Pavillon Adrien-Pouliot
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Modélisation numérique des eaux souterraines aux Îles-de-la-Madeleine et développement de scénarios de prélèvements durables, minimisant le risque d'intrusion saline et anticipant les effets du changement climatique
Aux Îles-de-la-Madeleine (Québec, Canada), l'eau souterraine est la seule et unique source d'eau potable pour les habitants. Du fait de la nature insulaire du territoire, cette ressource en eau souterraine est vulnérable à l'intrusion d'eau salée en profondeur. Le risque d’intrusion saline est exacerbé par une forte pression estivale sur les ressources en eau associé à des prélèvements importants, et pourrait également être accentuée par les effets combinés du changement climatique (montée du niveau marin, érosion des côtes, diminution de la recharge). De plus, il s’agit d’un environnement qui subit de grands changements puisque les précipitations neigeuses et les épisodes de gel hivernal sont en voie de disparition. Comment optimiser la gestion des eaux souterraines aux Îles-de-la-Madeleine, pour minimiser le risque d'intrusion saline tout en anticipant les effets du changement climatique?
L'objectif des travaux consiste dans un premier temps à évaluer les schémas de prélèvements municipaux actuels dans l'archipel : sont-ils durables? Ensuite, ces schémas de prélèvements municipaux seront optimisés : quelle quantité totale d'eau potable peut être captée, par rapport à la recharge de la nappe et à la profondeur actuelle de l’interface eau douce-eau salée? Enfin, des recommandations seront fournies quant à l'exploitation future des ressources en eau souterraine : quels critères sont à respecter pour l’implantation de nouveaux captages d’eau potable? Les effets du changement climatique sur la ressource en eau seront intégrés à chaque étape de l’analyse (dont les effets de la disparition des précipitations neigeuses et la diminution des épisodes de gel hivernal).
Les Îles-de-la-Madeleine constituent un archipel d'une superficie d’environ 202 km2 au cœur du golfe du Saint-Laurent. Huit îles sont habitées, et sept d'entre elles sont reliées par d'étroites dunes de sable. L’eau est captée à des fins de consommation domestique, industrielle, agricole, commerciale et institutionnelle. Actuellement, les quatre îles les plus habitées possèdent chacune un champ de captages et un réseau de distribution associé. Il existe une quarantaine de puits municipaux, qui exploitent tous un aquifère de grès éoliens hétérogène et fracturé.
En milieu côtier, la gestion des ressources en eau souterraine passe par la connaissance de la profondeur de l’interface entre l’eau douce et l’eau salée en profondeur. Aux Îles-de-la-Madeleine, étant donné la faible quantité de données qu’il existe sur la profondeur de cette interface et la répartition spatiale hétérogène de ces informations, la connaissance de la profondeur de l’interface repose sur le développement d’un modèle numérique d’écoulement des eaux souterraines. Une fois calibré, différents scénarios climatiques pourront être intégrés au modèle. De l’optimisation multi-objectifs pourra enfin être effectuée pour travailler sur les problématiques de gestion.
Il est attendu que les champs de captage municipaux sur chaque île soient optimisés en termes de quantité d'eau maximum à prélever par rapport à la quantité d'eau renouvelable, et par rapport à la profondeur actuelle de l’interface eau douce-eau salée. La répartition spatiale et temporelle des débits pompés au sein de chaque champ captant sera aussi optimisée. Enfin, des recommandations seront fournies sur un certain nombre de critères (par exemple nombre de puits maximal, distance minimale entre les puits, distance minimale à la côte) pour le développement de captages futurs.
Coulon, C., Lemieux, J.-M., Pryet, A., Bayer, P., Young, N., Molson, J., 2022. Pumping Optimization Under Uncertainty in an Island Freshwater Lens Using a Sharp‐Interface Seawater Intrusion Model. Water Resources Research, 58(8). DOI: 10.1029/2021WR031793.
Coulon, C., Pryet, A., Lemieux, J.-M., Yrro, B.J.F., Bouchedda, A., Gloaguen, E., Comte, J.-C., Dupuis, J.C., Banton, O., 2021. A framework for parameter estimation using sharp-interface seawater intrusion models. Journal of Hydrology, 600, 126509. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2021.126509.