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1. M me si elle n est pas encore g n ralis e comme c est le cas dans d autres r gions d agriculture intensive e g LASSERRE et al 1999 HUDAK 2000 la contamination de l eau souterraine par les nitrates est n anmoins pr sente dans la zone d tude Et malgr le fait que peu de puits exc dent la norme pour l eau potable les contenus en nitrates mesur s refl tent une contamination puisque les concentrations exc dent r guli rement 1 mg N NO L valeur consid r e comme r v latrice d un effet anthropique La composition moyenne en isotope de l oxyg ne 8 O des puits profonds Tableau 2 est sensiblement la m me l automne 2001 et au printemps 2002 Ceci s explique par un important m lange de la recharge avec l eau souterraine refl tant ainsi la composition moyenne des pr cipitations plut t que celle de la recharge printani re appauvrie en 6 O S Bolduc e al Revue des Sciences de l Ean 19 2 2006 87 99 Tableau 2 Composition moyenne en 8 O de l eau souterraine et de surface Table 2 Average measured O in groundwater and surface water Composition moyenne en O o Octobre 2001 Avril 2002 Puits profonds n 14 10 6 10 5 Puits de surface n 2 10 9 11 3 Rivi re Noire n 2 7 4 11 7 Ruisseau des Aulnages n 3 10 5 10 7 CLARK et FRITZ 1997 La composition en 8 O des puits de surface semble l g rement plus appauvrie que celle des pu2. vidence dune vuln rabilit g n ralement lev e sur l ensemble de la zone tudi e les concentrations mesur es ont permis d tablir un lien direct entre la vuln rabilit et la nature des d p ts de surface la stratigraphie et les directions d coulement souterrain Ces facteurs influencent directement la migration des polluants dans l eau souterraine mais sont rarement pris en compte ensemble dans une valuation globale du risque de contamination d un aquif re L application successive de diff rentes approches d valuation de la vuln rabilit est donc absolument n cessaire pour bien comprendre les risques de contamination de Peau souterraine et mettre en place des mesures pr ventives ad quates 5 REMERCIEMENTS Les auteurs remercient le FQRNT ainsi que lUQ M pour leur support financier Ils remercient aussi M G Poisson MAPAQ ainsi que V Delage et P Beno t COGEBY pour avoir facilit le contact avec les r sidents et fourni certaines donn es n cessaires la r alisation de ce travail Nos remerciements vont aussi C Chartrand C Dumont G T Jineng Njomo D Fontaine M Laithier M C Pharand et Y Podkhlebnik du d partement des Sciences de la Terre et de l Atmosph re de lUQ M pour leur support scientifique et technique Finalement les auteurs d sirent remercier tout particuli rement les producteurs agricoles et les r sidents ayant donn acc s leur propri t et permis d analyser l
3. section de till est discontinue et o le roc affleure sauf au nord est du secteur o une couche de till plus continue a t identifi e Les essais de pompage ont permis d estimer la transmissivit du roc entre 2 5 10 et 8 7 10 m s Ces r sultats sont du m me ordre de grandeur que ceux de PARE 1978 obtenus sur 26 forages de la r gion Les transmissivit s relativement lev es pour ce type de roche BANTON et BANGOY 1999 pourraient provenir d une fracturation importante et bien connect e partout sur le secteur d tude Une campagne g ophysique par r sistivit lectrique DJINENG NJOMO 2002 a montr que les 10 15 premiers m tres du roc sont aussi les plus transmissifs On interpr te ce ph nom ne comme le r sultat de la fracturation et de l alt ration de la partie superficielle du roc r sultant de la d tente naturelle de la roche en surface et du lessivage par l eau le long des fractures diaclases principalement et quelques failles Ces facteurs pourraient faciliter l coulement souterrain peu profond des cr tes vers la rivi re Noire S Bolduc e al Revue des Sciences de l Ean 19 2 2006 87 99 93 Tableaul Conductivit s hydrauliques mesur es et cal es Table 1 Measured and calibrated hydraulic conductivities Conductivit hydraulique Porosit effective m s Unit g ologique Valeurs mesur es Valeurs cal es Litt rature Sable Moyenne
4. 3 6 10 G 5 5 0 104 30 Ecart type 4 1 10 a Moyenne 1 2 10 n 13 Silt argileux Picarttype 2 110 1 2 10 3 p 5 hy Till Moy enne 7 0 10 n 3 1 106 5 Ecart type 1 2 10 R Minimum 2 5 10 n 2 Minimum 1 10 9 ie Maximum 8 7 10 Maximum 5 10 Valeurs tir es de BANTON et BANGOY 1997 Les conductivit s hydrauliques sont estim es a partir des transmissivit s mesur es par essai de pompage en supposant que l aquif re a t sollicit sur une paisseur de 10 m Les niveaux pi zom triques mesur s ont t relativement stables au cours de l tude Le niveau moyen a donc t utilis avec les donn es issues du SIH afin de tracer une carte pi zom trique de la zone d tude Figure 2 Celle ci montre que le sens g n ral de l coulement souterrain se fait vers la rivi re Noire avec un gradient hydraulique d environ 0 01 dans le secteur ouest 0 02 dans le secteur est Le niveau pi zom trique se situe en moyenne 2 5 m sous la surface La nappe qui suit la topographie est libre sur les cr tes et captive pr s de la rivi re Noire sous le silt argileux La rivi re Noire peut n anmoins tre en contact avec le roc et drainer la nappe Le ruisseau des Aulnages n influence pas le niveau de la nappe mais capte les drains agricoles et sans doute une partie de l coulement souterrain peu profond 3 2 Contenus en nitrates et composition en 5 O Les concentr
5. PRICHONNET G 1977 La d glaciation de la vall e du Saint Laurent et l invasion marine contemporaine G og Phys Quat 31 3 4 323 345 PRICHONNET G DOIRON A et CLOUTIER M 1982 Le mode de retrait glaciaire tardiwisconsinien de la bordure appalachienne au sud du Qu bec G og Phys Quat 36 1 2 125 137 PRICHONNET G 1984 D p ts quaternaires de la r gion de Granby Qu bec Etude 83 30 Carte au 1 50 000 Commission G ologique du Canada Ottawa Canada 8 p PRIMEAU S et GRIMARD Y 1989 Rivi re Yamaska 1975 S Bolduc e al Revue des Sciences de l Ean 19 2 2006 87 99 1988 vol 2 R sultats compl mentaires sur la qualit des eaux Minist re de l Environnement du Qu bec Direction de la qualit des cours d eau Sainte Foy Qu bec REFSGAARD J C THORSEN M JENSEN JB KLEESCHULTE S et HANSEN S 1999 Large scale modelling of groundwater contamination from nitrate leaching J Hydrol 221 117 140 ROBINSON M A et REAY W G 2002 Ground water flow analysis of a Mid Atlantic outer coastal plain watershed Virginia U S A Ground Water 40 123 131 ROSS M MARTEL R PARENT M LEFEBVRE R et SAVARD M 2004 Assessing rock aquifer vulnerability using downward advective times from a 3D model of surficial geology Comptes rendus G oQu bec 2004 5 congr s conjoint SCG AIH CNN Qu bec Qu bec Canada 25 27 oct 2004 1 8 SAINT LAURENT VISION 2000 1999 L tat du Sa
6. cr tes topographiques o le silt argileux est absent et le till discontinu et o la plus grande vuln rabilit AQUIPRO a t identifi e La plupart des forages puisant leur eau sous le silt argileux et situ s dans des zones de faible vuln rabilit AQUIPRO ne sont pas contamin s par les nitrates en raison de l absence d une recharge directe cet endroit et d une dilution des polluants provenant de l amont Ces puits re oivent n anmoins de l eau contamin e de l amont et plus ou moins long terme selon la vitesse r elle de l coulement dans l aquif re la proximit des zones de recharge et l volution temporelle des apports de nitrates depuis la surface la dilution pourrait ne plus suffire maintenir les concentrations des niveaux faibles Il y aurait alors un risque de contamination pour l ensemble de Paquif re C est peut tre ce qui se produit d j dans le puits o des concentrations lev es ont t observ es au sud de la zone d tude L observation d une diminution des concentrations avec la profondeur de pr l vement de l eau s explique par un coulement souterrain peu profond aussi mis en vidence par la mod lisation qui entra ne les nitrates vers la rivi re Noire dans une trajectoire dune dur e moyenne de 20 ans Ainsi une zone identifi e comme tr s vuln rable par la cartographie S Bolduc e al Revue des Sciences de l Ean 19 2 2006 87 99 des d p ts de
7. s expliquent par la grande h t rog n it des d p ts de surface sur le terrain La variabilit spatiale des conductivit s cal es pour l unit de roc refl te le fait que le substratum est compos de plusieurs types de roches s dimentaires calcaires gr s ardoises schistes et conglom rats ayant un potentiel aquif re tr s variable Le mod le cal simule correctement les niveaux pi zom triques mesur s au cours de l tude Figure 7 avec une erreur moyenne sur les charges de 1 5 m jug e acceptable car aucun puits ma t nivel Ce calage confirme la pertinence du mod le conceptuel utilis Le logiciel MODPATH a permis de simuler les trajectoires d coulement et le temps de transfert de l eau souterraine Une porosit effective moyenne issue de la litt rature BANTON et BANGOY 1997 a t utilis e pour le calcul des vitesses r elles d coulement Les trajectoires ont t trac es partir de zones de roc affleurant ou de la succession sable sur roc Elles montrent qu un coulement souterrain peu profond sur Temps de s jour de l eau ann es 40 60 80 100 Charges mesur es m Figure 7 Charges hydrauliques cal es et temps de s jour de l eau souterraine Calibrated hydraulic heads and groundwater residence times les cr tes topographiques entraine les nitrates issus de la zone non satur e vers la rivi re Noire Le temps de s jour moyen de l eau dans l aquif
8. surface ainsi que par la m thode AQUIPRO pourrait tre peu vuln rable en profondeur du moins court terme puisqu un forage au roc my recevrait pas ou peu de recharge contamin e en raison d un coulement lat ral vers la rivi re Noire Il mest cependant pas exclu qu un tel forage soit contamin la faveur de fractures transportant rapidement la recharge contamin e vers le bas comme c est d j le cas pour certains puits situ s sur les cr tes topographiques D autres travaux seraient utiles afin d apporter des pr cisions aux observations r alis es dans cette tude Par exemple la mesure du rapport isotopique N N dans l eau permettrait d identifier les sources ponctuelles et diffuses de la contamination car les nitrates d origine chimique animale ou humaine se distinguent par leur signature isotopique Des travaux de datation de l eau souterraine et des tra ages permettraient aussi de confirmer les temps de s jour de l eau dans l aquif re KATZ et al 2004 galement une analyse plus approfondie des pratiques agricoles locales permettrait de conna tre les apports d azote au sol et de quantifier les flux de nitrates hors de la zone racinaire LAROCQUE et al 2002 Enfin une simulation de l coulement et du transport du sol la nappe permettrait d tablir un lien entre l occupation du territoire et la contamination de l eau souterraine LASSERRE et al 1999 En plus de la mise en
9. ARVIS N J 1991 Prediction of nitrate leaching losses from arable land under different fertilization intensities using the SOIL SOILN models Soil Use Manage 7 79 85 BOLDUC S 2004 Vuln rabilit de Peau souterraine la contamination par les nitrates g ologie hydrog ologie et simulation sur le bassin versant de la rivi re Noire Mont r gie Qu bec M moire de Maitrise en Sciences de la Terre Universit du Qu bec 4 Montr al Montr al Canada 156 p CHAPUIS R P 1999 Guide des essais de pompage et leurs interpr tations Les Publications du Qu bec Sainte Foy Qu bec Canada CHOWDHURY S H KEHEW A E et PASSERO R 2003 Vuln rabilit de l eau souterraine sur le bassin de la rivi re Noire 98 Correlation between nitrate contamination and ground water pollution potentials Ground Water 41 735 745 CLARKT H 1977 R gion de Granby W rapport g ologique 177 Carte 1869 1 63 360 Service de l exploration g ologique direction g n rale des mines Minist re des Richesses naturelles Qu bec Canada 109 p CLARK I D ET FRITZ P 1997 Environmental isotopes in hydrogeology LEWIS Publishers New York USA COOKE H C EAKINS PR et TIPHANE M 1962 Shefford map area Shefford and Brome counties Eastern Townships of Qu bec Minist re des Richesses naturelles Qu bec DPV 187 Qu bec Canada 145 p DJINENG NJOMO G T 2002 Utilisation des m thodes g ophysiques dans l tu
10. I erua www erudit org Article Vuln rabilit de l eau souterraine la contamination par les nitrates sur le bassin versant de la rivi re Noire Mont r gie Qu bec Sylvain Bolduc Marie Larocque et Gilbert Prichonnet Revue des sciences de l eau Journal of Water Science vol 19 n 2 2006 p 87 99 Pour citer cet article utiliser l information suivante URI http id erudit org iderudit 013043ar DOI 10 7202 013043ar Note les r gles d criture des r f rences bibliographiques peuvent varier selon les diff rents domaines du savoir Ce document est prot g par la loi sur le droit d auteur L utilisation des services d rudit y compris la reproduction est assujettie sa politique d utilisation que vous pouvez consulter l URI https apropos erudit org fr usagers politique dutilisation rudit est un consortium interuniversitaire sans but lucratif compos de l Universit de Montr al l Universit Laval et l Universit du Qu bec Montr al Il a pour mission la promotion et la valorisation de la recherche rudit offre des services d dition num rique de documents scientifiques depuis 1998 Pour communiquer avec les responsables d rudit info erudit org Document t l charg le 16 novembre 2015 10 24 VULNERABILITE DE LEAU SOUTERRAINE A LA CONTAMINATION PAR LES NITRATES SUR LE BASSIN VERSANT DE LA RIVIERE NOIRE MONTEREGIE QUEBEC Groundwater vulnerability in the Noire Ri
11. ations en nitrates mesur es sur l ensemble du territoire varient de 0 21 7 mg N NO L Figure 4 Dix sept 17 puits sur les 27 tudi s ont montr des concentrations inf rieures 1 mg N NO L pendant toute la p riode d tude Quatre puits profonds ont eu des concentrations comprises entre 1 et 3 mg N NO L et quatre des concentrations entre 3 et 10 mg N NO L Aucun puits profond ma exc d la norme pour l eau potable 10 mg N NO L AAC 2003 dans la zone d tude Mais les deux puits de surface ont montr des concentrations sup rieures 10 mg N NO L au moins une fois Un puits profond situ dans une zone de recharge proximit imm diate du secteur d tude non illustr la Figure 4 a montr une concentration maximale de 35 8 mg N NO L durant la m me p riode de contr le ce qui confirme que la probl matique de contamination s tend en dehors de la zone tudi e Les concentrations sont plus variables dans le temps pour les puits de surface que pour les puits profonds et aucune tendance la hausse ma t mise en vidence pendant la p riode d tude Les concentrations mesur es dans cette tude sont similaires celles trouv es par PAR 1978 Puits Puits Ruisseau Rivi re surface profonds des Aulnages Noire Figure 4 Concentrations en nitrates sup rieures 1 mg N NO L mesur es dans l eau souterraine et de surface rectangles concentrations moyennes barres minimums et ma
12. de de la contamination des eaux souterraines par les nitrates sur le bassin de la rivi re Yamaska Rapport de stage de ma trise en Sciences de l Environnement Universit du Qu bec Montr al Montr al Canada 38 p GADD N R McDONALD B C et SHILTS WW 1972 Deglaciation of Southern Qu bec Commission G ologique du Canada Rapport 71 47 Qu bec Canada 19 p GAUDREAU D et MERCIER M 1997 La contamination de l eau des puits priv s par les nitrates en milieu rural Direction de la sant publique de la Mont r gie Longueil Canada 64 p GIROUX I 2002 Contamination de l eau par les pesticides dans les r gions de culture de mais et de soya au Qu bec R sultats des campagne d chantillonnage 1999 2000 et 2001 et volution temporelle de 1992 2001 Minist re de l Environnement du Qu bec Direction des cosyst mes aquatiques Qu bec Canada 54 p HUDAK PE 2000 Regional trends in nitrate content of Texas groundwater Hydrol 228 37 47 KATZ B G CHELETTE AR et PRATT T R 2004 Use of chemical and isotopic tracers to assess nitrate contamination and ground water age Woodville Karst Plain USA J Hydrol 289 36 61 LAROCQUE M BANTON O et GAGNON J 2002 Using models to manage soil inorganic nitrogen in forest tree nurseries Soil Sci Soc Am J 66 602 612 LASSERRE F RAZACK M et BANTON O 1999 A GIS linked model for the assessment of nitrate contamination in grou
13. de la composition en isotopes de l oxyg ne le calcul de la vuln rabilit de l aquif re et enfin la simulation de l coulement 2 MAT RIEL ET M THODES 2 1 Description de la zone d tude Situ e sur la rive sud du Saint Laurent la rivi re Yamaska Vuln rabilit de l eau souterraine sur le bassin de la rivi re Noire 90 prend sa source dans le lac Brome et se jette dans le fleuve la hauteur du lac Saint Pierre Le sous bassin de la rivi re Noire couvre une superficie de 1 579 km au sud est du bassin de la Yamaska Figure 1 Afin d tudier la vuln rabilit de l aquif re l chelle locale une portion seulement du bassin de la rivi re Noire a t retenue pour cette tude Cette zone couvre environ 100 km pr s de la confluence de la rivi re Noire avec la Yamaska entre les municipalit s de Saint Hyacinthe et Granby La topographie varie entre 45 m au point le plus en aval de la rivi re Noire et 120 m pour les cr tes au sud est de la zone d tude Sur ce territoire deux cours d eau coulent du nord vers le sud la rivi re Noire situ e au centre de la zone et le ruisseau des Aulnages un tributaire de la rivi re Noire La zone d tude correspond l ouest la limite du sous bassin versant du ruisseau des Aulnages et l est une cr te topographique divisant l coulement entre la rivi re Noire et un sous bassin versant voisin La zone tudi e est situ e la
14. en laboratoire ont permis de d finir et param trer le mod le tridimensionnel La rivi re Noire est repr sent e par une charge constante sur l paisseur d une cellule tandis que le ruisseau des Aulnages n est pas repr sent en raison de son influence limit e sur l coulement souterrain Les fronti res est et ouest du mod le correspondent des cr tes topographiques galement les limites de la zone d tude tandis que les fronti res nord et sud sont situ es sur des lignes de courant limites flux nul Les param tres ont t cal s manuellement de mani re reproduire les charges mesur es sur le terrain Le logiciel MODPATH POLLOCK 1994 a ensuite t utilis pour simuler les trajectoires d coulement et les temps de s jour de l eau dans l aquif re Vuln rabilit de l eau souterraine sur le bassin de la rivi re Noire 92 3 RESULTATS 3 1 Caract risation g ologique et hydrog ologique La caract risation des diff rents faci s permet de retenir trois unit s majeures de d p ts meubles reposant sur le substrat rocheux sous jacent le till l argile et le sable Les analyses granulom triques ont montr que les mat riaux fins sont en r alit du silt argileux 50 de silt 40 d argile et 10 de sable mais cette composition peut varier de la base qui peut tre plus argileuse au sommet de l unit Les chantillons provenant des unit s identifi es comme tant du sable
15. erability and to design preventive measures This work also demonstrated groundwater contamination by nitrates in the study region Because of the generally high vulnerability of the aquifer increased nitrate contamination can be expected in the future if no preventive measures are undertaken to protect the groundwater resource Key words vulnerability groundwater nitrates contami nation agriculture AQUIPRO groundwater modelling Province of Quebec RESUME La rivi re Yamaska est l un des affluents du Saint Laurent les plus contamin s par les activit s agricoles Cette probl matique touche particuli rement le sous bassin de la rivi re Noire o les d p ts de surface du Quaternaire sont discontinus de faible paisseur et souvent perm ables L objectif de cette tude est de d terminer la vuln rabilit de l eau souterraine sur une partie du sous bassin de la rivi re Noire 100 km La m thodologie utilis e comprend la caract risation de l aquif re l analyse des concentrations en nitrates et des contenus en 6 O l tude de la vuln rabilit en utilisant l approche AQUIPRO et la mod lisation hydrog ologique Les r sultats montrent une d gradation significative et d origine anthropique de Peau souterraine plusieurs concentrations exc dent 1 mg N NO L et quelques unes exc dent 10 mg N NO L Les puits contamin s sont situ s sur les cr tes topographiques o le silt argileux est absent et le till di
16. ere measured in 18 private wells from June 2001 to June 2002 Water was sampled bimonthly from 35 sites 25 deep wells two shallow wells two sites in the Noire River four in the Aulnages stream and two in a temporary lake located in a gravel pit In October 2001 Revue des Sciences de l Eau 19 2 2006 87 99 Vuln rabilit de l eau souterraine sur le bassin de la rivi re Noire 88 and April 2002 water was sampled for 8 O composition Analyses were performed at the GEOTOP UQAM McGill laboratories Aquifer vulnerability was determined using the AQUIPRO approach a simple method that considers clay and till thickness in addition to well depth A groundwater flow model was developed using MODFLOW and MODPATH to simulate groundwater flow flow paths and residence times Characterization of the quaternary deposits confirmed the following sequence from the base to the top till clayey silts sand and sandy gravel The thickness of these deposits was variable and there were bedrock outcrops mainly on the western and eastern sides of the study area A north south esker partially exploited is present on the western side of the Noire River Measured soil hydraulic conductivities show that the clayey silts and till deposits have low permeability whereas the sand is more permeable Clayey silts present in the centre of the study area as well as occasional till deposits offer partial protection to the aquifer whereas elsewhere infiltra
17. es concentrations en nitrates les plus lev es ont t observ es Figure 6 l exception d un forage tous les puits o une concentration sup rieure 1 mg N NO L a t mesur e se trouvent dans des secteurs vuln rabilit tr s lev e ou lev e Ceci confirme la pertinence de la m thode AQUIPRO et de la prise en compte de la stratigraphie pour identifier les zones les plus vuln rables la contamination Le puits faisant exception se trouve dans le sud de la zone d tude o la vuln rabilit est mod r e et o des d p ts de silt argileux ont t observ s sur le terrain Figure 2 Un d faut de conception MAJDOUB etal 2004 ou un apport d eau souterraine contamin e provenant de l amont pourrait tre l origine des concentrations lev es mesur es dans ce puits 3 4 Simulation de l coulement Le mod le conceptuel d coulement souterrain est bas sur les observations g ologiques et hydrog ologiques pr sent es pr c demment une description exhaustive du mod le est disponible dans BOLDUC 2004 La caract risation g ologique a permis de d terminer que les zones de recharge sont principalement situ es sur les cr tes topographiques o le silt argileux est absent la couverture de till discontinue et o le roc affleure ou encore lorsque le roc est recouvert de sable Dans le mod le hydrog ologique une recharge moyenne de 300 mm ann e a t utilis e dans les zones de roc affl
18. eur eau 97 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES AAC Agriculture et Agroalimentaire Canada 2003 La sant de l eau Vers une agriculture durable au Canada Page web Disponible res2 agr gc ca publications hw 04c_ f htm Consultation en 2003 ALLER L BENNETT T LEHR J H PETTY R et HACKET G 1987 A standardized system for evaluating ground water pollution potential using hydrogeological settings US EPA Report EPA 600 2 87 035 Dublin Ohio et Ada Oklahoma Etats Unis ANDREWS R J LLOYD J W et LERNER D N 1997 Modelling of nitrate leaching from arable land into unsaturated soil and chalk 1 Development of a management model for applications of sewage sludge and fertilizer J Hydrol 200 179 197 BANTON O GOSSELIN M A et LAROCQUE M 1998 EvaRisk 1 0 Manuel d utilisation Logiciel d valuation des risques de contamination des eaux souterraines par les sources diffuses Projet r alis pour le minist re de l Environnement du Qu bec INRS Eau Sainte Foy Qu bec Rapport scientifique BANTON O et BANGOY L M 1997 Hydrog ologie Multiscience environnementale des eaux souterraines Qu bec Presses de l Universit du Qu bec AUPELF UREF Qu bec Canada BAPE 2000 L eau ressource prot ger partager et mettre en valeur Rapport de la Commission sur la gestion de l eau au Qu bec Bureau d audiences publiques sur l environnement Qu bec Canada BERGSTROM L et J
19. eurant ou couvertes de sable soit une valeur qui est typique pour une nappe libre du Qu bec m ridional La carte pi zom trique a permis de confirmer que la rivi re Noire agit comme un drain sur l aquif re tandis que le ruisseau des Aulnages ne contr le pas significativement coulement souterrain La rivi re Noire a donc t repr sent e dans le mod le par une charge constante sur l paisseur d une cellule tandis que le ruisseau des Aulnages n est pas pris en compte La d finition du mod le en 30 couches de 3 m chacune permet d inclure la pr sence d montr e par la g ophysique de roc plus fortement fractur et alt r en surface Les conductivit s hydrauliques ont t cal es Taleau 1 de mani re reproduire les charges mesur es en tenant compte Vuln rabilit de l eau souterraine sur le bassin de la rivi re Noite 96 des valeurs obtenues sur le terrain et des r sultats de PARE 1978 Des conductivit s hydrauliques plus faibles ont t utilis es dans les couches sous jacentes aux 10 15 premiers m tres de l aquif re permettant ainsi de simuler des charges lev es pr s des limites est et ouest du bassin Des apports lat raux de faible importance justifi s par la non concordance entre les limites des bassins versants de surface et souterrains ont aussi t utilis s cette fin Les diff rences entre les conductivit s hydrauliques mesur es et cal es pour les d p ts meubles
20. f the Saint Lawrence River the Noire River 1579 km is located in the southeastern portion of the Yamaska basin A small part of the basin 100 km was the focus of this study The Noire River flows in the centre of the study area whereas the Aulnages creek is a small tributary to the Noire River The study area was limited to the east and Auteur pour correspondance T l 514 987 3000 1515 Fax 514 987 7749 Courriel marie larocque uqam ca ISSN 1718 8598 west by topographic highs It is located between the limit of the St Lawrence Lowlands and the first Appalachian ridges The bedrock Cambrian to Ordovician in age is mainly made of limestone in the western zone and is composed of terrigenous siliciclastic facies in the eastern zone The substratum forms elongated crests due to the tectonic grain surrounded by recent surface deposits These quaternary deposits are discontinuous and are of limited thickness The hydrological potential of the fractured rock aquifer is interesting but spatially variable The deposits were analyzed at 50 observation sites and 18 typical samples were sieved or submitted for density analysis GEOTERAP Data from the Syst me d Information Hydrog ologique SIH were used to complete the field information in establishing the stratigraphy of the area Soil hydraulic conductivity was measured using a Guelph permeameter and two short term pumping tests were performed Monthly water levels w
21. int Laurent La contribution des activit s agricoles la d t rioration du Saint Laurent Minist re des Travaux publics et Services gouvernementaux du Canada Qu bec Canada SIDD Syst me d information sur le d veloppement durable 2003 Assurer lavenir du milieu rural le d veloppement rural et l agriculture durable au Canada Page web Disponible www sdinfo gc ca reports fr monograph8 agricult cfm Consultation en 2003 99
22. its profonds et semble refl ter celle de la recharge printani re mais le nombre de stations de mesure n 2 ne permet pas de le confirmer La composition en 6 8O de l eau de la rivi re Noire varie selon la p riode de l ann e tandis que celle du ruisseau des Aulnages est sensiblement constante et similaire 4 la composition moyenne de l eau souterraine La composition printani re appauvrie observ e dans la rivi re Noire s explique par la fonte de la neige r cente en avril 2002 celle plus enrichie de l automne est due l vaporation La constance de la composition isotopique de l eau du ruisseau des Aulnages refl te celle de l eau souterraine d o il tire donc une partie importante de son alimentation 3 3 Calcul d un indice de vuln rabilit Dans cette section la vuln rabilit de l aquif re est quantifi e l aide de la m thode AQUIPRO Les 118 forages extraits du SIH ont t utilis s pour calculer les indices de vuln rabilit dans la zone d tude Dans cette application de la m thode le silt argileux est consid r comme de l argile tandis que le till est consid r comme une formation contenant de l argile Puisque les forages ne pr sentent pas plus d une couche de silt argileux ou de till l quation 1 se trouve simplifi e voir quation 1 pour symboles A D 3C P 2 Un classement a t assign chaque indice pour illustrer la vuln rabilit relative de l aquif
23. la pollution d origine agricole Le sous bassin de la rivi re Noire est particuli rement touch en raison de intensification de l levage porcin et de la culture du mais BAPE 2000 Selon une tude de la vuln rabilit des formations aquif res l chelle r gionale MCCORMACK et 89 LACOULINE 1996 environ 77 du territoire du bassin de la rivi re Noire serait vuln rable 4 la contamination de Peau souterraine Des cas localis s de contamination de l eau souterraine PAR 1978 GAUDREAU et MERCIER 1997 laissent croire que la vuln rabilit est tr s variable d un site l autre En effet la pr sence de s diments quaternaires de composition de texture et d paisseur in gales conditionne souvent le potentiel de contamination variable de l eau souterraine Une tude hydrog ologique r gionale a t r alis e sur le bassin de la Yamaska PAR 1978 mais aucune tude na t men e tant avec une maille serr e d chantillonnage sur hydrog ologie que pour tudier la vuln rabilit locale de l eau souterraine Il existe plusieurs m thodes d valuation de la vuln rabilit de l eau souterraine la contamination DRASTIC ALLER et al 1987 est un syst me de cotation num rique qui tient compte de sept facteurs hydrog ologiques pour d terminer un indice de vuln rabilit AQUIPRO CHOWDHURY et al 2003 est aussi bas sur une cotation num rique mais tient compte d infor
24. le et des couches de formations g ologiques contenant de l argile 2 C 2 P aspen o est l indice AQUIPRO D est le coefficient de profondeur C est l paisseur de l argile m P est l paisseur des formations contenant de l argile m et r est le rang accord chaque couche Pour un puits donn les couches successives d argile et de formations g ologiques contenant de l argile sont num rot es de la plus paisse r 0 la plus mince Ceci permet d accorder une importance plus grande aux couches les plus paisses et g n ralement les plus tendues qui assureront une plus grande protection de l aquif re Le facteur trois utilis pour les couches d argile accorde une plus grande importance cette formation dans le calcul de la vuln rabilit Le coefficient D varie de la valeur un pour un puits de moins de 2 m la valeur huit pour un puits de plus de 183 m refl tant ainsi le fait que les puits profonds sont g n ralement moins vuln rables la contamination Un indice AQUIPRO lev indique donc une vuln rabilit faible Finalement un mod le hydrog ologique a t d velopp avec MODFLOW McDONALD et HARBAUGH 1988 pour simuler l coulement dans un milieu continu et en r gime permanent Le mod le tridimensionnel est compos de trente couches de cellules d environ 200 m par 200 m de c t par 3 m d paisseur Les donn es g ologiques et hydrog ologiques acquises sur le terrain et
25. limite des Basses Terres du Saint Laurent et des premi res cr tes appalachiennes Le SHERBROOKE Sous bassin de la Rivi re Noire Limite du bassin versant de la Yamaska Localisation de la zone d tude Location of the study area Figure 1 terrain s tend du versant est de la cr te de Saint Dominique une caille de roches pliss es jusqu aux limites orientales de la Nappe de Granby Celle ci limit e l ouest par la Ligne Logan une faille majeure de chevauchement fait partie du domaine externe des Appalaches Les roches du substratum sont carbonat es l ouest calcaires gr s et conglom rats et d tritiques terrig nes ardoises et schistes l est COOKE et al 1962 CLARK 1977 Les cr tes rocheuses d ge cambrien ordovicien forment des lots allong s au milieu de la couverture de d p ts meubles r cents PRICHONNET 1984 Le relief s accentue sur le versant est de la rivi re Noire car le substrat rocheux y est plus proche de la surface et m me souvent affleurant Le paysage devient alors plus bois qu l ouest et au centre zones o l agriculture du ma s domine Pendant le Wisconsinien sup rieur et le d but de l Holoc ne GADD etal 1972 PRICHONNET 1977 PRICHONNET et al 1982 des accumulations s dimentaires vari es ont recouvert le piedmont et les premi res cr tes p n planis es des Appalaches Les d p ts meubles tant discontinus et d paisseur limi
26. mations stratigraphiques seulement pour estimer un indice de vuln rabilit Lapproche d velopp e par ROSS et al 2004 value la vuln rabilit bas e a la fois sur la stratigraphie selon une vue tridimensionnelle du sous sol et sur le temps de transfert convectif vertical Enfin EVARISK BANTON etal 1998 simule la migration d un contaminant d origine diffuse dans l eau lessiv e au del de la zone racinaire et peut tre utilis pour estimer l apport de contaminant la nappe Ces approches ont en commun qu elles ne tiennent pas compte de l coulement souterrain r gional dans leur valuation de la vuln rabilit de l aquif re Pour consid rer celui ci il faut utiliser des approches plus complexes bas es sur la mod lisation num rique de l coulement souterrain e g ROBINSON et REAY 2002 ou du transport de contaminant e g REFSGAARD er al 1999 Labsence de connaissance hydrog ologique pr cise sur le bassin de la rivi re Noire a motiv la r alisation d une tude l chelle locale du contexte g ologique et hydrog ologique afin d valuer les risques de contamination de l aquif re La pr sente tude a pour objectif de d terminer les zones vuln rables la contamination par les nitrates l chelle d un sous bassin versant tr s agricole de la rivi re Noire Elle se divise en quatre parties la caract risation g ologique et hydrog ologique l analyse des contenus en nitrates et
27. nci es Les d p ts de sable des zones en relief reposent souvent directement sur le roc mais peuvent aussi succ der au silt argileux L paisseur du silt argileux est tr s variable et atteint une valeur maximale de 20 4m selon le SIH L paisseur du sable ne d passe g n ralement pas 6 m mais peut atteindre 35 m l aplomb de Pesker Le till est d paisseur tr s variable pouvant atteindre 14 m selon le SIH mais d passant rarement 5 m Les mesures de conductivit hydraulique des sols mesur es Tableau 1 montrent que les sables constituent des d p ts poreux et perm ables tandis que la conductivit hydraulique du silt argileux est faible L cart type des conductivit s hydrauliques mesur es dans le till montre que cette unit est de composition tr s variable et peut tre relativement perm able par endroit et imperm able ailleurs Les d p ts quaternaires vont donc contr ler les conditions de recharge de l aquif re qui aura lieu surtout sur les cr tes topographiques o la couverture Sabli re active Esker Terrasse s Cordons littoraux Silt argileux Sable Till Roc AREO Ruisseau E 3 _ des Aulnages Riviere lt e Niveau pi zom trique CI Silt argileux 20 ET Sable F i ki Till Roc fractur et alt r Exag ration verticale 50 X EI Roc Figure 3 G ologie de surface a carte g ologique b coupe g ologique Surface geology a geological map b geological cross
28. ndwater Hydrol 224 81 90 MAJDOUB R COTE C et DUCHEMIN M 2004 Mesures pr ventives et correctives pour la protection des puits en milieu rural Vecteur Environ 37 31 34 McCORMACK R et LACOULINE M 1996 Eaux souterraines tat des connaissances Comptes rendus Deuxi me colloque sur la gestion de l eau en milieu rural Strat gie de gestion vers une vision commune 10 11 sept 1996 Sainte Foy Canada McDONALD M et HARBAUGH A 1988 A modular 3D finite difference groundwater flow model USGS TWRI MENV Minist re de l Environnement du Qu bec 2005 Page web Disponible www mddep gouv qc ca eau souterraines sih index htm Consultation en 2004 MENV Minist re de Environnement du Qu bec 2004 Etude de la qualit de l eau potable dans sept bassins versants en surplus de fumier et impacts potentiels sur la sant Minist re de Environnement du Qu bec Qu bec Canada PARE D 1978 Etude hydrog ologique du bassin de la Yamaska Minist re des Richesses naturelles Direction g n rale des eaux Qu bec Canada 51 p POISSON G 2004 Communication personnelle MAPAQ Minist re de PAgriculture des P cheries et de PAlimentation du Qu bec POLLOCK D W 1994 User s Guide for MODPATH MODPATH PLOT Version 3 A particle tracking post processing package for MODFLOW the U S Geological Survey finite difference ground water flow model Report 94 464 USGS Reston Virginia
29. ont r v l des textures tr s h t rog nes incluant des graviers et parfois quelques blocs Cette fraction grossi re provient du remaniement du till qui est aussi l assise stratigraphique r gionale du Quaternaire Les fractions fines du till ont t emport es par les courants et les vagues de la Mer de Champlain puis d pos es dans les zones profondes de plus faible nergie particuli rement lors de l exondation et partir des zones rocheuses en relief Ceci explique la pr sence des nombreux pointements rocheux au milieu des d p ts meubles en bordure du bassin versant Le silt argileux correspond donc aux s diments d eaux profondes et les sables et graviers aux s diments littoraux et sublittoraux PRICHONNET 1984 Le till original est toutefois pr sent sur une grande surface Paffleurement dans l est du bassin versant La figure 3 pr sente la carte g ologique des d p ts meubles du secteur d tude Sur la coupe g ologique les trois unit s de d p ts meubles reconnues sont repr sent es des lentilles de till au contact du roc dont extension pourrait tre plus large les donn es de forage tant assez impr cises 4 ce sujet le silt argileux de la Mer de Champlain qui constitue une couche imperm able au dessus d une nappe captive et qui peut localement reposer directement sur le roc les s diments granulaires sables et graviers sur les cr tes Les roches du substratum rocheux sont non diff re
30. re tel que sugg r par CHOWDHURY et al 2003 vuln rabilit tr s lev e pour A 0 vuln rabilit lev e pour 1 lt A lt 99 vuln rabilit mod r e pour 100 lt A lt 199 vuln rabilit faible pour A gt 200 Dans la zone d tude les indices de vuln rabilit varient de 0 o il y a absence de silt argileux et de till 317 pour un puits profond o le silt argileux est pais Figure 6 Selon ce classement trois puits seulement ont une vuln rabilit faible et 14 puits ont une vuln rabilit mod r e Tous sont situ s proximit de la rivi re Noire o le silt argileux est pr sent 95 Parmi les autres puits 54 pr sentent une vuln rabilit lev e et 47 ont une vuln rabilit tr s lev e Ces derniers sont situ s principalement sur les cr tes topographiques est et ouest o il y a affleurement de roc d p ts de sable sur roc ou encore des lentilles de till de faibles paisseurs La m thode AQUIPRO identifie aussi des puits tr s vuln rables pr s de la rivi re Noire o les donn es de forage rapportent l absence locale de silt argileux malgr la couverture relativement continue d crite pr c demment Ceci souligne Ph t rog n it spatiale du silt argileux et met en vidence la grande vuln rabilit de l aquif re dans l ensemble de la zone d tude Les secteurs les plus vuln rables identifi s par la m thode AQUIPRO sur les cr tes topographiques sont aussi ceux o l
31. re varie de trois 100 ans et il est en moyenne de 20 ans entre les zones de recharge et la rivi re Noire Figure 7 Les temps les plus courts sont situ s pr s de la rivi re Noire et les plus lev s sont observ s au nord est de la zone d tude o une couche de till plus continue a t identifi e Figure 3 C est dire que la contamination actuelle r sulte des pratiques agricoles r alis es en moyenne dans les 20 derni res ann es Ces r sultats identifient aussi l intervalle de temps n cessaire pour qu un changement au niveau des apports de nitrates depuis la surface se traduise par une diminution des concentrations dans l eau souterraine Cette p riode est du m me ordre de grandeur que celle simul e par ROBINSON et REAY 2002 dans un aquif re de d p ts meubles de la Virginie Certains choix issus de la d finition m me du mod le influencent directement les temps de s jour simul s C est le cas notamment de la porosit effective estim e de la combinaison conductivit s hydrauliques cal es recharge estim e ainsi que du nombre de couches utilis dans le mod le 4 DISCUSSION ET CONCLUSION Les r sultats de cette tude montrent une d gradation significative d origine anthropique de la qualit de l eau souterraine dans la zone tudi e m me si les concentrations sont majoritairement en de de la norme pour l eau potable Les puits contamin s sont g n ralement situ s sur les
32. s diments fins Des mesures mensuelles de niveaux pi zom triques ont t r alis es dans 18 puits de particuliers de la zone d tude de juin 2001 juin 2002 Figure 2 Les donn es extraites du SIH comprennent aussi des informations sur le niveau d eau dans les forages ceux ci atteignant presque tous le roc La conductivit hydraulique des sols a t mesur e l aide d un S Bolduc e al Revue des Sciences de Eau 19 2 2006 87 99 O Eau de surface e Nitrates O Niveaux pi zom triques D p ts de surface PS Puits de surface Q Mesure du d bit P Essai de pompage I Isotopes de l oxyg ne 70 Courbe pi zom trique Figure 2 Stations d chantillonnage et carte pi zom trique Sampling sites and piezometric map perm am tre de Guelph 30 cm de profondeur pour 30 stations de mani re la contr ler dans les diff rents types de sols du secteur Deux essais de pompage de courte dur e ont aussi t r alis s en juillet 2002 pour valuer la conductivit hydraulique du roc Les r sultats de ces essais sont interpr t s l aide de la m thode Cooper Jacob CHAPUIS 1999 Une campagne d chantillonnage d eau r alis e de juin 2001 juin 2002 a permis de d terminer les teneurs en nitrates Trente cinq stations ont t chantillonn es tous les deux mois Figure 2 Deux stations d chantillonnage d eau sont situ es sur la rivi re Noire quatre sur le rui
33. s d p ts meubles sont donc rechercher avec soin car elles sont responsables des points de contamination mg N NO3 0 5 10 15 20 25 0 20 E 40 D 60 2 a 80 X Ruisseau des Aulnages O Puits de surface d p ts meubles 100 Puits profonds roc 120 Figure 5 Lien entre la profondeur des forages et les concentrations en nitrates Relationship between welldepthandnitrate concentrations Indice de vuln rabili 0 tr s lev O 1 99 lev O 100 199 mod r 200 et plus faible Concentrations maximales e lt 1 mg N NO3 1 1 2 9 mg N NO3 I 3 9 9 mg N NOs gt 10 mg N NO3 I A dans Peau maximales Concentrations en nitrates souterraine et vuln rabilit AQUIPRO Maximum nitrate concentrations in groundwater and AQUIPRO vulnerability Figure 6 locaux Les puits profonds situ s pr s de la rivi re Noire pr levant l eau sous le silt argileux et ne recevant pas directement la recharge contamin e ont des concentrations g n ralement faibles indiquant que l eau charg e de nitrates provenant des zones amont subit une dilution importante lors de son coulement dans laquif re Un puits situ dans le sud de la zone d tude dans une zone de silt argileux fait toutefois exception avec une concentration maximale de 3 6 mg N NO L La protection offerte par les d p ts de surface n est apparemment pas suffisante pour prot ger compl tement ce forage
34. s dans le lac situ dans lesker sont inf rieures 1 mg N NO L indiquant que l alimentation de ce lac provient des pr cipitations directes et de l eau souterraine profonde non contamin e ce jour du moins La figure 5 qui inclut les mesures r p t es une m me station illustre que les concentrations les plus lev es ont t mesur es dans les puits de surface localis s dans les d p ts meubles et dans le ruisseau des Aulnages Cette relation entre la concentration et la profondeur des puits a t rapport e dans d autres tudes e g HUDAK 2000 Dans les stations peu profondes l eau chantillonn e provient des couches superficielles de l aquif re o les nitrates issus de la zone non satur e n ont pas t fortement dilu s Dans un puits profond Peau pr lev e provient d une grande paisseur d aquif re et les nitrates issus de la surface sont plus dilu s Cette relation inverse entre les concentrations en nitrates et la profondeur des puits pourrait ne pas tre valide partout comme le d montre la pr sence mentionn e plus haut d un puits profond fortement contamin proximit de la zone d tude Les concentrations les plus lev es dans l eau souterraine se retrouvent surtout dans les secteurs non prot g s par le silt argileux le long des cr tes rocheuses et des nappes sableuses de surface l est et l ouest de la zone d tude Figure 6 Les h t rog n it s de
35. scontinu et o la plus grande vuln rabilit AQUIPRO 2 t identifi e Une diminution des concentrations avecla profondeur de pr l vement s explique par un coulement souterrain peu profond entra nant les nitrates vers un ruisseau et vers la rivi re Noire La vuln rabilit de l eau souterraine est ainsi beaucoup plus grande dans les couches S Bolduc e al Revue des Sciences de Eau 19 2 2006 87 99 superficielles du roc fractur Le temps moyen de s jour de l eau souterraine est estim a 20 ans Les concentrations mesur es permettent d tablir un lien direct entre la vuln rabilit les d p ts de surface la stratigraphie du substrat et les directions de coulement souterrain Elles d montrent aussi la pr sence d une contamination de l eau souterraine par les nitrates qui est susceptible d augmenter si aucune mesure pr ventive n est mise en place Mots cl s vuln rabilit eau souterraine nitrates con tamination agriculture AQUIPRO mod lisation hydro g ologique Qu bec 1 INTRODUCTION L agriculture moderne favorise les cultures intensives et une utilisation abondante de fertilisants Il y a cependant des risques associ s ces pratiques culturales puisque l utilisation excessive des engrais chimiques et organiques peut entra ner le lessivage de nitrates vers l eau souterraine REFSGAARD et al 1999 Partout dans le monde des observations et des tudes indiquent un lien
36. sseau des Aulnages deux dans un lac temporaire sabli re localis e dans un esker partiellement exploit et 27 dans des puits de particuliers soit 25 puits profonds au roc et deux puits de surface d p ts meubles Les puits sont chantillonn s en amont de tout syst me de traitement chaque station un chantillon de 4 ml volume standard requis et retenu pour l analyse a t pr lev et pass sur un filtre 0 45 pm puis conserv 4 C jusqu l arriv e au laboratoire o il a t acidifi l acide sulfurique En octobre 2001 et en avril 2002 les eaux de 14 puits trois stations sur le ruisseau des Aulnages et deux sur la rivi re Noire ont t pr lev es pour analyser leur composition en isotope lourd de l oxyg ne O Les concentrations en nitrates ont t mesur es suivant la m thode TRAACS 800 m thode industrielle no 818 87T et les isotopiques de l oxyg ne ont t analys s par spectrom trie de masse au 91 laboratoire GEOTOP UQAM McGill La vuln rabilit de l aquif re a t valu e l aide de la m thode AQUIPRO CHOWDHURY et al 2003 Cette m thode a t retenue car elle est tr s simple 4 appliquer et utilise les informations stratigraphiques disponibles dans la base de donn es du SIH int grant ainsi une information tridimensionnelle sur la nature des unit s g ologiques rencontr es Les facteurs utilis s dans l quation 1 sont l paisseur des couches d argi
37. t e l aquif re r gional se situe dans le roc Celui ci est fractur et parfois alt r en surface ce qui rend son potentiel aquif re relativement int ressant mais assez variable Plusieurs types de sol ont t identifi s dans la zone d tude allant du gravier sableux au loam argileux le plus souvent en association avec les d p ts de surface L agriculture couvre entre 70 et 75 du territoire En 2001 le ma s occupait 65 des terres cultiv es le soya 17 et les prairies p turages et autres cultures 18 POISSON 2004 2 2 M thodologie La caract risation g ologique des d p ts de surface d origine glaciaire et post glaciaire est bas e sur l interpr tation de forages et l analyse d chantillons typiques des principaux faci s cartographi s dans le secteur Les donn es de 118 forages extraits du Syst me d Information Hydrog ologique SIH MENV 2005 ont t utilis es afin de contr ler l paisseur des d p ts de surface et la succession des unit s stratigraphiques L tude des photographies a riennes au 1 15 000 a permis par ailleurs d interpr ter la distribution spatiale des d p ts meubles quaternaires pr alablement leur chantillonnage L tude stratigraphique et s dimentologique s appuie enfin sur une cinquantaine de sites d observation des d p ts de surface et l analyse de 18 chantillons Figure 2 Elle inclut le tamisage des s diments grossiers et la densim trie des
38. tion and contaminants can reach the aquifer through recharge Pumping tests showed high transmissivities for the rock formation probably resulting from the important rock fracturing in the upper 10 to 15 m of the aquifer Groundwater flowed towards the river from the eastern and western limits of the study area and water depth was on average 2 5 m The Noire River is generally in contact with rock and drains the aquifer Measured nitrate concentrations exceeded 10mg N NO L guideline for potable water in the two sampled surface wells Concentrations were between 1 and 10 mg N NO L at least once during the study period in ten of the 25 deep sampled wells indicating a groundwater contamination problem of anthropogenic origin The highest concentrations were measured in recharge areas and nitrate concentrations were found to decrease generally with well depth Nitrate concentrations were higher in the Aulnages creek than in the Noire River probably because the creek intercepts drainage water and shallow groundwater flow The isotopic composition of surface wells deep wells and Aulnages creek water remained relatively stable between sampling times This indicates an important mixing of fresh recharge with in situ groundwater In the Noire River 8 O compositions reflect the yearly variations in precipitation AQUIPRO aquifer vulnerability was highest in the eastern and western parts of the study area where the highest nitrate concentrations
39. troit entre l agriculture intensive et les fortes concentrations en nitrates dans l eau souterraine PRIMEAU et GRIMARD 1989 BERGSTROM et JARVIS 1991 ANDREWS et al 1997 LASSERRE et al 1999 SIDD 2003 Au Qu bec les pressions d origine agricole sur la qualit de l eau et sur l environnement r sultent principalement de la monoculture intensive du mais et du d veloppement d levages de grandes dimensions Les superficies de culture du ma s ont augment de 29 de 1996 2001 GIROUX 2002 une hausse attribuable en partie augmentation de la production porcine carle mais grain est utilis pour l alimentation des porcs Les besoins lev s en fertilisants pour cette culture entra nent un pandage de quantit s importantes de lisier Lentreposage et l pandage inad quats des d jections animales constituent une source potentielle de pollution microbienne organique et min rale ponctuelle ou diffuse SAINT LAURENT VISION 2000 1999 Au Qu bec la contamination des aquif res par les nitrates est une pr occupation constante pour l environnement e g eutrophisation des eaux de surface et surtout parce que 23 de la population dont une large majorit de la population rurale consomment de l eau souterraine provenant d un puits individuel ou d un r seau municipal aliment par Peau souterraine MENV 2004 La rivi re Yamaska est parmi les affluents du fleuve Saint Laurent les plus affect s par
40. ver watershed Mont r gie Qu bec Sylvain Bolduc Marie Larocque et Gilbert Prichonnet Nove Environnement 1650 rue Champlain Trois Rivi res Qu bec Canada G9A 489 D partement des Sciences de la Terre et de Atmosph re Universit du Qu bec Montr al Case Postale 8888 succursale Centre Ville Montr al Qu bec Canada H3C 3P8 3GEOTERAP Groupe de recherche en G ologie de Terrain Appliqu e D p Sciences de la Terre et de l atmosph re Universit du Qu bec Montr al Case Postale 8888 succursale Centre Ville Montr al Qu bec Canada H3C 3P8 Regu le 16 d cembre 2004 accept le15 ao t 2005 ABSTRACT Many studies have shown a link between intensive agricultural practices and groundwater pollution by nitrates In Qu bec recent studies have shown that the Yamaska River is highly contaminated by agricultural activities Maize and pork production are particularly intensive in the Noire River sub basin In this area quaternary deposits are discontinuous of limited thickness and are generally permeable leading to high groundwater vulnerability The objective of this study was to determine groundwater vulnerability to nitrate contamination on a small agricultural sub watershed of the Noire River The methodology included aquifer characterization analysis of nitrate concentrations and 6 8O composition as well as a vulnerability evaluation and groundwater flow modelling Located on the south shore o
41. were measured AQUIPRO vulnerability was lowest where the clayey silts provide some protection near the Noire River The results showed an important spatial heterogeneity in the thickness of the clayey silt layer underlining the generally high aquifer vulnerability in the study region The groundwater flow model developed using field data simulated the measured heads adequately Flow directions simulated with MODPATH confirmed the presence of a shallow groundwater flow from the eastern and western limits and towards the Noire River This flow is probably responsible for the decreasing nitrate concentrations observed with increasing water sampling depth and confirms that aquifer vulnerability varies with depth in the aquifer The average groundwater residence time is 20 years This means that recharge will take on average 20 years to travel through the aquifer and to the Noire River It also indicates the time frame required for the aquifer to eliminate a large scale nitrate contamination after the initiation of control measures This work showed that groundwater nitrate contamination is related to groundwater vulnerability which is a function of quaternary deposits substrate stratigraphy and groundwater flow directions These factors must be considered when studying groundwater vulnerability as they directly affect contaminant transport It therefore appears necessary to use a combination of various approaches to better understand aquifer vuln
42. ximums Measured nitrate concentrations above Img N NO JL in groundwater and surface water rectangles average concentrations bars minimum and maximum concentrations et GAUDREAU et MERCIER 1997 chelle r gionale Elles sont aussi similaires 4 celles obtenues par le minist re de Environnement du Qu bec sur sept bassins versants du Qu bec en surplus de fumier MENV 2004 Les concentrations en nitrates dans le ruisseau des Aulnages Figure 4 sont souvent sup rieures 10 mg N NO L et tr s variables dans le temps Dans la rivi re Noire les concentrations sont toujours inf rieures 3 mg N NO L et varient peu Les concentrations plus lev es et plus variables dans le ruisseau des Aulnages proviennent sans doute du fait qu il est aliment en partie par de l eau issue du drainage agricole qui circule rapidement travers le sol superficiel riche en l ments 94 Vuln rabilit de l eau souterraine sur le bassin de la rivi re Noite nutritifs entra nant avec elle les l ments solubles Ce ruisseau intercepte aussi l coulement souterrain peu profond et plus contamin Les d bits beaucoup plus grands dans la rivi re Noire ainsi que la contribution de leau souterraine peu contamin e contribuent y maintenir les concentrations des niveaux plus bas Aucune tendance la hausse dans le temps ou de l amont vers laval n a t mise en vidence pour ces cours d eau Les concentrations mesur e
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