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Caractérisation hydrogéologique et bilan en eau à la base des Forces canadiennes de Petawawa, Ontario, Canada.

Comeau, Guillaume (2009). Caractérisation hydrogéologique et bilan en eau à la base des Forces canadiennes de Petawawa, Ontario, Canada. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 219 p.

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Résumé

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La base des Forces canadiennes (BFC) Petawawa se situe à 165 km au nord de la Ville d'Ottawa, dans le Compté de Renfrew. Elle est limitée à l'ouest par le parc national Algonquin, à l'est par la rivière des Outaouais, et au sud par les rivières Barron et Petawawa. La base couvre une superficie de 350 km2 dont le tiers est situé dans la région physiographique des Plaines de sable de Petawawa. Le restant de la base repose sur les Hautes-Terres Algonquiennes, caractérisées par des collines de roc affleurant avec un faible couvert végétal. L'histoire géologique de la région est marquée par des événements de dépôts quaternaires reposant sur un gneiss fracturé d'âge Précambrien. Dans la zone d'étude, ces événements ont formés une moraine, un tapissage de till glaciaire et de silts glaciomarins de même qu'un complexe deltaïque remanié en terrasses et en dépôts éoliens. La reconnaissance des unités géologiques en surface et en profondeur a été possible par la réalisation de forages et de levés géophysiques (sismique réflexion, géoradar et rapport spectral). Ceux-ci ont permis de développer un modèle numérique 3-D de la géologie à l'aide du logiciel gOcad® sur des mailles de 100 m par 100 m avec une résolution verticale d'un mètre. Ce modèle contient les dépôts suivants: 1) roc fracturé «R», 2) till sableux «T», 3) sables et graviers fluvioglaciaires «Gx», 4) silts glaciomarins «F», 5) sables deltaïques et fluviatils «S», 6) sables fins éoliens «Se», et 7) dépôts organiques «0». Un modèle hydrogéologique conceptuel a conséquemment été développé pour la BFC de Petawawa. Les deux principales unités aquifères sont: 1) l'aquifère fracturé, et 2) l'aquifère granulaire. L'aquifère granulaire renferme les sous-unités quaternaires T, Gx, F, S, et Se. Les deux systèmes aquifères sont à nappe libre car le roc est affleurant ou recouvert par un till sableux et que le silt glaciomarin est situé à la base de l'aquifère granulaire. L'aquifère fracturé est présent sur l'ensemble de la base mais n'affleure qu'à l'ouest tandis que l'aquifère granulaire est principalement présent à l'est. Les deux aquifères se distinguent aussi par la profondeur jusqu'à leur nappe, qui est moindre dans le cas de l'aquifère fracturé. L'écoulement dans l'aquifère fracturé est superficiel, s'effectuant dans les 100 premiers mètres de roc. La distance de parcours de l'eau souterraine entre la zone de recharge et celle de résurgence de l'aquifère fracturé est moindre que dans le cas de l'aquifère granulaire compte tenu de son relief plus plat. Le réseau de drainage de surface pour l'aquifère granulaire est moins développé que dans le cas de l'aquifère fracturé compte tenu de sa grande capacité à l'infiltration. La résurgence de cet aquifère se fait majoritairement dans la rivière des Outaouais. La caractérisation des propriétés hydrogéologiques des sous-unités hydrogéologiques, telles que la conductivité hydraulique, a été effectuée par l'analyse d'essais en milieu saturé (essais à choc hydraulique, essais de pompage), en milieu non saturé (perméamètre, infiltromètre sous tension) ou applicables aux deux milieux (analyse granulométrique, essais en colonne de sable). Les conductivités hydrauliques obtenues pour les différentes unités varient de 2x10-4 mis pour l'unité «Gx» à 4x10-6 m/s pour l'unité «F». La conductivité du roc est évaluée à 4x10-6 m/s et semble diminuer avec la profondeur. Les méthodes d'évaluation de la porosité totale et efficace par des mesures en colonne de sable et par analyse granulométrique sont valides que pour la porosité totale seulement. L'élévation de la surface piézométrique sur l'ensemble de la région d'étude a été estimée par une méthode géostatistique récemment appliquée aux études hydrogéologiques, c'est-à-dire le krigeage ordinaire collocalisé (KOCC). Cette approche était testée afin d'évaluer la capacité de la méthode à représenter fidèlement la surface piézométrique dans un terrain accidenté. Cette méthode constitue un avancé notable dans les efforts d'estimation de la piézométrie. En plus d'utiliser les données de la variable primaire, c'est-à-dire les niveaux piézométriques, le KOCC se base sur la relation statistique avec une variable secondaire, l'élévation du sol donné par le modèle numérique de terrain (MNT). Le variogramme des niveaux piézométriques montre une forte corrélation orientée NW-SE. La méthode d'estimation a donné de bons résultats pour l'estimation de la surface piézométrique dans les collines des Hautes-Terres Algonquiennes, mais est moins performante pour l'aquifère granulaire. Cela est expliqué par l'influence statistique exercée par les nombreux cours d'eau dans la partie ouest. Quelques suggestions sont faites pour améliorer la qualité de l'estimation dont l'intégration d'un troisième variable secondaire, la perméabilité des sols. La distribution spatiale de la recharge, de l'évapotranspiration, et des ruissellements de surface et hypodermique ont été estimés à partir du modèle d'infiltration HELP®. Ce logiciel a intégré 27 984 mailles de 100 m par 100 m qui ont été extraites du modèle géologique 3-D dans gOcad® en gardant la portion comprise entre la topographie et la surface piézométrique, c'est-à-dire la zone non saturée. Une grande diversité d'information dont la météorologie, l'utilisation du sol et les propriétés du sol est aussi considérée par le modèle d'infiltration. Les résultats du modèle ont été calés par deux autres méthodes d'évaluation de la recharge, c'est-à-dire la fluctuation de la nappe mesurée dans trois puits d'observation et la séparation des hydrogrammes de la rivière Petawawa. Cependant, ces méthodes de comparaison sont sujettes à plusieurs sources d'erreurs. Les résultats des simulations sur les 45 ans de données climatiques indiquent une recharge globale de 104 ± 32 mm/an, soit 12% de la précipitation moyenne annuelle (844 mm/an). La recharge moyenne dans l'unité de roc est évaluée à 109 mm/an. La recharge dans les sables deltaïques et fluviatiles est évaluée à 228 mm/an. Tel qu'attendu, la recharge s'effectue en majeure partie au printemps lors de la fonte des neiges et lors des pluies automnales. Ce mémoire intègre une multitude de données recueillies depuis 2004 à l'endroit de la région à l'étude et celles-ci ont été analysées et synthétisées donnant au client et aux professionnel en sciences de la terre, une forte connaissance du contexte hydrogéologique de la région de Petawawa.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Martel, Richard
Co-directeurs de mémoire/thèse: Nastev, Miroslav
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: caractrérisation hydrogéologique; base militaire; aquifère; 3D; analyse piézométrique; Petawawa; Ontario
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 27 nov. 2012 19:28
Dernière modification: 12 nov. 2015 19:10
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/475

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