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Data from the assessment of river are big data, with complex relationships. Unsupervised data mining methods can be applied on them and give relevant results for their management, if a close collaboration exists between hydroecologists and computer scientists. The extraction of partially ordered patterns from temporal sequences of physicochemical pressures preceding a biological state has been achieved. These temporal patterns allow to identify a part of the pressures involved or not in a degraded ecological status, to specify the importance of the sequences time-length before a biological assessment, to identify the characteristic pressure categories at a regional scale. To go further, we plan to extend these patterns to hydromorphological pressures.; Les données issues de la surveillance des rivières sont volumineuses, avec des relations complexes. Des méthodes de fouille de données non supervisées peuvent s’y appliquer et donner des résultats pertinents pour leur gestion, sous réserve d’une collaboration étroite entre hydroécologues et informaticiens. L’extraction de motifs partiellement ordonnés à partir de séquences temporelles de pressions physico-chimiques précédant un état biologique a été réalisée. Ces motifs temporels permettent d’identifier une partie des pressions en cause dans un état écologique dégradé ou non, de préciser l’importance de la durée des séquences avant l’évaluation de l’état biologique, d’identifier les altérations caractéristiques à l’échelle d’une hydro-écorégion. A terme nous envisageons d’élargir ces motifs aux pressions hydromorphologiques.

Sensitive biological measures of ecosystem quality are needed to assess, maintain or restore the ecological conditions of rivers. Since our understanding of these complex systems is imperfect, river management requires recognizing variability and uncertainty of bio-assessment for decision-making. Based on the analysis of national data sets (~ 1654 sites), the main goals of this work were (1) to test some of the assumptions that shape bio-indicators and (2) address the temporal variability and the uncertainty associated to prediction of reference conditions.(1) This thesis highlights (i) the predominant role of physiographic factors in shaping biological communities in comparison to human pressures (defined at catchment, riparian corridor and reach scales), (ii) the differences in the responses of biological indicators to the different types of human pressures (water quality, hydrological, morphological degradations) and (iii) more generally, the greatest biological impacts of water quality alterations and impoundments. (2) A Bayesian method was developed to estimate the uncertainty associated with reference condition predictions of a fish-based bio-indicator (IPR+). IPR+ predictive uncertainty was site-dependent but showed no clear trend related to the environmental gradient. By comparison, IPR+ temporal variability was lower and sensitive to an increase of human pressure intensity. This work confirmed the advantages of multi-metric indexes based on functional metrics in comparison to compositional metrics. The different sensitivities of macrophytes, fish, diatoms and macroinvertebrates to human pressures emphasize their complementarity in assessing river ecosystems. Nevertheless, future research is needed to better understand the effects of interactions between pressures and between pressures and the environment., Evaluer, maintenir et restaurer les conditions écologiques des rivières nécessitent des mesures du fonctionnement de leurs écosystèmes. De par leur complexité, notre compréhension de ces systèmes est imparfaite. La prise en compte des incertitudes et variabilités liées à leur évaluation est donc indispensable à la prise de décision des gestionnaires. En analysant des données nationales (~ 1654 sites), les objectifs principaux de cette thèse étaient de (1) tester certaines hypothèses intrinsèques aux bio-indicateurs et (2) d'étudier les incertitudes de l'évaluation écologique associées à la variabilité temporelle des bio-indicateurs et à la prédiction des conditions de référence. (1) Ce travail met en évidence (i) le rôle prépondérant des facteurs environnementaux naturels dans la structuration des communautés aquatiques en comparaison des facteurs anthropiques (définis à l'échelle du bassin versant, du corridor riparien et du tronçon), (ii) les réponses contrastées des communautés aquatiques aux pressions humaines (dégradations hydro-morphologiques et de la qualité de l'eau) et (iii) plus généralement, les forts impacts des barrages et de l'altération de la qualité de l'eau sur les communautés aquatiques. (2) Une méthode Bayésienne a été développée pour estimer les incertitudes liées à la prédiction des conditions de référence d'un indice piscicole (IPR+). Les incertitudes prédictives de l'IPR+ dépendent du site considéré mais aucune tendance claire n'a été observée. Par comparaison, la variabilité temporelle de l'IPR+ est plus faible et semble augmenter avec l'intensité des perturbations anthropiques. Les résultats de ce travail confirment l'avantage d'indices multi-métriques basés sur des traits fonctionnels par rapport à ceux relatifs à la composition taxonomique. Les sensibilités différentes des macrophytes, poissons, diatomées et macro-invertébrés aux pressions humaines soulignent leur complémentarité pour l'évaluation des écosystèmes fluviaux. Néanmoins, de futures recherches sont nécessaires à une meilleure compréhension des effets d'interactions entre types de pressions et entre pressions humaines et environnement.

The Australian Alps are the most significant mainland catchment but the many rivers and streams in the Alps are under increasing pressure due to recreational use and as a source of water supplies for the increasing urban developments in the region. The deteriorating quality of the waters of the alpine streams has become a major management issue. A major river (Thredbo River) is discussed in the paper as an example of the problems of water quality management., Résumé : Cet article pose le problème de la qualité des eaux dans les Alpes australiennes et de l'état des connaissances sur ce sujet pour les Parcs Nationaux où des mesures de protection sont nécessaires. La pollution des eaux, qu'elle soit naturelle ou anthropique, pose des problèmes spécifiques de gestion de ces territoires protégés. Le cas de la rivière Thredbo est exposé, tout particulièrement en ce qui concerne les mesures chimiques de concentration en phosphore et nitrates en amont et en aval d'une station de retraitement des rejets en eaux usées. Le problème de la croissance des algues en période d'étiage est également étudié ainsi que les mesures de protection contre ce phénomène., Cullen P. 15 — Gestion de la qualité des eaux dans les Alpes australiennes / Management of water quality in the Australian Alps. In: Revue de géographie alpine, tome 80, n°2-3, 1992. pp. 425-449.

Typologie des cours d’eau en Wallonie et caractérisation par la faune invertébréeVingt-cinq types de cours d’eau ont été définis en Wallonie d’après les termes de la Directive Cadre pour l’Eau en tenant compte des facteurs obligatoires et optionnels rassemblés sous trois critères :la taille (du « ruisseau » à la « très grande rivière »), la pente (faible, moyenne et forte), et cinq régions naturelles (la région limoneuse, le Condroz, la Famenne, l’Ardenne et la Lorraine belge, résumant les facteurs obligatoires altitude, latitude, longitude et géologie). Une approche par analyses multivariées appliquées à un grand nombre d’échantillons (listes taxonomiques) a permis de définir de façon plus précise certains types de rivières et de distinguer sept groupes typologiques montrant des assemblages faunistiques similaires. Conditions de référence types et définition de l’état écologique des rivières en Wallonie à l’aide de métriques biocénotiques basées sur les invertébrés Les listes faunistiques et les valeurs métriques de l’IBGN (Indice biologique global normalisé) issues du réseau d’évaluation de la qualité biologique en Wallonie ont été utilisées pour discriminer les types de rivières et pour définir les sites de référence, les conditions de référence et les limites des classes des états écologiques. Au sud du sillon Sambre et Meuse, impliquant quatre groupes typologiques de rivières, les valeurs de référence et la définition des états écologiques ont été basées et calculées sur un réseau de référence de sites de très bon état. Les « valeurs de conditions de référence » ont été définies par les médianes des métriques des sites de « très bon état ». Lorsque aucun site de très bon état n’était disponible, c’est-à-dire pour les groupes typologiques au nord du sillon Sambre et Meuse et pour la Meuse et la Sambre, les conditions de référence (ou le « potentiel écologique maximal ») et les limites de classes ont été basées sur des coefficients appliqués aux sites de « bon état » et sur jugement d’expert. Exercice pilote d’inter-étalonnage Cinquante échantillons ont été sélectionnés parmi les rivières du type d’inter-étalonnage européen R-C3 (petite taille, altitude moyenne, substrat siliceux) en Wallonie (correspondant aux « ruisseaux ardennais ») dans toute la gamme de qualités écologiques, du « très bon » au « mauvais » état. Chaque métrique de l’indice « Intercalibration Common Metrics » (ICM) a été comparée (par régression linéaire et polynomiale) aux valeurs de l’IBGN. La plus forte corrélation a été établie avec l’indice synthétique de l’ICM dont le R² très élevé (0,95) permet un inter-étalonnage précis et fiable. A un EQR (Equivalent Quality Ratio) de l’IBGN = 1 correspond un indice ICM très proche (= 1,004). En conséquence, la métrique « cote de l’IBGN » est proposée comme métrique pour l’évaluation de l’état écologique de la faune invertébrée en Wallonie. Espèces exotiques et invasivesL’ouverture récente du canal à grand gabarit Main – Danube en 1992 et la navigation qui en résulte a permis à plusieurs espèces de macroinvertébrés ponto-caspiennes d’envahir successivement les bassins du Rhin et de la Meuse. De 1998 à 2000, le réseau de mesure a enregistré quatre nouvelles espèces exotiques dans la Meuse en Belgique :une polychète (Hypania invalida) et trois crustacés (Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes). Peu avant, en 1995, le bivalve asiatique Corbicula fluminea et l’amphipode nord-américain Crangonyx pseudogracilis ont également été enregistrés pour la première fois. La dynamique des invasions a été étudiée et discutée. L’état biologique actuel (2000-2002) des masses d’eaux de surface en Wallonie et l’évolution des états biologiques sur une décennie (1990-2002) figurent dans l’étude et sont discutés. Une amélioration globale de la qualité de 6 % est enregistrée pour cette période. L’amélioration de la qualité se manifeste principalement pour les états « mauvais » et « médiocre » s’élevant à l’état « moyen ». Abstract River typology in Wallonia and invertebrate fauna characterizationTwenty-five river-types in Wallonia were defined according to the Water Framework Directive taking into account obligatory and optional factors gathered in three criteria: the size (from “brook” to “very large river”), the slope (gentle, medium and strong) and five natural regions (Loess, Condroz, Famenne, Arden and Jurassic summarising the obligatory altitude, latitude, longitude and geology factors). A multivariate approach applied to a large amount of samples (i.e. taxa lists) led to give a more accurate definition of some river-types and to discriminate seven river-type groups exhibiting similar faunal assemblages. Type-specific reference conditions and ecological status definition of rivers in Wallonia using invertebrate biocenotic metrics Faunal lists and IBGN (i.e. "Standardized Global Biological Index IBGN") metric values, evolving from the biological quality assessment network in Wallonia, were used to discriminate the river types and to define the reference sites, the reference conditions and the status class limits. South of the axis made by the Sambre & Meuse Rivers, involving four river-type groups, reference values and ecological status definition were based and calculated on a reference network of sites of high status. The "reference condition values” were defined as the median values of the metrics in all “high status” sites. Where no site of high status was available, i.e. in the others river-type groups north of the same axis and in the Rivers Sambre and Meuse themselves, reference conditions (or maximum ecological potential) and class limits were based on coefficients applied to “good status” sites and on expert judgement. Intercalibration pilot exercise Fifty samples were selected from R-C3 rivers (i.e. small, mid-altitude, siliceous) in Wallonia (corresponding to the “Arden’s brooks”) showing the widest range of ecological quality from high to bad status. Each Intercalibration Common Metric (ICM) was compared (linear and polynomial regression) to IBGN scores. The highest correlation was found with the synthetic ICM index, whose high R² (0.95) allows accurate and reliable intercalibration. To IBGN EQR (i.e. Equivalent Quality Ratio) = 1 corresponds a very close ICM index value (= 1.004). Consequently, the metric IBGN score is being proposed to act as the metric for the assessment of the invertebrate fauna ecological status in Wallonia, Belgium. Exotic and invasive species The recent opening of the canal Danube – Main in 1992 and the subsequent navigation allowed several Ponto-Caspian macroinvertebrate species to invade successively the Rhine and the River Meuse basins. From 1998 to 2000, the monitoring network recorded four new alien species in the River Meuse in Belgium: one Polychaeta (Hypania invalida) and three Crustacea (Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes). Earlier, in 1995, the Asian Bivalvia Corbicula fluminea and the North American Amphipod Crangonyx pseudogracilis were also recorded for the first time. The invasions’ dynamics were studied and discussed. Present biological status (2000-2002) of surface water-bodies in Wallonia and biological status evolution over a one-decade period (1990-2002) is included and discussed in the study. A global quality improvement of 6 % is recorded for the period. Quality improvement concerns mainly the “bad” and “poor” status raising up to “moderate” status., Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale, info:eu-repo/semantics/published

Typologie des cours d’eau en Wallonie et caractérisation par la faune invertébréeVingt-cinq types de cours d’eau ont été définis en Wallonie d’après les termes de la Directive Cadre pour l’Eau en tenant compte des facteurs obligatoires et optionnels rassemblés sous trois critères :la taille (du « ruisseau » à la « très grande rivière »), la pente (faible, moyenne et forte), et cinq régions naturelles (la région limoneuse, le Condroz, la Famenne, l’Ardenne et la Lorraine belge, résumant les facteurs obligatoires altitude, latitude, longitude et géologie). Une approche par analyses multivariées appliquées à un grand nombre d’échantillons (listes taxonomiques) a permis de définir de façon plus précise certains types de rivières et de distinguer sept groupes typologiques montrant des assemblages faunistiques similaires.Conditions de référence types et définition de l’état écologique des rivières en Wallonie à l’aide de métriques biocénotiques basées sur les invertébrés Les listes faunistiques et les valeurs métriques de l’IBGN (Indice biologique global normalisé) issues du réseau d’évaluation de la qualité biologique en Wallonie ont été utilisées pour discriminer les types de rivières et pour définir les sites de référence, les conditions de référence et les limites des classes des états écologiques. Au sud du sillon Sambre et Meuse, impliquant quatre groupes typologiques de rivières, les valeurs de référence et la définition des états écologiques ont été basées et calculées sur un réseau de référence de sites de très bon état. Les « valeurs de conditions de référence » ont été définies par les médianes des métriques des sites de « très bon état ». Lorsque aucun site de très bon état n’était disponible, c’est-à-dire pour les groupes typologiques au nord du sillon Sambre et Meuse et pour la Meuse et la Sambre, les conditions de référence (ou le « potentiel écologique maximal ») et les limites de classes ont été basées sur des coefficients appliqués aux sites de « bon état » et sur jugement d’expert.Exercice pilote d’inter-étalonnage Cinquante échantillons ont été sélectionnés parmi les rivières du type d’inter-étalonnage européen R-C3 (petite taille, altitude moyenne, substrat siliceux) en Wallonie (correspondant aux « ruisseaux ardennais ») dans toute la gamme de qualités écologiques, du « très bon » au « mauvais » état. Chaque métrique de l’indice « Intercalibration Common Metrics » (ICM) a été comparée (par régression linéaire et polynomiale) aux valeurs de l’IBGN. La plus forte corrélation a été établie avec l’indice synthétique de l’ICM dont le R² très élevé (0,95) permet un inter-étalonnage précis et fiable. A un EQR (Equivalent Quality Ratio) de l’IBGN = 1 correspond un indice ICM très proche (= 1,004). En conséquence, la métrique « cote de l’IBGN » est proposée comme métrique pour l’évaluation de l’état écologique de la faune invertébrée en Wallonie.Espèces exotiques et invasivesL’ouverture récente du canal à grand gabarit Main – Danube en 1992 et la navigation qui en résulte a permis à plusieurs espèces de macroinvertébrés ponto-caspiennes d’envahir successivement les bassins du Rhin et de la Meuse. De 1998 à 2000, le réseau de mesure a enregistré quatre nouvelles espèces exotiques dans la Meuse en Belgique :une polychète (Hypania invalida) et trois crustacés (Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes). Peu avant, en 1995, le bivalve asiatique Corbicula fluminea et l’amphipode nord-américain Crangonyx pseudogracilis ont également été enregistrés pour la première fois. La dynamique des invasions a été étudiée et discutée.L’état biologique actuel (2000-2002) des masses d’eaux de surface en Wallonie et l’évolution des états biologiques sur une décennie (1990-2002) figurent dans l’étude et sont discutés. Une amélioration globale de la qualité de 6 % est enregistrée pour cette période. L’amélioration de la qualité se manifeste principalement pour les états « mauvais » et « médiocre » s’élevant à l’état « moyen ».AbstractRiver typology in Wallonia and invertebrate fauna characterizationTwenty-five river-types in Wallonia were defined according to the Water Framework Directive taking into account obligatory and optional factors gathered in three criteria: the size (from “brook” to “very large river”), the slope (gentle, medium and strong) and five natural regions (Loess, Condroz, Famenne, Arden and Jurassic summarising the obligatory altitude, latitude, longitude and geology factors). A multivariate approach applied to a large amount of samples (i.e. taxa lists) led to give a more accurate definition of some river-types and to discriminate seven river-type groups exhibiting similar faunal assemblages.Type-specific reference conditions and ecological status definition of rivers in Wallonia using invertebrate biocenotic metrics Faunal lists and IBGN (i.e. "Standardized Global Biological Index IBGN") metric values, evolving from the biological quality assessment network in Wallonia, were used to discriminate the river types and to define the reference sites, the reference conditions and the status class limits. South of the axis made by the Sambre & Meuse Rivers, involving four river-type groups, reference values and ecological status definition were based and calculated on a reference network of sites of high status. The "reference condition values” were defined as the median values of the metrics in all “high status” sites. Where no site of high status was available, i.e. in the others river-type groups north of the same axis and in the Rivers Sambre and Meuse themselves, reference conditions (or maximum ecological potential) and class limits were based on coefficients applied to “good status” sites and on expert judgement.Intercalibration pilot exercise Fifty samples were selected from R-C3 rivers (i.e. small, mid-altitude, siliceous) in Wallonia (corresponding to the “Arden’s brooks”) showing the widest range of ecological quality from high to bad status. Each Intercalibration Common Metric (ICM) was compared (linear and polynomial regression) to IBGN scores. The highest correlation was found with the synthetic ICM index, whose high R² (0.95) allows accurate and reliable intercalibration. To IBGN EQR (i.e. Equivalent Quality Ratio) = 1 corresponds a very close ICM index value (= 1.004). Consequently, the metric IBGN score is being proposed to act as the metric for the assessment of the invertebrate fauna ecological status in Wallonia, Belgium.Exotic and invasive species The recent opening of the canal Danube – Main in 1992 and the subsequent navigation allowed several Ponto-Caspian macroinvertebrate species to invade successively the Rhine and the River Meuse basins. From 1998 to 2000, the monitoring network recorded four new alien species in the River Meuse in Belgium: one Polychaeta (Hypania invalida) and three Crustacea (Hemimysis anomala, Dikerogammarus villosus, D. haemobaphes). Earlier, in 1995, the Asian Bivalvia Corbicula fluminea and the North American Amphipod Crangonyx pseudogracilis were also recorded for the first time. The invasions’ dynamics were studied and discussed.Present biological status (2000-2002) of surface water-bodies in Wallonia and biological status evolution over a one-decade period (1990-2002) is included and discussed in the study. A global quality improvement of 6 % is recorded for the period. Quality improvement concerns mainly the “bad” and “poor” status raising up to “moderate” status., Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale, info:eu-repo/semantics/nonPublished