La présente thèse se veut une contribution méthodologique importante qui pourrait guider la conduite de futures recherches en hydrologie des bassins versants. En effet, étant donné que seuls quelques bassins versants sont étudiés en détail de par le monde, la question du potentiel de généralisation des résultats est cruciale lorsqu‟il s‟agit d‟élaborer des théories sur les processus hydrologiques. Plusieurs auteurs (e.g. Sivapalan, 2005 ; McDonnell et al., 2007) ont souligné la nécessité de trouver un concept qui fasse le lien entre les processus locaux et globaux et qui transcende ainsi les différentes échelles tant spatiales que temporelles, et il semble que la connectivité hydrologique offre un fort potentiel pour relever ce défi. Dans la mesure où une définition et une mesure concrètes seraient trouvées, ce concept permettrait non seulement d‟améliorer nos prédictions du comportement hydrologique mais également de considérer le fonctionnement émergent d‟un bassin sans passer par l‟étape intermédiaire des processus actifs à l‟échelle des versants. L‟adoption de ce concept ne peut toutefois pas se faire sans des bases solides, simplement parce que le concept est actuellement « à la mode ». Puisque le principal incubateur de la géographie physique et de l‟hydrologie est le terrain, tout nouveau concept doit démontrer son utilité par la mesure. Le but ultime de la thèse est donc de clarifier la
définition, les méthodes d‟investigation et les utilités qui sont prêtées au concept de connectivité hydrologique.
Si l‟adoption du concept de connectivité et son opérationnalisation dans les recherches hydrologiques sont problématiques, c‟est notamment parce que :
la connectivité est plus un concept qu‟une quantité aisément mesurable ;
on ne sait pas à quelle échelle spatiale cette connectivité doit être définie ni comment elle se comporte lorsqu‟on effectue un changement d‟échelle ;
les conséquences de l‟existence de conditions changeantes de connectivité sur la modélisation hydrologique des bassins versants restent à évaluer.
En conséquence, le développement de la thèse se fait en trois temps en réponse aux questions suivantes :
1) Quel cadre méthodologique adopter pour une étude sur la connectivité hydrologique ?
L‟expression « cadre méthodologique » est ici utilisée au sens large et désigne surtout l‟existence d‟une définition concrète et le choix de variables hydrologiques cibles et de stratégies d‟échantillonnage adéquates. Cet aspect fait l‟objet du Chapitre 2 et sert de point de départ pour le choix du design expérimental de l‟étude également décrit au Chapitre 2.
2) Comment évaluer le degré de connectivité hydrologique des bassins versants à partir de données de terrain ?
De multiples réponses sont apportées à cette question dans les Chapitres 3 à 5. Des approches de type « boite noire », « boite grise » et « boite blanche » sont notamment
sont testées sur un même bassin versant forestier de tête situé en milieu tempéré humide, soit l‟Hermine (Laurentides, Québec), qui est décrit à la fin du Chapitre 2.
3) Dans quelle mesure nos connaissances sur la connectivité hydrologique doivent-elles conduire à la modification des postulats de modélisation hydrologique ?
Cette problématique est finalement brièvement abordée dans le Chapitre 6 sous la forme d‟un essai, en alliant des idées issues de la littérature à l‟intégration des divers résultats issus des Chapitres 3 à 5 de cette thèse.
Les objectifs spécifiques de la présente recherche s‟inscrivent donc dans la perspective de combler des lacunes ou de développer des idées soulignées tout au long de ce chapitre. En effet, les promoteurs de la théorie hydrologique renouvelée insistent sur la nécessité d‟étudier les propriétés émergentes des bassins versants plutôt que des mécanismes de genèse de l‟écoulement très spécifiques à petite échelle, et c‟est l‟approche qui est privilégiée dans cette thèse centrée sur l‟étude de la connectivité hydrologique. Premièrement, la question du cadre théorique doit être revisitée pour préciser la définition de la connectivité et circonscrire les mécanismes qui permettent son établissement. Deuxièmement, pour passer de la théorie à la pratique, des travaux de terrain doivent être réalisés afin d‟estimer le degré de connectivité d‟un bassin versant tant sur le plan qualitatif et quantitatif. Troisièmement, les données de terrain peuvent servir à élaborer un modèle perceptuel de l‟établissement de la connectivité hydrologique pour ainsi modifier la structure des modèles hydrologiques actuels. Apporter des réponses aux trois questions de recherche précitées constitue donc un apport de connaissances significatif qui s‟inscrit dans la théorie hydrologique renouvelée (Figure 1.11). La contribution de la thèse se veut donc d‟abord méthodologique, dans le but que les techniques testées dans le cadre des approches
de type « boite noire », « boite grise » et « boite blanche » soient éventuellement transférables à d‟autres bassins versants que l‟Hermine. L‟application de ces différentes techniques permet néanmoins d‟en apprendre plus sur le comportement particulier du petit bassin versant à l‟étude, ce qui constitue aussi une contribution au savoir général sur la variabilité spatio-temporelle des processus hydrologiques.
Figure 1.11 – Illustration des étapes du raisonnement devant guider la planification d‟une recherche sur le concept de connectivité hydrologique. Les flèches rouges indiquent les étapes devant mener à des gains de connaissances significatifs pour la théorie hydrologique renouvelée. Les étapes indiquées en bleu font l‟objet de la présente thèse.