Définition

L’eau souterraine est omniprésente dans le sous-sol et sa circulation fait partie intégrante du cycle hydrologique d’un bassin versant.

Lorsque les précipitations tombent à la surface du sol, une partie de l’eau se déverse dans les plans d’eau et les cours d’eau et une autre partie s’infiltre dans le sol et percole vers la surface de saturation, zone où tous les interstices des particules de roches et de sol sont remplis d’eau. Ce processus s’appelle l’alimentation.

Au-dessus de cette surface se trouve la zone d’aération dans laquelle les espaces dans la roche et le sol contiennent à la fois de l’air et de l’eau. L’eau dans cette zone s’appelle l’humidité du sol.

Toute la région au-dessous de la surface de saturation est dénommée zone de saturation ou nappe phréatique et l’eau de cette zone est l’eau souterraine.

L’eau souterraine coule généralement selon le principe gravitationnel, c’est-à-dire dans le sens de la pente de la surface de saturation. Comme l’eau de surface, l’eau souterraine s’écoule vers les cours d’eau et les plans d’eau du bassin versant pour éventuellement les rejoindre, c’est l’émergence.

L’émergence de l’eau souterraine peut contribuer considérablement à l’écoulement de l’eau de surface. Durant les périodes d’étiage estival, le débit de certains cours d’eau peut être entièrement alimenté par l’eau souterraine.

En fait, la nature des formations souterraines exerce un effet marqué sur le volume du ruissellement en tout temps de l’année. Le temps de séjour de l’eau souterraine, c’est-à-dire la durée pendant laquelle l’eau demeure dans la portion souterraine du cycle hydrologique, varie énormément.

L’eau peut ainsi demeurer des dizaines, des centaines ou même des milliers d’années, ce qui n’est pas inhabituel.

À titre de comparaison, le temps de renouvellement de l’eau des rivières, ou temps que met l’eau des rivières à se remplacer complètement, est d’environ deux semaines.

État des connaissances

Initié en 2008, le Programme d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines du Québec (PACES) a été développé par le MDDELCC dans le but d’approfondir les connaissances fragmentaires que nous avons sur les eaux souterraines.

Les objectifs du projet tels que présentés par le MDDELCC étaient de permettre l’obtention de connaissances sur les aspects quantitatifs et qualitatifs des eaux souterraines dans le secteur à l’étude (ici Montérégie est) et de dresser un portrait régional des aquifères (formations géologiques qui contiennent suffisamment d’eau pour en permettre l’écoulement et le captage).

Les travaux réalisés dans le cadre de ce programme ont rendu possible la production de différentes cartes permettant de localiser entre autres les formations géologiques, les principaux aquifères, leurs zones de recharge et de vulnérabilité.

Bien qu’encore méconnues, les ressources en eaux souterraines n’en demeurent pas moins essentielles. Effectivement, 20 % de la population québécoise est alimentée en eau souterraine.

Aussi, afin de préserver cette ressource, il convient de connaître les caractéristiques et la vulnérabilité des aquifères afin de s’assurer de l’adéquation des mesures d’aménagement du territoire.

Les principaux aquifères du bassin versant

L’eau souterraine existe partout dans le sous-sol du bassin versant. Cependant, en raison de la nature, de la répartition géographique et des propriétés hydrauliques des formations pédologiques et géologiques dans lesquelles elle circule, sa quantité, sa capacité de recharge, son accessibilité et son potentiel d’utilisation à des fins de consommation et d’exploitation sont très variables.

De manière générale, ces aquifères peuvent être classés en deux types :

L’aquifère libre (aussi appelé nappe phréatique) : habituellement le moins profond. Sa recharge se fait directement par l’eau d’irrigation et des précipitations (pluie ou neige) qui s’infiltrent verticalement dans le sol poreux. Parce que les aquifères libres sont généralement rechargés sur toute leur surface par l’eau d’infiltration, ils sont plus vulnérables à la contamination.

L’aquifère captif (aussi appelé confiné) : habituellement situé à une plus grande profondeur, il se situe sous une couche peu perméable par exemple, une couche d’argile. Sa recharge se fait également par l’eau d’irrigation et des précipitations sauf que, dans ce cas, la recharge a lieu aux endroits où la couche peu perméable d’argile est absente. Ainsi, comme ces aquifères sont protégés par la couche peu perméable, ils sont moins vulnérables à la contamination sauf aux points de recharge (Barrette, 2006).

Le sous-sol du bassin versant de la rivière Richelieu est constitué de trois contextes hydrogéologiques (Carrier et coll., 2013) (carte B.6).

Le premier, correspondant à la Plate-forme Saint-Laurent nord, est caractérisé par une couche d’argile de plus de 10 m d’épaisseur. La recharge de l’aquifère y est minimale, et l’eau qu’on y trouve est saumâtre en raison du lessivage de la Mer de Champlain, rendant l’eau de cet aquifère de 2 200 km2 non potable. Le réseau d’approvisionnement en eau de ce secteur est presque exclusivement alimenté par les eaux de surface.

Carte B.6 Contexte hydrogéologique

Carte B.6 Contexte hydrogéologique
Source : Carrier et coll., 2013

Le deuxième contexte correspond à la portion sud de la Plate-forme du Saint-Laurent. Contrairement à la partie nord, on n’y trouve pas de couverture continue et épaisse de sédiments argileux.

La recharge de cet aquifère est importante, et la rivière Richelieu en constitue une importante zone de résurgence. L’approvisionnement en eau souterraine relatif à ce contexte est significatif.

Le troisième et dernier contexte est associé aux intrusions montérégiennes, et représente une zone de recharge régionale de l’aquifère rocheux. Les intrusions montérégiennes, bien qu’associées à d’importantes recharges, montrent peu de vulnérabilité en raison des pentes importantes et de la profondeur de la nappe.

Cet aquifère, avec d’autres, granulaires, est modérément vulnérable, et on y observe des dépassements de fluor et de baryum en ce qui concerne les critères de potabilité.

Qualité des eaux souterraines du bassin versant de la rivière Richelieu et de la zone Saint-Laurent

La qualité des eaux provenant des différentes formations aquifères est liée à la nature et à la qualité du milieu où elles circulent. Le risque de contamination des formations aquifères est intimement lié à la vulnérabilité du milieu physique (degré de vulnérabilité des aquifères) et, également, aux activités anthropiques se déroulant à la surface (carte B.7). Une fois contaminée, l’eau présente un risque pour la santé des personnes qui la consomment. De plus, l’émergence d’eaux souterraines contaminées dans les cours d’eau et les plans d’eau participe à la dégradation générale de la qualité des eaux de surface du bassin versant.

Carte B.7 Qualité des eaux souterraines

Carte B.7 Qualité des eaux souterraines
Source: Carrier et coll., 2013

Contaminants naturels

Tout d’abord, les contaminants affectant la qualité de l’eau peuvent provenir de sources naturelles. En effet, la composition minéralogique du sous-sol peut entraîner des problèmes de toutes sortes tels que la contamination par l’arsenic, le fer ou tout autre métal présent naturellement dans les eaux souterraines.

Les cas de contamination de ce type sont peu fréquents au Québec, mais quelques-uns ont été signalés, dont un cas grave de contamination par l’arsenic en Abitibi (Beaudet, 1999).

Dans le bassin de la rivière Richelieu, la qualité de l’eau souterraine associée à la zone sud de la Plate-forme du Saint-Laurent n’est que passable. L’eau de cette zone est pourtant exploitée de façon significative. Au niveau du contexte des intrusions montérégiennes, des dépassements de critère de potabilité sont observés pour le fluor et le baryum.

Considérée comme non potable, l’eau souterraine de la zone nord de la Plate-forme du Saint-Laurent n’est que faiblement exploitée pour un usage agricole.

Industries et commerce

Certaines activités industrielles et commerciales du bassin versant affectent la qualité de l’eau souterraine. Dans le secteur commercial, on retrouve de nombreux cas de contamination des sols et des eaux souterraines associés à l’entreposage de produits pétroliers, principalement en milieu urbain. Le remplacement des réservoirs souterrains a mis au jour de nombreux cas de contamination, principalement sur les terrains de stations-service, mais également sur des terrains industriels et des terrains publics (voir chapitre Les usages)

Autres sources de contaminants

L’eau souterraine peut également être contaminée de plusieurs autres façons :

  • lixiviat de lieux d’enfouissement sanitaire (figure B.9),
  • utilisation d’anti-poussières sur les chemins de gravier,
  • installations septiques non conformes ou mal entretenues,
  • épandage et entreposage de sels de déglaçage,
  • sites de production d’asphalte,
  • résidus miniers,
  • déversements de polluants accidentels ou volontaires,
  • fuites dans les réseaux d’égouts,
  • épandage de boues résiduaires,
  • sites de dépôt de neige, etc.

Figure B.9 Contamination des eaux souterraines par une décharge

Figure B.9 Contamination des eaux souterraines par une décharge
Source : Environnement Canada, 2013

Pollution agricole

Par ailleurs, une large portion du territoire du bassin versant est affectée par une pollution agricole diffuse (fertilisants et pesticides). Cependant, il semblerait que les nitrites et nitrates se retrouvent principalement dans les eaux de surface, ces derniers n’ayant été détectés qu’à des seuils inférieurs aux critères de qualité en vigueur.

Tous ces éléments nécessitent néanmoins une surveillance rigoureuse, d’où la nécessité d’un suivi de la qualité de l’eau souterraine, particulièrement dans les zones qui servent à l’approvisionnement en eau potable de la population.

À l’échelle du bassin versant, les zones à dominance argileuse bénéficient de l’imperméabilité de ce substrat et peuvent donc être considérées comme très peu vulnérables aux contaminations anthropiques (Crowe et coll., 2003).

Par contre, les dépôts superficiels constitués de sable et de gravier sont au contraire peu protégés. Les contaminants rejetés sur une de ces zones ont le potentiel, par infiltration, de se propager dans les eaux souterraines.

Ainsi, dans les secteurs du bassin versant où les dépôts de surface sont de cette nature, les risques de contamination sont plus élevés (carte B.8).

Carte B.8 Indice DRASTIC de vulnérabilité et pression anthropique

Carte B.8 Indice DRASTIC de vulnérabilité et pression anthropique
Source: Carrier et coll., 2013

Malgré une activité anthropique soutenue sur le territoire, la zone nord de la Plate-forme du Saint-Laurent est très peu vulnérable. Localement, les zones où la vulnérabilité sera la plus importante correspondent à un amincissement de la couche de dépôts argileux. Ces zones sont aussi associées à une recharge plus importante de l’aquifère (carte B.9).

Carte B.9 Zones de recharge

Carte B.9 Zones de recharge
Source: Carrier et coll., 2013

En contrepartie, la zone sud de la Plate-forme du Saint-Laurent montre une vulnérabilité plus sérieuse. Cette vulnérabilité s’explique par la nature semi-perméable des dépôts conjuguée à des zones de recharge importantes.

La décontamination des eaux souterraines est un processus difficile, long et coûteux (parfois impossible). Il importe donc de prévenir et de limiter les sources potentielles de pollution afin d’assurer la qualité de l’eau et d’éviter les risques de contamination possiblement irréversibles de l’eau.