Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Profiles of the stable isotope ratios of pore water within the vadose zone provide fingerprints of the history of water percolation into a soil. These profiles, combined with profiles of the volumetric water content, can determine the timing and amount of water that has percolated during specific periods. This study aims to: (1) understand water percolation at two sites in Quebec (Canada) that experience thick snow coverage during the winter season; (2) calculate groundwater recharge rates using the peak-shift method; and (3) estimate the transpiration rate based on the water balance budget. A 7-m-deep borehole was drilled at two sites: one site is sparsely covered by vegetation (S1), while the second underlies a pine forest (S2). For all subsamples, δ18O and δ2H from the soil pore water were analyzed, volumetric water content of the cores was measured, and grain-size analyses to estimate the hydraulic properties were performed. For both boreholes, the winter–spring and summer–autumn periods were determined. Given the limited evapotranspiration occurring during the winter–spring period, recharge rates were high at both sites (71 and 75%), while the summer–autumn period had lower recharge rates of 63% (S1) and 41% (S2). A transpiration rate of 0.7 mm/day was estimated for the pine trees covering site S2. This study provides new field observations for estimating recharge based on water stable isotope profiles in a humid northern region dominated by snowmelt. Moreover, it confirms the accuracy of the peak-shift method for assessing groundwater recharge and estimating transpiration.

Les profils du taux d’isotopes stables de l’eau des pores de la zone vadose fournissent des empreintes de l’histoire de la percolation de l’eau dans le sol. Ces profils, combinés à des profils de teneurs volumétriques en eau, peuvent déterminer le moment et la quantité d’eau qui a percolé pendant des périodes particulières. Cette étude a pour objectifs: (1) de comprendre la percolation de l’eau sur deux sites du Québec (Canada) qui connaissent un épais manteau neigeux pendant l’hiver; (2) de calculer les taux de recharge en appliquant la méthode du « décalage du pic »; (3) d’estimer le taux de transpiration sur la base du bilan hydrologique. Un forage de 7 m de profondeur a été réalisé sur les deux sites: le premier site est couvert d’une végétation clairsemée (S1), tandis que le deuxième se situe sous une forêt de pins (S2). Pour tous les échantillons, le δ18O et le δ2H de l’eau des pores du sol ont été analysés, la teneur volumétrique en eau des carottes mesurée et des analyses de la granulométrie conduites afin d’estimer les propriétés hydrauliques. Pour les deux forages, les périodes hiver–printemps et été–automne ont été définies. Etant donnée la faible évapotranspiration durant la période hiver–printemps, les taux de recharge sont élevés sur les deux sites (71 et 75%), tandis que la période été–automne montre des taux de recharge plus faibles, de 63% (S1) et 41% (S2). Un taux de transpiration de 0,7 mm/jour a été estimé pour la forêt de pins couvrant le site S2. Cette étude fournit des observations de terrain inédites pour estimer, sur la base de profils d’isotopes stables de l’eau, la recharge d’une région nordique humide dominée par la fonte des neiges. De plus, elle confirme la précision de la méthode du « décalage du pic » pour évaluer la recharge et estimer la transpiration.