Notes sur les Rivières et les Lacs - PDF

Chapitre 6 Rivières GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2024  Objectifs spécifiques de cette classe Décrire (2) le rôle des rivières au sein du cycle de l’eau; Décrire (2) le processus menant à l’englacement des rivières; Expliquer (2) le rôle bénéfique des carence...

Chapitre 6 Rivières GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2024  Objectifs spécifiques de cette classe Décrire (2) le rôle des rivières au sein du cycle de l’eau; Décrire (2) le processus menant à l’englacement des rivières; Expliquer (2) le rôle bénéfique des carences en azote et phosphore sur les écosystèmes aquatiques; Percevoir (4) le lien entre la diversité physicochimique des eaux de surface et la diversité de ses écosystèmes; Apprécier (5) en quoi le pouvoir autoépurateur des eaux de surface est un élément central à la gouvernance de la qualité de l’eau. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 2  Quels rôles jouent les rivières ? Accélérer le drainage de l’eau du bassin versant  Vers son exutoire et éventuellement la mer  Eau bleue Transporter sels et particules, vers l’aval  Altération | Hydratation  Érosion  Déposition Habitat  Écosystème aquatique  Quatre dimensions Un continuum longitudinal  Réseaux dendritiques 6 150 000 km2 3 200 000 km2 212 500 m3/s 350 000 000 tonnes/an image : Anctil, 2016.  Quatre dimensions Un continuum longitudinal  Réseaux dendritiques États-Unis Classification de Strahler image : Anctil, 2016.  Quatre dimensions Un continuum longitudinal  Réseaux dendritiques Classification de Strahler Des échanges latéraux  Les eaux souterraines image : Anctil, 2016.  Quatre dimensions Un continuum longitudinal Des échanges verticaux  Réseaux dendritiques  L’atmosphère Classification de Strahler  La zone hyporhéique Des échanges latéraux Le temps  Les eaux souterraines  Journée | Saison image : Anctil, 2016. Un habitat 8  Lieux de vie Lit et morphologie  Varie selon la géologie et la vitesse de l’eau Vitesse d’écoulement variable  Longitudinalement  Latéralement et verticalement Obstacles et abris  Temporellement Saisons, crues, sécheresses … La variété des vitesses entraîne ainsi une variété équivalente dans l’assemblage des individus qui forment un écosystème précis image : Anctil, Rousselle et Lauzon, 2012.  Turbulence de l’écoulement Tourbillons  Brassage sans répit Vidéo 3D  Uniformisation des propriétés Vitesse nulle aux parois  Refuge pour les microorganismes image : Anctil, 2016.  Substrats fixes Abris Lieux  Interstices des sédiments  Se reposer Organiques et inorganiques  Se déplacer  Surface des roches  Se fixer  Espace sous une feuille  Se nourrir (morte ou non)  Se cacher  Se protéger image : Anctil, 2016.  Régime sédimentaire Besoins des plantes en éléments nutritifs et leur disponibilité L’industrialisation 200 ans La civilisation 10 000 ans La stabilisation 400 000 000 ans L’érosion 3 800 000 000 ans La Terre 4 600 000 000 ans 12  Régime thermique Organismes poïkilothermes  Leur température corporelle suit celle du milieu image : Anctil. 13  Régime thermique Rayonnement solaire  Latitude  Végétation riveraine Largeur du canal image : Anctil, 2016. 14  Régime thermique Rayonnement solaire  Latitude  Végétation riveraine Largeur du canal Température de l’air  Latitude  Altitude  Continentalité image : F. Anctil (données : Médéric Girard) 15  Régime thermique Rayonnement solaire Activités humaines  Latitude  Coupe de végétation riveraine  Végétation riveraine  Régulation des débits Largeur du canal Réservoirs Température de l’air  Latitude  Altitude  Continentalité Nature des sources  Surface | Souterraine 16  Disponibilité en oxygène Sources  Atmosphère  Photosynthèse Taux de renouvellement  Turbulence  Température de l’eau Respiration  Trente fois moins disponibles que dans l’air Tolérance moyenne  2 à 5 mg/l Tolérance des salmonidés  5 à 9 mg/l image : Anctil, 2016.  Service écologique Pouvoir autoépurateur Charge dissoute Sédimentation Propriétés Charge particulaire Aération physicochimiques Gaz dissous Adsorption moléculaire de l’eau Vitesse Dilution Température Biodégradation Digestion anaérobie Respiration Équilibre Photosynthèse bidirectionnel Bactéries Communauté Champignons des organismes Algues (écosystème) Insectes Poissons Interférence humaine 19  Conséquences d’un rejet d’eaux usées Favorisent la reproduction de bactéries occupant les substrats fixes et mobiles  Double en nombre toutes les 20 minutes  De 1 à 1 milliard en quelques jours image : Anctil, 2016.  Conséquences d’un rejet d’eaux usées image : Anctil, 2016.  Conséquences d’un rejet d’eaux usées Déséquilibre de l’écosystème Détérioration des sources d’eau potable Pertes d’usages  Récréatifs image : Anctil, 2016. Feu sur la rivière Cuyahoga, Cleveland, 22 juin 1969 image : Cleveland Press, 1952. 23  Clean Water Act, 1972 Agences locales  États de lieux  Plans d’intervention  normes minimales Charge totale journalière maximale Bilan de toutes les sources de pollution  Sources ponctuelles  Sources diffuses  Marge de sécurité  Gestion par bassin versant Participative Principe de précaution  Directive-cadre européenne, 2000 « …toutes les eaux, tant en surface que souterraines, doivent afficher un « bon état » d’ici 2015. » Programmes communs d’action  Eaux transfrontalières Harmonisation  Normes  Philosophie d’intervention Gestion participative par bassin versant  Principe de précaution  Principe du pollueur-payeur La glace  Cristallisation Changement de phase   Énergie interne Énergie sensible  0 ºC Énergie latente  Surfusion Pour compenser la libération de l’énergie latente  Éléments déclencheurs Vibrations Éléments hétérogènes  Neige  Frasil et glace de fond image : Anctil, 2016.  Glace de rive image : Anctil, 2016.  Couverture partielle image : Anctil, 2016.  Couverture consolidée ou fragmentée image : Anctil, 2016.  Barrage suspendu Vidéo image : Anctil, 2016.  Objectifs spécifiques de cette classe Décrire (2) le rôle des rivières au sein du cycle de l’eau; Décrire (2) le processus menant à l’englacement des rivières; Expliquer (2) le rôle bénéfique des carences en azote et phosphore sur les écosystèmes aquatiques; Percevoir (4) le lien entre la diversité physicochimique des eaux de surface et la diversité de ses écosystèmes; Apprécier (5) en quoi le pouvoir autoépurateur des eaux de surface est un élément central à la gouvernance de la qualité de l’eau. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 33  Que retenir aujourd’hui ? Le transport des éléments nutritifs et leurs carences naturelles  Azote et phosphore Le pouvoir autoépurateur  La conséquence du rejet des eaux usées  Les réglementations américaines et européennes Le frasil Les 4 dimensions des rivières  Le régime thermique image : Anctil, 2016. 34  Chapitre 7 Lacs et réservoirs GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2024  Objectifs spécifiques de cette classe Classer (2) les lacs selon le niveau d’efficacité de leurs principaux mécanismes de mélange; Discuter (2) de la diversité des lacs en termes de superficie, origine et qualité de l’eau; Décrire (2) le processus menant à l’englacement des lacs; Identifier (4) les menaces qui peuvent accélérer la dégradation des lacs. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 2  Les plus grands lacs du monde Lac Saint-Jean 1 053 image : Anctil, 2016.  Mers Caspienne et d’Aral Mer d’Aral Mer Noire Mer Caspienne Mer Méditerrannée Google Maps: https://goo.gl/maps/qtmG1ywE5bK2  Mer Caspienne, mer d’Aral et lac Baïkal Lac Baïkal Mer Caspienne Mer d’Aral Google Maps: https://goo.gl/maps/1PC5URv6ygu 5  Lacs Michigan-Huron et Supérieur Lac Supérieur Lac Michigan-Huron Lac Ontario Lac Érié Google Maps: https://goo.gl/maps/V1r961AkMxp 6  Lac Victoria et lac Tanganyika Lac Victoria Lac Tanganyika Google Maps: https://goo.gl/maps/SR1azLboAky 7  Grand lac de l’Ours Grand lac des Esclaves Lac Winnipeg Google Maps: https://goo.gl/maps/rFVjTnDKgWJ2 8  GCI-1003 Eaux vives Chapitre 7 – Lacs et réservoirs  Structure verticale  Origines et dénombrement  Dégradation Eutrophisation Acidification  Réservoirs  Glace  Sentinelles du changement global 9 Structure verticale des lacs 10  Stratification verticale image : Anctil, 2016. 11  La température de l’eau (densité) comme mécanisme de mélange Permet le brassage complet du lac à des moments précis de l’année Classification simpliste  Lacs tempérés Stratifiés l’hiver et l’été Deux brassages complets par année  dimictique Profils de température d'un lac dimictique (Québec) 13  La température de l’eau (densité) comme mécanisme de mélange Permet le brassage complet du lac à des moments précis de l’année Classification simpliste  Lacs tempérés Stratifiés l’hiver et l’été Deux brassages complets par année  dimictique  Lacs tropicaux (T > 4 ºC) Stratifiés l’été Un brassage « complet » par année  monomictique  Lacs polaires (T < 4 ºC) Stratifiés l’hiver Un brassage « complet » par année  monomictique  Le vent comme mécanisme de mélange Mélange l’épilimnion Les écarts de densité s’opposent à ce mécanisme  Métalimnion Pycnocline et thermocline  L’hypolimnion n’est pas mélangé Si le lac est profond  Le vent comme mécanisme de mélange L’hypolimnion peut être mélangé  Si le lac est peu profond Polymictique  Classification élaborée image : Anctil, 2016.  Lacs et rivières Rivières Lacs Écoulements Horizontaux Verticaux Force Gravité Vent ou densité Couche(s) 1 3 Sources Eaux souterraines Rivières Origines et dénombrement des lacs 19  Origines géologiques Phénomènes catastrophiques  Passage des glaciers  Mouvements tectoniques  Glissement de terrain  Chute d’un météorite  Éruption volcanique Phénomènes lents  Sédimentation fluviale  Sédimentation côtière  Plantes, animaux et autres  Les plus grands lacs du monde image : Anctil, 2016.  Origines et dénombrement image : Anctil, 2016.  Dénombrement 0,01 km2 image : Messanger et coll., 2016. 23  Dénombrement image : Messanger et coll., 2016. 24  Dénombrement image : Messanger et coll., 2016. 25  Bilan en eau 30 image : Anctil, 2016. Dégradation 27  Eutrophisation Apport massif de matières organiques  Sources internes ou externes Incluant les apports en phosphore et en azote  Le lac se comble de particules organiques  Le volume de l’hypolimnion diminue Stock en O2 réduit Consommation accrue de O2 par les décomposeurs Eutrophisation culturelle  Fertilisants, eaux usées, eaux de lessivage  Lacs peu profonds affectés en premier  Potentiellement réversibles  Oligotrophe | Eutrophe image : Anctil, 2016. Lacs près de Lednice, Tchéquie Eutrophisation - lac Eutrophisation – petit lac Eutrophisation – petit lac Eutrophisation – petit lac  Acidification Causes régionales  Précipitation acide (pH < 5,7) Accord Canada–États-Unis sur la qualité de l’air - 1991  Dioxyde de soufre, SO2  Oxydes d’azote, NOx  Absence de substances carbonatées (alcalinité) pH  6 à 8,5 unités – optimum  Sous 5,5 unités – affecte les espèces moins tolérantes  Sous 5 unités – affecte les jeunes et la reproduction Sources naturelles  Acides humiques ou géologiques  Lacs acides image : Dupont, 2004.  Lacs acides Acide Transition Nombre Région pH < 5,5 5,5 < pH < 6,0 total (%) (%) Côte-Nord 39 595 33,0 66,0 Outaouais 33 080 23,3 62,5 Mauricie 26 602 11,8 58,3 Abitibi 15 388 15,9 40,1 Saguenay 45 177 6,9 29,0 Total 159 842 18,4 51,0 image : Dupont, 2004. 37  Lacs acides image : Dupont, 2004. Réservoirs 39  Réservoirs image : Anctil, 2016.  Réservoirs image : Anctil, 2016. Glace 42  Cristallisation en eau calme Glace primaire  Les premiers cristaux croissent de manière désordonnée jusqu’à la formation d’un couverture complète Glace franche (claire, bleue)  Seuls les cristaux verticaux croissent 4 cm le premier jour 20 cm la première semaine La suite dépend de  L’intensité et de la durée de l’ensoleillement  La température de l’air  L’épaisseur de la couverture de glace  L’épaisseur de la couverture de neige – 10 fois plus isolante que la glace  Rôle de la neige La neige peut empêcher la croissance « normale » de la glace  Expérience à Edmonton image : Andres et van der Vinne, 2001.  Rôle de la neige Glace de neige (opaque, blanche)  La glace s’enfonce sous le poids de la neige  L’eau inonde la neige, par des fissures dans la glace  Le mélange eau/neige gèle Résistance mécanique moindre de moitié  Satellite MODIS, 22 avril 2014 image : NASA, 2014. 46  Satellite MODIS, 21 mai 2005 À la fin de l’hiver, la baie d’Hudson est couverte à plus de 90% par des glaces flottantes d’épaisseur maximale moyenne de 1,5 m 1,0 m dans le sud 2,0 m dans le nord Elle est libre de glace en été image : NASA, 2005. 47  Bilan d’eau douce – Baie d’Hudson Trois sources d’eau douce  Rivières  Échanges massiques avec l’atmosphère Précipitation et évaporation  Fonte de la glace Au cours de sa cristallisation, la glace expulse une partie du sel de l’eau de mer Lors de la fonte, la salinité de la glace de première année est de l’ordre de 5 ppm image : Anctil et Couture, 1994.  Structure verticale en été Couche de surface Lieu de mélanges T s Couche de fond Eau salée et froide de l’Arctique image : Anctil et Couture, 1994. Sentinelles du changement global 50  Évolution du volume de 1058 lacs et 922 réservoirs image : Yao et coll., 2023. 51  Évolution du volume de 1058 lacs et 922 réservoirs image : Yao et coll., 2023. 52  Objectifs spécifiques de cette classe Classer (2) les lacs selon le niveau d’efficacité de leurs principaux mécanismes de mélange; Discuter (2) de la diversité des lacs en termes de superficie, origine et qualité de l’eau; Décrire (2) le processus menant à l’englacement des lacs; Identifier (4) les menaces qui peuvent accélérer la dégradation des lacs. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 53  Que retenir aujourd’hui ? La stratification des lacs varie selon les saisons (latitude) Le vent est un mécanisme efficace de mélange Trois mécanismes de formation de glace L’eutrophisation, l’acidification et le changement climatique sont des enjeux à surveiller image : Anctil, 2016. 54  Chapitre 7 Cyanobactéries et cyanotoxines GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2024  Objectifs spécifiques de cette classe Décrire (2) les enjeux de santé potentiels des fleurs d’eau de cyanobactéries. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 2  Cyanobactéries Bactéries photosynthétiques  Organismes microscopiques plus primitifs que les algues  Pigments bleus et verts (parfois rouges)  Algues bleu-vert  2000 espèces 300 au Québec, dont 46 produisent des cyanotoxines image : Blais, 2008.  Cyanobactéries En compétition avec les algues  Lumière  Nutriments Phosphore Azote  Espace Résistent mieux aux …  Zooplanctons  Herbicides  Faibles intensités lumineuses  Algues Végétaux primitifs  Généralement microscopiques  Non vasculaires Sans racines, tiges et feuilles Mais qui comportent des conduits cylindriques Colonie d’algues microscopiques  Dans une colonne d’eau Phytoplancton  Sur un substrat (visible à l’œil nu) Périphyton  Autres végétaux Plantes aquatiques  Macrophytes vasculaires Algues ressemblant à des plantes aquatiques  Macrophytes non vasculaires Algues filamenteuses  Des milliers de cellules attachées ensemble  Macrophytes non vasculaires Visible à l’œil nu  Fleur d’eau de cyanobactéries Production massive de biomasse – une efflorescence > 20 000 cellules par millilitre, selon le MDDELCC  Cyanobactéries  Algues microscopiques  ~ 150 lacs au Québec Exige des conditions eutrophes  Phosphore  Azote Favorisée par le changement climatique  Le taux de croissance optimal à des températures supérieures à 25 °C  Fleur d’eau de cyanobactéries image : Blais, 2008. 8  Principales cyanotoxines Microcystines, ~ 100 variantes  Principales toxines analysées et détectées au Québec  Diarrhée, vomissements; toxiques pour le foie Anatoxine-a  Crampes musculaires, paralysie, salivation abondante Saxitoxines et néosaxitoxines  Céphalées, vertiges, fasciculations musculaires, paralysie respiratoire Endotoxines  Gastroentérite, irritation cutanée, oculaire, réactions allergiques 9  Eau potable Règlement sur la qualité de l’eau potable  Analyse non requise sur une base routinière < 1,5 μg/L en équivalent toxique de microcystine-LR  4 variantes (LR, RR, YR et LA) sont analysées Aucun seuil pour l’anatoxine-a 10  Avis de non-consommation Faire bouillir l’eau est inefficace pour éliminer les cyanotoxines Usages non recommandés  Boire  Préparer des breuvages (chauds ou froids)  Préparer ou cuire des aliments Usages possibles  Bains et douches  Laver la vaisselle  Faire la lessive  Arroser le potager 11  Eaux récréatives Analyse non obligatoire Recommandations (INSPQ, 2005)  < 16 μg/L pour la microcystine-LR (toxicité équivalente)  < 40 μg/L pour l’anatoxine-a Les animaux, les oiseaux et les poissons sont également à risque 12 https://ici.radio-canada.ca/nouvelle/1222133/chiens-algues-bleues-bleu-vert-mort-toxique-cyanobacteries, publié le 13 juillet 2019 13  Chapitre 8 Estuaires et océans GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2024  Objectifs spécifiques de cette classe Expliquer (2) le fonctionnement de la marée; Identifier (2) les enjeux estuariens et côtiers liés à l’accélération anthropique des cycles du phosphore et de l’azote; Documenter (3) les effets du changement climatique sur les océans; Décrire (2) la chaîne des procédés requis pour désaliniser l’eau de mer et la rendre potable. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 2  Ondes Énergie véhiculée par de la matière – eau  Vague Onde sous l’emprise du vent  Périodes de 1 à 30 secondes Devient « houle » lorsque le vent cesse image : Anctil, 2008. 3  Ondes Énergie véhiculée par de la matière – eau  Marée Engendrée par la Lune et le Soleil  Périodes, surtout de 12 et 24 heures image : Anctil, 2016. 4  Ondes Énergie véhiculée par de la matière – eau  Ondes de tempêtes Passage des systèmes météorologiques  Périodes de quelques jours image : Anctil, 2008. 5  Ondes Énergie véhiculée par de la matière – eau  Tsunamis Déplacement rapide d’un plancher océanique (séisme)  Période de quelques dizaines de minutes Océan Indien, 26 décembre 2004  170 000 décès  Des millions de personnes ont tout perdu  Thaïlande, Malaisie, Kenya, Somalie, Sri Lanka, Inde et Maldives Côte Pacifique du Tōhoku au Japon le 11 mars 2011  15 840 décès  210 milliards de dégâts, dont la centrale nucléaire Fukushima-Daiichi 6 Côte Pacifique du Tōhoku au Japon le 11 mars 2011 image : Wikipedia, 2017. 7  Les diverses fluctuations du niveau de l’eau des mers image : Anctil, 2016. 8 Marée 9  La marée Combinaison d’un ensemble de phénomènes naturels et répétitifs  La marée est prévisible Phénomènes dominants  Attraction Terre-Lune  Attraction Terre-Soleil  Système Terre-Lune T = 27,3 jours T = 27,3 jours 1 700 km sous la croute terrestres image : Anctil, 2016.  Forces centrifuge et d’attraction Résultante nulle au centre de la Terre image : Anctil, 2016.  Résultantes génératrices de marée Une journée lunaire dure 24 heures et 50 minutes (24,84 h) Pleine mer Basse mer Système Terre-Soleil  même principe image : Anctil, 2016.  Système Terre-Lune-Soleil Vive eau Morte eau image : Anctil, 2016.  Système Terre-Lune-Soleil Vive eau Morte eau image : Anctil, 2016.  Composantes de la marée 400 composantes (ondes)  Les orbites Terre et Lune sont non circulaires  Les axes de ces orbites diffèrent de l’axe de rotation de la Terre  La plus longue période (Saros) est de 18 ans  Les 4 principales composantes M2  12,42 h  Attraction gravitationnelle de la Lune K1  23,93 h (58,4 % de M2)  Déclinaison de la Lune et du Soleil par rapport à l’axe de rotation de la Terre S2  12,00 h (46,6 % de M2)  Attraction gravitationnelle du Soleil O1  25,82 h (41,5 % de M2)  Déclinaison de la Lune  La marée locale : une courtepointe La présence de continents et la force de Coriolis (due à la rotation de la Terre) brisent l’uniformité théorique de la marée Les composantes théoriques et leur période respective restent valides Les amplitudes et les phases relatives diffèrent d’un site à l’autre La marée est localement répétitive et prévisible  semi-diurne diurne mixte semi-diurne mixte diurne image : Anctil, 2016.  Terminologie Marée montante (flux) Marée baissante (reflux) Marnage (amplitude) L’étale (niveau momentanément stationnaire) Pleine mer (marée haute) Basse mer (marée basse) Anthropisation 21  Hausse du niveau moyen des mers Expansion ou contraction de l’eau  40 %  +0,85 °C, pour la période 1880-2012 Variations dans les quantités d’eau stockée sur les continents  60 %  Glaciers image : Anctil, 2016. 22  Hausse du niveau moyen des mers + 3,3 mm/an + 99 (± 4.0) mm en 2023-02, par rapport à 1993 image : NASA, 2023. 23  Hausse du niveau moyen des mers image : NASA, 2023. 24  Hausse du niveau moyen des mers image : Intergovernmental Panel on Climate Change, 2021. 25  Diminution de l’étendue des glaces arctiques image : Intergovernmental Panel on Climate Change, 2021. 26  Acidification des océans image : Intergovernmental Panel on Climate Change, 2021. 27  Acidification des océans CO2 H+ pH Les océans ont capté 155 des 555 milliards de tonnes de carbone rejetées dans l’atmosphère depuis 1750 image : Anctil, 2016. 28  Acidification des océans Plusieurs organismes marins exploitent la calcification pour construire les coquilles et les plaques externes qui les protègent Ca+2 + CO32– CaCO3 carbonate de calcium L’eau a le potentiel de dissoudre le carbonate de calcium, privant ainsi ces organismes de leur protection, sauf si l’eau est déjà saturée en carbonate  état de saturation de l’aragonite 29 image : Hoegh-Guldberg et coll., 2007. 30 État de saturation de l’aragonite  Estuaires Prisme de marée  Remplissage et vidange Par l’embouchure avec la mer Intrusion saline  Eaux douces et salées Mélange  vent + courants Résistance au mélange  gradient de densité  Phénomène non stationnaire Les débits fluctuent La marée fluctue 31  Estuaire du Saint-Laurent image : Anctil, 2016. 32  415 zones côtières eutrophes, dont 169 hypoxiques image : World Resources Institute, 2010. 33  Cycles de l’azote et du phosphore Besoins des plantes en éléments nutritifs et leur disponibilité image : Anctil, 2016. 34  Cycle de l’azote image : Anctil, 2016. 35  Cycle du phosphore image : Anctil, 2016. 36 Désalinisation 37  Boire de l’eau de mer Intérêt  Source fiable, voire inépuisable Ce qui n’est pas le cas de la ressource en eau, particulièrement en milieux arides et semi-arides Difficultés  Les technologies requises sont extrêmement coûteuses Et peuvent exiger de grandes compétences techniques  Concentrations des sels dissous 35 parties pour mille 35 g par 1000 g d’eau Eau du robinet d’excellente sapidité : moins de 0,3 g par 1000 g image : Anctil, 2016. 39  Procédés Distillation thermique (chaleur)  65 %  Évaporation et condensation (eau pure)  Produit secondaire  sel Osmose inverse (pression)  30 %  Séquence de filtres de plus en plus fins  Produit secondaire  eau salée  Industrialisation du procédé Processus énergétivore Risque de mortalité à l’entrée Augmentation de la salinité près du rejet image : Anctil, 2016. vidéo image : Tampa Bay Water, 2017.  Objectifs spécifiques de cette classe Expliquer (2) le fonctionnement de la marée; Identifier (2) les enjeux estuariens et côtiers liés à l’accélération anthropique des cycles du phosphore et de l’azote; Documenter (3) les effets du changement climatique sur les océans; Décrire (2) la chaîne des procédés requis pour désaliniser l’eau de mer et la rendre potable. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 43  Que retenir aujourd’hui ? Il existe une variété d’ondes de surface  Vagues, ondes de tempête, marée, et tsunamis Conséquences du changement climatique  Hausse du niveau d’eau  Acidification Eutrophisation des zones côtières (hypoxie)  Azote et phosphore Désalinisation de l’eau de mer 44  Chapitre 8 Compression côtière GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2024  Objectifs spécifiques de cette classe Expliquer (2) le rôle des tempêtes et de la hausse du niveau relatif de l’eau sur les inondations côtières et le recul du rivage; Expliquer (2) comment la glace de mer peut réduire l’érosion côtière; Décrire (2) la mise en œuvre d’un processus d’adaptation; Identifier (2) des mesures d’adaptation côtière. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 2  Littoral canadien – côte est 42 000 km 3 millions d’habitants image : Savard et coll., 2016. 3  Littoral canadien – côte nord 176 000 km 70 000 habitants image : Ford et coll., 2016. 4  Littoral canadien – côte ouest 26 000 km 3,5 millions d’habitants image : Vadeboncoeur, 2016. 5 Érosion et recul du rivage Compression côtière 6  Érosion et recul du rivage Cause #1 Les tempêtes  Effet négatif Niveau d’eau accru et action de vagues plus vigoureuses sont les plus efficaces agents de changement côtiers  Ouragan Sandy, octobre 2012 image : Anctil, 2008. 7  Ouragan Sandy image : NOAA, 2016. 8  Ouragan Sandy image : NOAA, 2016. 9  Ouragan Sandy image : NOAA, 2016. 10  Ouragan Sandy 25 milliards de dégâts image : WNYC, 2017. 11  Ouragan Sandy image : WNYC, 2017. 12 image : NYC, 2017. 13  Changement du niveau relatif de la mer Changement du niveau absolu de la mer  le CC  Varie localement selon la morphologie côtière Déplacement vertical des terres  Soulèvement des terres Rebond isostatique  Subsidence Accumulation de sédiments Exploitation pétrolière ou de l’eau 14 image : Atkinson et coll., 2016. 15  image : Atkinson et coll., 2016. 16  image : Atkinson et coll., 2016. RCP8.5 scénario D’ici 2100, 17  image : Savard et coll., 2016. RCP8.5 scénario D’ici 2100, 18  D’ici 2100, scénario RCP8.5 image : Vadeboncoeur, 2016. 19  Érosion et recul du rivage Cause #2 Les glaces de mer  Effet positif Entraver le développement de vagues de surface lors des tempêtes  Effet négatif Le vent peut pousser la glace sur la grève, érodant le rivage et endommageant les infrastructures  Gaspé 20 image : Atkinson et coll., 2016. 21 image : Savard et coll., 2016. 22 La Presse; http://www.lapresse.ca/actualites/environnement/201701/12/01-5058888-lerosion-atteint-le-point-de-non-retour-en-gaspesie.php 23 Le Devoir; http://www.ledevoir.com/environnement/actualites-sur-l-environnement/489043/l-erosion-atteint-le-point-de-non-retour-en-gaspesie 24 Le Soleil; http://www.lapresse.ca/le-soleil/actualites/environnement/201701/12/01-5058879-changements-climatiques-quebec-devra-en-faire-davantage-dit-coiteux.php 25 Le Soleil; http://www.lapresse.ca/le-soleil/actualites/environnement/201703/15/01-5078909-le-fleuve-deborde.php 26  Quelques conséquences attendus du CC Infrastructure  Risques accrus associés à l’érosion des côtes et aux inondations  Défaillance des digues et des ouvrages de protection  Augmentation des coûts de construction et d’entretien Transport  Augmentation des coûts d’entretien des ports ainsi que des routes  Augmentation de la circulation maritime dans le Nord découlant de la diminution de la glace marine Pêche  Augmentation de la température et de l’acidité de l’eau qui aura une incidence sur la répartition des espèces et la santé des écosystèmes 27 Adaptation 28  Principes relatifs à une adaptation efficace Cibler prioritairement la réduction des risques  Risque = Aléa x Vulnérabilité Aléa = probabilité d’occurrence de l’événement Vulnérabilité = ensemble des pertes humaines et matérielles L’adaptation est propre à un lieu et à un contexte  S’inspirer des autres, avec réserve Planification et mise en œuvre dépendent  Valeurs sociétales  Objectifs locaux  Perception des risques 29  Principes relatifs à une adaptation efficace Accroître la résilience  Capacité des systèmes sociaux, économiques et environnementaux de composer avec une perturbation et de se réorganiser de manière à maintenir sa fonction, son identité et sa structure Éviter la maladaptation  Étudier les effets négatifs potentiels des stratégies d’adaptation 30  Processus itératif d’adaptation image : Lemmen et coll., 2016. 31  Mesures d’adaptation côtière Aucune intervention active (laisser faire) Atténuation (diminuer la vulnérabilité) Protection (structurelle ou non structurelle) Retrait (évitement) image : Mercer et coll., 2016. 32  Objectifs spécifiques de cette classe Expliquer (2) le rôle des tempêtes et de la hausse du niveau relatif de l’eau sur les inondations côtières et le recul du rivage; Expliquer (2) comment la glace de mer peut réduire l’érosion côtière; Décrire (2) la mise en œuvre d’un processus d’adaptation; Identifier (2) des mesures d’adaptation côtière. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 33  Que retenir aujourd’hui ? Les causes multiples de l’érosion et du recul des côtes  Les tempêtes Ondes de tempêtes et vagues Changement du niveau relatif  Les glaces Mesures d’adaptation côtière images : NOAA, 2016; Mercer et coll., 2016. 34  Chapitre 9 Conflits d’usages GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2024  GCI-1003 Eaux vives Partie 1 – Une ressource sous pression Partie 2 – Des molécules en mouvement Partie 3 – Une vulnérabilité multiple  Chapitre 9 – Conflits d'usages  Chapitre 10 – Prise de risques  Chapitre 11 – Eaux transfrontalières  Chapitre 12 – Manque d’eau Conclusion – Droit à l'eau 2  Objectifs spécifiques de cette classe Décrire (2) le rôle des nombreux intervenants de la gouvernance multiniveau de l’eau; Distinguer (2) eau prélevée et eau consommée, dans un contexte de gouvernance; Décrire (2) les interrelations du nexus eau-énergie-agriculture; Identifier (2) les pratiques minimisant les conséquences négatives d’un barrage. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 3  GCI-1003 Eaux vives Chapitre 9 – Conflits d'usages  Acteurs de la gouvernance de l’eau  L’eau nécessaire à l’énergie et à l’agriculture  Barrages Bienfaits Méfaits 4  Gouvernance multiniveau image : Anctil, 2016. 5 Nexus eau-énergie-agriculture 6  Eau prélevée | Eau consommée Eau prélevée  Pour un usage précis Irriguer une culture Assurer le fonctionnement d’une centrale nucléaire  L’usage est impossible sans plein accès à cette ressource Eau consommée  Part de l’eau prélevée non retournée à sa source après usage Eau d’irrigation retournée à l’atmosphère Eau intégrée à un produit  Usage final (pour ce cycle terrestre) Autres usages, plus en aval, rendus impossibles 7  Coefficient de consommation eau consommée coefficient de consommation × eau prélevée = image : Anctil, 2016. 8  La conséquence dépend de l’usage Agriculture irriguée image : Anctil, 2016. 9 image : Lawrence Livermore National Laboratory, 2024. 10  De l’eau pour l’énergie – carburants image : World Economic Forum, 2008. 11  De l’eau pour l’énergie – électricité image : World Economic Forum, 2008. 12  De l’énergie pour l’eau image : Anctil, 2016. 13 Barrages 14  Une solution ancienne et répandue Cela fait des milliers d’années que l’on construit des barrages Près de la moitié des fleuves dans le monde sont pourvus d’au moins un grand barrage  47 455 grands barrages, en 2000 Hauteur de 15 mètres ou plus. Hauteur de 5 à 15 mètres et réservoir supérieur à 3 millions de m3 Vecteur obligé du progrès économique et de la modernité ?  Répartition géographique des grands barrages image : Anctil, 2016.  Commission mondiale des barrages Motivations Coûts et bénéfices Enjeux modernes Analyse  Efficacité?  Répercussions? Environnementales Sociales  Options? Recommandations image : Commission mondiale des barrages, 2000.  Motivations On construit des barrages pour :  Maîtriser les crues  Produire de l’énergie hydroélectrique  S’approvisionner en eau potable  Alimenter l’industrie  Irriguer les champs  Bénéfices Production hydroélectrique  19% de l’électricité mondiale  50% de l’électricité  un tiers des pays  90% de l’électricité  24 pays Irrigation  Usage exclusif de la moitié des barrages  30 à 40% des 271 millions d’hectares irrigués dans le monde le sont à partir de barrages 12 à 16% de la production alimentaire  Bénéfices Prévention des inondations  Dans au moins 75 pays Autres  Développement régional  Emplois  Renforcement des capacités d’exportation  Accroissement des revenus  Aimant pour les industries à forte consommation d’électricité Aluminium  Coûts Environnement  Fragmentation et transformation des rivières Destruction d’écosystèmes importants et de ressources halieutiques image : GRID Arendal, 2009.  Coûts Société  De 40 à 80 millions de personnes ont été déplacées par la création de réservoirs  Poids de la dette  Dépassements de coûts  Partage inéquitable des coûts et avantages  Enjeux modernes [La controverse] a trait aux effets du barrage sur l’écoulement des cours d’eau et les droits d’accès à l’eau et aux ressources fluviales; elle porte sur le déplacement forcé des populations, la dislocation des cultures et des moyens de subsistance des communautés locales, et l’épuisement ou la dégradation des ressources environnementales; et sur le fait de savoir si les barrages constituent le meilleur investissement de fonds publics et de ressources. source : Commission mondiale des barrages, 2000.  Analyse de la Commission Un examen indépendant  De l’efficacité et des impacts Une évaluation des solutions de rechange Une analyse des questions liées à  La planification  La prise de décisions  Le respect des règles et normes image : Commission mondiale des barrages, 2000.  Efficacité? Des avantages nets variables  Une proportion non négligeable de projets n’atteignent pas les objectifs matériels et économiques fixés Longévité confirmée  Beaucoup de grands barrages continuent à générer des avantages après 30 à 40 ans d’exploitation  Efficacité? Irrigation  Économiquement moins rentables que prévu Hydroélectricité  S’approche des objectifs de production Alimentation en eau  Objectifs d’approvisionnement non atteints Inondation  Vulnérabilité accrue aux événements particulièrement violents  Efficacité? Conclusion  La sécurité des barrages exige une attention grandissante Le changement climatique pourrait modifier le régime hydrologique  La sédimentation suscite une vive inquiétude Limite la durée de vie  La salinisation des sols est un problème croissant  Répercussions environnementales? Conséquences  La disparition de forêts et d’habitats naturels  La perte de biodiversité aquatique et de zones de pêche  Des impacts cumulés lorsque plusieurs barrages ont été aménagés sur le même cours d’eau Conclusion  Il n’est pas possible d’atténuer bon nombre des impacts  L’utilisation de passes à poissons pour les espèces migratoires a eu un succès limité  Manque de concertation entre les intervenants  Recours à des débits sanitaires et environnementaux  Répercussions sociales? Les répercussions sociales négatives des barrages sont souvent mal évaluées ou négligées  Les moyens de subsistance des millions de personnes en aval des barrages ont été gravement compromis  Bon nombre de personnes déplacées n’ont pas été réinstallées ou indemnisées  Plus le nombre de personnes déplacées est grand et plus la probabilité de restaurer les conditions de leur développement socioéconomique et culturel est faible  Répercussions sociales? Les groupes défavorisés et autres groupes vulnérables, ainsi que les générations futures, assument probablement une part disproportionnée des coûts sociaux et environnementaux des projets de grands barrages sans obtenir une part comparable des avantages économiques source : Commission mondiale des barrages, 2000.  Bris de barrage Rares, mais potentiellement catastrophiques Le Soleil; http://www.lapresse.ca/le-soleil/actualites/monde/201702/13/01-5069017-200-000-evacues-en-californie-a-cause-dun-barrage.php  Rupture d’un barrage en construction au Laos Juillet 2018 source : The New York Times, 2018. 32  Catastrophe à Derna en Lybie Tempête Daniel septembre 2023 vidéo source : The Gardian, 2023. 33  Des alternatives aux barrages ? Gestion par la demande  Baisse de la consommation, recyclage et mesures technologiques et politiques Gestion améliorée des systèmes Gestion des bassins hydrologiques et des zones de captage Innovations  le recyclage, la collecte des eaux de pluies et l’énergie éolienne  Recommandations Planification  Évaluation des besoins : eau et énergie  Études des solutions de remplacement Mise en œuvre si…  Les accords nécessaires sont conclus  Les normes sont respectées  L’exploitation peut évoluer en fonction du contexte  Recommandations image : Anctil, 2016.  Le mot de la fin La confiance requise pour permettre aux différents secteurs et acteurs de travailler ensemble doit encore être renforcée. C’est un processus où les héritiers sont nombreux et où il n’y a pas de médiateur. source : Commission mondiale des barrages, 2000.  Objectifs spécifiques de cette classe Décrire (2) le rôle des nombreux intervenants de la gouvernance multiniveau de l’eau; Distinguer (2) eau prélevée et eau consommée, dans un contexte de gouvernance; Décrire (2) les interrelations du nexus eau-énergie-agriculture; Identifier (2) les pratiques minimisant les conséquences négatives d’un barrage. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 38  Que retenir aujourd’hui ? Gouvernance multiniveau Nexus eau-énergie-agriculture  Coefficient de consommation Barrages  Motivations multiples  Répercussions Sociales Environnementales image : Anctil, 2016. 39  Chapitre 10 Prise de risque – maladies hydriques GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2017  GCI-1003 Eaux vives Chapitre 10 – Prise de risques  Maladies liées à l’eau  Éruption du volcan Tambora  Catastrophes naturelles Inondations Prévention des inondations  Perception du risque inondation  Gouvernance de la plaine inondable au Québec 2  Objectifs spécifiques de cette classe Décrire (2) la prévalence des principales maladies hydriques. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 3  Maladies hydriques Eau contaminée par des déchets image : Anctil, 2016.  Maladies hydriques 5 millions de décès par année  Majoritairement des enfants de moins de 5 ans  Arsénicisme  Saturnisme  Choléra  Diarrhée  Hépatite A et E  Méningite  Polio  Et bien d’autres  Maladies hydriques Maladies diarrhéiques  Infections gastro-intestinales Organismes bactériens, viraux et parasitaires  1,8 million décès en 2002 6 000 par jour  4 milliards de cas par année Conséquences économiques  Solutions aux maladies hydriques De simples mesures d’hygiène  Éducation  1,9 milliard de personnes consomment une eau contaminée par des matières fécales image : Anctil, 2016.  Contamination d’un puits image : Anctil, 2016.  Maladies - vecteurs liés à l’eau Moustiques et mouches  Fièvre dengue  Fièvre jaune  Filariose  Maladie du sommeil  Paludisme  Fièvre Dengue Maladie virale transmise par les moustiques  50 millions d’infections par an  15 000 décès par an  Présente dans une centaine de pays Aucun vaccin ou médicament efficace 10  Fièvre Dengue image : Organisation mondiale de la Santé et Organisation météorologique mondiale, 2012. 11  Paludisme Endémique dans 100 pays  Un risque pour 2 milliards de personnes  300 à 500 millions de cas aigus chaque année  Plus d'un million de décès chaque année Dont 90% en régions sub-sahariennes  Principale cause de décès infantiles en Afrique Dormir sous des moustiquaires  Paludisme image : Organisation mondiale de la Santé et Organisation météorologique mondiale, 2012.  Paludisme image : Organisation mondiale de la Santé et Organisation météorologique mondiale, 2012.  Maladies d’origine aquatique Organismes aquatiques (vers potentiellement parasites en eaux stagnantes)  Dracunculose  Paragonimiase  Clonorchiase  Schistosomiase  Schistosomiase 200 millions de personnes infectées par an  80% en régions sub-sahariennes  120 millions d'enfants de moins de cinq ans  76 pays La construction de barrages et canaux favorisent la prolifération de ces vers  Chapitre 10 Terrible Tambora GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2019  1816 : l’année sans été Climat froid à l'origine de mauvaises récoltes en Europe et en Amérique du Nord  Graves famines  Prix alimentaires élevés Loin de (presque) tous les regards, l'éruption du volcan Tambora, en avril 1815, la plus explosive des 1000 dernières années, en est la cause principale  Déversement de 30 km3 de magma  Propulsion de 51 à 58 Mt de SO2 dans jusqu’à 40 km dans l'atmosphère qui, une fois converti en aérosols sulfatés, a bloqué le rayonnement solaire incident 2  Localisation et zone couverte de 5 cm de cendres par l’éruption 1815 Indonésie 92 000 décès image : Oppenheimer, 2003. 3  Dépôt de cendres de l’éruption 1815 image : Oppenheimer, 2003. 4  Anomalies observées en température et précipitation, par rapport à la moyenne 1961-1990 image : Raible et coll., 2016. 5  Des traces dans les glaciers de l’Antarctique et du Groenland révèlent que l’éruption de 1815 a été précédée par une autre (de localisation inconnue) autour de 1809 image : Cole-Dai et coll., 2009; National Ice Core Laboratory, 2017. 6  Modélisation du rayonnement net et de la température de l’air pour le Tambora seul (bleu), les deux éruptions (rouge) et les deux éruptions et autres influences humaines (gris) Industrialisation + 2,3 W m-2 image : Raible et coll., 2016. 7  Chapitre 10 Prise de risque – les catastrophes GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2024  Objectifs spécifiques de cette classe Décrire (2) la mise en œuvre de la sécurité de l’eau; Donner des exemples (2) illustrant la diversité des séquences hydrométéorologiques des crues; Identifier (2) des mesures d’adaptation aux inondations; Distinguer (4) les aléas réels, estimés et perçus, dans le contexte de gouvernance de la plaine inondable; Discuter (2) des enjeux de communication du risque hydrologique. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 2  Catastrophes 1995-2015 Pourcentage d’occurrence image : Centre for Research on the Epidemiology of Disasters, 2015. 3  Catastrophes 1995-2015 Nombre de personnes touchées image : Centre for Research on the Epidemiology of Disasters, 2015. 4  Grandes inondations canadiennes « Les inondations sont les catastrophes naturelles qui provoquent le plus de dégâts matériels au Canada. » Sécurité Publique Canada Dommages Province Année (milliard $) Alberta 2013 2,72 Manitoba 2014 1,16 Alberta & Saskatchewan 2010 1,03 Ontario 2013 0,94 Manitoba 2011 0,70 Manitoba 1997 0,50 Québec 1996 0,30 Manitoba 1993 0,21 source : Sécurité publique Canada, 2021. 5  Compilation annuelle des catastrophes récentes Haïti, tremblement de terre (magnitude 7), 12 janvier 2010 222 000 morts, 300 000 blessés et 1,3 million déplacés Japon, tremblement de terre (magnitude 9) + tsunami, 11 mars 2011 15 840 morts, pertes de 210 milliards dont la centrale nucléaire Fukushima-Daiichi image : Anctil, 2016.  Les « grandes » catastrophes La région réclame de l’aide d’autres régions ou pays  Des milliers de personnes en meurent  Des centaines de milliers perdent leur abri  Les pertes économiques sont substantielles en regard de la capacité économique du pays Causes  Phénomène naturel violent  Exposition d’un grand nombre d’individus  Pertes assurées par suite d’événements météorologiques extrêmes au Canada 1983-2021 image : Bakos et coll., 2022. 8  4 causes de l’augmentation des pertes 1. Accroissement de la population mondiale image : Anctil, 2016.  4 causes de l’augmentation des pertes 1. Accroissement de la population mondiale 2. Expansion des mégapoles  La concentration économique augmente la vulnérabilité aux catastrophes naturelles 3. Développement de territoires exposés, souvent par les plus pauvres  Et imperméabilisation du territoire qui accroît les conséquences des fortes précipitations 4. Changement climatique  Précipitation vs température Relation quasi linéaire entre précipitation et température à l’échelle globale, qui se traduit par une hausse de 1 à 3 % de la précipitation par degrés Celsius image : Intergovernmental Panel on Climate Change, 2013. 11  Conséquences des catastrophes Fragilise le développement social  Il faut améliorer la résilience En contrepartie, le développement peut augmenter  Les risques  La vulnérabilité  Cadre opérationnel de la sécurité de l’eau 1. Connaître le risque  Évaluer l’aléa Sous pression climatique  Évaluer la vulnérabilité Sous pression sociale  Communiquer le risque Combattre les mauvaises perceptions Le risque zéro est une utopie!  Cadre opérationnel de la sécurité de l’eau 2. Définir le niveau d’acceptabilité  Classer les situations selon trois niveaux Intolérable  Exige une action immédiate Tolérable  Mérite d’être réduit Acceptable  Peut être réduit  Cadre opérationnel de la sécurité de l’eau 3. Gérer le risque  Trouver le meilleur compromis social, économique et environnemental Développement durable Gouvernance de l’eau  Recueillir et disséminer les meilleures pratiques  Renforcer la volonté politique Inondations 16  Qui déborde, l’homme ou la rivière? Vulnérabilité zéro ?  Éviter de construire dans le lit majeur image : Anctil, 2016.  Pourquoi se laisse-t-on si souvent surprendre par la montée des eaux? Manque de connaissance?  Étudier la climatologie des crues  Cartographier la plaine inondable Manque d’information?  Mettre en place un système de prévision des débits Manque de jugement?  Communiquer adéquatement les risques et les responsabilités  Gouvernance de la plaine inondable Principes Politique Lois Règlements Sécurité civile Aide économique Institutions Développement antérieur Prévision hydrologique Aide psychologique Société civile Individus Gestion des réservoirs Aide médicale Gouvernance Aménagement Plan d’urgence Résilience multiniveau Vulnérabilité Risque Aléa Aléa Aléa réel estimé perçu Climat Météorologie Bassin Rivière Analyse Infrastructures Non stationnaire Précipitation Géologie Débit Récurrence Réservoirs Température Teneur en eau Morphologie Modèle de rivière Digues Neige mûre Niveau Cartographie Détournements  Climatologie des crues Crue éclair Crue régionale Crue par cumul d’événements Crue de fonte Embâcle Onde de tempête Tsunami  Les Précipitations Superficie | Intensité | Durée durée surperficie intensité  Intensités maximales des précipitations Statistiques canadiennes maximum horaire maximum journalier Province/territoire Hauteur CV Hauteur CV Intensité (mm) (mm) (mm h-1) Colombie-Britannique 48,8 0,40 489 0,30 20,4 Yukon/TNO 27,9 0,40 91 0,35 3,8 Alberta 63,3 0,60 213 0,45 8,9 Saskatchewan 81,5 0,55 179 0,35 7,5 Manitoba 96,3 0,50 217 0,40 9,0 Ontario 86,9 0,50 188 0,30 7,8 Québec 84,0 0,35 172 0,35 7,2 Nouveau-Brunswick 54,6 0,40 180 0,40 7,5 Nouvelle-Écosse 55,5 0,30 239 0,35 10,0 Île-du-Prince-Édouard 42,6 0,3 164 0,35 6,8 Terre-Neuve 46,2 0,30 173 0,25 7,2 source : Lawford et coll., 1995. 22  Crue éclair Montréal 1987 32 42 44 57 34 40 31 21 56 22 42 5 85 36 99 92 72 125 36 89 150 70 km 72 111 16 25 km 28 98 159 56 Montréal 103 102 137 164 64 71 57 80 125 0 44 3 25 km 19 3 68 25 19 24 8 40 4 107 km Hauteur de précipitation observée le 14 juillet 1987 dans la région de Montréal image : Bellon et coll., 1993.  Crue régionale Saguenay 1996 Variation de l’intensité des précipitations observée à la rivière aux Écorces entre le 18 et le 21 juillet 1996 Durée Hauteur Intensité (h) (mm) (mm/h) 1 12,7 12,7 3 30,5 10,2 6 55,9 9,3 12 106,7 8,9 24 177,8 7,4 36 245,4 6,8 48 274,3 5,7 52 279,4 5,4 image : Commission scientifique et technique sur la gestion des barrages, 1997.  Crue par cumul d’événements Haut Mississipi 1993 image : Changnon, 1996.  Crue par cumul d’événements Haut Mississipi 1993 11 pi ou 3,3 m Des Moines 18 pi ou 5,5 m Saint-Louis 12 pi ou 3,6 m Ottumwa image : Changnon, 1996.  Crue de fonte Rivière Rouge, 1997 Grand Forks, North Dakota 28 pieds  inondation 49 pieds  hauteur des digues 52 pieds  surélévation 96-97 54 pieds  22 avril 1997 image : USGS, 1997; Statistique Canada, 2016. Mesures d’adaptation 28  Se protéger des inondations Infrastructures dédiées à la réduction de la vulnérabilité  Digue  Canal de déviation  Réservoir Système de prévision des crues Gérer la perception du risque Améliorer les mesures d’urgence et de résilience  Réservoir Capacité Gestion image : Anctil, 2016.  Canal de déviation Capacité image : Anctil, 2016.  Digue Surélévation du niveau d’eau Perte de résilience image : Anctil, 2016.  Système de prévision des crues Chaîne de modélisation Produit Modèle Prévision météorologique hydrologique hydrologique Paramètres fixes Observations historiques Variables d’états Observations USAGERS récentes 33  Gérer la perception du risque Modèle dynamique de causalité 3 types de causalité  où A est la cause et B est la conséquence Causalité positive Causalité négative Délai si A  alors B  si A  alors B  dans la causalité si A  alors B  si A  alors B  image : Newell et Wasson, 2002. 34  Gérer la perception du risque image : Newell et Wasson, 2002. 35  Gérer la perception du risque image : Newell et Wasson, 2002. 36  Gérer la perception du risque image : Newell et Wasson, 2002. 37  Gérer la perception du risque image : Newell et Wasson, 2002. 38  Gérer la perception du risque image : Newell et Wasson, 2002. 39  Améliorer les mesures d’urgence et de résilience Plan d’urgence  Protection des personnes et des biens lors d’une inondation  Capacité d’anticipation requise pour son activation  Procédures préétablies Partage des responsabilités Accès au matériel et au service requis 40  Améliorer les mesures d’urgence et de résilience Plan de résilience – capacité de récupération post-catastrophe  Mesures de gestion des risques plus durables, à toutes les échelles spatiales et économiques Du bâtiment au bassin versant Incluant les populations plus vulnérables  Pauvres, personnes âgées, malades...  Cible une sortie de crise rapide et sans conséquences à long terme Économiquement, socialement, politiquement image : Shelby, 2004. 41  Objectifs spécifiques de cette classe Décrire (2) la mise en œuvre de la sécurité de l’eau; Donner des exemples (2) illustrant la diversité des séquences hydrométéorologiques des crues; Identifier (2) des mesures d’adaptation aux inondations; Distinguer (4) les aléas réels, estimés et perçus, dans le contexte de gouvernance de la plaine inondable; Discuter (2) des enjeux de communication du risque hydrologique. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 42  Que retenir aujourd’hui ? Les pertes économiques liées aux inondations sont en croissance La sécurité de l’eau est fondée sur une analyse du risque Comment mieux se protéger sont les inondations Distinguer le risque perçu du risque réel image : Anctil, 2016. 43  Chapitre 10 Prise de risque par les résidents de la plaine inondable GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2022  Qui habitent la plaine inondable ? Résidents de longue date  Ont des racines avec le secteur qu’ils valorisent plus que tout Résidents récents  Acceptent le risque encouru La vie est pleine de risques Le risque d’inondation est faible – et sera traité en temps et lieu Résidents temporaires  Profitent d’une opportunité Résidents contraints économiquement  N’ont pas d’autres options – et sont inquiets du risque qu’ils prennent 2  Sont-ils tous égaux face aux inondations ? Les plus défavorisés perdent une plus grande proportion de leurs biens matériels et subissent des effets plus durables que ceux qui sont avantagés La capacité économique individuelle influe largement sur la manière avec laquelle les sinistrés récupèrent d’une catastrophe Les catastrophes exposent et amplifient les inégalités 3  Quel usage des cartes de la plaine inondable ? Pour le spécialiste, il s’agit d’une information objective simple, qui devrait guider les résidents sur le risque qu’il encoure et sur le niveau de préparation requis Pour le résident, cette information est jaugée à la lumière d’autres sources (objectives ou non), de sa propre expérience et de la confiance qu’il attribue à l’information reçue image : Gouvernement du Québec, 2004. 4  L’information est-elle bien communiquée ? image : Gouvernement du Québec, 2004. image : Valois et coll. 2020 5  Quelle est l’influence d’une expérience préalable ? Les personnes sans expérience directe des inondations ont tendance à sous-estimer le danger  Une expérience n'est directement pertinente que dans le cas d'inondations de nature similaire image : Valois et coll. 2020 6  Quelle est la compréhension générale de la notion de récurrence ? La plupart des individus perçoivent les aléas naturels comme des phénomènes cycliques. Ainsi, s’ils survivent à un événement catastrophique, ils croient qu’ils ne vivront pas un autre événement de ce genre au cours de leur vie  La mémoire des inondations tend à être de courte durée 7  Quelles pistes de solutions pour les autorités ? Le message des autorités responsables étant mis en compétition avec d’autres sources d’information, ces premières ont avantage à gagner et à entretenir la confiance de la population Puisque les autorités ne peuvent agir directement sur la pensée et les gestes de chaque résident, la co-construction (participation citoyenne) est souvent avancée comme piste de solution la plus plausible  La manière de procéder ne semble toutefois pas à portée de main. 8  Chapitre 10 Gouvernance de la plaine inondable au Québec GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2023  Objectifs spécifiques de cette classe Décrire (2) le cadre réglementaire québécois concernant la gouvernance des zones inondables. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 2  Saint-Lambert-de-Lauzon, 1970-2019 image : Anctil et coll., 2023 3  Répartition des crues maximales annuelles pour 42 rivières au Québec image : Bourgault et coll., 2022 4  Plaine inondable Espace occupé par un lac ou un cours d’eau en période de crue La définition de sa limite supérieure est sujette à controverse image : Anctil, 2016. 5  Politique de protection des rives, du littoral et des plaines inondables – pprlpi Décret 1987  Modifié en 1991, 1996, 2005, 2008, 2014, 2017 et 2019 Une réforme importante est attendue pour bientôt Règlement transitoire en vigueur depuis le 1er mars 2022 Consultation publique ouverte jusqu'au 17 octobre 2024 6  La politique identifie deux zones d’application Grand courant  Inondée par une crue de récurrence de 20 ans Faible courant  Au-delà de la zone de grand courant, mais inondée par une crue de récurrence de 100 ans Récurrence  Période de latence moyenne entre l’occurrence de deux événements d’une intensité spécifiée ou supérieure 7  Mesures relatives à la zone de grand courant Sont en principe interdits toutes les constructions, tous les ouvrages et tous les travaux  Permet la réparation d’un bâtiment qui n’est pas une perte totale Soit, seulement si le coût des dommages représente moins de 50 % du coût de reconstruction à neuf  Dérogations individuelles ou collectives encadrées 8  Mesures relatives à la zone de faible courant Immunisation  Apporter la protection nécessaire pour éviter les dommages qui pourraient être causés par une inondation Aucune ouverture sous la cote de crue 100 ans Aucun plancher de rez-de-chaussée sous la cote de crue 100 ans  Décret 2017 Aucune pièce habitable ne doit être aménagée dans un sous-sol Aucune composante importante d’un système de mécanique du bâtiment, tel un système électrique, de plomberie, de chauffage ou de ventilation ne peut être installé dans un sous-sol La finition d’un sous-sol doit être réalisée avec des matériaux résistants à l’eau 9  Règlement transitoire du 1er mars 2022 Les normes applicables à la zone de faible courant s’appliquent aussi aux territoires qui ont été inondés lors des crues printanières de 2017 ou de 2019  Lorsqu’elle dépasse la cartographie connue de récurrence 100 ans 10  Application du décret 2017 Décret 2019 image : Gouvernement du Québec, 2017. 11  Aide financière aux sinistrés Résidence principale Réparation et immunisation  90% des coûts, 200 000$ maximum Démolition ou déplacement, et cession du terrain  Maximum 250 000$ Mesures préventives temporaires  5 000$ maximum Hébergement temporaire  20$ par personne par jour, pour 100 jours maximum Biens meubles essentiels  Liste 2019  Les assistances financières successives (résidence seule, depuis le 10 avril 2019) ne peuvent dépasser 50 % du coût neuf ou 100 000 $ 12  Cartographie de la plaine inondable Saint-Jean-sur-Richelieu Bleu : récurrence 0-20 ans Rouge : récurrence 20-100 ans image : Gouvernement du Québec, 2004. 13  Chaîne de modélisation Longue chronique Construire une série de débits maximum annuels de débits observés (statistiquement indépendants) 14  Chaîne de modélisation Longue chronique Construire une série de débits maximum annuels de débits observés (statistiquement indépendants) Analyse fréquentielle Ajuster une distribution théorique pertinente Estimer les crues de récurrences 20 et 100 ans 15  Chaîne de modélisation Longue chronique Construire une série de débits maximum annuels de débits observés (statistiquement indépendants) Analyse fréquentielle Ajuster une distribution théorique pertinente Estimer les crues de récurrences 20 et 100 ans Modèle de rivière Monter un modèle sur la base d’observations bathymétriques et de points de référence niveau-débit Simulation Déterminer le niveau d’eau pour les crues de récurrence 20 et 100 ans 16  Chaîne de modélisation Longue chronique de débits observés Analyse fréquentielle Modèle de rivière Simulation Cartographie 17  Interprétation du risque estimé Récurrence Probabilité de dépassement (%) (an) sur 1 an sur 25 ans sur 50 ans 20 5 72 92 100 1 22 39 500 0,2 5 10 18  Définition proposée des zones inondables Zone inondable de classe très élevée Zone inondable de classe élevée Zone inondable de classe modérée Zone inondable de classe faible source : MELCCFP, 2024. 19 source : MELCCFP, 2024. 20  Cartes préliminaires de la CMM https://evouala.cmm.qc.ca/application/run/1373/embedded Selon CMM (2024)  Prenant en compte les évènements récents de 2017, 2019 et de 2023, et l’effet anticipé des changements climatiques, ces cartes traduisent un important rehaussement des cotes  Le nouveau cadre réglementaire aura pour effet d’inclure 15 508 bâtiments (19 780 logements) en zone inondable, représentant quelque 9,9 milliards de dollars de valeur au rôle d’évaluation foncière 21  Combien de riverains dans les zones inondables ? Selon Rentschler et al. (2022)  23 % de la population mondiale est exposée aux crues centennales  Au Canada, ce pourcentage s’établit à 9,4 %, ce qui représente plus de 3 millions de canadiennes et canadiens. Selon Jongman et al. (2012), entre 1970 et 2010,  La population canadienne exposée aux crues centennales a augmenté légèrement plus rapidement (2% de plus) que la population canadienne en général 22  Comment le risque est-il perçu au Canada ? Un manque de communication ? Marque le besoin pour une science diagnostique ? source : Thistlethwaite et coll., 2017. 23  Plan de protection du territoire face aux inondations 2020-2025 source : Gouvernement du Québec, 2020. 24  Plan de protection du territoire face aux inondations Cartographier – 8 M$  Soutenir la prise de décision Régir et encadrer  Moderniser les cadres légaux et réglementaires Planifier et intervenir – 434 M$  Planifier un meilleur aménagement des zones inondables Connaître et communiquer – 37 M$  Améliorer les connaissances 25 source : Gouvernement du Québec, 2020. Bureaux de projets 26  Chapitre 11 Eaux transfrontalières GCI-1003 Eaux vives © Anctil 2017  GCI-1003 Eaux vives Chapitre 11 – Eaux transfrontalières  Rivières transfrontalières  Aquifères transfrontaliers  Le 3e pôle (glaciers)  Empreinte eau (eau virtuelle)  Partage de l’eau Fleuve Colorado 2  Objectifs spécifiques de cette classe Donner des exemples (2) illustrant les conflits potentiels entre États qui partagent un même bassin versant; Identifier (2) des stratégies pour prévenir les conflits impliquant des eaux transfrontalières; Utiliser (3) le cas du fleuve Colorado pour illustrer les défis de la gouvernance interétatique dans un contexte de surexploitation de l’eau; Utiliser (3) la notion d’empreinte eau pour questionner l’usage optimal de la ressource eau et promouvoir l’hydrosolidarité. Le nombre entre parenthèse indique le niveau de la taxonomie de Bloom, qui en compte six : 1) connaître, 2) comprendre, 3) appliquer, 4) analyser, 5) évaluer et 6) créer 3  À quand la guerre de l’eau ? La gouvernance de l’eau est morcelée (multiniveau, multilatérale)  Villes | Régions | États Deux attitudes opposées  Convoitise  Hydrosolidarité Accepter ou non de mettre de côté une partie de sa souveraineté sur la ressource locale en eau ?  À quand la guerre de l’eau ? image : Anctil, 2016. Eaux transfrontalières 6  Eaux transfrontalières 276 rivières transfrontalières  Produisent 60 % du débit global  Abritent un tiers de la population mondiale  Partagées par 148 pays 66 % par 2 pays 19 % par 3 pays Jusqu’à 17 pays Un grand nombre d’aquifères transfrontaliers  Morcellement administratif des bassins image : Anctil, 2016. image : Program in Water Conflict Management and Transformation, 2017. 9 image : Program in Water Conflict Management and Transformation, 2017. 10 image : Program in Water Conflict Management and Transformation, 2017. 11 image : Program in Water Conflict Management and Transformation, 2017. 12 image : Program in Water Conflict Management and Transformation, 2017. 13 image : Whymap, 2016. Traités internationaux 15  Le traité idé