Quantifier la vulnérabilité des eaux souterraines en situation de filtration sur berge au Québec.
Responsables d’assurer un approvisionnement en eau potable sûr et fiable, les municipalités canadiennes ne sont pas outillées pour répondre rapidement aux enjeux de santé publique, de protection de l’environnement et de résilience économique liés à l’eau. Au Québec, les cadres réglementaires exigent que les municipalités évaluent la vulnérabilité des sources d’eau potable et élaborent des plans de protection (MELCC, 2018). Dans ce contexte, la protection des sources d’eau potable est un élément clé de l’approche « de la source au robinet » adoptée dans les provinces et territoires (Canada, 2004), et dans de nombreux pays.
La filtration sur berge (FSB) est une technique de recharge induite des aquifères, largement répandue à l’échelle mondiale et couramment utilisée au Québec (Labelle et al., 2023). Dans le contexte de FSB, l’infiltration de l’eau de surface (rivière, lac) est provoquée par le pompage dans la nappe alluviale (Figure 1, à droite). Les processus physiques, chimiques et biologiques souterrains permettent de filtrer naturellement cette eau jusqu’à son arrivée aux forages d’exploitation. La FSB présente donc à la fois les avantages des eaux souterraines et de surface, c’est-à-dire des volumes d’exploitation importants, ainsi qu’une bonne qualité générale. La gestion actuelle repose principalement sur des estimations de la recharge et des temps de parcours de l’eau basées sur l’utilisation de traceurs « conventionnels » e.g. conductivité électrique, δ²H-δ¹⁸O qui ne permettant pas une caractérisation fine des distribution de vitesses de transfert dans les berges. Sans cette information, il n’est pas possible de proposer des modélisations robustes intégrant la résilience face aux sécheresses, aux débits extrêmes et aux modifications des régimes fluviaux (Janik et al., 2025 ; Popp et al., 2021). Avec les pressions croissantes sur les ressources en eau souterraine et les changements hydroclimatiques, il est urgent de développer des outils pour évaluer et quantifier la durabilité à long terme de la FSB (Verlicchi et al., 2024).
Ce projet de doctorat vise à développer des approches de traçage innovantes pour quantifier la dynamique d’infiltration des eaux de surface vers les forages, en contexte de FSB au Québec, en lien avec le caractère transitoire de leur vulnérabilité.
Des expériences de traçage de terrain, basées sur l’utilisation de traceurs isotopiques (e.g. δ²H, δ³⁷Cl) et géochimiques (e.g. Br, gaz rares, SF₆), seront mises en œuvre pour caractériser et modéliser les temps de réponse et de parcours des eaux de surface vers . En particulier, des méthodes analytiques basées sur l’utilisation d’un spectromètre de masse de terrain pour la mesure des gaz dissous (le « miniRUEDI », Figure 1 à gauche) seront développées et testées au laboratoire avant d’être déployées de manière opérationnelle sur le terrain. Les campagnes de terrain couvriront un large éventail de contextes hydrologiques et d’occupation du sol (milieux urbains, industriels et agricoles).
L’objectif est de proposer, à l’échelle du Québec, une méthode robuste de quantification de la vulnérabilité des forages en contexte de FSB. Les résultats contribueront directement à la sécurisation de la ressource en eau potable dans un contexte de changements climatiques.
Ce projet sera réalisé au sein de la Chaire UNESCO en Changements Environnementaux à l’Échelle du Globe (CEEG) au Département des Sciences de la Terre et de l’atmosphère de l’UQAM (Montréal). Des collaborations internationales sont également prévues (e.g. Université d’Oulu, Finlande).
Figure 1 : À gauche, schéma conceptuel de situation de FSB (Masse-Dufresne, 2021). À droite : miniRUEDI (spectromètre de masse de terrain pour mesure des gaz dissous -Brennwald et al. (2016)).
Début de début du projet : septembre 2026.
Durée prévue du projet : 3 ans de financement MELCCFP & Fonds Bleu.
Profil de la candidate, du candidat
Master/Ingénieur en hydrogéologie et/ou géochimie expérience pertinente en laboratoire (ex : analyses hydrochimiques, isotopiques). Expériences et compétences avérées au travail de terrain. Des connaissances en géochimie isotopique, en traçage environnemental et modélisation hydrogéologique constituent un plus.
Equipe encadrante
Prof. Florent Barbecot, Chaire UNESCO CEEG, Université du Québec à Montréal
Prof. Janie Masse-Dufresne, Chaire UNESCO CEEG, École de technologie supérieure
Dr. Stéphanie Musy, Université d’Oulu
Dr. Christin Müller, Chaire UNESCO CEEG, Université du Québec à Montréal
Dr. Antoine Picard, Chaire UNESCO CEEG, Université du Québec à Montréal
Contact pour envoi de CV, lettre de motivation et notes académiques (M1-M2)
Dr. Antoine Picard picard.antoine@uqam.ca