Composantes physiques associées aux bassins versants

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Résumé

Les bassins versants sont constitués de plusieurs composantes physiques telles que les rivières, les lacs, les étangs et les réservoirs, les aquifères, les accumulations de neige, les glaciers, les champs de glace, les zones humides et les précipitations. Cette carte illustre les différentes composantes hydrologiques d’un bassin versant, dont certaines affectent les bassins versants et d’autres les décrivent.

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Les bassins versants comprennent non seulement les cours d’eau, mais également plusieurs autres sources d’eau douce naturelles incluant les lacs, les étangs, les réservoirs, les aquifères, les accumulations de neige, les glaciers, les champs de glace et, au niveau le plus élémentaire, les précipitations liquides et solides qui alimentent et renouvellent toutes ces sources.

Les couches cartographiques montrent les différentes composantes physiques d’un bassin versant. Les descriptions des couches qui suivent démontrent l’importance qu’ont ces composantes par rapport aux basins versants.

Composantes hydrologiques des bassins versants

Lacs et cours d’eau

Il existe un grand nombre de lacs et de cours d’eau reliés et quasi reliés entre eux qui composent le réseau hydrographique canadien. Ces lacs et ces cours d’eau sont le legs du Pléistocène, époque caractérisée par une succession d’avancées et de reculs des fronts glaciaires en avant desquels les eaux de fonte cherchent une voie pour s’écouler, créant et abandonnant des chenaux ou, simplement, remplissant chaque dépression dans le sol.

Les cours d'eau, qui forment un vaste réseau recouvrant tout le pays, constituent les voies d'écoulement naturelles des eaux de surface. Celles-ci proviennent principalement du ruissellement et du débit de base. Le ruissellement est formé de l'écoulement superficiel ou souterrain des eaux pluviales vers les cours d'eau ou rivières. Le débit de base résulte de l'émergence des eaux de la nappe phréatique.

Mis à part les glaciers, c'est l'eau courante qui a le plus façonné le paysage de la Terre. En plus des rivières, le Canada compte un grand nombre de lacs, mais le nombre exact demeure inconnu.

Un lac peut se définir comme une nappe d'eau stagnante, habituellement de l'eau douce, située à l'intérieur des terres et plus grande qu'une mare ou un étang. Le Canada est bien reconnu pour ses nombreux lacs : plus de deux millions de lacs qui occupent, en tout, 8,9 % du territoire. De plus, le Canada possède pas moins de 563 lacs d’une superficie de plus de 100 kilomètres carrés. Vous trouverez une liste complète à la rubrique Lacs de la section Faits sur le Canada de l’Atlas du Canada. Le plus vaste ensemble de lacs, les Grands Lacs, à cheval sur la frontière Canada-États-Unis, renferme 18 % de la quantité totale d'eau douce contenue dans les lacs du monde.  

L'importance des lacs tient à leur capacité d'emmagasiner de l'eau en période d'abondance et de la libérer graduellement. Par conséquent, les lacs jouent un rôle essentiel, celui d'équilibrer le débit des cours d'eau avec lesquels ils communiquent. Par exemple, la rivière Saskatchewan, qui n'est alimentée que par un petit nombre de lacs, a un débit maximal de 59 fois son débit minimal. D'un autre côté, le fleuve Saint-Laurent, qui draine les Grands Lacs, a un débit maximal seulement deux fois plus élevé que son débit minimal. Cet écart s'explique en partie par les différences de précipitations, mais surtout par le fait que les Grands Lacs emmagasinent d'énormes quantités d'eau qu'ils libèrent dans le Saint-Laurent, alors que les lacs de la rivière Saskatchewan reçoivent des quantités négligeables.

Aquifères

Les eaux souterraines sont des eaux qu'on trouve sous la surface du sol et, plus bas, dans la nappe phréatique. Au Canada, il y a plus d'eau sous terre qu'en surface. L'eau souterraine est présente dans les minuscules espaces au sein des matériaux meubles situés au-dessus du substratum rocheux et dans les fentes du substratum. Les plus importantes concentrations d'eau se trouvent dans les couches aquifères, près du sommet de la nappe phréatique.

Les liens naturels de l'eau souterraine avec la surface sont variés : elle est interreliée avec les lacs et les rivières et revient souvent à la surface sous forme de sources.

Les eaux souterraines sont un élément essentiel des ressources en eau douce du Canada puisqu’elles comblent en grande partie les besoins en eau des municipalités et du milieu agricole et de tout autre secteur qui possède des besoins en matière d’eau. Les aquifères diffèrent par leur origine, leur composition et leur utilisation. En voici des exemples importants :

• Au Canada, beaucoup de grands aquifères sont constitués d’épais dépôts de sable et de gravier laissés jadis par des cours d'eau glaciaires. Ce genre d'aquifère approvisionne principalement de grandes régions urbaines comme Kitchener-Waterloo, en Ontario, et Fredericton, au Nouveau-Brunswick.
• L'aquifère Carberry, à l'ouest de Winnipeg, au Manitoba, est un ancien delta qui repose sur ce qui constituait autrefois le Lac glaciaire Agassiz. Cet aquifère sert particulièrement à l'irrigation.
• L'Île-du-Prince-Édouard tire entièrement son eau d'aquifères de grès.
• Il existe un grand aquifère de sable et de gravier provenant d’un dépôt d’épandage fluvioglaciaire dans la vallée du Fraser, en Colombie-Britannique. On s'en sert d'ailleurs abondamment comme source d'eau à des fins municipales, domestiques et industrielles.
• À Winnipeg et à Montréal, les industries sont approvisionnées par des aquifères composés de roches fracturées.

Terres humides

Les zones humides sont des terrains submergés sous l'eau ou imprégnés d'eau en permanence ou de manière temporaire; elles se caractérisent par la présence de plantes adaptées aux sols saturés d'eau. Elles englobent les marais d'eau salée et d'eau douce, les marais boisés, les tourbières, les forêts inondées de façon saisonnière et les marécages, soit toutes les zones immergées où l'eau reste suffisamment longtemps pour permettre la croissance des plantes et des sols propres aux terres humides.

Les terres humides sont des écosystèmes uniques et constituent une composante importante du régime hydrologique. Par exemple, elles :

• jouent le rôle de tampons en ajustant le régime d’écoulement des rivières soit en réduisant le débit de pointe pendant les inondations et en contribuant au maintien du débit des cours d’eau lors des périodes de sécheresse
• réapprovisionnent les aquifères
• agissent à titre de réservoirs dans le cycle de production, d’émission et de stockage de gaz à effet de serre
• absorbent, emmagasinent et assimilent des contaminants, tels que les métaux lourds et le soufre des pluies acides qui leur sont transmis par les précipitations, les eaux de ruissellement ainsi que par la résurgence des eaux souterraines
• jouent un rôle correctif important, car de nombreux contaminants, comme les nitrates, sont décomposés de façon permanente dans les milieux humides
• représentent un habitat vital et extrêmement productif pour les poissons et la faune ainsi que pour de nombreux types de végétaux uniques
• fournissent d’importantes ressources naturelles pour la chasse et la pêche et sont très appréciés pour les possibilités récréatives qu’ils offrent, comme l’observation d’oiseaux

Glaciers et champs de glace

Les glaciers et les champs de glace sont d'énormes masses de glace formées sur les continents par la compaction et la recristallisation de la neige; ils descendent très lentement le long d'une pente ou se déplacent vers l'extérieur en raison de leur propre poids.

On trouve des glaciers et des champs de glace que dans deux régions du Canada : la Cordillère de l'Ouest et les montagnes de l'Arctique oriental. On estime que 200 000 kilomètres carrés, soit quelque 2 % du territoire canadien, sont recouverts de glaciers et de champs de glace.

Une énorme quantité d'eau douce se trouve à l'état solide sous forme de calottes glaciaires et de glaciers de haute montagne. Cette eau glacée joue un rôle important dans la partie occidentale du pays. En fait, les glaciers influent directement sur le cycle hydrologique en ralentissant la circulation de l'eau. À l'instar des aquifères, ils emmagasinent l'eau et constituent d'excellents réservoirs naturels. L'inondation résultant d'une rupture de barrage glaciaire, appelée aussi « jökulhlaup », peut être dévastatrice. En général, toutefois, la fonte est graduelle et atteint son maximum l'été. Les cours d'eau alimentés par les glaciers, notamment plusieurs des plus grands de l'Alberta et de la Colombie-Britannique, atteignent leur débit de pointe durant les chaleurs de l'été, à une époque de l'année où les autres sources d'eau sont parfois peu abondantes. Ils sont donc très importants dans la région relativement sèche des Prairies, où ils servent à l'irrigation, à la production d'électricité et aux besoins des collectivités riveraines.

Couverture de neige

La couverture de neige est importante pour différentes raisons. Dans un premier temps, elle représente un important stockage d'eau, qui est libéré avec la période de fonte au printemps. La connaissance de la quantité d'eau contenue dans la couverture de neige et le taux à laquelle elle fond constituent de l'information critique pour la prévision des crues, pour l'agriculture et pour une gestion optimale des ressources en eau. Les régions semi-arides, telles que les Prairies et les vallées de l'intérieur de la Colombie-Britannique sont notamment dépendantes du ruissellement suite à la fonte de neige, qui peut atteindre un excédent de 80 % du ruissellement total annuel. Ainsi, les niveaux d’eau sont généralement élevés après la fonte des neiges et diminuent au cours de l’été lorsque l’évaporation et l’évapotranspiration sont à leur niveau le plus élevé.

La quantité de neige reçue au cours de l’hiver affecte directement le cycle saisonnier et annuel de l’écoulement fluvial et de la disponibilité de l’eau en plus de représenter un élément clé de la surveillance des conditions de sécheresse, de l’analyse du risque d’incendie de forêt et de l’établissement de prévisions en matière d’inondation et d’écoulement.

Composantes affectant les bassins versants

Relief

Le relief revêt beaucoup d’importance pour les cours d’eau et leur bassin versant. Par exemple :

• Il permet de délimiter la ligne de partage des eaux, c’est-à-dire la ligne séparant les eaux qui s’écoulent vers l’est et l’ouest.
• L ’effet orographique des montagnes de l’ouest du Canada qui augmente les précipitations du côté exposé au vent d’une chaîne de montagnes causées par le soulèvement vertical (et le refroidissement) de l’air humide. Ce phénomène influe sur la quantité de pluie et de neige reçue qui s’accumule dans les lacs, les cours d’eau et sous terre.
• Les glaciers qui naissent dans les hautes montagnes exercent une influence sur l’écoulement fluvial au cours de l’été.
• Au cours de l’hiver, les chutes de neige sur les vastes terrains plats sont emportées par le vent, ce qui cause une distribution inégale des eaux d’une région à l’autre et par le fait même, des différences dans la disponibilité de l’eau entre ces régions.

Pergélisol

Il y a formation de pergélisol lorsque le sol reste à une température égale ou inférieure à 0 °C pendant une période minimale de 2 ans. Son épaisseur varie de quelques décimètres à la limite méridionale du pergélisol, à plus de 700 mètres dans l’archipel Arctique. Le pergélisol joue un rôle important en matière d’hydrologie à cause de son incidence sur l'infiltration, le ruissellement ainsi que sur le stockage et l'écoulement des eaux souterraines.

Bon nombre des milieux humides du Canada doivent leur existence, en partie tout au moins, à nos hivers rigoureux ainsi qu’en vertu du pergélisol sous-jacent qui entrave le drainage, comme nombre de milieux humides arctiques et subarctiques.

Forêts

Le cycle hydrologique est composé des éléments principaux suivants :

• les précipitations
• le débit et le stockage des eaux superficielles et souterraines
• l’évaporation à partir du sol, de la végétation, des lacs, des cours d’eau et des océans

Les forêts jouent un rôle déterminant dans le cycle hydrologique. En fait, l’ampleur de la couverture forestière ainsi que la santé et la maturité des forêts ont une incidence sur les patrons d’évapotranspiration, sur l’humidité du sol et sur le mouvement des eaux de pluie vers les eaux superficielles et souterraines. Les forêts filtrent également l’air et l’eau, aident à tempérer le climat, fournissent des habitats à la faune, stabilisent les sols et font partie intégrante de l’économie, de la culture, des traditions et de l’histoire du Canada.

Écozones terrestres

Les écozones sont de grandes zones écologiques sur la surface de la Terre et regroupent une grande variété d’écosystèmes tels que la forêt tempérée, les chaînes de montagnes, les prairies, la taïga, la toundra arctique, les réseaux hydrographiques importants, les littoraux et les terres agricoles. Chaque écozone a son propre climat, relief, type de sol, faune, flore et activités humaines. Au Canada, on compte 20 écozones, dont 15 sont des unités terrestres et 5 des unités marines.

Chaque écozone terrestre regroupe plusieurs bassins versants. Comme pour une écozone, chaque bassin versant comprend plusieurs types d’écosystèmes dont les écosystèmes aquatiques, riverains (en bordure d’un lac ou d’un cours d’eau, ripisylves), forestiers, agricoles, urbains et de milieu humide.

Couverture des terres

Chaque bassin versant est une composante de la Terre. La couche cartographique de la couverture des terres montre le type de couverture terrestre prédominant dans chaque bassin versant tel que la forêt, les arbustaies, la toundra, les prairies et les types de territoire mis en valeur dont les terres cultivées, en mosaïque ainsi que le territoire bâti et l’eau.