Développement d’outils de description de la vulnérabilité d’une prise d’eau potable de surface (rivière St-Charles, Québec, QC)

La prise d’eau de la rivière St Charles alimente plus de 300 000 personnes en eau potable sur la commune de Québec. Une partie du débit de la rivière est prélevée puis traitée avant d’être distribuée aux habitants en aval. Des menaces pèsent sur la gestion de la ressource en eau, dans ce bassin versant partiellement urbanisé dans un contexte de changement climatique, avec des crues plus importantes au printemps et des étiages plus sévères en été.

De précédentes études ont permis de proposer un schéma conceptuel hydrogéologique et dresser une première carte de la vulnérabilité des ressources en eaux sur le bassin versant de la prise d’eau. Aujourd’hui, le caractère transitoire des écoulements de surface et souterrain doit être investigué. Le projet consiste à quantifier les apports d’eaux souterraines à la rivière St-Charles au cours du temps et identifier le contrôle exercé par ces apports souterrains sur la disponibilité et la qualité de la ressource en eau de surface. La détermination de la distribution des temps de séjour et du temps de séjour moyen des eaux souterraines alimentant la rivière est un outil innovant pour décrire la vulnérabilité de la ressource face aux changements climatiques et d’occupation du sol.

Une méthodologie se basant sur l’étude de traceurs géochimiques (ions majeurs, éléments traces métalliques et silice dissoute) isotopiques (¹⁸O et ²H) a été développée pour quantifier la fraction d’eau souterraine en rivière au cours du temps (période de temps : 2012 – 2023). Les apports souterrains constituent la fraction dominante de l’écoulement de surface et contrôle la disponibilité de l’eau de surface près de 80 % du temps. En période d’étiage (hiver, été), les apports d’eau souterraine sont largement prédominants et atteignent même 40 % du débit total lors de la crue printanière. La minéralisation totale est quant à elle directement héritée de la fraction d’eau souterraine bien que les chlorures et le sodium soient contrôlés par les apports de ruissellement urbain en hiver. Des traceurs de datation (CFC, SF₆, gaz rares, ³H, ⁸⁵Kr) sont utilisés en rivière pour contraindre la distribution de temps de séjour de l’eau souterraine alimentant la rivière St-Charles. Cette structure d’âge sera ensuite comparée à l’occupation du territoire à l’échelle du sous bassin versant et à la qualité de l’eau de rivière, permettant une lecture unique de la vulnérabilité de la ressource en eau. Ces données permettront également d’anticiper les changements de quantité et de qualité de la ressource en eau sous forçage anthropique.

Ces informations constituent également un outil précieux pour la modélisation des écoulements de surface et souterrain à l’échelle du bassin versant et permettront une meilleure gestion de la ressource, permettant de réaliser des scénarios de gestion dans un contexte de changement climatique.