; et
- déterminer les valeurs de kw pour chaque catégorie de conduites. Le désinfectant le plus courant étant le chlore, ce projet vise à déterminer les caractéristiques les plus importantes des conduites qui affectent les coefficients de dégradation du chlore.
Ces caractéristiques ont été identifiées sur la base d'analyses statistiques qui les relient à des valeurs de coefficients de kb et kw estimées dans des conditions réelles à grande échelle sur un système de distribution.
L'autre objectif de ce projet est de déterminer les caractéristiques et les emplacements des conduites les plus pertinents pour déterminer au mieux les coefficients de dégradation du chlore dans un réseau de distribution.
2022
Madame Sabrina Désilets
Polytechnique Montréal
Projet Le cœur de ma ville - Mémoire sur une vision de la vocation de l’ancienne carrière de brique de La Prairie - Proposition de développement du terrain appartenant à Poirier. Inc
Alors qu’un promoteur immobilier venait d’acheter le terrain de l’ancienne carrière de brique (devenue terrain de jeu pour les jeunes et boisé où se balader pour les plus vieux). Ce terrain, situé en plein cœur de la ville, forme un trou béant de 1 km2 représentant 10% de la zone urbaine de la ville de La Prairie. Entrant à l’université en génie chimique à Polytechnique Montréal et ayant failli me retrouver au bacc en urbanisme après avoir un suivi un cours sur le développement durable urbain, j’ai décidé de me contribuer au futur de ma ville en proposant une solution à présenter au promoteur et aux citoyens quant à l’aménagement du terrain à l’occasion des consultations publiques sur la vocation du site.
Un mémoire a été rédigé qui contenait:
- un résumé des principes du développement durable urbain ;
- une étude de l’histoire de Laprairie et de la carrière de brique du point de vue de l’aménagement urbain et de ses impacts socio-économiques ;
- une analyse urbanistique de l’aménagement urbain de la ville de La Prairie ;
- une synthèse des objectifs et orientations du PMAD et du SAAD quant à l’aménagement urbain de la CMM et de la région du Roussillon ;
- une proposition détaillée d’un aménagement qui répondrait aux besoins de la municipalité, aux objectifs du PMAD et du SAAD ainsi qu’aux objectifs du promoteur et aux préoccupations des citoyens ;
- un recensement des meilleurs exemples inspirants réalisés à travers le monde et qui pourraient s’appliquer au contexte du projet d’aménagement.
Le mémoire , publié le 17 janvier 2021, est disponible en ligne sur la page des consultations publiques sur le site de la ville de Laprairie : https://www.ville.laprairie.qc.ca/app/uploads/2021/01/Le-coeur-de-ma-ville_Memoire-sur-la-vocation-de-la-carriere-de-La-Prairie_Sabrina-Desilets_Rev1.pdf (58 pages)
2021
Monsieur Genger Kelechukwe Tersoo
Université Concordia
Projet de thèse de doctorat: Analyse spatiale multicritères pour la sélection de l'emplacement des galeries multiréseaux (GMR)
La galerie multi-réseaux (GMR) consiste à rassembler l’ensemble des réseaux souterrains à l’intérieur d’un espace commun visitable répondant aux grands objectifs de développement durable. En plus d’une durée de vie estimée à plus de 100 ans, elle comporte de nombreux avantages dont une meilleure organisation de l’espace souterrain, une réduction des excavations dans les infrastructures de voirie, l’accessibilité complète aux réseaux et une flexibilité dans le déploiement des réseaux. Elle a été implantée dans plusieurs villes à travers le monde et de nombreux travaux de construction de GMR sont actuellement en cours plus particulièrement en Asie où les enjeux concernant le sous-sol urbain sont importants.
Cependant, le développement de nouveaux tunnels ces dernières années est limité et manque de planification à long terme. La planification GMR est un facteur critique dans la planification de l'espace souterrain urbain, une partie essentielle de la planification urbaine. La sélection de l'emplacement des GMR est une phase cruciale pour la planification des GMR. Ce n'est pas simple car cela dépend de plusieurs critères, comme le volume de trafic et la densité des services publics. Ce projet fournit une méthode générale pour la sélection de l'emplacement du GMR à différentes échelles urbaines (par exemple, rue, quartier, arrondissement) en utilisant l'analyse spatiale du système d'information géographique (GIS).
La prise de décision multicritères (MCDM) est utilisée dans ce projet pour sélectionner les emplacements potentiels du GMR. Les poids des critères sont calculés à l'aide de trois méthodes MCDM. Le score total avec les poids de chaque segment de route est calculé et classé pour sélectionner les meilleurs emplacements pour la construction du GMR. Une étude de cas est utilisée pour démontrer la faisabilité de la méthode proposée.
2020
Madame Shadab Shishegar
Institut National de la Recherche Scientifique (INRS)
Centre Eau, Terre et environnement
Projet de thèse de doctorat: Contrôle en temps réel des bassins d'orage pour une gestion durable et adaptative des eaux pluviales en milieu urbain.
Résumé du projet
Le but de ce projet était de développer et de tester des stratégies de contrôle prédictif en temps réel des systèmes de gestion des eaux pluviales, comme composante de la ville intelligente. L'hypothèse à vérifier était que ce type de contrôle peut améliorer la performance des systèmes de gestion des eaux pluviales en termes de qualité et de quantité d'eau. Un cadre décisionnel intelligent, combinant un algorithme d’optimisation et des règles de contrôle, a été proposé afin d’améliorer la performance des systèmes de gestion des eaux pluviales. La résilience globale du système dans des situations critiques, telles que des épisodes pluvieux plus intenses en raison du changement climatique, a été discutée en fournissant une analyse comparative des approches de contrôle dynamique et statique.
De plus, la capacité de réduction de l'érosion des cours d’eau récepteurs a été analysée et les impacts des incertitudes liées aux prévisions de précipitations sur la performance de l’approche proposée ont été étudiés. Enfin, un modèle de réseau de neurones hyper-complexe à valeur octonionique a été développé pour prédire les débits acheminés aux bassins d’eaux pluviales. L’intégration de ce modèle à la stratégie de contrôle développée permet une estimation plus rapide des débits d'entrée qui doivent être fournis, en temps réel, à la stratégie de contrôle. Les résultats obtenus montrent que l’approche de contrôle proposée a la capacité d’améliorer la performance des systèmes de gestion des eaux pluviales, en matière de quantité et de qualité d’eau, que ce soit dans des conditions météorologiques normales ou en considérant le changement climatique. L’approche locale offre une réduction moyenne de 76 % des débits de pointe et un temps de rétention moyen de 19 h en climat futur, qui est lié à l’amélioration de la qualité des eaux rejetés.
À l’échelle globale, l’approche de contrôle développée améliore toujours la réduction du débit de pointe et le temps de rétention de l’eau, de 54 % et 14 h respectivement en présence du changement climatique. De plus, lorsque les incertitudes liées aux prévisions de précipitations sont prises en compte, les résultats montrent la capacité de la stratégie de contrôle à rétablir la fiabilité du système face à des événements imprévus, ce qui permet au système de revenir vers un était normal après une défaillance éventuelle.
La pertinence du projet pour le milieu des infrastructures municipales
Les infrastructures de gestion des eaux pluviales urbaines sont confrontées à de nombreux défis dont le changement climatique, l’urbanisation (qui augmente l’imperméabilité des surfaces) et la croissance démographique. La méthode proposée permet un contrôle optimal des infrastructures municipales de gestion des eaux pluviales à l’échelle du bassin versant, en manipulant les vannes de sortie pour fournir des débits de sortie optimisés pour les bassins de rétention des eaux pluviales.
Ces débits optimaux sont sélectionnés de manière à éviter les débordements des bassins et à respecter les deux critères de contrôle suivant : 1) le débit de pointe rejeté dans le cours d'eau récepteur est minimisé afin de réduire les risques d’inondation et d’érosion dans le cours d’eau récepteur, et 2) le contrôle de la qualité des eaux rejetées est réalisé en maximisant le temps de rétention afin d’augmenter la sédimentation des matières en suspension et d’autres polluants particulaires dans le bassin de rétention.
2019
1er Prix - Le Prix Relève - 3e cycle universitaire
Xiangbing Kong
Faculté de génie civil de l’Université Laval)
Projet de doctorat intitulé : Development of Design Tools for Convection Mitigation Techniques to Preserve Permafrost under Northern Transportation Infrastructure.
Résumé du projet :
Les infrastructures de transport jouent un rôle majeur dans le développement socio-économique des régions nordiques. La construction de remblais combinés aux changements climatiques engendrent des impacts négatifs sur le pergélisol sous-jacent, causant la dégradation des infrastructures.
Des techniques de mitigation ont été proposées et testées pour limiter la dégradation du pergélisol. Toutefois, il y a peu d'informations disponibles sur les procédures de conception ou sur des lignes directrices.
Le but de ce projet est de développer des outils d'ingénierie améliorés pour les techniques de stabilisation convectives, se concentrant sur le remblai à convection d'air (ACE) et le drain thermique.
Plus spécifiquement, l'approche du bilan thermique est proposée pour déterminer la condition thermique de remblais conventionnels et pour permettre la sélection de la technique de mitigation la plus appropriée pour extraire la chaleur en excès transmise au sol, si le système est actuellement instable, ou pour donner un facteur de sécurité considérant une instabilité future estimée.
Quatre modèles thermiques ont été développés et calibrés à partir de données mesurées sur des sites expérimentaux. Un abaque de bilan thermique pour les remblais conventionnels ainsi que plusieurs abaques de capacité d'extraction de chaleur pour l'ACE et le drain thermique ont été développés et validés utilisant, respectivement, des simulations numériques et les données de sites d'essais du Yukon et du Nord du Québec, Canada. Ces abaques permettent aux concepteurs et ingénieurs de concevoir des remblais à convection d'air et des drains thermiques optimisés pour limiter, ou même éviter, le dégel du pergélisol à des sites spécifiques.
Le 1er prix du Prix Relève - 2e cycle universitaire-
Yisha Luo
Faculté de génie civil de l’Université Concordia
, () pour son projet de maîtrise intitulé : Multi-Criteria Spatial Analysis for Multi-Purpose Utility Tunnel Location Selection.
- Le 2e prix du Prix Relève - 2e cycle universitaire- : Sarra Besbes, (faculté de génie civil de l’École Polytechnique de Montréal) pour son projet de maîtrise intitulé : Optimisation de la filtration directe à l’usine Charles J.-Des Baillets de la Ville de Montréal : étude pilote.
- Le Prix Relève - 1er cycle universitaire-: Ève Laguë (programme de Design de l’environnement de l’École de Design de l’Université du Québec à Montréal) pour son projet de baccalauréat intitulé : La piétonnière
