Étude de l’impact hydrologique, thermique et de la turbidité de l’eau du ruissellement urbain sur l’habitat du poisson : cas du secteur St-Méthode à Adstock, Québec.

Sidhom, Ons (2023). Étude de l’impact hydrologique, thermique et de la turbidité de l’eau du ruissellement urbain sur l’habitat du poisson : cas du secteur St-Méthode à Adstock, Québec. Mémoire. Québec, Maîtrise en sciences de l'eau, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 146 p.

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Résumé

Ce projet s’intègre dans le développement d’une méthodologie permettant de caractériser l’impact du ruissellement urbain sur certaines variables contribuant à la qualité de l’habitat aquatique : température, débit et turbidité. Les impacts du développement urbain sont amplifiés par les changements climatiques. Le ruisseau Tardif-Bizier, qui traverse une zone fortement urbanisée, est particulièrement affecté par les ruissellements urbains en raison de son faible débit. Dans ce contexte, l'objectif du projet est d'étudier l'impact du ruissellement urbain sur certaines variables d'habitat des poissons dans le ruisseau et d'évaluer le potentiel des ouvrages de gestion des eaux pluviales (cellules de biorétention) comme moyen d'adaptation aux changements climatiques. Le projet a impliqué la collecte de données météorologiques (précipitations, températures), hydrométriques (débit) et environnementales (turbidité, sédimentation et présence de poissons) sur deux saisons estivales, en 2021 et 2022. Un modèle additif généralisé (GAM) a été utilisé pour modéliser la température de l'eau, une variable essentielle pour évaluer l'habitat des poissons. Le modèle GAM a présenté de bonnes performances avec un RMSE maximal de 1,57 °C et un coefficient d’efficacité (NSE) variant de 0,86 à 0,93 pour la modélisation de la température. En ce qui concerne le suivi de la turbidité de l'eau, le modèle GAM utilisé pour modéliser les concentrations en matières en suspension (MES) s’est avéré moins performant que pour la modélisation des températures. De plus, il a été observé que le site où les concentrations en MES sont les plus élevées correspond au site recevant directement les rejets des surfaces imperméables urbanisées. Cela souligne l’impact des surfaces imperméables sur la qualité de l’eau du ruisseau. Par la suite, un scénario pessimiste d’émissions de gaz à effet de serre (RCP 8.5 W/m2 ) a été simulé pour étudier les répercussions des changements climatiques sur les variations de débit et de température de l’eau, ainsi que sur l’habitat des poissons. Selon ce scénario, qui s’étend sur 10 ans à l’horizon de 2071 à 2100, la fréquence des dépassements de la température optimale de croissance pour l'omble de fontaine, une espèce de poisson présente dans le ruisseau, pourrait atteindre 67% contre 59% par rapport au scénario de référence. Enfin, le projet a étudié un scénario d’implémentation d’ouvrages de gestion des eaux pluviales, soit des cellules de biorétention, pour évaluer leur performance en matière de protection de vi l’habitat des poissons en milieu urbain, en se concentrant spécifiquement sur le débit et la température de l'eau.Les cellules de biorétention ont entraîné une réduction du débit dans le ruisseau allant de 0 % à 61 %, en fonction de l'événement pluvieux.

This project is part of an ongoing effort to develop a methodology for characterizing the impact of urban runoff on some the key variables defining aquatic habitats, considering factors such as temperature, hydrology, and sediments. The effects of urban development are exacerbated by the influence of climate change. The Tardif-Bizier stream, located in a heavily urbanized area, experiences considerable impacts from urban runoff due to its low flow rate. Thus, the primary objective of the project was to investigate the effects of urban runoff on some of the important variables that quantify fish habitat in the creek and explore the potential of stormwater management structures, specifically bioretention cells, as a means of adaptation to climate change. The project involved comprehensive data collection over two summer seasons, in 2021 and 2022, encompassing meteorological data (precipitation, temperature), hydrometric data (flow), turbidity, sedimentation, and fish presence. To model water temperature, a generalized additive model (GAM) was utilized, which proved to be highly effective. The GAM model exhibited strong performance, with a maximum Root Mean Square Error (RMSE) of 1.57°C and an efficiency coefficient (NSE) ranging from 0.86 to 0.93 for temperature modeling. As for turbidity, the GAM model used to estimate concentrations of total suspended solids (TSS) showed less accuracy compared to the temperature model. Notably, it was observed that the site with the highest TSS concentrations corresponded to the location receiving runoff from urban impervious surfaces. This finding highlights the significant impact of impervious surfaces on the water quality of the stream. Furthermore, the project simulated a pessimistic scenario of greenhouse gas emissions (RCP 8.5 W/m2 ) to assess the influence of climate change on variations in water flow and temperature, as well as its consequences for fish thermal habitat. According to this scenario, which extends over a period of 10 years (from 2071 to 2100), the frequency of exceeding the optimal growth temperature for brook trout, a fish species found in the stream, could reach 67%, compared to 59% in the reference scenario. Lastly, the project explored a scenario involving the implementation of bioretention cells to evaluate their efficiency in safeguarding fish habitat within an urban setting, with a specific focus on water flow and temperature. The use of bioretention cells resulted in a reduction of creek flow ranging from 0 % to 61 %, depending on the characteristics of the rainfall event.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Duchesne, Sophie
Co-directeurs de mémoire/thèse:	St-Hilaire, Andréet Pelletier, Geneviève
Mots-clés libres:	ruissellement urbain; habitat aquatique; ruisseau Tardif-Bizier; habitat des poissons; cellules de biorétention; ouvrages de gestion des eaux pluviales
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	26 avr. 2024 18:21
Dernière modification:	26 avr. 2024 18:21
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15606

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