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Une recherche examine les liens entre les débits d’eau et la faible teneur en oxygène dans la rivière Souris

Heather Husband
North Dakota Department of Environmental Quality
souris river sherwood - water matters

Les premiers résultats d’une étude en cours sur l’oxygène dissous dans le bassin de la rivière Souris indiquent qu’il n’y a pas de relation directe entre le débit d’eau et le niveau d’oxygène dans l’eau. Un certain nombre de facteurs jouent plutôt un rôle dans des conditions de faible teneur en oxygène.

Depuis 2019, le Conseil de la rivière Souris de la CMI mène une étude sur la dynamique de l’oxygène dissous, ou OD, par rapport au débit d’eau. L’objectif est de préciser comment les débits plus faibles influent sur la dynamique de l’OD dans la rivière Souris et d’aider le Conseil à examiner les objectifs de la qualité de l’eau.

L’OD est important pour favoriser un écosystème sain. De faibles concentrations d’OD peuvent avoir une incidence sur la vie aquatique comme les poissons, les moules ou les insectes qui font partie de la chaîne alimentaire, et causer la mort des poissons.

De faibles quantités peuvent aussi accroître la libération de nutriments et de métaux comme le phosphate, le fer et le manganèse des sédiments du lit de la rivière dans la colonne d’eau, ce qui peut causer d’autres problèmes de qualité de l’eau. Comme il est possible de gérer le débit de l’eau, le fait d’en apprendre davantage sur son incidence sur l’OD peut permettre aux gestionnaires de l’eau de s’assurer que les niveaux d’oxygène sont sains lorsque c’est possible.

Les mesures de l’OD du programme d’échantillonnage du Conseil de la rivière Souris sont en cours depuis les années 1970. Ces données indiquent que les concentrations ont souvent été inférieures à l’objectif de cinq milligrammes par litre, à la fois pendant les mois d’hiver où le débit d’eau est faible et en été pendant les périodes de stagnation.

Les mesures recueillies aux deux postes frontaliers (Sherwood et Westhope, tous deux au Dakota du Nord) dans le cadre des efforts actuels de surveillance du Conseil donnent aux chercheurs un aperçu des conditions à un moment précis dans le temps. Cependant, l’OD peut fluctuer de façon spectaculaire pendant une période de 24 heures, le plus souvent en présentant des valeurs plus élevées en après-midi et des valeurs plus faibles pendant la nuit jusqu’au petit matin.

Les concentrations d’OD sont influencées par de nombreux facteurs, notamment la température, l’activité photosynthétique des plantes et des algues, les solides dissous, l’aération par le vent et la turbulence dans la colonne d’eau, et la décomposition organique. Le débit du cours d’eau, à son tour, peut influencer bon nombre de ces facteurs.

Grâce au financement de l’Initiative internationale sur les bassins hydrographiques de la CMI, trois appareils de surveillance continue en temps quasi réel de l’OD de marque Aquatroll 600 ont été installés sur des sites dotés de jauges de débit correspondantes de l’United States Geological Survey (USGS), recueillant des mesures de température, d’OD et de conductance spécifique toutes les 15 minutes. Ces données permettront de mieux comprendre la durée et l’ampleur des conditions de faible teneur en oxygène et fourniront plus de renseignements sur la façon dont elles correspondent aux conditions du débit de la rivière.

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Une carte du bassin de la rivière Souris, dont les points bleus indiquent les trois sites de surveillance. Photo : US Geological Survey

Les sites de ce projet ont été choisis pour mieux saisir les influences potentielles sur l’OD dans les zones situées sous les principales structures de régulation du débit.

Le site de Sherwood, où la rivière quitte la Saskatchewan et pénètre dans le Dakota du Nord, se trouve sous les réservoirs Rafferty, Boundary et Grant Devine en Saskatchewan. Le site de Minot, au Dakota du Nord, se trouve en aval du lac Darling, qui est exploité par le US Fish and Wildlife Service. Le site de Westhope se trouve en aval de la Réserve faunique nationale J. Clark Salyer, également exploitée par le Fish and Wildlife Service. La réserve J. Clark Salyer contient une série de structures de régularisation de l’eau et de bassins que la rivière traverse avant de se déverser au Manitoba.

Les données de ce projet sont recueillies par l’USGS et accessibles au public sur le site Web du National Water Information System (Système national d’information sur l’eau).

Les sites de Sherwood et de Westhope ont des objectifs sur la qualité de l’eau établis par les gouvernements du Canada et des États-Unis, et sont surveillés au moyen d’échantillons distincts prélevés six à huit fois par année par Environnement et Changement climatique Canada et l’USGS dans le cadre de programmes d’échantillonnage annuels.

Les données recueillies depuis un an et demi ont donné des résultats intéressants. Les trois sites présentent des tendances diurnes (ou quotidiennes) et saisonnières radicalement différentes. 

Divers facteurs aux trois sites semblent avoir une influence sur l’OD. À Sherwood et à Minot, les températures plus froides de l’eau ont montré une augmentation de l’OD, probablement parce que l’eau plus froide peut contenir plus d’oxygène. À Minot, les barrages à faible hauteur de chute peuvent créer une certaine turbulence qui assure l’aération de la colonne d’eau sous la glace, augmentant ainsi les niveaux d’OD tout au long de l’hiver.

À Westhope, les concentrations d’OD ne semblaient pas suivre la même tendance que le débit pendant la majeure partie de l’année. Cette différence peut être attribuée à la forte influence des processus biologiques et chimiques qui se produisent dans les bassins en amont de la réserve J. Clark Salyer.

Bien que le débit puisse être important pour les niveaux d’OD à certains moments, selon les données recueillies, il ne détermine pas toujours les niveaux d’OD. Cependant, il a probablement une incidence sur les variables qui influent sur l’OD. Le Conseil prévoit que les données supplémentaires recueillies dans le cadre de ce projet fourniront suffisamment d’information pour effectuer une analyse statistique rigoureuse, ce qui devrait aider à déterminer les principaux facteurs d’amoindrissement de l’OD pour chaque site. Ces données serviront à modifier ou à compléter le programme d’échantillonnage actuel, au besoin.

L’étude doit se poursuivre jusqu’en 2024, ce qui devrait permettre aux chercheurs de recueillir des renseignements sur une gamme de conditions d’écoulement différentes.

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Graphiques montrant les concentrations d’oxygène dissous aux côtés des débits d’eau aux trois sites de surveillance au cours de l’étude. Photo : US Geological Survey
Heather Husband
North Dakota Department of Environmental Quality

Heather Husband has worked in the field of natural resources for more than 32 years and is currently an environmental scientist with the North Dakota Department of Environmental Quality. Husband is US co-chair of the Souris River Board’s Aquatic Ecosystem Health Committee.

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