Reproduction à l’échelle pilote d’un bassin versant et d’une rivière expérimentale à l'UdeS

Un chantier de construction est actuellement en branle à l'Université de Sherbrooke, entre le terrain de soccer du chemin de Sainte-Catherine et le Parc Innovation-ACELP. Deux structures d’envergure prendront forme d’ici la mi-automne 2019 : la reproduction à l’échelle pilote d’un bassin versant ainsi que d’une rivière expérimentale. Au programme pour les prochaines années : étudier l’écoulement de l’eau et les contaminants dans des milieux naturels construits.

C’est le Pr Robert Leconte, du Département de génie civil et de génie du bâtiment, qui chapeaute ce projet, d'une durée de vie approximative de 30 ans. On parle d'un projet de construction de plus de 2,3 M$, excluant l'instrumentation scientifique de mesure qui sera par la suite ajoutée. Robert Leconte sera appuyé par une équipe de professeurs-chercheurs, dont Jay Lacey, Mélanie Trudel, Marie-Amélie Boucher, Mathieu Nuth, Alexandre Cabral, Debra Hausladen et Hubert Cabana, tous de la Faculté de génie, ainsi que de Pedro Segura, en chimie, et de Yannick Huot, en géomatique.

L’échelle pilote nous permet de jumeler les avantages des données terrain, c’est-à-dire le rapprochement avec la réalité, et les avantages des données en labo, c’est-à-dire le fait d’avoir des conditions entièrement contrôlées, explique le Pr Robert Leconte.

Le bassin versant

Les parois de béton et le fond du bassin seront recouverts d’une géomembrane imperméable qui lui conférera l’environnement contrôlé nécessaire aux études hydrologiques qui y seront effectuées. Alimenté naturellement par l’eau de pluie, le bassin versant aura une dimension d’environ 90 mètres sur 40 mètres et contiendra environ 3500 mètres cubes d’eau, soit l'équivalent d'une piscine olympique. En mesurant toutes les entrées et en contrôlant et en mesurant les sorties d’eau du bassin, on pourra extraire un portrait des différentes variations, ce qui permettra de réaliser un bilan hydrologique fiable et représentatif. Cette reproduction grandeur quasi-nature livrera donc plusieurs informations sur l’hydrologie des bassins versants et permettra plus spécifiquement de :

• Étudier l’humidité du sol, information nécessaire pour prévoir les inondations et faire de meilleures prévisions;
• Apprendre comment les contaminants se propagent dans le sol à l’aide de traceurs;
• Observer la qualité de l’eau, grâce entre autres au petit étang à l’intérieur du bassin;
• Effectuer des études d’érosion des sols du bassin;
• Étudier le comportement hydromécanique des sols non saturés soumis aux cycles saisonniers de séchage et d’humidification;
• Analyser comment une bande filtrante de végétation retient les contaminants, comme le phosphore;
• Effectuer des tests qui serviront à actualiser les normes québécoises environnementales;
• Évaluer l’efficacité du traitement des eaux usées résiduelles isolées.

Un bassin versant, ou bassin hydrologique, désigne l’ensemble d’un territoire drainé par un cours d’eau et par ses tributaires.

Rivière expérimentale

Mesurant environ 3 mètres de largeur sur environ 50 mètres de longueur, la rivière, quant à elle, fonctionnera en circuit fermé et coulera dans une plaine inondable de 20 mètres de largeur, question de sonder les éléments en lien avec les inondations. L’écoulement dans la rivière sera gravitaire, et l’eau à sa sortie sera acheminée dans un bassin de sédimentation puis vers une station de pompage qui la rehaussera vers l’amont du cours d’eau. L’eau va créer au fil du temps son propre corridor d’écoulement, faisant varier naturellement la morphologie de la rivière. Comme l’environnement est contrôlé, le débit de l’eau et les types de sédiments présents seront connus, mais l’équipe pourra aussi modéliser la géométrie elle-même, selon ses propres paramètres et besoins.

Il y a vraiment très peu de rivières expérimentales extérieures sur la planète. Ce qui est vraiment intéressant avec cette rivière, c’est qu’on va pouvoir observer et mesurer le transport de sédiments, le changement géomorphologique en plan, l’érosion des berges et tester des mesures de stabilisation de lit et de berges à des échelles quasi réelles, explique le professeur Jay Lacey, responsable du volet hydraulique du projet. Ce sera très différent des canaux courts et étroits en laboratoire, se réjouit-il déjà. Avec la rivière expérimentale, on va aussi analyser les meilleures pratiques pour la restauration des cours d’eau avec l’ultime objectif d’améliorer les habitats de certains poissons. C’est aussi assez gagnant comme infrastructure pour attirer des chercheurs et des étudiants de partout intéressés par la recherche en hydraulique et en hydrologie.

Instrumentation et contrôle

Notons aussi la participation des professeures Marie Larocque, de l’UQAM, et de Pascale Biron, de Concordia University. Ces deux institutions se sont ajoutées pour la deuxième partie du projet en s’associant à la demande actuellement en préparation pour une subvention du Fonds canadien pour l’innovation (FCI), dont le montant avoisinera les 1,9 M$. La confirmation de ces fonds permettra d’obtenir une grande partie de l’instrumentation du projet pour équiper la rivière, le bassin et l’équipement analytique en laboratoire : sondes de teneur en eau et de température du sol, capteurs de neige, piézomètres, tensiomètres.

Le Fonds d'investissement stratégique pour les établissements postsecondaires (FIS), du gouvernement fédéral, obtenu en 2016 et qui a permis la construction du complexe aujourd’hui, a été rendu possible en grande partie grâce à notre vice-doyen à la recherche, le Pr Pierre Labossière, mentionne Robert Leconte. La construction devrait se terminer au début de l’automne. Mais bon, comme on est au Québec, on dépend quand même un peu de la température, conclut-il en souriant.