Hydrologie de la tourbière de Covey Hill et ses implications pour la conservation

ÉtudianteVéronique Fournier

Professeur/chercheur responsableMarie Larocque

Problématique:

•Le Laboratoire naturel du mont Covey Hill, situé à proximité de la frontière canado-américaine, est situé sur une importante zone de recharge pour l’aquifère régional et représente un site d’importance pour la préservation de la biodiversité au Québec. •La présence d’une vaste tourbière naturelle au sommet de la colline et de deux espèces de salamandres considérées menacées, en font un site de grande importance scientifique et écologique. •La survie de ces salamandres est assurée par un apport constant d’eau souterraine, lui-même probablement supporté en partie par la tourbière. •Une modification de l’équilibre hydrique et écologique de la tourbière pourrait réduire la quantité d’eau qui y est emmagasinée et ainsi déstabiliser l’ensemble de l’écosystème de la colline.

Objectifs:

•Comprendre la dynamique hydrologique de la tourbière et définir son rôle dans l’alimentation en eau de la colline.•Réaliser un bilan hydrique spécifique à la tourbière.•Intégrer l’ensemble des paramètres agissant sur le système et évaluer les échanges tourbière/aquifère à l’aide de la modélisation.•Réaliser un plan de conservation contenant les mesures de protection et de gestion du site qui doivent être mises en œuvre afin de maintenir l’intégrité hydrologique et écologique du milieu.

Méthodologie:

1. InstrumentationLes observations hydrologiques ont été recueillies grâce à la mise en place d’une instrumentation permanente au printemps 2006. Les données recueillies sont utilisées pour la réalisation d’un bilan hydrique spécifique à la tourbière. Le suivi en continu du niveau d’eau est assuré par :

neuf sondes de suivi du niveau dans les cours d’eau 13 sondes de suivi du niveau de la nappe dans la tourbière huit sondes de suivi du niveau de la nappe dans les puits de particuliers deux sondes de suivi du niveau de la nappe dans des forages appartenant à Conservation de la Nature Canada (CNC)

Les enregistrements météorologiques sont assuré par: Une station du réseau MESONET mesurant : température, précipitation, vitesse du vent, radiation solaire Un pluviomètre à bascule et à lecture manuel situés aux abord de la tourbière

2. Géomorphologie des dépôts tourbeux

La cartographie en trois dimensions de la tourbière a été réalisée à l’aide d’un GPR et d’un théodolite. Ces données, en relation avec les niveaux d’eau mesurés aux piézomètres, permettent d’identifier les directions d’écoulement dans la tourbière.

3. ÉchantillonnageL’échantillonnage des différents types d’eau (souterraine, de surface et dans la tourbière) est en cours depuis le mois d’avril 2006. L’échantillonnage est effectué sur une base bimensuelle. L’eau échantillonné est analysé pour sa composition isotopique (018 et H2), son pH, sa conductivité et son contenu en ions majeurs.

4. LaboratoireL’échantillonnage de trois carottes de tourbe a été effectué afin de faire des tests sur les propriétés hydrodynamiques de la tourbe en laboratoire. La conductivité hydraulique (K) et la porosité du matériel ont été mesurées.

5. ModélisationUn modèle numérique d’écoulement des eaux souterraines sera développé pour le secteur d'étude en utilisant le logiciel MODFLOW. La tourbière sera représentée comme un lac en lien avec l’aquifère. Cette approche permet la simulation de l’écoulement souterrain influencé par un bassin extérieur stationnaire. Le modèle est calibré sur les niveaux d’eau et débits mesurés sur le site. Le modèle est employé pour estimer l'influence des perturbations hydrologiques sur le bilan hydrique de la tourbière et sur ses échanges avec l’aquifère.

Résultats préliminaires:

GéomorphologieLes résultats montres le profil concave du socle rocheux et convexe du dépôt tourbeux. La corrélation entre la microtopographie et les niveaux d’eau enregistrées montre que l’écoulement se fait vers les exutoires en passant préférentiellement vers le centre de la tourbière. Du côté ouest, l’écoulement se fait à partir du sud vers le lac situé au nord-ouest.

0,00E+00

5,00E-04

1,00E-03

1,50E-03

2,00E-03

2,50E-03

3,00E-03

3,50E-03

4,00E-03

4,50E-03

5,00E-03

1-8 8-16 16-24 24-32 32-40 40-48

Profondeur (cm)

Co

nd

uct

ivit

é h

ydra

uli

qu

e (c

m/s

)

Kv

Kh

Représentation de la microtopographie Représentation du socle sous-jacent Représentation des directions d’écoulement

N

500m

N

500m

N

500m

Conductivité hydrauliqueLes résultats obtenus démontrent clairement la stratification verticale de la conductivité hydraulique de la tourbe (voir exemple à droite) beaucoup plus élevé dans la couche de surface (100 à 1000X). Le milieu peut être séparé en deux parties distinctes : la couche de surface (acrotelme) qui contribue principalement à l’écoulement et la couche sous-jacente (catotelme) qui contribue à l’emmagasinement en eau.

Bilan hydriqueLe bilan hydrique effectué entre les mois d’avril et novembre 2006 montrent que l’apport principal en eau de la tourbière provient des précipitations évaluées à 727,4 mm du 5 mai au 6 novembre 2006. Les principales sorties sont l'évapotranspiration et l’écoulement par les ruisseaux exutoires. Aucun ruissellement de surface vers la tourbière n’a pu être observé sur le terrain, ce qui n’exclue pas la présence d’un apport en eau sous forme de ruissellement hypodermique ou d’échange direct avec l’aquifère.L’évapotranspiration, calculée avec l'équation de Penman-Monteith à partir des données de la station MESONET, a été comparée avec les résultats obtenus par la méthode des fluctuations journalières observées dans la tourbe. D’après les calculs, l’évapotranspiration est le principal processus de la perte totale en eau de la tourbière. La contribution de l’eau de la tourbière vers la colline sous forme de ruissellement n’a pu être quantifiée avec précision étant donnée l’imprécision des courbes de tarages. Aussi, l’échange direct entre la tourbière et l’aquifère n’a pu être mesuré sur le terrain. Par contre, le niveau très élevé de l’eau (entre 3 et 15 m sous la surface), dans les forages aux abords de la tourbière, laisse croire à une influence de la tourbière sur le maintien élevé de la nappe. Les résultats de la modélisation pourront permettre de statuer quant à cette hypothèse.