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

Résumé

Les dépôts quaternaires hétérogènes et anisotropes tel que les moraines présentent une importante variabilité spatiale de leur potentiel en eau souterraine. Bien qu'il existe des études géologiques et hydrogéologiques sur ces dépôts, peu de méthodes efficaces permettent une compréhension approfondie de leur potentiel en eau souterraine et de la circulation de l'eau au sein de ces formations du Quaternaire. En effet, les milieux sédimentaires hétérogènes de sous-surface sont composés d'une variété de sédiments tels que les tills, les argiles, les silts, les sables fins à grossiers et les graviers, ce qui complexifie davantage la compréhension de leurs propriétés hydrogéologiques et de leur potentiel en eau souterraine. La moraine de Saint-Narcisse constitue un exemple d'environnement de dépôt quaternaire fortement hétérogène et anisotrope, ce qui en fait un cadre idéal pour ce projet de doctorat. La compréhension de l’hydrogéologie (stratigraphie, piézométrie, propriétés hydrauliques, recharge) de tels dépôts quaternaires est limitée et nécessite des efforts supplémentaires pour expliquer la compartimentalisation spatiale du potentiel en eau souterraine au sein de certaines zones à l'intérieur d’un dépôt quaternaire tel qu’une moraine. Pour répondre à cette exigence, le développement de nouvelles approches méthodologiques et d'outils d'investigation novateurs est essentiel pour estimer plus précisément le potentiel en eau souterraine des dépôts quaternaires. Les méthodologies utilisées pour générer chacun de ces outils d'investigation sont diverses, mais l'intégration de données géophysiques, telles que les relevés TEM, TRE et GPR, s'est avérée cruciale pour compléter les informations directes provenant des forages. Cette intégration des données géophysiques a facilité la corrélation entre les données stratigraphiques et piézométriques, ouvrant la voie à une modélisation numérique plus précise, ainsi qu'à une caractérisation et une évaluation plus juste du potentiel en eau souterraine des aquifères granulaires régionaux. Ces méthodes géophysiques, surtout lorsqu'elles sont combinées, ont démontré leur capacité à fournir un ensemble de données plus étendu et mieux réparti pour la modélisation à l’échelle régionale. Chaque méthode possède ses avantages et inconvénients, et leur combinaison contribue indéniablement à réduire les erreurs potentielles liées aux données indirectes. Les résultats et les contributions importantes de cette étude sont (1) Une corrélation entre les données géophysiques, stratigraphiques et piézométriques, permettant ainsi la caractérisation des aquifères granulaires régionaux en termes de stratigraphie, de géométrie, d'épaisseur et d'étendue. (2) Une charte des valeurs de résistivité électrique englobant des gammes de résistivité applicables à quatorze catégories de sédiments, tant saturés que non saturés, dont sept n'ont pas fait l'objet d'études antérieures. Les résultats de cette investigation fournissent aux scientifiques et praticiens des données plus précises sur la résistivité électrique d'une gamme étendue de sédiments, qu'ils soient saturés ou non saturés. (3) L'utilisation de données géophysiques avec des méthodes combinées pour une évaluation plus juste des niveaux d'eau dans un aquifère non confiné en milieu granulaire. Grâce à une approche de modélisation discrète, cette étude démontre la comparabilité entre les niveaux d'eau souterrains estimés par les méthodes géophysiques et ceux obtenus par observation directe telles que les forages et les levés piézométriques. Les résultats soulignent la complémentarité des données géophysiques avec les observations directes, fournissant ainsi des informations hydrauliques supplémentaires pour les modélisateurs hydrologiques. (4) La calibration des modèles numériques d'écoulement en recourant à des données géophysiques. Cette méthode présente l'avantage d'optimiser les paramètres hydrauliques de manière économique, rapide et exhaustive. Suite à la calibration, le modélisateur est en mesure d'identifier de nouveaux paramètres hydrauliques, même dans les zones du modèle où il n’y en a pas. Cette approche contribue ainsi à améliorer la justesse et la fiabilité des modèles d'écoulement, tout en réduisant les coûts et les délais associés à la collecte de données. L'expansion de ces outils d’investigations à d'autres régions et environnements climatiques permettra une compréhension plus holistique des réserves d'eau souterraine, soutenant ainsi le développement de stratégies de protection adaptées à chaque contexte géographique. Cette étude met en évidence le rôle croissant de la géophysique dans la caractérisation des aquifères et l'évaluation de leur potentiel en eau souterraine, offrant une alternative peu coûteuse, non destructive, rapide, robuste et efficace par rapport aux méthodes d'observation directe. Bien que les approches et les outils d'investigation utilisés dans cette thèse ne soient pas originaux en eux-mêmes, leur combinaison spécifique pour l’étude du potentiel aquifère d’un dépôt quaternaire est novatrice, apportant une nouvelle perspective à la caractérisation spatiale d’un aquifère granulaire en nappe libre à l’échelle régionale.