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3.3 Marnage

Description de la problématique

Le terme marnage est habituellement utilisé pour désigner les variations de niveau d’eau entre la marée haute et la marée basse. Ce terme est également employé pour désigner les variations de niveau d’eau dans un lac non soumis aux marées.

Les variations du niveau d’eau, lorsqu’elles sont importantes, entrainent des conséquences physico-chimiques et écosystémiques. En créant de l’érosion sur les berges, les quantités de matières en suspension et de sédiments au fond du plan d’eau augmentent. En outre, elles ont un impact sur les végétaux, inondant les plantes terrestres et exposant à l’air libre les plantes aquatiques. Lorsque l’une ou l’autre des conditions se prolonge, les végétaux meurent, augmentant ainsi les quantités de matière organique dans l’eau. De façon générale, les variations de niveaux d’eau et la durée de l’immersion des terres influencent les communautés végétales, leur diversité et leur productivité (Environnement Canada, 2011).

On parle de marnage excessif lorsque la variation du niveau d’eau dépasse l’amplitude naturelle, tant en terme de hauteur que de fréquence. Cette situation se présente, par exemple, lorsque le niveau d’un plan d’eau est géré de façon artificielle, par un barrage.

Distribution des problèmes sur le territoire

Le territoire couvert par l’OBV de la Capitale abrite de nombreux lacs. De façon naturelle, tous les lacs sont soumis à du marnage, qui peut être plus ou moins important selon les conditions météorologiques,  l’orientation par rapport aux vents, la superficie du lac ou encore l’occupation du sol dans le bassin versant. En raison de la présence du barrage Cyrille-Delage, de nombreuses données sont disponibles pour le lac Saint-Charles. Toutefois, la très grande majorité des lacs du territoire ne fait l’objet d’aucun suivi régulier du niveau de l’eau. Il est donc impossible d’évaluer les variations saisonnières pour ces derniers.

Bassin de la rivière Saint-Charles

Lac Saint-Charles

Tableau 3.3.1 : Observations de variation du niveau de l’eau en amont du barrage Cyrille-Delage, situé à l’embouchure du lac Saint-Charles, entre 2007 et 2011.
Variation en mètres
Minimum sur un mois 0,04 (février 2009)
Minimum sur un an 1,20 (2007)
Maximum sur un mois 2,65 (mars 2010)
Maximum sur un an 3,01 (2010)
Moyenne sur 5 ans 0,43
Médiane sur 5 ans 0,26
Nature du problème

Entre 2007 et 2011, le niveau du lac Saint-Charles a subi des variations mensuelles allant de 0,04 mètre à 2,65 mètres.  Les variations les plus importantes ont été enregistrées au printemps, pendant la période de fonte printanière, alors que les plus faibles ont été observées entre novembre et février. La variation minimale a été enregistrée en février 2009 et la maximale en mars 2010 (Ville de Québec, 2012). La profondeur moyenne du bassin nord est de 5,5 mètres avec un maximum de 16,5 mètres alors que celle du bassin sud est de 2 mètres, avec un maximum de 4 mètres (Légaré, 1998; APEL, 2009).

Figure 3.3.1: Niveau mensuel moyen du lac Saint-Charles entre 2007 et 2011

Causes

Le barrage Cyrille-Delage a pour but de hausser le niveau du lac Saint-Charles afin d’augmenter la capacité du réservoir d’eau potable (capacité de retenue de 15 600 000 m³) (CEHQ, 2003). Sa construction a amené une élévation du niveau du lac de 1,5 à 2 mètres (Tremblay et al., 2001). La Ville de Québec effectue la gestion du barrage afin d’assurer un apport d’eau constant à la hauteur de la prise d’eau. Cela amène des variations périodiques du niveau du lac qui ont des impacts sur l’état des berges et des écosystèmes riverains (APEL, 1999).

En conditions normales, le contrôle des ouvertures des vannes est fait en fonction des besoins pour l’approvisionnement en eau potable et du débit écologique à respecter en aval du barrage du Château-d’Eau. Ce débit écologique est de 0,6 à 1,4 m³/s en hiver et de 0,9 m³/s en été (Roche 2010). Les deux vannes du barrage Cyrille-Delage sont gérées à distance depuis l’usine de traitement des eaux. En prévision des crues de printemps, le niveau est abaissé graduellement durant l’hiver et on ouvre les vannes complètement à l’arrivée de la crue (Génivar, 2008). Cette situation explique les variations plus importantes du niveau de l’eau du lac Saint-Charles pendant les mois de mars et avril. En outre, des conditions climatiques extrêmes peuvent parfois entraîner des variations importantes du niveau du lac. Une fonte des neiges hâtive ou des étiages prononcés peuvent entraîner des variations importantes. De façon générale, la Ville de Québec essaie toutefois de maintenir le niveau du lac le plus stable possible. La gestion du barrage est effectuée rigoureusement en tentant de concilier l’ensemble des usages. La moyenne et la médiane de la variation du niveau de l’eau sur 5 ans sont respectivement de 0,43 mètre et de 0,26 mètre. À titre de comparaison, le lac Laberge, qui est alimenté uniquement par les précipitations et la nappe phréatique et qui n’est pas régulé par un barrage, peut voir son niveau varier entre 0,40 et 0,50 mètres au cours d’une saison (Ville de Québec, 2007).

Effets

Les variations du niveau de l’eau du lac Saint-Charles entraînent l’érosion des terrains riverains. De ce fait, le transport sédimentaire et l’accumulation au fond du lac sont accrus. Le taux de sédimentation est en constante progression depuis le début du siècle dernier, avec une augmentation marquée lors de la mise en place du barrage (voir section 2.8). Les sédiments contribuent à la prolifération d’algues et de plantes aquatiques par un apport accru en nutriments (Roche, 2010). Le lac Saint-Charles connait des épisodes de cyanobactéries depuis 2006.

Il est toutefois important de préciser que les variations de niveau d’eau et ses effets sur un lac ne sont pas uniquement dues à la présence d’un barrage et qu’il importe de considérer l’occupation du sol et les apports du bassin versant, ainsi que la morphologie du lac et les conditions climatiques. Un étiage sévère suivi d’une période de crue pourraient par exemple entraîner des conséquences importantes en termes d’érosion de berges et de sédimentation dans le lac.

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.

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.

CENTRE D’EXPERTISE HYDRIQUE DU QUÉBEC (CEHQ). 2003. Répertoire des barrages Capitale-Nationale. En ligne: http://www.cehq.gouv.qc.ca/barrages/ListeBarrages.asp?region=Capitale-Nationale&Num=03&Tri=No&contenance1=on&contenance2=on&contenance3=on. Consulté le 6 décembre 2012.

ENVIRONNEMENT CANADA. 2011. Impacts environnementaux des fluctuations des niveaux d’eau du Saint-Laurent. En ligne: https://www.ec.gc.ca/stl/default.asp?lang=Fr&n=FFDFCD3F-1. Consulté le 6 décembre 2012.

GENIVAR. 2008. Barrage Cyrille-Delage (n°X0001640) – Étude d’évaluation de la sécurité – Rapport d’étape n°1 : hydrologie et hydraulique. Rapport de GENIVAR Société en commandite à la Ville de Québec. 10 p. + annexes.

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

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.

VILLE DE QUÉBEC. 2012. Données sur les niveaux amont et aval au barrage Cyrille-Delage entre 2007 et 2011. Service des travaux publics, Traitement des eaux.

VILLE DE QUÉBEC. 2012 b. Reconstruction du barrage Cyrille-Delage. Présentation Power Point. Service de la gestion des immeubles, Division de la gestion des projets et de la construction, 21 février 2012.

VILLE DE QUÉBEC. 2007. État du lac Laberge – Qualité de l’eau et de l’habitat.

Mis à jour le 16 février 2015