3.0 - SURVOL DES PRÉSENTATIONS ET DES RÉUNIONS EN PETITS GROUPES
4 mars 2002
3.1.1 - Historique et milieu physique de la Petitcodiac - Denis Haché
- L'accumulation des sédiments a commencé avec la construction de la chaussée.
- Le mascaret était de 2 m de haut en 1906; maintenant il n'atteint que 0,20 m.
- Le dépôt des sédiments et l'érosion varient considérablement, même entre les cycles de marée.
- Il y a une différence de 9 m dans l'épaisseur des sédiments entre les crues printanières et la période d'étiage.
- Le fond du chenal est environ 10 m plus élevé que son niveau historique.
- Le volume de boue accumulée est d'environ 120 x 106 m3 jusqu'à présent.
- L'accumulation de boue entre 1991 et 2001 est d'environ 16 x 106 m3 de boues. Depuis peu, il y a des accumulations qui se produisent plus loin en aval.
- Environ 10 x 106 m3 de sédiments se sont accumulés dans le bassin d'amont de la chaussée.
- Il y a eu plusieurs expériences d'ouverture des vannes : 1968, 1988, 1989, 1990, 1998 et 1999. On peut utiliser les renseignements consignés durant ces expériences pour aider à comprendre les mécanismes à l'œuvre.
- L'estuaire n'est pas dans un état d'équilibre - l'accumulation de boue se produit plus loin en aval et le bassin d'amont continue de se remplir.
3.1.2 - Rapport sur la faisabilité de la modélisation - David Willis
Référence du rapport : Feasibility of Modelling the Petitcodiac Estuary, Report No NBE-1 - David H. Willis and Associates Ltd, 31 mars 1999
- Les modèles hydrodynamiques sont réalisables du point de vue technique, mais pas nécessairement du point de vue économique - une somme importante de données de terrain est nécessaire.
- Les propriétés des boues doivent être étudiées plus à fond. Les spécialistes de la modélisation et des sédiments ont des divergences d'opinions.
- Il faut disposer d'un modèle propre à la Petitcodiac au lieu d'utiliser un modèle commercial existant.
- Aux fins de cet exercice, on suppose que les boues sont liquides là où la concentration est de 10 mg/L.
3.2.1 - Modélisation de conditions d'écoulement complexes - David Willis pour Norm Crookshank
- Le Centre d'hydraulique canadien, au Conseil national de recherches du Canada, dispose de diverses capacités de modélisation.
- Capacité de modélisation spatiale unidimensionnelle, bidimensionnelle et tridimensionnelle
- Chaque modèle a ses points forts et ses faiblesses. Par exemple, le modèle Telemac permet l'intégration de l'inondation et de l'assèchement des sédiments. Le modèle CUMBSED tient compte de l'érosion et de l'envasement. Environnemental Simulation System (EnSim) dispose d'une variété de modèles et d'applications.
- Exemples d'applications - rivières Athabasca et Rideau au Canada, et à Laem Chabang en Thaïlande.
3.2.2 - Modélisation de la turbulence - Noboru Yonemitsu, Ph.D.
Scepticisme concernant les modèles numériques pour les raisons suivantes :
- interaction des fluides et des sédiments,
- complexité des conditions limites,
- temps de mélange variant entre 1 seconde et des centaines de jours,
- chaque estuaire a des caractéristiques qui lui sont propres, et la perspective tridimensionnelle revêt une grande importance,
- les hypothèses qui se fondent sur des moyennes doivent être remises en question,
- la plupart des estuaires sont stratifiés en fonction de la densité, ce qui freine le mélange vertical.
3.2.3 - Modélisation par éléments finis - Dave Greenberg, Ph.D.
- Les approches fondées sur les éléments finis sont souples et la résolution peut être augmentée dans les zones d'intérêt.
- L'expérience en modélisation visant à simuler le blocage de l'énergie marémotrice au fond de la baie de Fundy montre que l'impact de barrages sur le régime tidal peut se faire sentir à grande distance (jusqu'à Boston dans certains cas).
- Pour modéliser la rivière Petitcodiac, nous devons disposer de données bathymétriques récentes puisque le lit de la rivière est très changeant, p. ex., l'affouillement important observé récemment au fond de la baie de Fundy.
- LIDAR est une source précieuse de données d'altitude à haute résolution.
3.2.4 - Dispersion de l'effluent - Jochen Schroer
- Les modèles simples sont efficaces pour prédire le mélange d'effluent local (rivière Miramichi).
- On peut lier des modèles simples de mélange en champ proche avec un modèle hydrodynamique pour étudier la dispersion.
- La dispersion plus éloignée est difficile à prédire avec des modèles simples.
- Les eaux d'égout de Moncton subissent un traitement primaire, sans diffuseur, et le volume de l'effluent est relativement élevé.
- Aucun objectif de qualité de l'eau n'est établi pour la rivière Petitcodiac et son estuaire.
3.2.5 - Survol des approches de modélisation - Andrew Driscoll
- Tous les modèles ont des points forts et des faiblesses.
- Les modèles unidimensionnels sont simplistes mais souples.
- Le cadre de référence de l'atelier est ambitieux et nécessite une série d'applications hybrides mettant en jeu des modèles unidimensionnels, bidimensionnels et tridimensionnels.
3.2.6 - Table ronde - Séance sur l'hydrodynamique
- Nous pouvons modéliser l'hydrodynamique sans tenir compte des sédiments, mais on peut douter de la validité de cette approche.
- Il faut mesurer le rôle des glaces dans le mouvement des sédiments.
- Il faut valider nos modèles.
- On doit disposer de données récentes, p. ex., les études avec LIDAR.
- Le modèle unidimensionnel peut être approprié pour l'évaluation du contrôle des vannes.
- On doit tenir compte des vagues, en particulier du côté extérieur de la baie.
3.3.1 - Transport des sédiments cohésifs - Krish Krishnappan, Ph.D.
- Un modèle tenant compte des sédiments doit pouvoir prédire la concentration de sédiments de la surface jusqu'au fond.
- La seule approche valide consiste à traiter les fluides et les sédiments en quatre couches distinctes : en suspension, boue fluide, lit partiellement consolidé et lit totalement consolidé.
- On doit définir précisément les flux entre les couches.
- La force de cisaillement contrôle la taille des flocs; quand la force de cisaillement est faible, les particules fines restent en suspension et les plus lourdes se déposent.
- Des instruments sont disponibles pour mesurer la force de cisaillement et la stabilité des sédiments.
3.3.2 - Comportement des sédiments en milieu à forte turbidité - Tim Milligan
- La relation entre les grains simples et les flocs dépend de la concentration et de la turbulence.
- La boue est génératrice de boue.
- forte concentration et force de cisaillement variable,
- sédimentation rapide, vitesse de dépôt des boues fluides d'environ 1 cm/sec,
- flocs et agrégats se comportent différemment, donc il faut appliquer des modèles différents,
- on ne connaît pas la vitesse de sédimentation sur place des flocs,
- la viscosité des flocs est déterminée biologiquement et a une incidence sur leur taille.
Implications pour la Petitcodiac :
3.3.3 - Propriétés des sédiments fins en suspension près du fond - Richard Faas, Ph.D.
- Le temps de sédimentation contrôle la densité des sédiments.
- Les boues fluides ne se comportent pas comme les fluides newtoniens, où la force de cisaillement et le taux de cisaillement sont constamment proportionnels.
- Les boues fluides sont généralement de trois types à caractère non newtonien.
- La viscosité varie en fonction du temps et de la densité; on ne peut pas se fonder sur une valeur unique.
3.3.4 - Estimations du bilan sédimentaire - Carl Amos, Ph.D.
- Il y a environ 1 x 106 m3 de sédiments en suspension en tout temps au fond de la baie de Fundy, y compris dans le bassin Cumberland et la baie Shepody.
- La chaussée a joué le rôle d'un aspirateur et a extrait 120 x 106 m3 de sédiments du fond de la baie de Fundy qui, en l'absence de la chaussée, auraient fourni des apports aux marais salés en aval.
- La turbidité doit être mesurée dans le réseau de la Petitcodiac.
- La concentration des sédiments est toujours plus élevée dans la partie intérieure de la baie.
- Il n'y a jamais eu de profil vertical effectué dans le réseau de la Petitcodiac.
- Les sédiments rougeâtres de la Petitcodiac ressortent très clairement à l'imagerie satellite.
- L'amplitude des marées augmente dans la baie de Fundy - il y a 3 000 ans, Moncton était à la hauteur limite de la marée.
- Les effets des glaces sont méconnus et probablement importants.
- Les sédiments proviennent à 85 % du fond de la mer, à 12 % de l'érosion des falaises et à 3 % des rivières.
3.3.5 - Table ronde - Séance sur les sédiments
- On peut mesurer la turbidité moyenne dans la Petitcodiac au moyen de la technologie par satellite.
- Pour la distribution verticale des concentrations, on doit faire l'étalonnage à l'aide d'échantillons prélevés sur le site.
- Les boues s'accumulent devant la chaussée à cause de la diminution de la force de cisaillement (turbulence moins forte).
- Les sédiments sont aspirés en dehors du fond de la baie de Fundy et déposés près de la chaussée plutôt que de former des terres humides ailleurs.
- La concentration des sédiments peut être mesurée au moyen d'un turbidimètre à rétrodiffusion optique (type OBS).
- Les distributions verticales des courants peuvent être mesurées à l'aide d'un profileur de courant acoustique à effet Doppler (dans la plupart des milieux).
- Devrait on entreprendre une exploration des données pour utiliser pleinement les données existantes?
- Il nous faut des mesures fiables prises sur le terrain, p. ex., floculation de densité en fonction du temps, profondeur du chenal, vitesse de sédimentation.
- Les observations en hiver posent certains problèmes et ont toujours été rares.
- Utiliser le pont Gunningsville existant comme plate forme de mesure.
- Utiliser le système LIDAR pour mesurer la bathymétrie du chenal ou la morphologie des secteurs d'assèchement.
- Utiliser la télédétection par satellite pour mesurer les turbidités moyennes.
- Est ce que l'estuaire est en état d'équilibre?
- Quel est le bilan massique des sédiments dans le réseau?
- Quelles sont les propriétés de la boue?
- Où se trouve la limite appropriée en aval lorsqu'on modélise les flux de sédiments?
- Quel est le devenir des sédiments déposés en fonction des saisons? Est ce qu'ils sont remis en suspension?
Suggestions
Questions fondamentales sans réponse
- Les enjeux relatifs à la modélisation dans le cadre de référence de l'atelier sont trop détaillés et il ne faut pas les appliquer dès le départ. Il suffirait de deux ou trois grandes étapes pour l'avenir.
- Réviser les enjeux du cadre de référence afin de suivre une approche plus globale pour l'acquisition d'une compréhension de base.
- Utiliser le modèle nichés et des modèles unidimensionnels pour déterminer le bilan des sédiments et leurs mouvements (zone d'érosion, dépôt des alluvions) dans différents scénarios.
- Utiliser les vannes pour réaliser des expériences, en parallèle avec l'emploi de modèles unidimensionnels et du modèle nichés afin de comprendre les variations possibles.
- Il faut une batterie complète de mesures dans l'estuaire : bathymétrie, turbidité, morphologie, charges de sédiments, biologie des sédiments (azote, phosphore, bactéries, etc.).
- Un modèle hydrodynamique principal devrait être mis au point pour toutes les provinces des Maritimes afin de servir à toutes les applications côtières requises partout dans la région. À cette fin, il faut une approche multilatérale.
- Il faut disposer de données de terrain détaillées afin de déterminer s'il y a une stratification verticale en fonction de la salinité et des concentrations de sédiments. (Il pourrait y avoir des ramifications pour la modélisation tridimensionnelle, qui est également utile pour le calcul de la force de cisaillement.)
- Des données de terrain sont nécessaires dans d'autres domaines, comme les mécanismes qui sous tendent le régime de glaces.
- Les capacités de modélisation existantes sont insuffisantes pour fournir un seul modèle inclusif (tenant compte de l'hydrodynamique ainsi que des sédiments, des mécanismes du régime de glaces, etc.).
- Il serait plus réaliste d'utiliser une combinaison de modèles de complexité différente.
- Certains aspects du problème (p. ex., déplacements, emplacement des méandres) ne peuvent pas être modélisés. Il faut les évaluer en utilisant des approches empiriques.
- Les modèles ne peuvent pas prédire les conditions futures, mais on peut s'en servir pour comparer des scénarios.
- L'élaboration de modèles devrait aller de pair avec l'acquisition de données, peut être selon un processus graduel de modélisation avec étalonnage/mise à l'essai, acquisition de données, amélioration du modèle, nouvelles données, etc.
- Est ce que la restauration éventuelle du mascaret est importante? Le modèle devrait il tenter de simuler cette condition?
- Une meilleure définition des source(s) de sédiments séquestrés dans l'estuaire est nécessaire.
- Les épisodes de ruissellement extrême et de transport connexe des sédiments doivent être pris en compte, et aussi la possibilité d'un blocage de l'estuaire par les glaces si la chaussée est enlevée.
3.5 - Séance sur les études de cas - Expériences en Europe
3.5.1 - Transport des sédiments cohésifs - Erik Toorman, Ph.D.
- Il y a beaucoup d'incertitude en ce qui a trait à la modélisation. Les modèles physiques et numériques ont chacun des points forts et des faiblesses. Les données utilisées pour faire l'étalonnage des modèles et délimiter les domaines peuvent aussi être sources d'incertitude.
- Les faiblesses des modèles tiennent à la façon de modéliser les échanges dans les sédiments de fond, les effets de fortes concentrations de sédiments, les effets de l'écoulement laminaire, l'érosion massive et le transport des sédiments de fond.
- Une application a été présentée pour le projet Flyland aux Pays Bas et le Mont Saint Michel en France. Dans ce dernier cas, on a utilisé des modèles physiques et numériques (pour déterminer les conditions aux limites).
- Il nous faut valider les modèles dans plusieurs conditions différentes.
- Les modèles numériques n'ont pas réussi à reproduire les résultats de laboratoire même quand des données détaillées étaient disponibles.
- Il est souvent difficile de comparer efficacement des modèles différents (modèles d'ingénierie et de recherche).
3.5.2 - Méthodes et projets de modélisation d'estuaires - Ole Petersen, Ph.D.
- Le modèle estuarien comporte deux volets qui interagissent l'un avec l'autre par des mécanismes de diffusion, et en fonction de la densité et de la profondeur.
- Hydrodynamique = écoulement, turbulence, salinité/température
- Sédiments = sédiments en suspension et dépôts sur le lit de la rivière
- La modélisation est un outil qui facilite des discussions rationnelles.
- Les modèles ouvrent une fenêtre permettant d'étudier les conditions réelles. On peut déplacer cette fenêtre pour changer le point de vue, mais si l'on veut agrandir la fenêtre pour prendre en compte plus de facteurs, les coûts sont très élevés.
- Il faut appliquer des modèles différents pour des problèmes différents. On doit choisir le modèle le plus approprié pour étudier un problème en particulier.
- Pour utiliser des modèles, il faut disposer de données propres au site visé.
- Exemples de modèles : l'estuaire du fleuve Tamar (Angleterre), fjord Mariager (Danemark), la Loire (France), la base aérienne de Hamilton (San Francisco) et les Belt Links (Danemark).
- Une recherche multidisciplinaire est primordiale.
- La rivière Petitcodiac et son estuaire sont l'endroit parfait pour des études conjointes comme l'étude sur les propriétés des sédiments dans les zones littorales (LISP).
- Tous les obstacles sont différents; chacun a ses impacts particuliers sur les sédiments et sur le régime hydrodynamique.
- Quand nous arrivons dans un environnement et que nous tentons de le modifier sans crier gare, nous prenons des risques énormes.
- Sur la plage Évangéline, dans le bassin Minas (Nouvelle Écosse), la stabilité des sédiments en été repose sur l'interaction Corophium/diatomées.
- Il a fallu plus de 30 ans pour voir les effets de la chaussée construite sur la rivière Annapolis, en Nouvelle Écosse.
- Nous devrions obtenir la participation des collectivités en tant que partenaires.
- Les scientifiques ont la responsabilité d'expliquer ce qui se fait et pourquoi on le fait.
5 mars 2002
3.7 - Séance spéciale sur les mécanismes des courants de marée
3.7.1 - Piégeage des particules dans les estuaires stratifiés - Bob Chant, Ph.D.
- La stratification verticale est un paramètre important dans un estuaire.
- Dans les estuaires dominés par les crues (p. ex., crues rapides, reflux lent), les particules sont entraînées vers l'intérieur de l'estuaire.
- Le mascaret est un exemple extrême d'un réseau dominé par le courant de flot.
- L'effet de poussée hydrostatique sur les estuaires dominés par le courant de flot renforce le piégeage des particules.
- La stratification empêche le mélange lors du reflux et les particules restent emprisonnées dans l'estuaire.
3.7.2 - Ondes de tempête - Hal Ritchie, Ph.D.
- Il faut utiliser une jauge de marée pour dresser l'historique des marées afin de prédire les ondes de tempête dans la rivière Petitcodiac et son estuaire.
- Les ondes de tempête dans la baie de Fundy sont difficiles à prévoir à cause des interactions non linéaires avec de fortes marées et du manque de données précises (jaugeage) sur l'amplitude des marées.
- On doit mener des recherches pour améliorer l'exactitude de l'information sur les ondes de tempête dans la baie de Fundy, mais c'est une tâche faisable.
- La station de jaugeage existante dans le port de Saint John est trop éloignée et l'on a découvert récemment des inexactitudes dans ses dossiers.
3.7.3 - Glaces - Brian Morse, Ph.D.
- Les glaces font varier la salinité, le débit, les courants, les températures et la qualité de l'eau d'un estuaire.
- L'estuaire de la Petitcodiac compte 5 zones : en amont de la chaussée, qui renferme de la glace de rivière normale en hiver; la zone 2, où l'on voit des glaces verticales de la chaussée jusqu'à Dover; les zones 3 et 4, où les glaces produites remontent la rivière; la zone 5, libre de glace.
- Les conditions hivernales et estivales nécessitent des modèles différents pour la Petitcodiac.
- La modélisation des conditions glacielles doit tenir compte de trois composantes : la production de glaces, le transport des glaces flottantes et l'échouement subséquent des glaces.
- Au milieu de l'hiver, le volume des glaces produites, transportées et échouées dépend de la largeur et de la longueur de l'estuaire.
- À la fonte des glaces, on doit modéliser l'interaction entre les sédiments de glace et évaluer les glaces chargées de sédiments.
- Les variations dans le volume d'eau salée/eau douce modifient les gains de chaleur et donc le régime des glaces.
3.8.1 - Marées dans la baie de Fundy - Charlie O'Reilly
- Dans le bassin Minas (Nouvelle Écosse) on enregistre les marées les plus hautes du monde, avec une amplitude de 16,3 m.
- Il y a une augmentation de l'amplitude des marées dans la baie de Fundy.
- L'affouillement du fond marin semble aller jusqu'à 40 m au large du cap Enragé.
- Entre 2003 et 2008, on prévoit des marées de périgée printanières plus faibles, réduisant les impacts des ondes de tempête.
- L'étude bathymétrique la plus récente visant à dresser une carte de l'estuaire de la Petitcodiac a été faite en 1941.
- Les données doivent être harmonisées à l'échelle mondiale avec le dispositif NAD83, pour les marées minimales prévues.
- Les données relatives à Moncton sont très douteuses.
- Il faut installer des stations d'observation marégraphique dans l'estuaire afin de mieux comprendre les caractéristiques des marées.
3.8.2 - Levés hydrographiques de la Petitcodiac - Jean-Claude Vautour
- Des levés complets de la Petitcodiac sont disponibles pour 1861, 1991 et 2001.
- Ces levés comprennent 33 coupes transversales de la rivière à intervalles d'environ 1,5 km.
- Ces levés sont faits à partir du pont-chaussée jusqu'à la baie Shepody.
- Les données récentes sont géoréférencées (par triangulation géodésique). Le système de référence du levé de 1861 n'est pas connu.
- L'exactitude verticale des sondeurs-enregistreurs de profondeur dépend des sédiments, de la vitesse du son, de la correction en fonction des marées et de la position du transect.
- Seules les données de 2001 sont disponibles en format numérique pour les coordonnées x, y et z.
- Il n'y a aucun profil disponible relativement à la salinité.
3.8.3 - Télédétection - Tim Webster
- RADARSAT - fournit les caractéristiques de la couverture terrestre dans toutes les conditions météorologiques possibles; le coût est de 650 $ par 100 km2.
- RADARSAT 2 - comme ci dessus, mais utilise un faisceau vertical et horizontal.
- Ikonos - résolution de moins de 1 m; coût de 39 $ par km2. Les données d'archive coûtent moins cher.
- QuickBird - Résolution de 0,7 m; coût de 75 $ par km2.
- LIDAR - Dénivellation du sol : intervalles de grille à 3 m et +/- 15 cm de précision verticale, la boue humide et lisse n'est pas une bonne cible; utilisation par temps clair seulement; coût minimal : 20 000 $.
- CASI - Bandes programmables, corrections géométriques nécessaires; coût : 28 $/km2.
3.8.4 - Acquisition de données dans les estuaires - Gary Bugden
- Il est difficile de déployer et de récupérer les instruments dans des milieux boueux.
- Le profileur de courant acoustique à effet Doppler (ADCP) peut être orienté vers le haut ou le bas ou en position horizontale. Il y a des problèmes de distorsion de l'écho dans la couche d'eau douce et la couche de boue fluide.
- Des systèmes à circulation continue sont disponibles pour mesurer les sédiments et la salinité.
- Les sondes à conductivité-température-profondeur (CTD) peuvent devenir obstruées par les sédiments.
- Il faut faire des essais pour déterminer quels sont les instruments qui sont fiables dans l'estuaire de la Petitcodiac.
- On n'a pas assez de données de terrain pour envisager même la conception d'un modèle.
- Les vieilles méthodes de collecte de données pour plus d'un type de données peuvent être plus appropriées et le public en général peut y participer.
3.8.5 - Table ronde - Séance sur la collecte de données
- Les sondeurs à haute fréquence peuvent repérer la boue fluide dans la Petitcodiac. Les sondeurs à basse fréquence peuvent montrer le fond. La différence entre les deux pourrait permettre de délimiter la couche de boue fluide.
- Le profileur acoustique de courant à effet Doppler (ADCP) à haute fréquence pourrait être plus efficace que les instruments à basse fréquence dans la Petitcodiac.
- Au moyen d'un dispositif de pistage du fond combiné à un système de positionnement global numérique, on pourrait mesurer le déplacement de la boue.
- Les dispositifs de mesure de l'atténuation des rayons gamma peuvent être efficaces en cas de turbidité élevée; ils ont été utilisés dans la baie de Fundy et en Hollande.
- La stratification en fonction de la densité dans la Petitcodiac peut être due aux sédiments et non à la salinité.
- Le service des incendies de Riverview est disposé à fournir gratuitement l'usage d'un bateau pour la collecte de données.
- L'incertitude touchant non seulement les mesures de l'amplitude des marées mais aussi la bathymétrie est une autre source de problèmes en modélisation.
- Le type de données requises dépend du modèle utilisé.
- Il faut recueillir et compiler les données bathymétriques.
- On doit mesurer les niveaux d'eau (mascaret, hydrodynamique) d'au moins trois points différents au fil du temps.
- Il faut compiler les données sur l'écoulement d'eau douce.
- Il faut des mesures détaillées à court terme en des endroits clés à des heures clés.
- Il faut aussi des mesures à long terme en des endroits clés pour connaître les variations saisonnières de facteurs comme la vélocité et la turbidité.
- On pourrait placer une caméra sur une balise de pylône radio pour prendre des photographies à intervalles réguliers de la rivière. Il y a un faible risque de perdre l'équipement ou de l'endommager. Little danger of losing or damaging equipment.
- La géométrie du chenal sera altérée par les glaces.
- Commencer par des méthodes simples!
- Un obstacle muni d'ouvertures représente une condition peu usuelle dans les autres estuaires.
- Il faut faire des expériences pour : combler des lacunes précises dans les connaissances et données (p. ex., stabilité des berges dans le champ proche), faire une exploration complète des données recueillies afin d'améliorer notre compréhension de l'estuaire, et déterminer si les modèles sont crédibles et contribuent à la prise de décisions.
- On doit connaître les limites qui seraient imposées aux vannes dans le cadre de l'évaluation de l'impact sur l'environnement, sinon l'expérience risque d'échouer.
- On devrait faire le point sur nos connaissances de l'état actuel de l'estuaire (sédiments) avant d'amorcer toute expérience. Il faut comprendre les mécanismes existants.
- Si l'on fait des expériences, il faut assurer une surveillance serrée de tous les paramètres parce que notre base d'information est très limitée.
- Si les vannes de la chaussée de Memramcook étaient ouvertes en premier, on pourrait utiliser cette expérience à petite échelle pour observer les changements.
- Données de base
- Modèle théorique
- Données additionnelles.
- Peaufinage du modèle
- Répéter 3 et 4
- L'exploration des données et la collecte de données fondamentales sont nécessaires en vue d'élaborer des modèles théoriques. Élaborer un modèle graduel, avec rétroaction d'après les résultats de la collecte de données continue.
- Pour les modèles hydrodynamiques, il faut des données sur les marées, les courants, les profils de chenal (en fonction du temps), les conditions aux limites, le débit de la rivière (conditions d'écoulement, niveau d'eau), la structure en fonction de la densité (solides totaux en suspension, salinité, température), des mesures synoptiques.
- Dynamique des sédiments : concentration, vitesse de sédimentation, érosion.
- Évolution temporelle/spatiale des paramètres : effets saisonniers (glaces, biologie), bilan des sédiments, interaction étroite avec l'hydrodynamique.
- Faut il utiliser les données historiques relatives au chenal comme point de départ d'un modèle simple?
3.10 - Séance d'étude de cas - Autres expériences en modélisation d'estuaires
- On peut perdre du temps à se battre entre modélisateurs pour savoir lequel propose le meilleur scénario. Un modèle est seulement un outil permettant de comprendre les processus. Il faut aussi examiner les données de terrain avec un certain niveau de détail.
- Il est primordial d'avoir une approche intégrée de travail en équipe.
- On doit utiliser plus qu'une seule installation d'analyse des sédiments lorsque l'on détermine les caractéristiques de base.
- Définir les conditions aux limites (autrement il y aura une trop grande variabilité).
- Il faut intégrer les modèles et les mesures pour déboucher sur des solutions.
- Les variations survenant dans l'estuaire de la Petitcodiac doivent être contrôlées au moyen d'une surveillance continue, de la modélisation et de l'évaluation.
3.10.2 - Modélisation de l'érosion; implications pour la Petitcodiac - Michael Davis, Ph.D.
- Les modèles sont nécessaires - à grande et à petite échelle, unidimensionnels et bidimensionnels tant pour les facteurs hydrodynamiques que morphologiques.
- Il faut prendre des mesures, faire des expériences, consulter les gens qui connaissent la rivière et examiner l'analyse des données historiques (p. ex., documents de Bray).
- Réaliser des travaux de terrain rapidement et dès le départ (par exemple, sur la propension à l'érosion, les caractéristiques, la rugosité, la taille des flocs, etc.).
- Le travail de terrain est essentiel. Utiliser le pont de Gunningsville, ou travailler à partir de la berge, près du Château Moncton.
- Il est difficile de déterminer les caractéristiques des sédiments dans l'estuaire de la Petitcodiac.
- Utiliser l'exploration des données pour établir les limites pour l'écoulement et les sédiments.
- Faire connaître les données et les fondements scientifiques pour asseoir sa crédibilité.
3A, 3B et 3C - Quelles approches de modélisation seraient appropriées pour la Petitcodiac?
- On peut maintenant se servir de modèles pour la modélisation de l'hydrodynamique, des vents, des glaces, de l'exploitation des vannes et des polluants, mais pas des sédiments. Normalement, l'approche utilisée serait fondée sur un modèle unidimensionnel menant à l'élaboration d'un modèle horizontal bidimensionnel. Utiliser une grille à maille fine dans les secteurs d'intérêt.
- Pour modéliser les sédiments, l'érosion, le dépôt d'alluvions, le transport, l'érosion des berges, utiliser un modèle vertical bidimensionnel menant à un modèle tridimensionnel.
- Pour modéliser le mascaret, un modèle physique (sur le terrain?) peut être nécessaire. Les modèles numériques du mascaret devront au minimum être de type horizontal bidimensionnel.
- Pour modéliser les glaces, on recommande un modèle horizontal bidimensionnel pour le transport des glaces et les embâcles, et un modèle théorique des mécanismes survenant en hiver, tenant compte des sédiments.
- Pour prédire la géomorphologie à long terme, on peut envisager l'emploi d'un modèle unidimensionnel. Voir le passage sur l'équilibre théorique dans Bray, DeMerchant et Sullivan, 1982.
- Pour établir des modèles hydrauliques numériques de la Petitcodiac, il faudra un espacement de quadrillage de 10 m sur 25 m dans le chenal et les vasières du secteur d'intérêt, et de 250 m sur 300 m dans la baie de Shepody. Des modèles nichés aux différences finies peuvent permettre d'y arriver.
Il faut un modèle ayant une précision théorique.
Questions
- Quel est le rôle joué par la charge de sédiments en suspension sur le mélange et la charge de fluides?
- Quel est le rôle joué par la stratification en fonction de la salinité?
- Quel est le rôle joué par l'assymétrie des marées?
- Peut on établir une corrélation entre les mesures des propriétés de l'eau et les variations saisonnières dans le chenal?
- Quel est le rôle joué par les glaces?
- Quel est le rôle joué par les composantes biologiques?
Il faut mesurer des coupes transversales du chenal : topographie, charge totale de sédiments en suspension, densité, salinité, vélocité, érodabilité, etc.
3.11.3 - 3C - Combien de temps devrait être alloué pour la collecte de données et la modélisation? Facilitateur - Doug Bliss
Approche de modélisation :
- Utiliser les services de personnes éclairées, qui connaissent bien les problèmes de la Petitcodiac.
- Commencer par la prise des mesures. Les données obtenues guideront le choix des modèles théoriques à employer.
- Utiliser une approche graduelle, progressive pour la modélisation.
3.12 - Sommaire de l'atelier. Facilitateurs - Doug Bliss et Michael Chadwick, Ph.D.
Il faut se mettre à l'œuvre si l'on veut améliorer notre compréhension de base des mécanismes en jeu dans la rivière Petitcodiac et son estuaire; il faut planifier judicieusement notre plan d'action. On doit arrêter de spéculer, parce que l'on manque des données et connaissances fondamentales.
Points soulevés fréquemment au cours de l'atelier
- Manque de données de base
- Différence des effets générés par le régime hydrologique en hiver
- Envisager d'abord les approches simples.
- Examiner le réseau de la rivière tout entier, depuis les eaux d'amont jusqu'à la baie de Fundy.
- Une approche interdisciplinaire est primordiale.
- Obtenir la collaboration des gens de la collectivité pour les activités de surveillance.
- Il n'y a aucune limite en ce qui a trait aux approches de modélisation (c. à d. que les approches de modélisation peuvent varier énormément, allant du très simple au très complexe).
- Utiliser des modèles appropriés pour répondre aux questions posées.
- Consacrer du temps et des efforts pour explorer les données existantes afin d'accroître notre compréhension.
- Les caractéristiques fondamentales doivent faire l'objet d'un suivi détaillé durant les quatre saisons. Exemples de caractéristiques : température, salinité, turbidité, distribution des sédiments, taille des grains, propriétés des boues - cisaillement, résistance, consolidation du lit, substances nutritives, bathymétrie, marées, niveaux de l'eau, distribution des glaces, inventaire biologique, …
- Établir un modèle théorique en premier lieu.
- Utiliser une approche fondée sur un modèle simple : unidimensionnel, emboîté, expérimental et physique.
- Évaluer et augmenter le niveau de complexité s'il y a lieu.
Nota : Les prochaines étapes possibles mentionnées ci dessous :
- ne lient aucunement le processus d'étude d'impact sur l'environnement,
- n'ont pas toutes la même importance ni une valeur équivalente,
- n'ont pas été mises à l'essai en vue de déterminer leur validité,
- n'ont pas été soumises à une évaluation officielle.
- créer une équipe interdisciplinaire de scientifiques et d'ingénieurs;
- élaborer un modèle théorique de l'estuaire;
- faire des essais pour voir si les instruments [sondes pour mesurer la conductivité, la température et la profondeur (CTD), capteur à rétrodiffusion optique (CRO)] fonctionnent adéquatement dans les eaux boueuses de la Petitcodiac;
- amorcer les mesures sur le terrain : turbidité, température, salinité et profondeur à deux stations en aval de la chaussée;
- numériser les photos aériennes qui montrent le profil de la rivière;
- créer des bases de données pour regrouper les données et renseignements existants;
- créer un site Web sur la rivière Petitcodiac et son estuaire et mettre à jour l'information régulièrement pour tenir les gens informés;
- prévoir les mesures nécessaires avant que les ressources ne soient allouées pour continuer la collecte et l'interprétation de données additionnelles, et la modélisation.
- obtenir de l'information sur les marées à l'embouchure de la rivière; les coûts d'installation d'une autre jauge tidale seraient d'environ 25 000 $, y compris le coût des autres instruments permettant de mesurer la salinité et la température;
- chercher des données fiables de levés bathymétriques relatifs à la Petitcodiac; faire un autre levé bathymétrique;
- créer un comité d'évaluation impartial qui déciderait de l'affectation de l'argent, fournirait des conseils et assurerait l'examen par les pairs; on pourrait s'inspirer de l'exemple de la Hudson River Foundation (www.hudsonriver.org);
- investir une certaine somme dans des groupes qui pourraient aider à la surveillance;
- communiquer avec les participants à l'atelier pour leur demander leur avis concernant les travaux de terrain et les tâches préliminaires.
Pour amorcer les travaux sur la Petitcodiac, investir 10 % du budget pour l'analyse préliminaire et la collecte de données. Les éléments à envisager à court terme pourraient inclure les suivants :
À long terme, on pourrait viser à :