SR9084 - Quantifier l'écoulement préférentiel et la recharge à l'échelle du champ : Première étape dans la caractérisation de la nature et du moment du transport de pathogènes vers les eaux souterraines

Le ministère a financé ce projet dans le cadre du Programme de nouvelles orientation de recherche de 2001.

Chercheur principal

Gary Parkin, département des sciences entourant les ressources foncières, Université de Guelph (site Web en anglais seulement)

Objectifs

1. Mesurer chaque année l’importance relative des voies de transport préférentielles et graduelles du contaminant à travers la zone non saturée de la nappe phréatique, sous le réseau de drainage au moyen de tuyaux des terrains agricoles, selon les pratiques de gestion conventionnelles et sans labours.

2. Mesurer le volume du débit de l’eau drainée par tuyaux et la recharge des eaux souterraines en vertu des méthodes de gestion conventionnelle et sans labours.

3. Déterminer l’endroit où placer l’échantillonneur pour mieux mesurer la moyenne de recharge à l’échelle réelle sur un sol en pente.

Avantages escomptés

• Aidera à découvrir la saison où on assiste le plus souvent à un écoulement préférentiel (donc au déplacement des bactéries vers les eaux souterraines) au cours d’une année.

Résultats

Au cours de l’expérience I, on a sans cesse mesuré le stockage d’eau sur des sols sans labours et sur des sols labourés par des travaux dits conventionnels tels que les labours d’automne afin de détecter le débit de dérivation des eaux ayant infiltré le sol sous 40 cm de profondeur. Les données laissent penser que l’écoulement préférentiel est plus présent dans les parcelles de sol labouré que dans les sols sans labours, surtout pendant l’été. Malgré le fait que ce résultat va à l’encontre de l’idée selon laquelle les sols sans labours présentent plus de macropores, donc plus d’écoulement préférentiel, il s’inscrit dans le sens des conclusions d’une autre étude menée à Huron County en 1992 et selon lesquelles les sols labourés contiennent plus de macropores.

L’expérience II a démontré la faisabilité d’une technique traditionnelle utilisée pour estimer la contribution des eaux souterraines et des eaux de pluie pour en calculer le débit pendant un orage en vue d’un drainage au moyen de tuyaux. Les résultats indiquent que la quantité d’eau tombée au cours d’un orage en 2003 (en fait, l’eau qui entre dans les tuyaux de drainage sans se mêler à l’eau déjà présente dans le sol ou aux eaux souterraines) a représenté un maximum de 17 p. cent du débit par tuyaux total; cela laisse croire que l’écoulement préférentiel par le drainage au moyen de tuyaux pendant cette pluie représentait un maximum de 17 p. cent du débit par tuyaux total.  

L’expérience III a cerné le deuxième objectif en faisant appel à un modèle informatique (DRAINMOD) pour évaluer le volume du drainage au moyen de tuyaux et de drainage profond (recharge des eaux souterraines) sous les parcelles sans labours et labourées à ERF. La seule différence entre les données d’entrée modèle de terre sans labours et labourées a été l’augmentation du stockage d’eau maximal de 50 mm pour les parcelles sans labours afin d’évaluer la croissance mesurée du stockage. L’eau excédentaire est divisée entre drainage au moyen de tuyaux et drainage profond (recharge des eaux souterraines) par DRAINMOD, étant donné qu’aucun ruissellement n’a été prévu pour les années 2001-2003. Le modèle a estimé des valeurs de drainage profond et par tuyaux légèrement plus élevées pour la terre labourée que pour la terre sans labours.

L’expérience IV a visé le troisième objectif et a également contribué à répondre au premier en faisant appel à deux techniques géophysiques et des données de lysimètre. Les lysimètres installés dans différents emplacements au long d’un terrain en pente n’ont pas montré de tendance nette par rapport au volume de drainage provoqué par la pente. Notre hypothèse de départ, selon laquelle le volume moyen de drainage surviendrait au milieu de la pente, est réfutée par les données de cette étude. Les méthodes géophysiques ont démontré leur valeur potentielle en déterminant les zones où le drainage est plus élevé.  

Voici deux des recommandations inspirées de cette étude :

1. On devrait recourir aux méthodes physiques (résistance et EM 31) pour détecter les zones où le drainage est relativement élevé afin d’y placer des échantillonneurs servant à des études de drainage et de lessivage.

L’évaluation du volume moyen de drainage ou de lessivage sur un terrain en pente pourrait se faire en installant des échantillonneurs à des intervalles réguliers (la distance de rapprochement entre les échantillonneurs est fonction des fonds alloués) tout au long du terrain à cause de l’importante variabilité de l’espace.

Informations complémentaires

• Autres projets financés par le Programme de nouvelles orientations de recherche 2001