Étude du bassin des lacs Turkey : ruisseaux

Figure 1: Emplacement des stations de mesure et d'échantillonnage du INRE et du CFGL.

Figure 1: Emplacement des stations de mesure et d'échantillonnage du INRE et du CFGL.
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F31F32F33F34F35F36F37F38F39F40F41F42F43F44F45F46F47F48F49F50S0 Lat: 47.06 Long: -84.39S1 Lat: 47.06 Long: -84.40S2 Lat: 47.05 Long: -84.40S3 Lat: 47.04 Long: -84.41S4 Lat: 47.05 Long: -84.41S4a Lat: 47.04 Long: -84.42S5 Lat: 47.06 Long: -84.43L1 Lat: 47.07 Long: -84.40L2 Lat: 47.06 Long: -84.39L3 Lat: 47.05 Long: -84.40L4 Lat: 47.04 Long: -84.41L5 Lat: 47.05 Long: -84.42L5a Lat: 47.06 Long: -84.39Figure 1: Emplacement des stations de mesure et d'échantillonnage du INRE et du CFGL.

On mesure l'écoulement et la chimie de l'eau à plusieurs endroits au Bassin des Lacs Turkey (BLT) afin de pouvoir quantifier les flux et les bilans de masse, ainsi que le cycle de l'eau. L' Institut national de recherche sur les eaux (INRE) se concentre sur les stations à la décharge des lacs et sur d'autres situées le long du ruisseau Norberg (qui est le canal de drainage principal du bassin). Par contre, le Centre forestier des Grands Lacs (CFGL) s'occupe plutôt des ruisseaux de tête qui drainent les pentes des collines en forêt (figure 1). La surveillance a commençé en 1980 mais toutes les stations n'ont pas un record complet des mesures faites depuis ce temps jusqu'à présent. L'écoulement des ruisseaux est mesuré en continu tandis que la chimie de l'eau est saisie de façon intermittente. La fréquence d'échantillonnage pour la chimie est journalière durant les périodes de crue (ordinairement à la fonte printannière) et devient hebdomadaire durant les périodes basses.

Les stations de mesure hydrologiques munis de structures ayant pour but de contenir l'écoulement des eaux, tels les déversoirs et les caniveaux, facilitent la mesure du débit d'un ruisseau. Des dispositifs mesurent automatiquement et en continu la "hauteur" (profondeur) de l'eau qui se trouve à l'intérieur de l'ouvrage (en arrière de l'ouverture en "V" du déversoir montré à droite). On se sert de mesures manuelles du débit effectuées de temps en temps pour calibrer l'instrument et ainsi convertir les données de hauteur en valeurs de débit (i.e. figure 2).

Image de Déversoir au site de mesure S1 du ruisseau Norberg

Déversoir au site de mesure S1 du ruisseau Norberg

La couverture nivale du BLT excède habituellement 1 m à cause de tombées de neige résultant de "l'effet des Grand Lacs". Ainsi, les débits engendrés durant la fonte printannière en mars et avril sont pratiquement toujours les plus forts événements hydrologiques de l'année (i.e. les pointes les plus fortes de la figure 2). Les pluies importantes arrivent habituellent à l'automne de sorte qu'on retrouve les décharges soutenues et autres événements particuliers durant les mois de septembre à novembre. Les années de grande sécheresse se distinguent habituellement par un manque de pluie durant l'été plutôt qu'une carence de neige en hiver (voir les différences entre le débit des ruisseaux durant les années sèches et humides). Le climat relativement frais et humide au BLT, ainsi que son sous-sol rocheux imperméable favorisent un écoulement presque complet des précipitations vers les ruisseaux. En comparant les données de précipitation et de ruissellement de la figure 3, on voit que, de 1982 à 1997, 59% à 95% des précipitations annuelles s'écoulèrent du lac Turkey. Cette proportion est encore plus grande dans les hauteurs du bassin parce que les précipitations y sont plus importantes.

Graphique de Hydrologie du ruisseau à la station de décharge du lac Turkey. L'écoulement de jet maximum se produit pendant le snowmelt de ressort tous les ans. L'écoulement total maximum d'annaul s'est produit en 1988, et l'écoulement total minimum s'est produit en 1997.

Hydrographes agrandis d'une année sèche et d'une année humide afin de souligner la différence dans la variation des débits au BLT. Une année humide a l'écoulement significatif en automne alors qu'une année sèche ne fait pas.

Figure 2: Description longue

Hydrologie du ruisseau à la station de décharge du lac Turkey. On montre les hydrographes agrandis d'une année sèche et d'une année humide afin de souligner la différence dans la variation des débits au BLT.

Graphique de Précipitations mesurées à la station de météo principale et débit de ruissellement obtenu à la décharge du lac Turkey.

Figure 3: Description longue

Précipitations mesurées à la station de météo principale et débit de ruissellement obtenu à la décharge du lac Turkey. Les deux variables sont données en mm d'eau (équivalent en litres/mètre carré).

Quoique la chimie de l'eau des ruisseaux montre à l'intérieur du bassin un gradient similaire à ce qui est présenté dans la section "Lacs", il y a eu d'importants changements temporels. En effet, une diminution importante des émissions de dioxyde de souffre a eu lieu en Amérique du nord durant la période où l'on mesurait la chimie des eaux au BLT, ces émissions étant en grande partie responsables du phénomène des pluies acides. Cette réduction a été suivie par une plus faible concentration de sulfates dans les précipitations. À son tour, la réduction de sulfates dans les précipitations a entraîné une baisse générale des sulfates et du calcium dans les ruisseaux du BLT (figure 4). Mais la différence entre les concentrations de sulfates dans le ruisseau Norberg (lignes rouges, figure 4) et les précipitations (ligne bleue) est supérieure à l'augmentation prévue par l'évaporation.

Graphique de Calcium (Ca) et sulfate (SO4) mesurés au poste du cours d'eau S1 et le sulfate en précipitation.

Figure 4: Description longue

Calcium (Ca) et sulfate (SO4) mesurés au poste du cours d'eau S1 et le sulfate en précipitation. Les courbes en gras représentent les concentrations annuelles moyennes. La courbe verte montre les concentrations hebdomadaires en sulfate afin d'illustrer la variabilité à court terme présente dans les données de suivi.

Autrement dit, les valeurs dans l'eau des ruisseaux sont beaucoup plus élevées qu'un système en équilibre par rapport à la déposition atmosphérique de sulfates. Ces concentrations singulièrement élevées montrent que les sols et les terres humides du BLT libèrent des sulfates accumulés dans le passé au cours de périodes de plus forte déposition. Le rétablissement de l'équilibre entre les sulfates contenus aujourdhui dans les précipitations et dans les ruisseaux pourrait prendre plusieurs années, sinon des décennies. Le rétablissement de l'écosystème des suites de l'acidification sera aussi long.

Image de Site S1, ruisseau Norberg (entre les lacs Batchawana

Site S1, ruisseau Norberg (entre les lacs Batchawana
et Wishart) au début de la fonte des neiges

Image de La même station du ruisseau Norberg en automne

La même station du ruisseau Norberg en automne
durant un épisode de haut débit

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