2.8 Envasement / sédimentation / comblement

Description de la problématique

L’érosion hydrique est un phénomène naturel dont l’intensité varie en fonction des précipitations et de la force du courant, mais aussi de la nature du sol, de la pente et du drainage du terrain, et de son exposition aux intempéries (Roche, 2010). Par l’action de l’eau, des sédiments sont amenés vers les cours d’eau, où ils sont transportés sur de plus ou moins longues distances, en fonction du débit du cours d’eau et de la grosseur des particules. Les sédiments grossiers sont déposés rapidement, alors que les sédiments fins peuvent demeurer en suspension dans l’eau sur de très longues distances (Hotte et Quirion, 2003). La sédimentation survient lorsque l’énergie dans le cours d’eau n’est plus suffisante pour transporter les sédiments. Une accumulation se produit alors dans le lit du cours d’eau, formant parfois des dépôts importants. Ainsi, le cycle des sédiments comprend trois stades : l’érosion, le transport et la sédimentation (Environnement Canada, 2011).

Outre les facteurs tels que la nature du sol ou la pente du terrain, l’occupation du sol est un élément important qui influence l’intensité des phénomènes d’érosion. Un sol laissé à nu sera davantage susceptible d’être érodé qu’un sol recouvert de végétation. L’érosion et le transport sédimentaire influencent la qualité de l’eau. La sédimentation contribue également à l’envasement des cours d’eau et des lacs, modifie la bathymétrie et contribue à la prolifération d’algues et de plantes aquatiques par un apport accru en nutriments (Roche, 2010). En outre, les sédiments peuvent affecter la qualité de l’habitat du poisson en colmatant les frayères, en réduisant les sources de nourriture, et en diminuant la quantité d’oxygène dissous (Hotte et Quirion, 2003).

Distribution des problèmes sur le territoire

Note: Le tableau suivant présente les problèmes connus et documentés. Il existe probablement d’autres sites présentant des problèmes de sédimentation sur le territoire.

Bassin versant Localisation spécifique Description du problème Statut
Saint-Charles Lac Saint-Charles Taux de sédimentation dans le lac en augmentation depuis le début du XXe siècle. Existant
Bassin de la rivière des Hurons Sédimentation importante dans certains cours d’eau du bassin de la rivière des Hurons. Existant
Bassin de la rivière Jaune Sédimentation importante dans certains cours d’eau et étangs du bassin de la rivière Jaune, de même que dans le lac Beauport. Existant
Rivière Saint-Charles Sédimentation importante dans la basse Saint-Charles. Existant
Cap Rouge Rivière du Cap Rouge Transport sédimentaire anormalement élevé dans un tributaire et sédimentation dans certains secteurs. Existant
Saint-Augustin Lac Saint-Augustin Taux de sédimentation dans le lac en augmentation depuis 1860. Existant
Ensemble du territoire Plusieurs lacs et cours d’eau Il y a de nombreux lacs et cours d’eau sur le territoire pour lesquels il n’y a pas d’information disponible. À documenter

Nature et causes des problèmes ainsi que leurs effets

Bassin versant de la rivière Saint-Charles

Lac Saint-Charles

Nature du problème

Figure 2.8.1 : Variations temporelles du taux de sédimentation dans le bassin Nord du lac Saint-Charles (tiré de APEL, 2009)

L’étude des sédiments réalisée en 2007 a permis d’obtenir un portrait de l’évolution de la sédimentation du lac Saint-Charles depuis le début du XXe siècle. Ainsi, il a été observé que le taux de sédimentation est passé de 0,07 cm/an en 1903 à 0,85 cm/an en 2007 soit un taux environ 12 fois plus élevé. Des bonds importants se sont produits entre 1939 et 1967, et entre 1984 et 2007 (APEL, 2009).

Causes du problème

Le lac Saint-Charles étant utilisé comme réserve d’eau potable, on érigea un barrage à la sortie du lac en 1934 pour rehausser le niveau de l’eau. Ce barrage fut remplacé en 1948 et a fait encore l’objet d’une réfection en 2012 – 2013. Entre 1934 et 1948, les basses terres avoisinantes au lac Saint-Charles ont été submergées sur des largeurs allant jusqu’à 50 m. De nos jours, le niveau du lac est plus élevé qu’à l’origine d’environ 2 m. Cette mise en eau a bouleversé l’équilibre physique et biologique en modifiant la morphométrie du lac, en amenant un apport massif de sédiments et en créant périodiquement un déficit en oxygène important sur la moitié de la colonne d’eau. Cette mise en eau explique donc l’augmentation du taux de sédimentation observée entre 1939 et 1967 (Légaré, 1998; Tremblay et al., 2001; Brodeur et al., 2009, et APEL, 2009) .

En ce qui concerne l’augmentation importante du taux de sédimentation entre 1984 et 2007, elle est directement liée à l’augmentation de l’urbanisation dans le bassin versant. En effet, ce territoire a connu une augmentation importante de sa population au cours des dernières décennies, notamment grâce au développement du réseau routier et de l’utilisation de l’automobile.  Selon les données de l’Institut de la Statistique du Québec, les populations de Saint-Gabriel-de-Valcartier, Lac-Beauport, Lac-Delage et Stoneham-Tewkesbury ont respectivement connu des augmentations de leurs populations de 29 %, 36 %, 40 % et 42 % entre 1996 et 2011 (Institut de la statistique du Québec, 2012). À cet égard, la division de recensement de la Jacques-Cartier est celle qui a connu la plus forte croissance au Québec en 2008-2009, se classant seconde au Canada avec un taux de croissance de 46,11 pour mille habitants (Statistique Canada, 2010).

Effets

En 2010, Roche a publié une étude sur la situation du bassin versant de la prise d’eau potable de la rivière Saint-Charles. Selon celle-ci, 27 km², soit environ 8 % des surfaces de sols, seraient dénudés et exposés à l’érosion (Roche, 2010). Ainsi, l’augmentation de l’activité humaine dans le bassin versant a entraîné du déboisement, des sols laissés à nu, de l’érosion et donc de la sédimentation dans les cours d’eau et les lacs. Au lac Saint-Charles, un pic de sédimentation a été observé en 2007, soit un an après l’apparition des premières fleurs de cyanobactéries (APEL, 2009). Les sédiments contribuent en effet à la prolifération d’algues et de plantes aquatiques par un apport accru en nutriments (Roche, 2010).

Bassin de la rivière des Hurons

Nature du problème

L’inventaire des zones d’érosion sur la rivière des Hurons réalisé en 2004 par le Conseil de bassin de la rivière Saint-Charles a permis de constater la présence de secteurs fortement érodés et conséquemment, de zones de dépôt de sédiments (Viens et Lewis, 2004). Aucun bilan sédimentaire n’a toutefois été réalisé pour le bassin versant, bien qu’on estimait, en 2007, que la rivière des Hurons pouvait transporter autour de 2,9 kg de MES par seconde en période de pluie (APEL, 2009).

Causes du problème

Outre le fait que les processus d’érosion soient naturellement importants dans la rivière des Hurons, le développement résidentiel, souvent en forte pente, ainsi que l’aménagement et l’entretien des infrastructures routières, ont eu des répercussions importantes sur l’érosion des berges et la sédimentation dans le cours d’eau. Le déboisement et les surfaces laissées à nu entraînent une érosion des sols et un ruissellement accru lors des périodes de pluie (Viens et Lewis, 2004 et Brodeur et al., 2009).

En outre, les installations récréotouristiques ont également leur rôle à jouer dans ce phénomène: d’une part, le stationnement du centre de ski, fait de sable et de gravier, est un site générant le dépôt de sédiments dans une partie de la rivière Hibou lors des pluies ; d’autre part, le déboisement riverain dans le secteur du golf de Stoneham a provoqué une accélération de l’érosion des rives puisque les surfaces gazonnées ne possèdent pas un système racinaire assez développé pour retenir adéquatement le sol et le préserver de l’érosion (Brodeur et al., 2009).

Effets

La rivière des Hurons est le tributaire principal du lac Saint-Charles, qui agit un peu comme un bassin de sédimentation pour la rivière. Les sédiments contribuant à la prolifération d’algues et de plantes aquatiques par un apport accru en nutriments (Roche, 2010), ils sont directement pointés du doigt comme l’une des causes de l’apparition de cyanobactéries dans le lac Saint-Charles.

Bassin de la rivière Jaune

Nature du problème

Figure 2.8.2: Comblement d’un fossé de drainage par les sédiments dans le bassin de la rivière Jaune

En 1996 et 1997, des travaux de dragage, de stabilisation, d’aménagement de fosses de sédimentation, de seuils et de frayères ont été réalisés dans la rivière Jaune, dans le secteur de la Vallée autrichienne. Ces travaux visaient particulièrement à préserver l’omble de fontaine et son habitat. La sédimentation importante dans le bassin versant a toutefois entraîné un colmatage des frayères après quelques années (Pilon, 2007).

Dans le même ordre d’idées, le Conseil de bassin de la rivière Saint-Charles a réalisé des aménagements fauniques en 2007 sur deux tributaires du lac Beauport. Lors de ces travaux, il a été constaté un problème d’ensablement important dans les cours d’eau, et surtout dans l’émissaire du lac Lagueux. Même en procédant à un nettoyage minutieux du cours d’eau, le problème d’ensablement était tel qu’il devenait pratiquement inutile d’aménager des frayères, puisque celles-ci seraient rapidement colmatées. Le problème d’ensablement ne se limite toutefois pas aux tributaires, puisque les sédiments sont ultimement déposés dans le lac Beauport. Selon des relevés bathymétriques réalisés en 1973 par le ministère des Richesses naturelles, le lac Beauport avait à cette époque une profondeur maximale de 13,4 mètres (Ministère des Richesses naturelles, 1973 et Bolduc, 2000). De nouveaux relevés bathymétriques réalisés en 2004 par le ministère des Ressources naturelles et de la Faune montrent toutefois une profondeur maximale de 12,88 mètres, suggérant ainsi une perte de profondeur du lac en raison de l’ensablement. Le calcul du volume du lac suggère également une perte d’environ 7 % entre 1973 et 2004 (3 259 321 m³ en 1973 contre 3 014 958 m³ en 2004).

Enfin, lors de visites terrain réalisées en 2009, l’équipe du Conseil de bassin de la rivière Saint-Charles a constaté une détérioration de la qualité du milieu pour plusieurs cours d’eau et étangs du bassin versant de la rivière Jaune, notamment dans le secteur du mont Cervin. On a notamment observé une accumulation de sable et de matière organique dans les ruisseaux et les étangs, un accroissement de la turbidité lors de pluies abondantes et une prolifération d’algues et de plantes aquatiques.

Causes du problème

Figure 2.8.3: Recouvrement d’un regard d’égout pluvial par les sédiments dans le bassin de la rivière Jaune

De façon générale, l’occupation du sol dans les bassins versants des cours d’eau et des étangs touchés est marquée par les secteurs résidentiels. Les infrastructures qui y ont été construites augmentent le taux d’imperméabilisation du sol et modifient le drainage. De même, le développement de nouveaux quartiers a apporté de grandes quantités de sédiments lors des périodes de construction.  De plus, les fortes pentes qu’on retrouve dans plusieurs secteurs entraînent une érosion des sols et un ruissellement accru lors des pluies. La végétation riveraine étant absente par endroits, les rives sont vulnérables à l’érosion et n’offrent aucune filtration des eaux de ruissellement. De grandes quantités de sédiments et de contaminants sont alors transportées vers les cours d’eau et les étangs. Enfin, l’entretien des routes en hiver entraîne des quantités importantes de sable vers les fossés et ultimement, vers les cours d’eau, les étangs et les lacs.

Effets

Figure 2.8.4: Envahissement d’un étang par des algues et plantes aquatiques dans le bassin de la rivière Jaune

Par le colmatage des frayères, l’ensablement limite la capacité de fraie des poissons. Il perturbe également leur habitat en modifiant les paramètres physico-chimiques de l’eau. Lorsque le phénomène est très important, l’ensablement peut également entraver la circulation et l’eau et même combler des fossés ou de petits cours d’eau. Sur le territoire de la municipalité de Lac-Beauport, les observations terrain de 2009 ont permis de constater la présence de fossés de drainage presque entièrement comblés par des sédiments, des bancs de sables qui s’accumulent dans les étangs et perturbent l’écoulement de l’eau, ainsi que la prolifération d’algues et de plantes aquatiques dans certains étangs, notamment l’étang du Brûlé.

Rivière Saint-Charles

Nature du problème

Il y a une accumulation importante de sédiments dans la basse rivière Saint-Charles, entre le pont de la rue Marie-de-l’Incarnation et le barrage Joseph-Samson.  Des observations terrain réalisées en 2011 par Roy-Gosselin ont permis de constater la présence de nombreux secteurs de dépôts d’alluvions, ainsi qu’un envasement important de certains aménagements réalisés lors des travaux de renaturalisation dans les années 2000.

Causes du problème

Historiquement, lors de fortes marées, des problèmes de refoulement d’eau survenaient dans les bas quartiers bordant la rivière Saint-Charles. Construit dans les années 1960, le barrage Joseph-Samson a donc été conçu pour empêcher les marées du fleuve Saint-Laurent de remonter dans la rivière Saint-Charles. Le barrage est pourvu de déversoirs avec clapets anti-marées, ainsi que d’une vanne de fond, qui est généralement fermée. Bien que ce barrage soit utile sur le plan de la sécurité publique, il a amené des perturbations importantes dans le régime hydraulique de la rivière. En créant un plan d’eau sur quelques kilomètres en amont, il a formé une plus vaste aire d’écoulement et conséquemment, une réduction de la vitesse d’écoulement. Les conditions idéales étaient ainsi réunies pour favoriser la déposition des sédiments (Roy-Gosselin, 2012).

Effets

La présence de sédiments en grande quantité dans la basse Saint-Charles perturbe l’habitat du poisson en colmatant les frayères et en altérant les paramètres physico-chimiques de l’eau. Lors des travaux de renaturalisation réalisés dans les années 2000, de nombreuses frayères ont été aménagées. Elles ont été colmatées depuis en raison de la trop grande quantité de sédiments dans la basse Saint-Charles (Roy-Gosselin, 2012).

Figure 2.8.5: Envasement d’une conduite pluviale se déversant dans la rivière Saint-Charles. © Phillipe-Hubert Roy-Gosselin

De même, l’accumulation de sédiments rehausse le niveau de la rivière et entrave l’évacuation de l’eau par les émissaires d’égouts pluviaux, certains se retrouvant envasés ou obstrués jusqu’à 80 %. Cette situation cause un risque d’inondations par refoulement des égouts pluviaux dans la basse-ville de Québec (Roy-Gosselin, 2012).

Enfin, l’étude qui a été réalisée en 2011-2012 sur la gestion des débits au barrage Samson a été démontré qu’une ouverture régulière de la vanne de fond permettrait une évacuation des sédiments vers le Fleuve, limitant ainsi les impacts sur les infrastructures et améliorant la qualité de l’habitat aquatique (Roy-Gosselin, 2012).

Bassin versant de la rivière du Cap Rouge

Rivière du Cap Rouge

Nature du problème

En 2010, Roche a publié une étude sur le transport sédimentaire dans la rivière du Cap Rouge. Celle-ci révèle un transport sédimentaire anormalement élevé dans l’un tributaire, et une quantité de sable sur le lit de la rivière du Cap Rouge de plus en plus importante à mesure que l’on progresse vers l’aval. De même, l’embouchure de la rivière du Cap Rouge est une zone importante de sédimentation (Roche, 2010).

Causes du problème

Les milieux urbains et agricoles constituent une source importante de sédiments pour la rivière du Cap Rouge et ses tributaires. Les surfaces laissées à nu et l’imperméabilisation des sols contribuent à accentuer le ruissellement et les phénomènes d’érosion. Le sable utilisé pour l’entretien des routes en hiver est également une source importante de sédiments pour les cours d’eau (Roche, 2010).

En ce qui concerne le secteur de l’embouchure,  l’écoulement plus lent et l’influence de la marée, qui engendre des variations du niveau de l’eau, peuvent favoriser la déposition de sédiments (Roche, 2010).

Effets

La sédimentation entraîne des impacts sur l’habitat du poisson. Les particules fines peuvent colmater les frayères, augmenter la turbidité et la température de l’eau, diminuer la concentration en oxygène dissous et augmenter la concentration de certains contaminants, notamment le phosphore et les métaux, qui s’adsorbent aux particules (Roche, 2010).

Bassin versant du lac Saint-Augustin

Lac Saint-Augustin

Nature du problème

Une étude paléolimnologique a été réalisée sur le lac Saint-Augustin pour documenter l’eutrophisation rapide du plan d’eau. Selon les résultats obtenus, le taux de sédimentation dans le lac ne cesse de croître depuis 1860, passant de 0,0359 g/cm³/an en 1859 à 0,0401 g/cm³/an en 2001 soit une progression de 11,7 % (Roberge et al., 2002).

Causes du problème

Au cours des 300 dernières années, la population du bassin versant du lac Saint-Augustin a augmenté de façon importante et l’utilisation des terres a changé de façon marquée, avec le plus grand changement survenu au cours de la seconde moitié du 20e siècle. De la fin du 18e siècle jusqu’au milieu du 20e siècle, l’élevage et l’agriculture constituaient des activités d’une très grande importance autour du lac Saint-Augustin. À partir de 1960, l’urbanisation s’est accélérée, et plusieurs chalets situés sur la rive du lac ont été remplacés par des résidences permanentes. En outre, l’autoroute Félix-Leclerc  a été construite à travers une partie du bassin versant du lac en 1977,  construction qui correspond à une explosion démographique à la fin des années 1970 (Pienitz et al, 2006). Le déboisement, ainsi que toutes ces activités, sont identifiés comme étant les grands responsables de l’augmentation de la sédimentation dans lac Saint-Augustin (Roberge et al., 2002).

Effets

Les sédiments constituent une source importante de nutriments pour un plan d’eau. Au lac Saint-Augustin, les premières études remontent à 1968 et montrent que la concentration en phosphore dépassait déjà 10 µg/L. En 2000, cette concentration était de 73 µg/L (Roberge et al., 2002). Le lac Saint-Augustin a connu de nombreux épisodes de floraison de cyanobactéries.

Sources

ASSOCIATION POUR LA PROTECTION DE L’ENVIRONNEMENT DU LAC SAINT-CHARLES ET DES MARAIS DU NORD. (APEL). 2009. Étude limnologique du haut-bassin de la rivière Saint-Charles, rapport final. Québec, 354 pages.

BOLDUC, F., 2000. Diagnose écologique du lac Beauport. Pro Faune pour la municipalité de Lac-Beauport. 44 pages + annexes.

BRODEUR, C., F. LEWIS, E. HUET-ALEGRE, Y. KSOURI, M.-C. LECLERC ET D. VIENS. 2007. Portrait du bassin de la rivière Saint-Charles. Conseil de bassin de la rivière Saint-Charles. 216 p + 9 annexes 217-340 p

BOULÉ, V., 2010. État de la situation du bassin versant de la prise d’eau de la rivière St-Charles – Rapport final. Roche, pour la Communauté métropolitaine de Québec, 2010. 221 Pages + annexes.

ENVIRONNEMENT CANADA. 2011. Érosion et sédimentation. En ligne: http://www.ec.gc.ca/eau-water/default.asp?lang=Fr&n=32121A74-1. Consulté le 28 novembre 2012.

HOTTE, M. et M. QUIRION. 2003. Guide technique no 15. Traverses de cours d’eau. Fondation de la faune du Québec et Fédération des producteurs de bois du Québec, Sainte-Foy, 32 pages.

INSTITUT DE LA STATISTIQUE DU QUÉBEC. 2012. Estimation de la population des municipalités du Québec au 1er juillet des années 1996 à 2014, selon le découpage géographique au 1er juillet 2011. En ligne: http://www.stat.gouv.qc.ca/statistiques/population-demographie/structure/mun_15000.htm. Consulté le 16 février 2015.

LÉGARÉ, S. 1998. Étude limnologique du lac Saint-Charles 1996-1997, thèse, Département de biologie, Université Laval, 92 p.

MINISTÈRE DES RICHESSES NATURELLES, 1979. Rapport de la diagnose écologique – Lac Beauport. Direction générale des eaux, Service de la qualité des eaux, 32 pages.

PIENITZ, R., K. ROBERGE ET W.F.VINCENT, 2006. Three hundred years of human-induced change in an urban lake: paleolimnological analysis of Lac Saint-Augustin, Quebec City, Canada. Can. J. Bot. 84: 303–320.

PILON, MYLÈNE, 2007. Municipalité de Lac-Beauport, communication personnelle.

ROBERGE, K., R. PIENITZ, N. JUNEAU et S. ARSENAULT. 2002. Eutrophisation rapide du lac Saint-Augustin : étude paléolimnologique. Travail présenté au Comité de restauration du lac Saint-Augustin, La grande corvée. Réaliser par EXXEP environnement. 20 pages + 4 Annexes.

ROCHE Ltée. 2010. Projet de recherche et développement sur le transport sédimentaire dans le bassin versant de la rivière du Cap Rouge. Conseil de bassin de la rivière du Cap Rouge, Québec, 137 pages + annexes.

ROY-GOSSELIN, P-H., 2012. Gestion des débits au barrage Samson. Mémoire de maîtrise, Département de génie civil et de génie des eaux, Faculté de sciences et de génie, Université Laval, Québec, 131 pages + annexes.

STATISTIQUE CANADA. 2010. Estimation de la population et taux de croissance pour les dix divisions de recensement ayant connu la plus forte croissance, Canada, 1er juillet 2008 au 30 juin 2009. En ligne: http://www.statcan.gc.ca/pub/91-214-x/2008000/t153-fra.htm. Consulté le 3 décembre 2012.

TREMBLAY, R., S. LÉGARÉ, R. PIENITZ, W.F. VINCENT ET R.I. HALL. 2001. Étude paléolimnologique de l’histoire trophique du lac Saint-Charles, réservoir d’eau potable de la Communauté urbaine de Québec. Revue des Sciences de l’eau, vol. 14, no 4, pp. 89-510.

VIENS, D., ET F. LEWIS. 2004. Rapport final d’inventaire des zones d’érosion sur la rivière des Hurons. Conseil de bassin de la rivière Saint-Charles, Québec, 17 pages + annexes.

Mis à jour le 27 août 2015