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Portrait des ressources en eau souterraine en Montérégie Est, Québec, Canada.

Institut national de la recherche scientifique, Centre - Eau Terre Environnement (INRS-ETE) (2013). Portrait des ressources en eau souterraine en Montérégie Est, Québec, Canada. [Rapport – bilan]

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Carrier et al_2013_eau_souterraine_Montérégie_A.pdf

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Résumé

Ce rapport et les produits cartographiques qui l'accompagnent représentent les résultats de deux projets réalisés conjointement par l'INRS, Centre Eau Terre Environnement (INRS-ETE), par la Commission géologique du Canada (CGC), par l'Institut de recherche et développement en agroenvironnement (IRDA) et par l'OBV Yamaska. Le Projet d'acquisition de connaissances sur l'eau souterraine en Montérégie Est a été financé par le Ministère du Développement durable, de l'Environnement, de la Faune et des Parcs (MDDEFP) et la Conférence régionale des élus (CRÉ) de la Montérégie Est, ainsi que par des contributions d'organismes partenaires du projet. Le projet « Caractérisation régionale du système aquifère Richelieu-Yamaska » a été financé par le Programme de cartographie des eaux souterraines de la Commission géologique du Canada. Les travaux réalisés s‘intègrent dans le Programme d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines (PACES) du MDDEFP. Ce programme a pour but de dresser un portrait de la ressource en eau souterraine du Québec municipalisé, dans le but ultime de la protéger et d‘en assurer la pérennité. La zone d‘étude du projet couvre une superficie d'environ 9 000 km² et comprend trois bassins versants, soit ceux des rivières Richelieu, Yamaska et de la baie Missisquoi, ainsi que neuf municipalités régionales de comté (MRC) et 106 municipalités. La région s‘étend du fleuve Saint-Laurent, au nord, jusqu'aux États-Unis, au sud (New York et Vermont). La population de la région d‘étude est d‘environ 792 000 habitants (incluant les municipalités partiellement inclues dans la zone d‘étude), dont environ 20 % utilise l‘eau souterraine comme source d‘approvisionnement. La mauvaise qualité des eaux de surface dans la région est connue mais peu d'information était disponible sur l'eau souterraine avant l'initiation des travaux. La compilation des données existantes a permis de définir cinq contextes hydrogéologiques dans la zone d'étude : les zones nord et sud de la Plate-forme du St-Laurent (Basses-terres), les intrusions montérégiennes, la zone externe des Appalaches (Piedmont) et la zone interne des Appalaches (Hautes-terres). Les données existantes ont été complétées par des levés de terrain complémentaires. En plus de faire un portrait de la ressource en eau souterraine, le projet visait le développement d'une approche efficace et novatrice de caractérisation hydrogéologique, basée sur une combinaison d‘approches aux échelles locale et régionale, incluant diverses méthodes géophysiques, des forages et sondages ciblés, une campagne d'échantillonnage d'eau et de sols, des essais hydrauliques et la cartographie des dépôts meubles Quaternaires. Une campagne de terrain a été réalisée entre juin et novembre 2010. Celle-ci a notamment permis de récolter 237 échantillons d'eau souterraine qui ont été analysés principalement pour les ions majeurs et mineurs, les métaux et certains isotopes (²H, 18O, ³He, 14C). Une centaine d'essais au perméamètre de Guelph ont été effectués à 30 sites pour mesurer les conductivités hydrauliques des dépôts. Plus de 250 km de levés ont été réalisés avec trois différentes méthodes géophysiques (sismique réflexion, TDEM et résistivité électrique). Plusieurs sondages au piézocône ont été réalisés pour définir en détail la séquence de sédiments et caler l‘interprétation des levés géophysiques. En 2010 et 2011, deux campagnes de forages ont permis la réalisation de 25 forages conventionnels au roc et 4 forages rotosonic dans les dépôts meubles, convertis en puits d‘observation. Certains puits d'observation peu profonds ont aussi été installés par enfoncement à l‘aide d‘une foreuse géotechnique dans les contextes favorables. La plupart de ces puits ont fait l'objet d‘un échantillonnage d'eau, d‘un essai de perméabilité et de levés par diagraphies. Ces puits d‘observation vont constituer un réseau de suivi des niveaux d‘eau. La pérennité de ce réseau régional va être assurée par son intégration au réseau national du MDDEFP qui va assurer les suivis de nappe et le maintien des infrastructures. Des conditions hydrogéologiques distinctes sont observées dans les cinq (5) contextes hydrogéologiques définis en Montérégie Est :
• Le contexte de la zone nord de la Plate-forme du Saint-Laurent (Basses-terres nord) est caractérisé par un faible relief et surtout par une épaisse couverture argileuse (> 10 m). Ces conditions impliquent une recharge minimale de l'aquifère rocheux régional ainsi qu'un très faible écoulement de l'eau souterraine. De cette situation découle la présence d'eau saumâtre dans l‘aquifère rocheux de la zone nord de la Plate-forme du Saint-Laurent (environ 2 200 km²) dû au lessivage partiel des eaux de la mer de Champlain. Cette eau saumâtre n‘est pas potable, ce qui fait que le potentiel aquifère de ce contexte est très faible, d‘où une utilisation minimale de l'eau souterraine.
• Dans le contexte de la zone sud de la Plate-forme du Saint-Laurent (Basses-terres sud), il n'y a pas de couverture continue et épaisse de sédiments argileux, le socle rocheux étant plutôt recouvert de till de moins de 10 m d‘épaisseur qui permet une recharge significative de l'aquifère rocheux. Il y a des liens entre l'aquifère rocheux et les cours d‘eau, particulièrement la rivière Richelieu qui constitue une zone de résurgence. Le potentiel aquifère repose principalement sur l'aquifère rocheux fracturé. Il y a une utilisation significative d'eau souterraine pour l'approvisionnement dans ce contexte.
• Le contexte hydrogéologique associé aux intrusions montérégiennes représente une zone de recharge régionale de l'aquifère rocheux. Il y a un potentiel aquifère dans le roc fracturé, mais aussi dans les dépôts meubles du côté sud des Montérégiennes, où se trouvent des accumulations significatives de sédiments grossiers perméables. L'aquifère rocheux et les aquifères granulaires entourant les Montérégiennes sont relativement vulnérables. Au niveau de la qualité d‘eau, ce contexte est caractérisé par un type d'eau distinct reflétant à la fois la recharge locale et un apport d'eau évoluée. Dans ce contexte, on retrouve des dépassements significatifs de critères de potabilité pour le fluor (F) et le baryum (Ba) dans l'eau souterraine de l'aquifère rocheux.
• Dans le contexte de la zone externe des Appalaches (Piedmont), on retrouve un couvert de till de faible épaisseur sur les hauteurs qui permet une recharge importante. Ce contexte n'est cependant pas uniquement une zone de recharge régionale car dans sa partie sud il y a plutôt résurgence d‘eau souterraine provenant des Appalaches. Il y a aussi résurgence de l'eau souterraine dans les vallées et au front des Appalaches à la limite de la Plate-forme du Saint-Laurent. L‘aquifère rocheux est exploité presque partout, tandis que le potentiel aquifère dans les dépôts meubles est présent par endroits dans les vallées. Il y a une utilisation importante de l‘eau souterraine dans ce contexte.
• Enfin, dans le contexte de la zone interne des Appalaches (Hautes-terres), on retrouve aussi une importante recharge sur les hauteurs à cause du couvert de till de faible épaisseur. La résurgence de l'eau souterraine se fait dans les vallées où la couverture de sédiments fins réduit la vulnérabilité. Un potentiel aquifère au roc est présent dans l'ensemble du contexte, ainsi qu‘un potentiel aquifère dans les dépôts meubles dans les vallées. La meilleure qualité d'eau souterraine de la Montérégie Est est présente dans ce contexte qui n'a pas été envahi par la mer de Champlain. Il y a une utilisation locale de l'eau souterraine dans ce contexte dans les secteurs où des municipalités plus importantes se sont développées.
Au niveau municipal, 75 puits municipaux exploitent l'eau souterraine, dont environ un tiers captent de l'eau dans les dépôts meubles, le reste captant de l'eau dans l'aquifère de roc fracturé. La capacité des puits dans les dépôts meubles s'avère significativement plus importante que celle des puits au roc. Ainsi, même si, hors de la zone d'eau saumâtre, les ressources sont relativement abondantes dans la région, leur exploitabilité est limitée par la capacité des puits au roc et l‘extension limitée des aquifères granulaires plus productifs. Des indications sont fournies dans le rapport pour faciliter l‘exploration en eau dans les aquifères granulaires. Des efforts importants ont été dédiés pour estimer l‘utilisation d'eau en Montérégie Est, particulièrement l‘eau souterraine. Des Montérégiennes jusqu'à Sorel, toute la partie nord-ouest de la région d‘étude est desservie par des réseaux approvisionnés par de l'eau de surface. Ceci s‘explique par la présence d'une grande zone d'eau souterraine saumâtre non potable de 2 200 km² occupant ce secteur. Les principales municipalités (population > 2 000) dont les réseaux sont alimentés par de l'eau souterraine sont Upton, Brigham, Lac-Brome, Saint-Germain-de-Grantham, Roxton Pond, Saint-Liboire, Waterloo, Saint-Alexandre, Napierville, Rougemont et Saint-Césaire. Les MRC totalement inclues dans la zone d'étude et ayant les plus fortes consommations d'eau souterraine sont Acton, Rouville, La Haute-Yamaska, et Brome-Missisquoi. Les MRC avec une consommation importante d‘eau souterraine sont généralement situées dans des contextes où la vulnérabilité est relativement élevée. Au niveau de la qualité de l‘eau souterraine, cinq (5) paramètres présentent des dépassements par rapport à des normes pour l'eau potable relatives à la santé : l‘arsenic (As), le baryum (Ba), le fluor (F), les nitrites et nitrates (N-NO2 et N-NO3), ainsi que l‘uranium (U). Au niveau des critères d'ordre esthétique, 9 paramètres présentent des dépassements : les chlorures (Cl), le sodium (Na), les sulfates (SO4), la dureté, les sulfures, les matières dissoutes totales (MDT), le manganèse (Mn) et le fer (Fe). La qualité d'eau a été reliée à la classification géochimique de l'eau souterraine en 8 groupes ou types d‘eau qui permettent de mieux comprendre l‘évolution de l'eau souterraine des zones de recharge jusqu'aux zones de résurgence. Ainsi, des zones de qualité d‘eau jugée « non potable », « passable » et « acceptable » ont pu être définies dans la région d‘étude. L‘eau non potable correspond à la zone d‘eau saumâtre dans la partie nord-ouest de la région. L'eau de qualité passable occupe tout le reste de la Plate-forme du Saint-Laurent et de la zone externe des Appalaches, ce qui représente approximativement la zone maximale d‘extension de la mer de Champlain. L'eau de qualité acceptable occupe essentiellement la zone interne des Appalaches, hors de la région affectée par la présence d'eau marine. Certains types d'eau présentent des proportions importantes de dépassements des critères de qualité. Bien que certaines concentrations non négligeables en azote sous forme de nitrites et nitrates (N-NO2 et N-NO3) aient été mesurées au niveau de l‘aquifère rocheux régional, aucun dépassement des normes n'a été identifié, malgré le caractère agricole de la région. Cependant, les données historiques indiquent que certains puits installés dans les dépôts meubles présentent des dépassements par rapport aux critères de potabilité. Des indicateurs de gestion durable des ressources en eau souterraine, sous forme de tableaux et de cartes, ont été dérivés des données et cartes produites par le projet PACES réalisé en Montérégie Est. Ces indicateurs permettent de « traduire » les résultats obtenus sous une forme plus facilement utilisable par les organismes régionaux impliqués dans la gouvernance et la gestion des ressources en eau souterraine. Ces indicateurs permettraient aux gestionnaires régionaux 1) de mieux saisir l‘état de la ressource, 2) d'identifier les problématiques pertinentes à leur région, et 3) de cibler les secteurs prioritaires d'intervention. Le rapport présente des éléments qui pourraient être considérés pour définir les problématiques et régions prioritaires. L‘état des ressources pourra être suivi grâce aux 34 puits d‘observation installés dans la région d‘étude, qui ont été légués au MDDEFP et intégrés dans son réseau de suivi, alors que seulement quatre (4) puits d'observation (dont un inactif) étaient présents en Montérégie Est avant le présent projet. Ces puits étant récents, la séquence de mesure de niveau d'eau en continu est de l'ordre de deux années mais ces puits vont fournir des informations importantes sur l‘état de la ressource en eau souterraine dans les décennies qui viennent. En plus des livrables prévus par le PACES, un atlas hydrogéologique a été préparé afin de présenter une synthèse des résultats du projet sous forme de cartes accompagnées de textes vulgarisés. Des travaux spécifiques ont été aussi réalisés par des étudiants de 2e et 3e cycles sur des thèmes d'intérêt pour les ressources en eau souterraine en Montérégie Est. Certains de ces travaux sont documentés dans le présent rapport, notamment l‘étude de la fracturation et de son contrôle sur les propriétés hydrauliques de l'aquifère rocheux régional, l‘évaluation détaillée des processus de recharge avec des méthodes variées, les processus géochimiques contrôlant l'évolution et la qualité de l‘eau souterraine, l‘étude des sources et du devenir des nitrates dans l'eau souterraine, et la modélisation numérique de l'écoulement régional de l'eau souterraine dans l‘aquifère rocheux. Enfin, le projet PACES en Montérégie Est a fourni les bases de connaissances requises pour assurer la bonne gouvernance de l'eau souterraine. La concertation régionale au niveau des organismes intéressés pourrait assurer une cohérence dans les approches et les critères d'actions visant à assurer une bonne gouvernance de la ressource. Ces efforts devront être soutenus par les organismes gouvernementaux et les chercheurs intéressés à la ressource.

Type de document: Rapport – bilan
Type de document ou de rapport: Autres
Nombre de pages: 319
Éditeur: Institut national de la recherche scientifique, Centre - Eau Terre Environnement (INRS-ETE)
Lieu de publication: Québec
Statut du texte intégral: Public
Mots-clés libres: Cartographie, Eau souterraine, Géologie, Hydrogéologie, Gestion durable
Sujets: 1. Laboratoire de développement durable > 1.1. Développement durable
2. Milieu physique > 2.1. Géologie
2. Milieu physique > 2.4. Hydrologie
8. Impacts et monitoring > 8.1. Qualité de l’eau
8. Impacts et monitoring > 8.2. Études de suivi
Date de dépôt: 29 oct. 2017 18:31
Dernière modification: 07 nov. 2017 19:40
ISBN: 978-2-89146-764-3
URI: http://belsp.uqtr.ca/id/eprint/1244

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