Dynamique hydrogéologique de flèches littorales : exemple du marais de Cap Marteau, Trois-Pistoles, estuaire du Saint-Laurent

RÉSUMÉ: Les corps sédimentaires côtiers sont des aquifères aux dynamiques hydrogéologiques particulières situés à l'interface continent-océan. Ils représentent des réserves d'eau douce qui dans certains endroits du globe forment la seule source d'approvisionnement en eau. Au Québec, le cadre bâti s'est fortement développé sur ce type de corps sédimentaires, mais leurs caractéristiques hydrogéologiques sont méconnues. Afin de mieux comprendre ces dynamiques hydrogéologiques, le marais de Cap Marteau a été pris comme micro-modèle. L'objectif général de ce mémoire est de comprendre la dynamique hydrogéologique annuelle de flèches littorales situées en milieu tempéré froid. Plus spécifiquement, nous présenterons dans un premier temps les caractéristiques géomorphologiques du site d'étude à l'aide de cartographie, d'analyses sédimentologiques et d'imagerie LiDAR. Dans un deuxième temps, nous aborderons les dynamiques hydrogéologiques de ces corps sédimentaires sur différentes échelles de temps : les saisons et les cycles de marée en nous basant sur les niveaux piézométriques recueillis dans les flèches pendant deux années consécutives, ainsi que sur la nature de cette eau souterraine à l'aide des analyses isotopiques. Le marais de Cap Marteau est abrité par une flèche littorale active derrière laquelle se trouvent deux paléoflèches qui contiennent de l'eau douce. Il en ressort que les deux paléoflèches sont relativement stables depuis les années 1930. A l'inverse, la flèche active s'est allongée de 1,66 m/an. Des analyses de fréquences et par ondelettes montrent une forte corrélation entre les niveaux piézométriques et la recharge par les précipitations. Malgré sa proximité à la rivière Centrale et au Saint-Laurent, la contribution de l'eau de surface et de l'eau salée est limitée.
\nLes flèches constituées de sables grossiers agissent comme des nappes libres granulaires avec une recharge rapide au moment de la fonte des neiges au printemps. En contraste avec les plages où les nappes d'eau s'écoulent sous le niveau marin et où les aquifères se mélangent avec l'eau de mer dans un estuaire souterrain, ici, l'aquifère contenu dans les flèches est « perché » au-dessus du niveau actuel de la mer. Bien que la qualité de la nappe soit préservée et seulement contrainte aux activités de surface, le volume potentiel de l'aquifère est très faible. Cette étude montre donc l'importance de bien connaître le milieu et les caractéristiques d'un aquifère pour le préserver et le gérer durablement. -- Mot(s) clé(s) en français : Corps sédimentaire, flèche littorale, aquifère, hydrogéologie côtière, Cap Marteau, marais, cartographie, piézomètre. -- ABSTRACT: Coastal sedimentary bodies of coarse grain material made up of non-cohesive particles could act as coastal aquifers at the land-ocean interface with specific hydrogeological dynamics. In some regions of the globe, they are groundwater reserves acting as the only source of freshwater supply. In Quebec, the built environment has been strongly developed on the coastal landforms. Their hydrogeological dynamics are however still not well known. Along the St. Lawrence shores, the saltmarsh of Cap Marteau had been selected as a micro-model to explore groundwater dynamics and hydrological connectivity. The aim of this study was to document the annual water table dynamics in sand spits under cold temperate conditions. More specifically, we assessed firstly the geomorphological features of the study site by using cartography, sedimentological analysis and LiDAR imagery. Then, we focussed on the hydrogeological dynamics of these sedimentary bodies at different time scales including seasonal and tidal scales. We combined a two-year monitoring of piezometric levels with the analysis of the stable isotopes of water. The saltmarsh of Cap Marteau is sheltered by an active coarse sand spit behind which are two paleo-spits supplied by the infiltration of meteoric water. The two paleo-spits were relatively stable over the last 89 years. In contrast the active spit was in accretion with a mean rate of 1.66 m/year. Time-frequency and wavelet analyses indicated strong correlation between water table levels and the aquifer recharge by meteoric water. Despite the proximity with both the Central River and the coastal zone, the contribution of surficial fresh and seawater appeared to be limited.
\nThe coarse sand spits acted as a granular unconfined aquifer with a rapid recharge during snowmelt season. In contrast to sandy beaches developed under transgressive conditions originated from relative sea level rise, where coastal aquifer mix with seawater in a so-called subterranean estuary, aquifers developed in such spit systems act as "perched" aquifer, that occur above the present sea level. This perched water table is only weakly affected by tidal infiltration of seawater and fresh surficial water, limiting salinization or contamination. Despite the quality of fresh groundwater is preserved, and only constrained by surficial activities, the potential volume of the aquifer is very low in the spits of Cap Marteau. This study shows that a good knowledge of the characteristics of an aquifer is essential to better preserve and manage a given environment. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Sedimentary body, coastal dune spit, aquifer, coastal hydrogeology, Cap Marteau, saltmarsh, cartography, piezometer.

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