René Lefebvre

Projets de recherche en cours

Projet de connaissances sur les eaux souterraines en Estrie (PACES Estrie)

Le PACES Estrie a pour objectif général de dresser un portrait des ressources régionales en eau souterraine qui représentent une source d’approvisionnement en eau importante pour la région de l’Estrie. Le projet va fournir la base de connaissances requise pour assurer la gestion durable de la ressource.

Le PACES Estrie est soutenu par le MELCC et il profite aussi de l’appui financier et de l’implication des six municipalités régionales de comté (MRC) comprises dans la région d’étude : Coaticook, Haut-Saint-François, Granit, Val-Saint-François, Memphrémagog et Sherbrooke. La région d’étude de 10 690 km² couvre tout le territoire du bassin versant du moyen et du haut Saint-François ainsi que la partie amont du bassin versant de la rivière Chaudière.

La réalisation du PACES Estrie implique ainsi deux organismes de bassin versant (OBV), soient le COGESAF et le COBARIC. Le projet sera réalisé sur une période de trois ans entre 2018 et 2021. En plus des livrables requis par le MELCC, des travaux de maîtrise seront réalisés sur des problématiques d’intérêt régional et un accompagnement sera offert aux municipalités qui doivent se conformer aux exigences du Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection (RPEP) par rapport à leurs sources d’approvisionnement en eau. Plus de détails sur le projet sont donnés sur le site Internet du COGESAF.

Financement : Ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MELCC) et 6 MRC de la région d’étude

Collaborateurs : Julie Grenier (COGESAF), Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation du Québec (MAPAQ), Fédération régionale de l’Union des producteurs agricoles (UPA), Réseau québécois sur l’eau souterraine (RQES), Olivier Caron (Illinois Geological Survey), Michel Parent (Commission géologique du Canada), Observatoire des Sciences de l’Univers de Rennes (OSUR, France)

Indicateurs de l’état des ressources en eau souterraine sous l’effet du climat et de leur exploitation

L’objectif général du projet est de développer des outils permettant de dériver des indicateurs de l’état des ressources en eau souterraine et de faire un suivi de l’effet du stress sur cette ressource, qu’il soit causé directement ou indirectement par les changements climatiques. Ces indicateurs seront surtout tirés des niveaux d’eau mesurés par le Réseau de suivi des eaux souterraines du Québec (RSESQ) du MELCC, mais aussi des données et cartes issues des projets PACES. Le projet proposé vise la région sur la rive sud du Saint-Laurent où quatre projets PACES ont été réalisés (Montérégie Est, Nicolet – Bas-Saint-François, Bécancour et Chaudière-Appalaches). Le projet s’intéressera d’abord à la Montérégie Est où les données disponibles le permettent déjà et où une recherche doctorale a été réalisée. La seconde année permettra d’étendre les travaux à la plus grande partie possible de la rive sud du Saint-Laurent. Ce projet comprend cinq volets :

1) conditions entourant les puits du réseau et indicateurs d’exploitation (année 1);

2) conditions des puits de surveillance (année 1);

3) outils pour l’exploitation des données de surveillance (années 1 à 3);

4) extension aux autres régions de la rive sud du Saint-Laurent (année 2);

5) gestion du réseau de suivi des niveaux d’eau (année 3).

Dans le cadre de ce projet, Ronan Abhervé a réalisé en 2018-2019 une maîtrise de recherche dans le cadre du programme bidiplômant entre l’OSUR et l’INRS. Cette maîtrise avait pour but de mieux caractériser l’impact des liens aquifères-cours d’eau dans le bassin de la rivière Yamaska, notamment sur les refuges thermiques influençant les écosystèmes et sur les débits d’étiage des cours d’eau affectant les prises d’eau de surface municipales.

Ces travaux ont impliqué la réalisation de modèles numériques de sous-bassins versants où les relations entre l’aquifère rocheux régional et les cours d’eau ont différentes caractéristiques allant d’un lien direct jusqu’à un relatif isolement relié à la présence de dépôts meubles peu perméables entre le cours d’eau et l’aquifère rocheux. Ces modèles locaux vont être intégrés dans le modèle numérique régional du bassin versant de la rivière Yamaska développé par la Commission géologique du Canada représentant de façon intégrée l’écoulement de surface et souterrain. Ces travaux vont ainsi permettre d’évaluer aussi l’effet de l’échelle et du niveau de détail des modèles numériques sur la représentation de l’impact des relations entre les aquifères et les cours d’eau.

Financement : Ministère de l’Environnement et de la Lutte contre le changement climatique (MELCC)

Collaborateurs : Marie Larocque (UQAM), René Therrien (Université Laval), Daniel Paradis (Commission géologique du Canada), Jean-Raynald de Dreuzy (OSUR, France), André St-Hilaire (INRS) et Joshua Blaser (OBV Yamaska)

Caractérisation et modélisation de l’hétérogénéité dans les systèmes aquifères locaux et régionaux

L’hétérogénéité et l’anisotropie des aquifères contrôlent l’écoulement de l’eau souterraine et la migration des contaminants, mais la caractérisation de la distribution spatiale hétérogène des propriétés hydrauliques représente un défi majeur.

Les travaux doctoraux réalisés par Aymen Nefzi dans le cadre de ce programme de recherche ont pour but d’évaluer le potentiel des levés tomographiques hydrauliques et géophysiques pour améliorer les capacités de caractérisation de l’hétérogénéité et anisotropie des aquifères granulaires. Ses travaux vont notamment porter sur l’évaluation du potentiel de la tomographie hydraulique oscillatoire. La tomographie est une méthode de caractérisation impliquant l’émission d’un signal à un puits et le captage de ce signal à plusieurs niveaux dans un autre puits. La tomographie peut être réalisée par des méthodes hydrauliques ou géophysiques. L’inversion des mesures faites entre les puits permet de définir la distribution spatiale des propriétés physiques ou hydrauliques entre les deux puits et d’ainsi caractériser l’hétérogénéité et l’anisotropie de ces propriétés.

Des travaux ont aussi été entrepris pour estimer le flux d’eau souterraine à partir de mesures actives de température avec de la fibre optique installée par enfoncement dans un aquifère granulaire. Ces travaux ouvrent des possibilités nouvelles pour la caractérisation de l’hétérogénéité des aquifères granulaires et la calibration des modèles numériques représentant l’écoulement dans ces aquifères.

Financement : Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG)

Collaborateurs : Daniel Paradis (Commission géologique du Canada) et Olivier Bour (Observatoire des Sciences de l’Univers de Rennes, OSUR, France)

Laboratoire international associé (LIA) France-Québec RESO (REssources et SOciétés : Exploitation des ressources profondes et protection des ressources de surface : rapports entre sciences et décisions

L’objectif du projet est de comprendre et de caractériser les impacts environnementaux potentiels du développement des nouvelles ressources géologiques (eaux souterraines, géothermie, hydrocarbures, métaux…).

L’intégration des savoir-faire au sein de deux grands champs des sciences quantitatives, d’une part, et des sciences humaines, d’autre part, est requise pour développer les connaissances sur les ressources géologiques émergentes et leurs liens avec les écosystèmes de surface, mais aussi pour éclairer les débats publics et soutenir les orientations des états face aux nombreuses questions posées par l’exploitation de ces ressources.

Ce LIA permettra de mener des investigations sur trois axes de recherche :

1) Savoirs, production des connaissances et processus décisionnels : il s’agit tout d’abord d’analyser les différentes perceptions de ces ressources au sein de la société et les représentations que les différents groupes sociaux en font; de comprendre le fonctionnement des systèmes (géologiques, biologiques) qui les abritent et les processus décisionnels qui vont conditionner leur exploitation.

2) Notions de réservoirs, de ressources et de durabilité des ressources : les ressources profondes sont liées à des réservoirs géologiques et à de nombreux processus qui sont très peu connus et qu’il est impératif de caractériser. La notion de ressources renouvelables est également en soi une question tant d’ordre quantitatif que social, du fait de l’acception par la société des notions mêmes de ressource et de durabilité. L’exploitation de ces ressources soulève également des questions du point de vue de la quantification des besoins et en termes de leur impact environnemental, notamment sur la santé.

3) Construction des politiques publiques, mobilisations : Les ressources doivent être analysées du fait de conflits liés à un multi-usage de ces ressources, mais également de phénomènes de mobilisation et de contestation qui soulignent le besoin de l’intégration des populations dans les processus de décision. Les travaux devront ainsi permettre de produire des résultats intégrables dans une stratégie de communication/vulgarisation scientifique.

Partenaires au Québec : INRS, Commission géologique du Canada, Université Laval, UQAT

Partenaires en France : Universités de Rennes 1 et de Rennes 2, CNRS, BRGM

Projets de recherche terminés

Projet de connaissances sur les eaux souterraines en Chaudière-Appalaches

Projet réalisé dans le cadre du Programme d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines (PACES) du Québec. Le projet couvre tout le territoire de la Chaudière-Appalaches (9 MRC), mais pas Lévis qui est couvert par un autre projet PACES.

Le territoire visé comprend l’ensemble ou des parties importantes des organismes de bassin versant (OBV) du Chêne, Chaudière, Etchemin, Côte-du-Sud et Fleuve Saint-Jean. La superficie de la région d’étude est de 14 625 km2. La réalisation d’un tel projet implique trois étapes d’une année :

1) collecte des données existantes et leur intégration dans une base de données;

2) réalisation de travaux de terrain permettant de compléter l’information existante et d’obtenir un portrait complet des aquifères;

3) réalisation d’une synthèse hydrogéologique documentée sous forme de cartes thématiques et d’un rapport.

Financement : Ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs du Québec

Collaborateurs : Erwan Gloaguen (INRS), Michel Parent (Commsision géologique du Canada), Marie Larocque (UQAM), John Molson (Université Laval)

Projet de connaissances sur les eaux souterraines en Montérégie-Est

Projet réalisé dans le cadre du Programme d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines (PACES) du Québec. Ce projet a pour but d’établir le portrait de la ressource en eau souterraine dans les MRC de la CRÉ Montérégie Est qui couvrent la partie québécoise des bassins hydrologiques contigus des rivières Yamaska et Richelieu, incluant celui de la baie Missisquoi. La connaissance des ressources en eau souterraine va être obtenue par une caractérisation détaillée, tandis que la compréhension de la dynamique du système aquifère va être déduite de la modélisation hydrologique et hydrogéologique à l’échelle régionale. Ce projet a pour but ultime de fournir les informations nécessaires à la gestion durable de la ressource qui passe par l’établissement des actions prioritaires pour assurer la protection de la ressource et son exploitation durable. Les résultats visés de ce projet sont :

• Établir la connaissance sur les ressources en eau souterraine de la région d’étude;
• Réaliser les travaux de façon efficace et économique en utilisant des méthodes novatrices de caractérisation qui mettent l’emphase sur les sondages par enfoncement (incluant le pénétromètre) et les levés géophysiques;
• Léguer des infrastructures de surveillance (puits) dans la région qui vont permettre de suivre l’évolution de la qualité et de la quantité des ressources en eau souterraine;
• De concert avec les autres projets régionaux soutenus par le programme, établir des protocoles pour la réalisation des travaux et des formats de présentation des cartes adaptés à des contextes hydrogéologiques diversifiés;
• Former du personnel hautement qualifié et assurer la compréhension du système aquifère par des projets de recherche d’étudiants de 2e et 3e cycles;
• Établir une approche de gestion et de protection de la ressource avec des priorités bien en relation avec les conditions du système aquifère, tout en développant une structure de gestion qui s’appuie sur les organismes locaux.

Financement: Ministère du Développement durable, de l’Environnement et des Parcs du Québec

Collaborateurs: Erwan Gloaguen, Richard Martel et Claudio Paniconi (INRS); Christine Rivard et Michel Parent (Commission géologique du Canada)

Partenaires scientifiques: Commission géologique du Canada (division Québec), IRDA, GéoMont, Université Laval, US Geological Survey, Agriculture Canada, Géologie Québec, Centre d’expertise hydrique du Québec

Partenaires régionaux: CRÉ Montérégie Est et ses MRC constituantes, organismes de bassin (OBV Yamaska, COVABAR, CBVBM), Direction régionale Montérégie Est du MAPAQ, Fédération de l’UPA de Saint-Hyacinthe.

Diplômé(s) et anciens stagiaires

ABHERVé, Ronan  (M. Sc.  2020)
ANGO, Habsatou  (M. Sc.  2009)
BEAUDRY, Châtelaine  (M. Sc.  2013)
BÉLANGER, Christine  (M. Sc.  2011)
BRUNET, Patrick  (M. Sc.  2014)
GOSSELIN, Jean-Sébastien  (Ph. D.  2016)
GRENIER, Maxime  (M. Sc.  2011)
HUCHET, François  (M. Sc.  2018)
LADEVÈZE, Pierre  (Ph. D.  2017)
LAMARCHE, Lise  (Ph. D.  2011)
LAURENCELLE, Marc  (Ph. D.  2018)
LAURENCELLE, Marc  (Stage postdoctoral  2018)
LONGPRÉ-GIRARD, Mélanie  (M. Sc.  2015)
MILLET, Emmanuelle  (M. Sc.  2013)
PARADIS, Daniel  (Ph. D.  2014)
PEEL, Morgan  (M. Sc.  2014)
PÉTRÉ, Marie-Amélie  (Ph. D.  2016)
RAYNAULD, Mélanie  (M. Sc.  2014)
ROBERT, Thomas  (Ph. D.  2015)
SAUVAGEAU, Mathieu  (M. Sc.  2013)
SCIBEK, Jacek (Université McGill)  (Ph. D.  2018)
THÉRIAULT, Rachel  (M. Sc.  2013)
TREMBLAY, Laurie  (Ph. D.  2013)

Activités scientifiques

• Depuis 2015, membre du Comité scientifique international de l’Université Amadou Mahtar MBOW (UAM) de Dakar, Sénégal, qui accompagne la mise en oeuvre du projet pédagogique et scientifique de l’UAM.
• Reconnaissance pour la qualité des révisions d’articles par l’éditeur de la revue de l’AGU Water Resources Research en 2014, Alberto Montanari (2014 Editor’s Citation for Excellence in Refereeing).
• Prime au mérite du secteur des sciences de la terre de Ressouces naturelles Canada pour avoir contribué au développement du programme de recherche en hydrogéologie du CGQ, mai 2000.
• Prix du chef de la Fonction publique du Canada pour les responsables du projet d’hydrogéologie régionale des aquifères fracturés des Basses-Laurentides (AFSOQ), catégorie « Excellence en prestation de services – Travailler en collaboration », décembre 2002.
• Président du comité exécutif de la section Hydrogéologie et membre de l’exécutif de la Société canadienne de géotechnique de 2003 à 2005.
• Membre du comité 09 (Sciences de la terre – Environnement) du Conseil de recherche en sciences naturelles et génie de 2005 à 2008.
• Membre du conseil d’administration de l’INRS depuis 2007.
• Prix d’excellence en recherche de l’INRS en 2003, reçu conjointement avec le professeur Richard Martel.

Activités d’enseignement

GEO9602 Réhabilitation in situ des sols et aquifères contaminés

Principes et application des notions reliées à la contamination des sols et aquifères et à leur réhabilitation, avec une emphase sur les contaminants organiques immiscibles. Modèles conceptuels des liquides immiscibles et caractérisation des sites contaminés. Propriétés des contaminants immiscibleset partition dans les systèmes multiphases. Survol des méthodes de réhabilitation et méthodes biologiques. Principes hydrostatiques et hydrodynamiquesmultiphases. Volumes et transmissivité des liquides immiscibles dans les sols. Récupération des phases libres de liquides immiscibles dans les sols. Écoulement et diffusion des gaz en milieux poreux. Les méthodes de réhabilitation par circulation d’air. Déplacement immiscible et stabilité des fronts de déplacement. Lavage de sol avec solvants, tensioactifs, polymères et oxydants chimiques. Transfert de chaleur et d’électricité dans les milieux poreux. Les méthodes thermiques et électrocinétiques de réhabilitation.

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Attention! Le cours GEO9602 a changé de titre et de contenu à partir de l’automne 2015. Les notes de cours ci-dessous correspondent au contenu précédent du cours GEO9602 lorsque son titre était Écoulement multiphase en milieux poreux.

Table des matières

• Chapitre 1: Notions de bases et propriétés des fluides et des milieux poreux  |  Annexe
• Chapitre 2: Écoulement dans les milieux poreux saturés et les aquifères | Annexe
• Chapitre 3: Propriétés des contaminants immiscibles et partition dans les systèmes multiphases  |  Annexe
• Chapitre 4: Écoulement et diffusion des gaz en milieux poreux
• Chapitre 5: Transfert de chaleur dans les milieux poreux  |  Annexe
• Chapitre 6: Modèles conceptuels de la migration des liquides immiscibles  |  Annexe
• Chapitre 7: Principes hydrostatistiques et hydrodynamiques multiphases  |  Annexe
• Chapitre 8: Volume et transmissibilité des liquides immiscibles dans le sol  |  Annexe
• Chapitre 9: Déplacement imiscible et stabilité des fronts de déplacement
• Chapitre 10: Principes de la récupération des liquides immiscibles dans le sol
• Chapitre 11: Processus de transfert et modélisation numérique multiphase