Selon un des guides de cartographie hydrogéologique du MDDELCC (2008b), l’objectif fixé lors de la réalisation d’une carte de vulnérabilité est de fournir un outil d’aide à la prise de décision en matière d’aménagement et de gestion du territoire en vue de prévenir une éventuelle contamination de l’eau souterraine à partir de la surface par des activités anthropiques potentiellement polluantes. Cette carte doit permettre d’identifier les zones les plus vulnérables, afin de prendre des mesures d’aménagement du territoire permettant de protéger la ressource. De telles mesures préventives évitent les travaux longs et onéreux de réhabilitation des nappes.
Toutefois, les conditions qui contrôlent la vulnérabilité des nappes sont nombreuses et complexes. Les cartes de vulnérabilité permettent en fait d’intégrer un ensemble de conditions qui contribuent à la vulnérabilité d’un aquifère, « traduisant » ainsi la connaissance hydrogéologique en un outil facilement applicable par des non spécialistes. L’estimation de la vulnérabilité sur un territoire est « relative », les valeurs n’étant pas absolues et pas directement comparables d’une région à l’autre car même si la même méthode est utilisée pour évaluer la vulnérabilité, de nombreux choix professionnels doivent généralement être faits dans la production d’une carte de vulnérabilité. Une telle carte montre donc, de façon relative, le niveau de vulnérabilité d’un aquifère dans un territoire donné.
Plusieurs méthodes ont été proposées pour évaluer la vulnérabilité, tant pour les aquifères à l’échelle régionale que pour les approvisionnements en eau à l’échelle locale. Frind et al. (2006) définissent le concept de « vulnérabilité de puits » et font aussi une très bonne revue des concepts de vulnérabilité et de susceptibilité. Deux types de vulnérabilité sont généralement distinguées : la vulnérabilité intrinsèque et la vulnérabilité spécifique. La vulnérabilité intrinsèque fait référence aux propriétés hydrogéologiques de l’aquifère, alors que la vulnérabilité spécifique se rapporte aux propriétés hydrogéologiques de l’aquifère ainsi qu’à la nature des contaminants potentiels pouvant affecter la qualité de l’eau souterraine. La vulnérabilité intrinsèque est mieux adaptée à une évaluation régionale d’un aquifère étendu et c’est ce type de vulnérabilité qui a été défini en Chaudière-Appalaches.
Le programme PACES spécifie que la méthode qui doit être utilisée pour évaluer la vulnérabilité intrinsèque est la méthode DRASTIC. Le protocole suivi pour appliquer cette méthode est annexé au présent rapport et il présente l’approche suivie en détail. La présence section se limitera donc à décrire brièvement l’approche suivie et à présenter ensuite les résultats obtenus pour l’aquifère rocheux régional de la Chaudière-Appalaches. Il n’y a pas dans la région d’aquifère granulaires assez étendus pour justifier l’évaluation de leur vulnérabilité. Pour ces aquifères, il est tout de même possible d’utiliser l’épaisseur de sédiments argileux pour avoir une indication de leur vulnérabilité (carte15B, section 3.2.5). DRASTIC est un indice qui a été développé par la U.S. Environmental Protection Agency (US EPA) dans les années 1980 pour évaluer la vulnérabilité intrinsèque des aquifères aux États-Unis (Aller et al., 1987). Cette approche utilise 7 paramètres, chacun correspondant à une des lettres du mot « DRASTIC ». Ces paramètres et leurs définitions sont illustrés à la figure 4.10.
La valeur de chaque paramètre est classée en intervalles (pour les variables quantitatives) ou en types de milieu (pour les variables qualitatives), selon leur contribution potentielle au risque de pollution d’un aquifère par une contamination provenant de la surface du sol. En d’autres mots, des points (ou cotes) sont attribués, selon un gabarit, en fonction de la valeur d’un paramètre ou des caractéristiques géologiques pour un site donné. Ces intervalles de valeurs vont généralement de 1 (faible vulnérabilité) à 10 (forte vulnérabilité) (les valeurs sont documentées dans le protocole en annexe de ce rapport). Des poids, de 1 à 5, ont aussi été assignés à chacun des 7 paramètres (figure 4.10) en fonction de l’importance relative présumée des processus physiques représentés par les paramètres par rapport à leur contribution à la vulnérabilité d’un aquifère. La somme des points (cotes) attribués aux différents paramètres DRASTIC, multipliés par leur poids, donne l’indice DRASTIC de vulnérabilité :
R w R w R w R w R w R w R w
D D R R A A S S T T I I C C
= Indice DRASTIC 4.4où l’indice R représente la cote (rating) et l’indice w le poids (weight) de chaque paramètre, et où les paramètres sont définis comme suit : profondeur à la nappe (D : Depth to watertable), recharge (R : net
Recharge), milieu aquifère (A : Aquifer media), type de sol (S : Soil media), pente topographique (T : Topography slope), impact de la zone vadoze (I : Impact of vadose zone), et conductivité hydraulique de
l’aquifère (C : aquifer Conductivity).
Figure 4.10 : Poids et définitions des paramètres de la méthode de vulnérabilité DRASTIC
Préalablement au calcul de l’indice DRASTIC, une carte de la distribution spatiale de chacun des 7 paramètres doit être générée en format matriciel (raster) de façon à pouvoir additionner les couches telles que définies par l’équation 4.4. Dans le cadre des projets PACES, des mailles de 250 m × 250 m ont été utilisées pour les couches matricielles couvrant la région à l’étude, de façon à avoir un nombre de mailles raisonnable sur l’ensemble de la zone, tout en ayant une résolution acceptable en fonction des données disponibles. Ces opérations ont été réalisées dans le système d’information géographique (SIG) ArcGIS.
Les cartes 22A et 22B (figures 4.12 et 4.13) montrent l’indice DRASTIC de vulnérabilité de l’aquifère rocheux régional en Chaudière-Appalaches. Les deux cartes utilisent différents formats de présentation : 1) une échelle de couleur pour indiquer les plages de valeur de l’indice, telles que définies dans le guide de la méthode DRASTIC (Aller et al., 1987) (carte 22A, figure 4.12); 2) une présentation alternative de l’indice DRASTIC avec des plages de valeurs définies de façon relative en utilisant les percentiles de la distribution des valeurs d’indice DRASTIC obtenues dans la région d’étude (carte 22B, figure 4.13). Le deuxième mode de présentation permet de mieux montrer le niveau relatif de la vulnérabilité en Chaudière- Appalaches. Les cartes de chacun des septs paramètres de la méthode DRASTIC (figure 4.10) sont présentées à l’annexe 2 du rapport en format électronique.
En termes absolus, les cotes DRASTIC maximales n’atteignent que la plage 160-180 (jaune) qui représente une vulnérabilité modérément élevée (carte 22A, figure 4.12). On ne retrouve pas en Chaudière-Appalaches de cotes plus élevées que 168 qui indiqueraient une forte vulnérabilité. Toutefois, la représentation de la vulnérabilité en fonction des cotes DRASTIC de la région permet de mieux indiquer la variabilité de la vulnérabilité et son importance relative dans différents secteurs. Des classes de vulnérabilité relative ont été établies en utilisant les cotes DRASTIC correspondant aux percentiles des superficies couvertes par les différentes plages de cotes DRASTIC. Le tableau 4.3 documente les cotes DRASTIC et les percentiles utilisés pour définir les classes de vulnérabilité. Des couleurs distinctes sont assignées à ces classes sur la carte de vulnérabilité relative (carte 22B, figure 4.13) :
Entre la cote minimale de 50.7 du percentile 0 et la cote de 107.5 du 10e percentile on définit les zones considérées à « très faible » vulnérabilité relative (vert foncé);
Entre la cote 107.5 du 10e percentile et la cote 118.5 du 25e percentile on définit les zones considérées à « faible » vulnérabilité relative (vert pâle);
Entre la cote 118.5 du 25e percentile et la cote 138.5 du 75e percentile on a les zones à vulnérabilité « intermédiaire » (jaune);
Entre la cote 138.5 du 75e percentile et la cote 144.5 du 90e percentile la vulnérabilité est considérée relativement « élevée » (orange);
Enfin, entre la cote 144.5 du 90e percentile et la cote maximale de 168.1, la vulnérabilité relative est jugée « très élevée » (rouge).
Afin de mieux juger de la distribution des cotes DRASTIC et des classes de vulnérabilité relative sur la carte 22B (figure 4.13) un graphique montrant les proportions des classes de vulnérabilité relative à l’intérieur de chaque contexte hydrogéologique est montré à la figure 4.11. La carte de vulnérabilité relative (carte 22B, figure 4.13) reflète bien les conditions auxquelles on aurrait pu s’attendre sur la base des différentes cartes déjà présentées dans le rapport : topographie et pentes (cartes 1, 3 et 4), épaisseur de sédiments fins (carte 15B), conditions de confinement (carte 17) et recharge distribuée (carte 28B). Les basses-terres du St-Laurent ont les plus grandes étendues de vulnérabilité relative faible ou même très faible. La figure 4.11 nous indique qu’en fait plus de 60% des basses-terres ont une vulnérabilité faible ou très faible. La vulnérabilité est particulièrement faible sur de grandes étendues dans la partie des basses-terres à l’ouest de Lévis qui correspond aux endroits où il y a des accumulations épaisses de sédiments fins (carte 15B). On trouve tout de même des vulnérabilités relatives élevées dans plusieurs secteurs des basses-terres où les conditions sont libres (carte 17) et la recharge importante (carte 28B). Dans la partie des basses-terres à l’est de Lévis, la proportion des zones à vulnérabilité faible et élevée est partagée.
Dans les hautes-terres appalachiennes, puisqu’elles occupent la majorité de la région d’étude, on retrouve surtout des zones à vulnérabilité moyenne (jaune). Les hauts topographiques les plus importants n’ont toutefois que des vulnérabilités faibles parce que les pentes y sont fortes (carte 4) et la recharge plus modérée qu’ailleurs (carte 28B), mais aussi parce que la profondeur à la nappe y est plus importante. Les plus fortes vulnérabilités des hautes-terres appalachiennes sont présentes en marge des plus hauts
sommets, dans les secteurs de plateaux ou en bordure des vallées, où se trouvent aussi parfois d’intenses activités anthropiques (carte 23, section 5.3).
C’est en fait dans les vallées appalachiennes qu’on trouve proportionnellement le plus de zones à vulnérabilité élevée ou très élevée (tableau 4.3, figure 4.11). Les plus fortes vulnérabilités dans les vallées appalachiennes se retrouvent toutefois dans les parties des MRC de l’Islet, Montmagny, Bellechasse et des Etchemins où la densité de population est moindre qu’ailleurs en Chaudière-Appalaches. La vulnérabilité est plutôt moyenne, ou même faible aux endroits où on retrouve de plus grandes épaisseurs de sédiments fins (carte 15B) et des conditions semi-captives (carte 17). C’est le cas notamment de la rivière Chaudière et de la rivière Etchemin. Toutefois, la vulnérabilité est souvent élevée, ou même très élevée, en bordure des vallées d’où provient l’eau souterraine qui fait résurgence dans les vallées et où se trouvent souvent des activités anthropiques assez intenses ainsi que de l’agriculture.
Tableau 4.3 : Cotes DRASTIC des contextes de la région
Région Basses-terres Hautes-terres Vallées
Cote DRASTIC Percentile Superficie (km²) Superficie (km²) Superficie (km²) Superficie (km²)
50.7 - 107.5 Min. - 10e 1522 1143 278 101 107.5 - 118.5 10e -25e 2387 1055 1042 291 118.5 - 138.5 25e - 75e 7781 864 5973 844 138.5 - 144.5 75e - 90e 2371 224 1774 575 144.5 - 168.1 90e - Max. 1541 284 679 481 Total 15601 3565 9746 2293
Figure 4.11 : Superficie cumulative des contextes hydrogéologiques en fonction des cotes DRASTIC 0% 25% 50% 75% 100% 25 50 75 100 125 150 175
Sur
fa
ce
cumul
at
iv
e (%
)
Cote DRASTIC
Région Basses-terres Hautes-terres Vallées Cote 118.5 Cote 138.5 Vulnéra bilité fai ble V ulné ra bili té é le v é eLivrable PACES no. 22A : VULNÉRABILITÉ DES AQUIFÈRES (DRASTIC - ABSOLU) COTES ET COULEURS DRASTIC STANDARD
Figure 4.12 : Vulnérabilité de l’aquifère rocheux régional illustrée avec les cotes et couleurs standard DRASTIC (carte 22A)
Livrable PACES no. 22B : VULNÉRABILITÉ DES AQUIFÈRES (DRASTIC - RELATIF) INTERVALLES DRASTIC PAR RAPPORT AUX VALEURS RÉGIONALES
Figure 4.13 : Vulnérabilité de l’aquifère rocheux régional illustrée avec les intervalles et couleurs en fonction des valeurs régionales des cotes DRASTIC (carte 22B)