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Modélisation des facteurs abiotiques de l'écosystème fluvial du lac Saint-françois, fleuve Saint-Laurent.

Morin, Jean (2001). Modélisation des facteurs abiotiques de l'écosystème fluvial du lac Saint-françois, fleuve Saint-Laurent. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 187 p.

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Résumé

Le lac Saint-François est un tronçon du fleuve Saint-Laurent qui présente une grande complexité tant au niveau de sa topographie que de son hydrologie. Depuis 150 ans, ce lac fluvial a subi de nombreuses transformations qui ont modifié son écosystème. Les changements dans les facteurs abiotiques tels que les débits, les vagues ou la composition de la masse d'eau, ont une influence sur la sédimentation, la chimie et sur l'ensemble du biota. Dans la thèse, les facteurs abiotiques sont analysés de façon 1) unidimensionnelle, c'est-à-dire liée à l'analyse des séries temporelles des débits et des niveaux, ou encore 2) bidimensionnelle permettant ainsi de tenir compte des variations spatiales des composantes physiques du système. L'analyse des séries temporelles et de l'historique des ouvrages a permis de décrire l’impact des transformations du milieu sur l'évolution de l'hydrologie. La principal effet a été le relèvement puis la stabilisation du niveau d'eau qui a entraîné l'augmentation de la biomasse des plantes submergées et la modification des milieux humides. Les simulations numériques bidimensionnelles ont permis de décrire plusieurs facteurs abiotiques, dont l'hydrodynamique sur l'ensemble du lac Saint-François. Ces simulations se basent sur l'élaboration d'un modèle de terrain constitué de cartes de la topométrie du substrat et des plantes aquatiques. La caractérisation des plantes aquatiques est une donnée difficile à obtenir ; la méthode utilisée a permis, entre autres, de cartographier la distribution spatiale des espèces, leur hauteur et leur proportion dans les assemblages. Les données décrivant le terrain ont servi à modéliser l'hydrodynamique actuelle à des conditions de 5000, 7500 et 10 000 m³/s, correspondant respectivement aux débits moyen, minimum et maximum. L'influence des plantes aquatiques a été intégrée aux simulations afin de représenter l'écoulement en période estivale. Deux séries de mesures de vitesse ont été utilisées pour valider les simulations. L'hydrodynamique de la période préindustrielle a été simulée à l'aide de la reconstruction des données sur l'hydrologie ancienne. La comparaison avec les conditions actuelles de débit a été effectuée. Cette analyse montre des changements significatifs dans le patron d'écoulement. Une base de données d'habitat a été constitué à partir d'un maillage de calcul raffiné à un diamètre moyen de 50 m. Cette base de données contient l'information sur la pente du terrain, les courants, la profondeur, les vagues pour plusieurs conditions saisonnières, la lumière au fond et la sédimentation des particules fines. Les observations de la présence des espèces de macrophytes submergés ont été associées à cette base de données d'habitat à l'aide de modèles de régression logistique. L'habitat des plantes permet de prédire la distribution des espèces de plantes avec une exactitude de 81 à 92%, permettant d'envisager à court terme l'évaluation de l'impact de changements futurs dans les conditions abiotiques sur cet aspect du vivant.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Leclerc, Michel
Mots-clés libres: modélisation; abiotique; écosystème; fluvial; lac; Saint François; Saint Laurent; hydrologie; hydrodynamique; plantes aquatiques; macrophyte; habitat
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 11 févr. 2014 17:00
Dernière modification: 25 nov. 2015 14:17
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1726

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