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Évaluation de l'impact de la végétation sur le bilan hydrique d'un recouvrement monocouche avec nappe phréatique surélevée

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Ben Khouya, Touria (2020). Évaluation de l'impact de la végétation sur le bilan hydrique d'un recouvrement monocouche avec nappe phréatique surélevée. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1248

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Résumé

En raison de la production du drainage minier acide, le site Manitou situé près de Val d’Or a contribué depuis plus d’une trentaine d’années à la contamination du bassin versant de la rivière Bourlamaque (Bussière et al. 2009). Une partie de ce site, qui correspond au parc à résidus 2, a été restaurée durant l’année 2009, à l’aide d’un recouvrement de type monocouche avec nappe phréatique surélevée, pour constituer une barrière à l’oxygène. Le fonctionnement de cette barrière repose sur la capacité de la partie inférieure de la monocouche à rester saturée ou proche de la saturation en eau en tout temps. Après la mise en place de ce recouvrement, constitué de résidus de concentrateur non acidogènes, une partie du parc a été revégétalisée avec un ensemencement herbacé durant 2010. Or la végétation modifie le bilan hydrique du substrat où elle se développe, en prélevant de l’eau ensuite perdue par transpiration.

Afin de mieux comprendre l’impact de la végétation sur le fonctionnement de ce recouvrement, le bilan hydrique du parc 2 a été étudié dans les deux parties du parc à résidus, avec et sans végétation, dans le but d’évaluer l’évapotranspiration (ET). Pour cette évaluation, huit stations de mesure ont été mises en place sur le parc 2 du site Manitou, dont quatre dans la partie avec végétation, et quatre dans la partie sans végétation. Ces stations ont été équipées de sondes pour mesurer les teneurs en eau volumiques et les succions dans le profil de la monocouche. En plus, quatre pointes filtrantes ont été installées sur le parc 2, pour mesurer le niveau de la nappe phréatique. Par ailleurs, des mesures de biomasse aérienne, de LAI, et des paramètres racinaires des espèces végétales présentes sur les quatre stations avec végétation, ont été évalués. Ces mesures ont été utilisées pour évaluer le bilan hydrique, pour une année (Septembre 2015-Octobre 2016), et en déduire l’évapotranspiration réelle (ETR). L’évapotranspiration potentielle (ETP) a aussi été calculée avec la méthode de FAO PM-56 et la méthode ARTS, à partir des données climatiques de la station météorologique de Val-d’Or. Ensuite, les ETP ont été converties en ETR, avec le modèle SWB (Soil Water Balance), en utilisant les données de terrain (teneur en eau volumique et précipitations).

Les résultats de ces investigations ont montré que le parc 2 du site Manitou présente une grande variabilité de la granulométrie du recouvrement monocouche, ainsi qu’une hétérogénéité dans la distribution de la végétation entre les différentes stations de mesure, cela entraîne une variabilité des paramètres de la végétation mesurés, entre les quatre stations avec végétation.

Les mesures des teneurs en eau volumiques (TEV) dans les huit stations montrent que, à faible profondeur (10 et 25 cm), la végétation augmente les TEV dans le recouvrement, alors qu’à moyenne profondeur (40 cm et 55 cm), la végétation baisse les TEV dans le recouvrement et augmente sa variabilité avec le temps, sauf dans la station 3, où les TEV sont plus élevées par rapport à la station 4, à cause de la granulométrie fine des matériaux du recouvrement à cette station, qui permet une rétention d’eau plus élevée. À grande profondeur (à partir de 100 cm), les TEV sont constantes durant toute la période de mesure, et ne sont pas influencées par la végétation. La végétation influence le phénomène de gel-dégel. Le gel atteint de plus grandes profondeurs au niveau des stations avec végétation (40 cm de profondeur), mais la durée du gel est plus réduite au niveau de ces stations. Le gel est ralenti et le dégel est accéléré dans les stations avec végétation. La végétation augmente également les succions dans le recouvrement (autour de 4kPa), sauf à la profondeur de 142 cm. Le niveau de la nappe est à l’intérieur du recouvrement monocouche durant l’automne et le printemps, tandis que durant l’hiver et l’été, il se situe à la limite entre le recouvrement monocouche et les résidus Manitou.

Le bilan hydrique du recouvrement monocouche montre que la végétation a baissé le stockage en eau d’environ 1,6% des précipitations (P), a diminué le ruissellement d’environ 9,7% de P et a augmenté l’ETR d’environ 11% de P. La méthode du BH a permis d’évaluer l’ETR correctement, notamment en présence de la végétation, la différence avec les ETR calculées par la méthode de Thornthwaite est de 2% de P en présence de la végétation, et 14% en absence de la végétation. La prise en considération du ruissellement dans le calcul du bilan hydrique a baissé l’ETR d’environ 5% de P, dans la zone avec végétation, et 14% de P dans la zone sans végétation. Les différences observées entre les stations avec végétation et celles sans végétation peuvent être dues, outre la végétation, à la variation de la granulométrie des résidus de Goldex.

La comparaison des méthodes analytiques utilisées pour évaluer l’ETP montre que la méthode FAO56-PM a donné des ETP différentes de la méthode de Thornthwaite de 6,3% de P, pour la station avec végétation, et de 3,2% de P pour la station sans végétation, alors que les ETP calculées avec le modèle ARTS sont différentes de la méthode de Thornthwaite de 9,3% de P pour la station avec végétation, et de 27,4% de P pour la station sans végétation. On a conclu que la méthode FAO56-PM a permis d’estimer correctement l’ETP pour cette étude, tandis que le modèle ARTS a sousestimé l’ETP de la zone sans végétations. Quant à l’ETR calculée, avec les deux méthodes analytiques combinées au modèle SWB, dans les deux parties du site, avec et sans végétation, les résultats montrent que la méthode FAO56-PM a donné des ETR différentes de la méthode de Thornthwaite de 8% de P en présence de la végétation, et de 11% de P en absence de la végétation, alors que les ETR calculées avec le modèle ARTS sont différentes de la méthode de Thornthwaite de 20% de P en présence de la végétation, et de 34 % de P en absence de la végétation. Ainsi, la méthode FAO56-PM a été retenue pour évaluer l’ETR dans cette étude. Il s’est avéré, donc, que l’ETP est plus élevée dans la partie avec végétation d’environ 9,5% de P, par rapport à la partie sans végétation et que, l’ETR est plus élevée dans la partie avec végétation de 3% jusqu’à 11,4% de P.

Type de document: Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur de mémoire/thèse: Maqsoud, Abdelkabir
Informations complémentaires: Maitrîse sur mesure en sciences pures
Mots-clés libres: recouvrement monocouche avec nappe phréatique surélevée, impact de la végétation, bilan hydrique, évapotranspiration, site minier Manitou
Divisions: Mines et eaux souterraines
Date de dépôt: 14 déc. 2020 14:23
Dernière modification: 14 déc. 2020 14:23
URI: https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1248

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