L‘écoulement de l‘eau souterraine dans un aquifère se fait des régions où la charge hydraulique est élevée vers les régions où les charges sont plus faibles. La charge hydraulique représente l‘élévation du niveau d‘eau mesuré dans un puits par rapport à un niveau de référence, qui est normalement le niveau moyen de la mer. Les cartes piézométriques sont une représentation en plan de la distribution des charges hydrauliques dans un aquifère. Ces cartes sont préparées en rapportant les points de mesure des niveaux d‘eau pris dans les puits sur une carte, ce qui permet de définir la position de courbes d‘égal niveau d‘eau, appelées isopièzes.
Des détails sur la production des cartes piézométriques sont donnés dans les guides de cartographie hydrogéologique du MDDEFP (2008a et 2008b). Pour les projets PACES, le protocole détaillé utilisé pour la production de la carte piézométrique est présenté à l‘annexe 3 du rapport. En Montérégie Est, les aquifères granulaires ont une extension limitée et ne sont pas d‘envergure régionale. Il n‘a donc pas été possible de produire une carte piézométrique pour les aquifères granulaires. Une carte piézométrique a été produite pour l‘aquifère régional de roc fracturé, qui correspond au livrable 20 présenté à l‘annexe 2. Pour ce faire, une sélection et validation des puits aménagés au roc et des données de niveaux d‘eau leur étant associées a d‘abord été faite. L‘interpolation des niveaux d‘eau a été faite par krigeage. Deux zones d‘interpolation ont été définies, les zones ouest et est, séparées approximativement par la limite entre la Plate-forme du Saint-Laurent (Basses-terres) et la zone externe des Appalaches (Piedmont). Cette subdivision était nécessaire parce que la Plate-forme du Saint-Laurent est caractérisée par un faible relief et par une densité de points de contrôle de niveaux d‘eau généralement faible (particulièrement dans la partie nord), alors que, dans le Piedmont et les Appalaches, le relief peut être très accidenté et la densité des points de contrôle est généralement plus élevée mais varie en fonction du relief (i.e. peu de points de contrôle sur les hauts topographiques). Dans cette dernière zone, le krigeage a utilisé une dérive externe basée sur la topographie afin d‘assurer la cohérence entre les niveaux d‘eau interpolés et la topographie, ce qui n‘a pas été nécessaire pour la zone de la Plate-forme du Saint-Laurent (Basses-terres).
Sur le livrable 20, on montre 12 plages d‘élévation des niveaux d‘eau, allant de moins de 12.5 m à plus de 600 m par rapport au niveau moyen de la mer (nmm). Cette carte piézométrique régionale donne une vue d‘ensemble de la dynamique d‘écoulement de l‘eau souterraine dans l‘aquifère rocheux régional. La carte montre aussi les lignes de partage de l‘eau souterraine qui définissent les limites des sous-bassins hydrogéologiques. Ces sous-bassins hydrogéologiques permettent de visualiser la zone contribuant à l‘alimentation en eau souterraine des cours d‘eau qui sont en contact avec l‘aquifère de roc fracturé. Le livrable 28a, présenté à la section 4.4, donne des précisions quant à la nature des liens entre l‘aquifère rocheux et les cours d‘eau et indique les zones potentielles de résurgence de l‘eau souterraine. Les données sur les niveaux d‘eau ont aussi été exploitées pour caler le modèle numérique d‘écoulement dont les résultats sont présentés à la section 6.4.
Au niveau régional, la carte piézométrique (livrable 20) montre que les conditions d‘écoulement sont très distinctes dans les différents contextes hydrogéologiques de la Montérégie Est. Dans la partie nord de la Plate-forme du Saint-Laurent, les faibles gradients hydrauliques horizontaux (i.e. les changements latéraux de niveau d‘eau) indiquent que l‘écoulement de l‘eau souterraine y est généralement très faible. Au sud de ce contexte, des hauts piézométriques sont associés aux collines montérégiennes qui sont des zones de recharge préférentielle. Ces hauts piézométriques se prolongent vers le nord, ce qui indiquerait qu‘un certain écoulement se ferait des collines montérégiennes vers le nord. Les bas niveaux piézométriques observés au niveau des cours d‘eau de ce contexte indiqueraient qu‘il y a un écoulement latéral de l‘est vers l‘ouest relativement lent à partir des hauts piézométriques avec résurgence diffuse dans les cours
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sur les eaux souterraines en Montérégie Est Rapport final
124 Juin 2013
d‘eau. La vitesse de cet écoulement est faible car une épaisse couche de sédiments argileux sépare le roc des cours d‘eau. La présence du patron d‘écoulement lent du sud vers le nord à partir des collines montérégiennes est appuyée par la géochimie de l‘eau souterraine qui indique que les concentrations augmentent généralement des Montérégiennes vers le nord et qu‘on trouve à l‘extrémité nord des eaux qui ont des compositions proches de celle de l‘eau de la mer de Champlain (section 4.6). La présence d‘eau saumâtre au nord des Montérégiennes indique que cet écoulement a été très limité depuis le retrait de la mer de Champlain. La faiblesse de cet écoulement est aussi relié au fait que la recharge à travers l‘épaisse couche d‘argile est très limitée (section 4.3), mais aussi au fait que l‘eau provenant du Piedmont et des Appalaches à l‘est serait interceptée par la rivière Yamaska ou ferait résurgence au front des Appalaches (Ligne de Logan) (voir le modèle conceptuel discuté à la section 4.7 pour plus de détails). Cet interception de l‘eau provenant de l‘est est indiqué par le changement des gradients hydrauliques horizontaux qui sont importants à l‘ouest du Piedmont mais qui diminuent vers l‘ouest par la suite. Le bas piézométrique associé à la rivière Yamaska indique que l‘eau provenant de l‘est ne dépasse par ce cours d‘eau qui est localement en contact direct avec l‘aquifère rocheux, tel qu‘indiqué par la présence d‘affleurements rocheux dans le lit ou les berges de ce cours d‘eau (livrable 28a, section 4.4).
Dans le contexte hydrogéologique de la partie sud de la Plate-forme du Saint-Laurent, on retrouve des crêtes et des creux piézométriques orientés nord-sud qui indiquent que l‘écoulement est généralement orienté est-ouest, allant des zones de recharge vers la rivière Richelieu, principalement, mais aussi vers d‘autres zones de résurgence. La recharge dans ce contexte est modérée mais généralement distribuée sur l‘ensemble du contexte, sauf le long de la vallée du Richelieu où on retrouve une couverture argileuse peu perméable (livrable 28b, section 4.3). Il y a présence d‘un faible haut piézométrique dans le secteur est (Saint- Alexandre/sud du mont Saint-Grégoire) qui correspondrait à une zone de recharge un peu plus importante à partir de laquelle l‘écoulement se fait principalement vers l‘est et vers l‘ouest. Tel que mentionné précédemment, le contexte des collines montérégiennes représente une zone de recharge préférentielle de l‘aquifère régional de roc fracturé. À partir de ces hauts piézométriques, l‘écoulement est à peu près radial, ce qui est plus facilement observable pour les Montérégiennes situées dans la Plate-forme du Saint-Laurent (Basses-terres), mais qui se voit aussi pour les Montérégiennes présentes dans les Appalaches.
Dans le contexte de la zone externe des Appalaches (Piedmont), on peut distinguer des conditions légèrement différentes au nord et au sud des Montérégiennes. Au nord, il y a des zones de recharge préférentielle à l‘est et à l‘ouest de la vallée de la rivière Noire sur les hauts topographiques (livrable 28b, section 4.3) et l‘écoulement se fait principalement de ces secteurs où le niveau piézométrique est élevé vers la rivière Noire ou vers la rivière Yamaska à l‘ouest. Au sud des Montérégiennes, le réseau hydrographique diffère légèrement et l‘orientation des principaux cours d‘eau suit plus ou moins un axe est-ouest comparativement à la rivière Noire qui coule plus ou moins selon un axe nord-sud. Bien qu‘on trouve aussi un écoulement des hauts topographiques vers les cours d‘eau dans ce secteur, une partie du sud du Piedmont représenterait aussi une zone de résurgence de l‘eau provenant des Appalaches. La géochimie de l‘eau souterraine supporte cette interprétation des conditions d‘écoulement (voir section 4.6). Enfin, dans le contexte de la zone interne des Appalaches (Hautes-terres), les conditions d‘écoulement sont surtout contrôlées par la topographie locale, allant des hauts topographiques (zones de recharge) vers les vallées (zones de résurgence). Tel que mentionné précédemment, la géochimie de l‘eau souterraine laisse aussi présumer qu‘il y aurait un écoulement régional plus profond et à plus long temps de résidence, allant des hauteurs appalachiennes et émergeant dans le Piedmont où on trouve un type d‘eau appalachien plus « évolué » (section 4.6). Beaudry (2013) montre aussi que l‘âge 14C de l‘eau souterraine échantillonnée dans les
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Rapport final sur les eaux souterraines en Montérégie Est
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Appalaches semble supporter l‘existence d‘écoulements intermédiaires et profonds qui impliquent de longs temps de résidence.