Contexte et projet proposé

L’Estrie n’a pas fait l’objet d’études hydrogéologiques régionales depuis les travaux de McCormack (1979). Conscient du manque d’information concernant l’eau souterraine en Estrie, l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) et le Conseil de gouvernance de l’eau des bassins versants de la rivière Saint-François (COGESAF) ont développé un projet d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines (PACES) dans la région de l’Estrie. La région d’étude n’a pas encore été couverte par les phases antérieures du Programme d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines (PACES) du Québec. Le budget de réalisation du projet repose principalement sur une subvention de 1,5 M$ du Ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC). Le PACES Estrie profite aussi de l’appui monétaire et de la participation de toutes les Municipalités régionales de comté (MRC) comprises dans la région d’étude. La valeur de cette participation représente 15% de la subvention du MDDELCC, soit 112 500 $ (7,5%) en contribution monétaire et 112 500 $ (7,5%) en nature.

Territoire et état de la situation

La région d’étude (figure 1) englobe six (6) des sept (7) MRC de la région administrative de l’Estrie : Coaticook, Le Haut-Saint-François, Le Granit, Le Val-Saint-François, Memphrémagog et Sherbrooke. La MRC des Sources ayant déjà été couverte par le PACES Nicolet-Bas-Saint-François (Larocque et al., 2015), seulement la périphérie de cette MRC non encore couverte va être cartographiée. La périphérie de la région d’étude a aussi été couverte par les projets PACES réalisés en Montérégie Est (Carrier et al., 2013) et en Chaudière-Appalaches (Lefebvre et al., 2015). À la figure 1, la zone à l’intérieur du polygone rouge représente le secteur n’ayant pas été couvert par un projet PACES antérieur (env. 9 000 km2) tandis que les parties hachurées vont être cartographiées dans le cadre du projet même si elles ont été couvertes par un projet antérieur, de façon à fournir une couverture continue des MRC concernées. Le territoire cartographié couvre ainsi une surface totale de 10 690 km2. Le territoire va aussi couvrir tout le territoire du bassin versant du moyen et haut Saint-François, incluant les parties débordant en Chaudière-Appalaches. La MRC du Granit est en partie dans la zone de gestion intégrée de l’eau (ZGIE) de la Chaudière, de sorte que la région d’étude implique deux OBV, le COGESAF et le COBARIC. De même, une cartographie complète sera réalisée pour les MRC dont le territoire a été couvert en partie par le PACES Montérégie Est (MRC du Val-Saint-François et de Memphrémagog). La définition de cette région d’étude assure une couverture cartographique continue des MRC et de la ZGIE du COGESAF, tout en évitant de laisser des portions de territoire non cartographiées.

Population et superficies des MRC couvertes par le PACES Estrie

MRCPopulationSuperficie
(km2)
Superficie
PACES Estrie (km2)
Coaticook19 04113491349
Memphrémagog50 8471444973
Le Haut-Saint-François22 37123022260
Le Granit2202228282828
Le Val-Saint-François30 69114261027
Sherbrooke164 538366366
Autres territoires975188
Total (Estrie)309 510106908992

En termes de superficie totale, les autres territoires représentent surtout la partie du bassin versant de la rivière Saint-François hors de l’Estrie (en Chaudière-Appalaches) ainsi que les parties des MRC Memphrémagog et du Val-Saint-François couvertes par le PACES Montérégie Est. En termes de superficie éligible du PACES Estrie, les autres territoires sont surtout constitués par les parties des MRC Les Sources et Arthabaska non couvertes par un projet PACES antérieur.

La perception de certains des acteurs de l’eau de l’Estrie semble être que l’approvisionnement en eau repose principalement sur l’eau de surface; sans doute parce que les principales municipalités de la région d’étude s’approvisionnent de cette façon, notamment Sherbrooke, Magog et Thetford Mines. Pourtant, le tableau suivant montre qu’il y a près de 25 000 puits dans la région d’étude qui comprend aussi environ 200 prélèvements en eau souterraine qui doivent faire l’objet d’une caractérisation et de mesures de protection en vertu du Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection (RPEP) (prélèvements de catégories 1, 2 et 3) (MDDELCC, 2017). Les prélèvements de catégorie 1 doivent notamment faire l’objet d’une étude hydrogéologique détaillée et de la définition de leur aire de protection éloignée (correspondant à l’aire d’alimentation en eau du ou des puits du prélèvement) (Raynauld et al., 2017). Malgré l’importance de l’alimentation en eau souterraine dans la région d’étude et sa grande superficie, on n’y trouve toutefois que 5 puits d’observation du Réseau de suivi des eaux souterraines du Québec (RSESQ), dont deux situés relativement en périphérie de la région d’étude.

 

Puits et prélèvements en eau souterraine dans la région d’étude (MDDELCC)

Type d’approvisionnement Zone non couverte antérieurement par le PACES Région d’étude totale du PACES Estrie
Puits répertoriés dans le SIH 21 063 24 917
Prélèvements de catégorie 1 50 59
Prélèvements de catégorie 2 67 78
Prélèvements de catégorie 3 54 66
Somme des 3 catégories de prélèvements 171 203

 

Les travaux doctoraux de Caron (2013) réalisé en Estrie et en Chaudière-Appalaches fournissent une cartographie détaillée des sédiments superficiels, un cadre stratigraphique des sédiments quaternaires ainsi qu’un modèle géologique 3D des dépôts meubles. La Commission géologique du Canada a aussi produit une carte synthèse des sédiments superficiels ainsi qu’un modèle géologique 3D simplifié couvrant tout le sud du Québec (Nastev et al., 2016a et 2016b). Plusieurs des vallées de la région contiennent des accumulations de dépôts meubles de plus de 20 m et pouvant atteindre plus de 50 m. Ces accumulations complexes peuvent inclure des couches avec un potentiel aquifère exploité par certains des puits municipaux de la région. Ainsi, contrairement aux régions connexes des projets PACES de la Montérégie Est (Carrier et al., 2013) et de Chaudière-Appalaches (Lefebvre et al., 2015), le potentiel aquifère dans les dépôts meubles va exiger des travaux visant à mieux le définir. Le Dr. Olivier Caron qui est maintenant chercheur à l’Illinois Geological Survey (IGS) va d’ailleurs collaborer aux travaux portant sur la définition du potentiel aquifère des dépôts meubles.

Objectifs

Le PACES Estrie a l’objectif général du PACES de dresser un portrait des ressources régionales en eau souterraine pour répondre aux questions suivantes (MDDEP, 2011) :

  • D’où vient l’eau souterraine et où va-t-elle?
  • Est-ce que l’eau souterraine est potable?
  • Quelle est la nature des aquifères qui contiennent l’eau souterraine?
  • Quelles sont les quantités d’eau souterraine exploitables de façon durable?
  • Est-ce que l’eau souterraine est vulnérable (quantité et qualité) aux activités humaines?

De plus, le PACES Estrie a les objectifs spécifiques suivants :

  • Accompagner les municipalités pour la protection de leurs sources d’eau potable selon les exigences du RPEP;
  • Aborder des problématiques régionales spécifiques à l’Estrie sur les eaux souterraines;
  • Implanter des puits d’observation pour compléter le Réseau de suivi de l’eau souterraine du Québec (RSESQ) grâce au support du MDDELCC.
  • Effectuer des travaux de sondages exploratoires (INRS) afin de mieux définir le contexte stratigraphique et la qualité de l’eau des aquifères granulaires de certains secteurs d’intérêts;
  • Assurer le transfert des connaissances aux partenaires régionaux et faciliter l’utilisation des résultats obtenus grâce à une participation aux activités de transfert qui seront développées et mise en œuvre par l’UQTR.

Les fonds obtenus du MDDELCC vont servir à produire les livrables PACES prévus dans le cadre du contrat avec le MDDELCC (section 6). À l’aide des fonds obtenus des partenaires régionaux, des problématiques régionales spécifiques seront étudiées plus en détail dans le cadre de projets de recherche de maîtrise. Les problématiques seront validées auprès des partenaires régionaux du projet, mais la consultation initiale lors du développement du projet fait ressortir que les thèmes abordés pourraient être 1) le potentiel aquifère dans les dépôts meubles, 2) la définition de la vulnérabilité des approvisionnement en eau souterraine municipaux sur la base d’analyses « complètes » de l’eau captée par les puits municipaux, incluant les analyses isotopiques et les indicateurs d’âge, et 3) l’intégration des connaissances sur l’eau souterraine dans le Plan directeur de l’eau du COGESAF (2006, 2015a et 2015b), notamment en traduisant les résultats du PACES Estrie à l’aide d’indicateurs de gestion durable des eaux souterraine (Martin et al., 2013). Nous souhaitons aussi accompagner les partenaires régionaux municipaux dans leurs travaux visant à rencontrer les exigences du RPEP par rapport aux prélèvements en eau souterraine.Dans ce sens, un programme d’échantillonnage isotopique et géochimique sera proposé aux municipalités intéressées afin de mieux définir le contexte de vulnérabilité des eaux de captage.

 

Étapes et calendrier de réalisation

Le tableau suivant présente les grandes étapes (phases) de réalisation du PACES Estrie sur une période de trois ans. Globalement, la 1ère année est dédiée à la collecte des informations existantes, la 2e année implique la réalisation d’une caractérisation ciblée sur le terrain, notamment l’échantillonnage de l’eau souterraine à des fins d’analyse chimique, et la 3e année porte sur la production des livrables cartographiques finaux et du rapport de projet. Le tableau 4 donne plus de détails sur les activités qui sont prévues à l’intérieur de chaque phase. Les travaux devraient se dérouler entre avril 2018 et la fin mars 2021, alors que les versions préliminaires des livrables devraient être soumises au MDDELCC. Quelques mois seront requis par la suite pour la correction des livrables et la transmission de la base de données.

 

 Phases et calendrier de réalisation du PACES Estrie

Phase I

2018-2019

Collecte des données existantes (forages, cartes, rapports…), identification des préoccupations régionales
Phase II

2018-2019

Travaux complémentaires de caractérisation sur le terrain (forages, échantillonnage de l’eau souterraine, sondages…)
Phase III

2020-2021

Synthèse des données, production des livrables et transfert aux partenaires (rapport final, cartes et base de données)

 

 

Équipe de réalisation et partenariats

Le responsable du PACES Estrie à l’INRS sera le professeur René Lefebvre qui réalise des travaux de cartographie hydrogéologique depuis 1995, notamment au Québec dans le cadre de projets de la Commission géologique du Canada (CGC) et du MDDELCC (Portneuf, Basses-Laurentides, bassin de la Châteauguay, esker d’Amos), ailleurs au Canada avec la CGC (Maritimes, Vallée Annapolis en Nouvelle-Écosse, Île-du-Prince-Édouard, aquifère Milk River en Alberta) et dans le cadre d’un projet réalisé pour l’ACDI dans les régions du nord du Ghana. Il a aussi été responsable des projets PACES réalisés en Montérégie Est (2009-2013) (Carrier et al., 2013) et en Chaudière-Appalaches (2012-2015) (Lefebvre et al., 2015). Il a aussi été coresponsable de la rédaction des guides du MDDELCC sur la cartographie hydrogéologique régionale (MDDEP, 2008a et 2008b).

 

L’équipe de projet pour toute la durée des travaux comprendra les personnes suivantes :

  • Jean-Marc Ballard, professionnel de recherche à l’INRS, BAC en génie civil de l’Université Laval et maîtrise en hydrogéologie de l’INRS. Jean-Marc a participé à deux projets PACES, notamment en tant que chargé de projet pour le PACES Chaudière-Appalaches. Jean-Marc sera chargé de projet pour le PACES Estrie et responsable de la réalisation des sondages avec la foreuse de l’INRS;
  • Mélanie Raynauld, professionnelle de recherche à l’INRS, BAC en génie géologique de l’École Polytechnique de Montréal et maîtrise en hydrogéologie de l’INRS. Mélanie a été impliquée dans divers projets de caractérisation hydrogéologique locale et régionale et est coauteure du guide sur le RPEP réalisé par l’INRS pour le MDDELCC. Mélanie sera responsable de la cartographie hydrogéologique.
  • François Huchet, professionnel de recherche à l’INRS, BAC en génie géologique de l’université de Rennes et maîtrise en hydrogéologie de l’INRS. François a réalisé des travaux de caractérisation hydrogéologique sur le terrain à l’échelle locale et régionale. François sera notamment responsable des équipes d’échantillonnage de l’eau souterraine et de l’analyse de diverses données.

 

L’équipe de réalisation des travaux recevra l’appui des personnes suivantes pour la réalisation d’aspects spécialisés des travaux :

  • Harold Vigneault, professionnel de recherche à l’INRS, BAC en génie physique de l’Université Laval et maîtrise en hydrogéologie de l’INRS. Harold sera responsable de la base de données du projet.
  • Marc Laurencelle, stagiaire postdoctoral à l’INRS, géographe, maîtrise en hydrogéologie de l’Université de Rennes 1 et doctorat en hydrogéologie de l’INRS. Marc sera responsable de l’estimation de la transmissivité de l’aquifère rocheux régional avec la méthode qu’il a développée dans le cadre de son doctorat (Laurencelle, 2018).
  • Jean-Sébastien Gosselin, stagiaire postdoctoral à l’INRS, BAC en génie mécanique de l’université Laval et doctorat en hydrogéologie de l’INRS. Jean-Sébastien fera l’interprétation des hydrogrammes des puits d’observation dans la région d’étude à l’aide de l’approche qu’il a développée dans le cadre de son doctorat (Gosselin, 2016).
  • Des étudiants à la maîtrise seront recrutés pour réaliser des travaux supportés par les partenaires régionaux sur des problématiques spécifiques à la région d’étude.

 

Au COGESAF, Julie Grenier jouera le rôle de coordinatrice des partenaires régionaux et assurera un support logistique en plus de participer activement à la réalisation des différentes activités du projet avec l’INRS. Une personne sera embauchée dans le cadre d’un stage à l’été de la Phase II pour réaliser le sondage sur l’utilisation de l’eau par les municipalités et les grands préleveurs.

L’organigramme suivant montre la structure organisationnelle du projet qui est similaire à celle mise en place pour réaliser les projets PACES en Montérégie Est et en Chaudière-Appalaches. Cette structure a pour but d’assurer une bonne communication entre l’équipe de réalisation du projet et les partenaires régionaux et de permettre aux partenaires de suivre et d’orienter le projet. Le projet est sous la responsabilité du Centre Eau Terre Environnement de l’INRS (INRS-ETE) et il sera réalisé en collaboration avec le COGESAF. En plus des MRC couvertes par le projet, d’autres organisations régionales seront aussi invitées en tant que partenaires du projet, notamment la Direction régionale du MAPAQ ainsi que l’Union des producteurs agricoles (UPA). Les municipalités de la région seront impliquées et elles pourront bénéficier des résultats du projet pour supporter la protection de leurs approvisionnements en eau. Les partenaires régionaux des MRC seront mis à contribution pour 1) contribuer à l’assemblage des rapports existants pertinents sur les eaux souterraines, 2) faire l’identification des problématiques régionales et des secteurs d’intérêt particulier, 3) faciliter les accès aux propriétés pour les travaux terrain et 4) définir les priorités régionales pour la gouvernance et la gestion des ressources en eau souterraine afin d’assurer la pérennité de leur exploitation.

Comme pour les projets antérieurs, il y aura une collaboration et concertation entre les responsables et le personnel des projets PACES en cours de réalisation. Cette collaboration va à nouveau assurer la meilleure réalisation possible des projets et la production de livrables cohérents entre eux par tous les projets. Le responsable et le personnel du PACES Estrie vont aussi participer aux activités de transfert des connaissances qui seront coordonnées par l’UQTR et réalisées en même temps que les projets dans les différentes régions d’étude.

 

Biens livrables

Durant la Phase I, il y aura création d’une base de données, le territoire sera décrit (météorologie, hydrologie, occupation du territoire, population), il y aura production de versions préliminaires des couches cartographiques numériques (tableau 1 de l’annexe du contrat). Un rapport d’étape va documenter les travaux de la Phase I et définir un programme de caractérisation à réaliser durant la Phase II qui sera une version révisée et plus précise des travaux décrits au paragraphe suivant.

 

Durant la Phase II, les principaux travaux de terrain suivants sont prévus et les résultats de ces travaux seront documentés dans un rapport intérimaire :

  • Sondages stratigraphiques avec la foreuse de l’INRS (1 mois) [une partie de ces travaux pourrait être réalisée la première année pour orienter le choix des sites de forage pour l’installation de puits d’observation du RSESQ par le MDDELCC];
  • Échantillonnage d’environ 140 puits pour réaliser des analyses chimiques complètes [des analyses isotopiques seront aussi réalisées sur environ 40 de ces échantillons];
  • Forages et installation de puits d’observation du RSESQ à environ 10 sites par le MDDELCC pour un budget d’environ 50 000$. Le nombre de sites pourra varier entre 8 et 12 selon la profondeur des dépôts meubles aux sites sélectionnés. Les critères d’implantation des puits vont considérer les problématiques locales, les zones de recharge, l’utilisation de l’eau souterraine dans le secteur et la présence de puits municipaux, les risques pour la qualité de l’eau souterraine reliés aux activités anthropiques, et la nécessité de mieux définir l’hydrostratigraphie des dépôts meubles et leur potentiel aquifère.

La Phase III impliquera l’analyse et l’interprétation de toutes les données assemblées dans le cadre du projet, la production des versions finales des livrables indiqués au tableau 3 de l’annexe du contrat, la rédaction d’un rapport de projet (ainsi qu’une version vulgarisée) et la finalisation de la base de données. En plus du rapport de projet, la base de données, les documents thématiques, les couches numériques et les métadonnées seront transmis au MDDELCC. Des activités de transfert des connaissances aux partenaires régionaux se tiendront pendant la réalisation du projet.

Le projet devrait avoir des retombées régionales importantes, notamment des connaissances approfondies sur les ressources en eau souterraine sur l’ensemble de la région d’étude avec un accès à de l’information validée sous forme électronique et de rapport. Ces connaissances, supportées par les activités de transfert, devraient permettre aux partenaires régionaux d’assurer une bonne gouvernance des ressources en eau souterraine et d’amorcer leur gestion et protection. Le projet va aussi impliquer une amélioration considérable du réseau de suivi (RSESQ) dans la région d’étude, ce qui va permettre de suivre l’évolution de la ressource dans le temps. La meilleure connaissance sur le système aquifère régional va aussi orienter les futures recherches en eau, notamment grâce à une meilleure définition du potentiel aquifère des dépôts meubles. La considération de ces connaissances sur les ressources en eau souterraine pourra aider à l’orientation du développement régional en fonction de la disponibilité et de la vulnérabilité de ces ressources. Même après la finalisation du projet, l’INRS, le COGESAF et le COBARIC vont continuer à supporter les partenaires régionaux sur les enjeux reliés aux ressources en eau souterraine dans la région.