Protéger les précieuses ressources d’eau douce du Canada

Les outils de modélisation du CNRC aident les communautés à contenir les risques d’inondation et de sécheresse

Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) aide les communautés canadiennes de toutes les régions du pays à réduire les effets dévastateurs que peuvent avoir les inondations et les sécheresses, en plus de préserver les ressources abondantes en eau douce du pays.

Les immenses réserves d’eau douce du Canada contribuent pour beaucoup à sa prospérité. Non seulement les lacs et les rivières sont des réserves d’eau potable et d’aliments, mais ils servent aussi au transport et aux loisirs, en plus de contribuer à la production d’hydroélectricité. Le Canada est effectivement l’un des rares pays à pouvoir compter sur l’hydroélectricité pour satisfaire plus de la moitié de ses besoins énergétiques.

Assurer une utilisation optimale de nos ressources en eau douce constitue un formidable défi : celui de maintenir un équilibre entre la demande locale en eau potable, qui varie selon les saisons, et l’approvisionnement en eau local, qui peut fluctuer de manière difficile à prévoir. Par exemple, une surabondance causée par la fonde rapide des neiges, conjuguée à des précipitations abondantes peut causer des inondations catastrophiques. La nécessité de concilier les demandes ponctuelles de différents utilisateurs ajoute à la difficulté de la gestion. Les gestionnaires canadiens de ressources hydriques peuvent compter sur un vaste réseau complexe de plus 10 000 barrages, réservoirs et dérivations pour les aider à remplir leur mission.

Au cours des dernières années, plusieurs régions canadiennes ont connu des conditions météorologiques inhabituelles, telles que des orages violents et de longues périodes de sécheresse. Selon les climatologues, les phénomènes climatiques extrêmes iront en s’intensifiant et en se généralisant, et engendreront des impacts sociaux, environnementaux et économiques considérables .

Pour surmonter ce défi qui nous guette, le CNRC travaille avec d’autres ministères et des partenaires industriels pour améliorer la gestion des ressources en eau. À cette fin, il a créé une gamme d’outils de modélisation et de visualisation afin d’approfondir notre compréhension des interactions entre les réseaux hydrographiques et les barrages, les réservoirs et les autres ouvrages érigés.

La modélisation de l’écoulement des eaux dans les réseaux hydrographiques

La rivière à la Pluie coule dans le nord-ouest de l’Ontario, le long de la frontière qui sépare le Canada des États-Unis. Un barrage sert à contrôler le niveau de l’eau de la rivière afin de maximiser le rendement de la grande centrale hydro-électrique construit sur son cours. Le fonctionnement du barrage a des effets sur le niveau du lac à la Pluie et des autres plans d’eau avoisinants. Dans cette région, le tourisme constitue une activité économique essentielle : des milliers de visiteurs viennent en effet chaque été pêcher, découvrir la nature et profiter des lacs, des rivières et des forêts, qui y sont nombreux. Un grand nombre de résidents se préoccupent donc des effets du barrage sur les niveaux des eaux, surtout sur les risques d’inondation en amont.

Les experts du CNRC ont conçu un modèle numérique bidimensionnel du système fluvial et ils ont étudié les relations des opérations de barrage — comme le nombre de vannes ouvertes — sur le niveau d’eau des rivières et des lacs avoisinants. L’étude a démontré que le barrage n’était en fait qu’un des facteurs qui influence les niveaux d’eau et des débits. À titre d’exemple, une section contractée naturelle en amont du barrage peut également restreindre le débit de la rivière. Pour expliquer les résultats de l’étude à la communauté, le CNRC a créé un outil de visualisation interactif en ligne pour présenter les résultats des simulations grâce à une interface conviviale. Ce nouvel outil donne aux membres de la communauté un moyen de voir concrètement les effets de la fermeture et de l’ouverture des vannes selon différents scénarios réalistes.

Le CNRC travaille sur un projet similaire pour la région du sud-ouest du Nouveau-Brunswick afin d’élucider les effets du barrage Saint-Georges sur le débit et le niveau de la rivière Magaguadavic. Comme sur la rivière à la Pluie, le barrage est essentiel à l’exploitation d’une centrale hydro-électrique au fil de l’eau, qui ne possède pas de réservoir. L’écoulement naturel de la rivière actionne les turbines de la centrale.

En décembre 2010, des pluies diluviennes ont provoqué de graves inondations dans cette région du Nouveau-Brunswick, qui ont causé des dommages considérables. Pour comprendre les effets du barrage sur le débit et sur le niveau de la rivière en amont, le propriétaire de l’ouvrage, la société J.D. Irving, Limited, a demandé au CNRC de concevoir un modèle hydrodynamique bidimensionnel du système fluvial. Les chercheurs du CNRC ont également créé un outil de visualisation interactif en ligne pour présenter les résultats de leurs simulations et informer la communauté locale sur les liens complexes entre le barrage, le débit de la rivière et les niveaux des eaux en amont. Aujourd’hui, la société qui exploite le barrage utilise le modèle et l’outil de visualisation mis au point par le CNRC pour optimiser ses opérations.

L’avenir de la gestion des bassins versants

Dans une ère des changements climatiques rapides, la modélisation de pointe et les outils de simulation deviendront de plus en plus importants pour la gestion des ressources hydriques. L’efficacité de la gestion de ces ressources reposera nécessairement sur la prise en compte d’un grand nombre de facteurs — allant des modalités d’exploitation des barrages et des centrales hydro-électriques à la saturation des sols, en passant par les débits et les niveaux des rivières. Bien utilisés, les modèles et les outils mis au point par le CNRC peuvent prévoir les effets de la fonte des neiges au début du printemps et des pluies torrentielles d’été sur les communautés avoisinantes et sur le bassin déversant complet d’une région.

Le CNRC poursuit ses efforts pour développer des technologies et des procédés capables de réduire les effets dommageables des phénomènes météorologiques violents. Il travaille également à intégrer des facteurs de résilience aux effets climatiques dans la conception des bâtiments et des infrastructures publiques essentielles. Ces travaux, qui s’appuient sur le savoir-faire construit au fil de décennies de recherches, serviront à trouver des solutions pour résoudre les problèmes techniques propres aux réseaux hydrographiques, et protéger ainsi la qualité de vie des Canadiens.