Lac Saint-Charles
Historique
Entre 1854 et 1934, la Ville de Québec puisait son eau potable dans la rivière Saint-Charles sans qu’aucune modification ou construction n’ait été faite. Le lac Saint-Charles et son bassin versant constituaient un milieu naturel peu habité, en équilibre écologique, et également un attrait pour la région de Québec, on y pratiquait notamment la pêche au touladi. Avec le temps, la fréquentation du territoire, les activités récréo-touristiques dans le haut-bassin versant, le développement d’autres activités économiques (exploitation forestière, sablière, gravière et carrière) ainsi que la construction de routes et de résidences particulières ont augmenté. Le secteur gardait toutefois une vocation de villégiature.
En 1934, un barrage a été construit à l’embouchure du lac Saint-Charles afin de contrôler le débit de son effluent, la rivière Saint-Charles. L’hydrologie naturelle du lac fut donc modifiée et le niveau de l’eau s’éleva d’environ un mètre. Un déséquilibre écologique s’en suivi et marqua le début des modifications de la qualité de l’eau du lac (Tremblay 1999).
En 1950, le barrage fut rehaussé de 2,5 mètres au-dessus de son niveau naturel, entraînant une élévation totale du niveau de l’eau de 2 mètres par rapport au niveau naturel, submergeant ainsi les basses terres environnantes sur des largeurs allant jusqu’à 50 mètres (Tremblay et al. 2001). La plus grande conséquence de cette mise en eau fut l’inondation des berges et l’érosion des rives, apportant de la terre arable et de l’humus vers le fond du lac et transformant le lit original, fait de sable et de graviers, en un lit de vase (Figure 2.2). Ce processus d’envasement apporte de la matière organique qui est ensuite dégradée par les bactéries dont l’activité hétérotrophe occasionne une grande consommation d’oxygène au fond du lac et peut être à l’origine d’épisodes estivaux d’hypoxie et d’anoxie de l’hypolimnion (Légaré 1998b). Ces inondations ont également occasionné la création d’un important marécage, le Marais du Nord, situé à l’extrême nord du lac Saint-Charles. Ce marais, sur lequel arrive la rivière des Hurons, est constitué de zones peu profondes propices au réchauffement. Ainsi, plus chaudes et moins denses, les eaux oxygénées des affluents restent en surface, empêchant le renouvellement des eaux profondes de l’hypolimnion et son oxygénation (Légaré 1998b). Par ailleurs, la hausse du niveau du lac entraîna une modification de sa forme ainsi qu’un changement de la qualité physico-chimique de l'eau. Par exemple, la submersion de la plaine riveraine a provoqué l’augmentation du rapport « superficie du lac/profondeur moyenne ». Ainsi, le lac Saint-Charles, initialement petit et profond est devenu une grande étendue d’eau peu profonde.
Figure 2.2. Schéma du processus d’envasement d’un lac consécutif à la hausse du niveau de l’eau.
Depuis environ 20 ans, les pressions anthropiques augmentent de façon accélérée tant en aval et qu’en amont du lac Saint-Charles :
- En aval : la demande en eau potable de la population desservie par le réseau d’aqueduc de la Ville de Québec s’accroît d’année en année, augmentant ainsi la pression sur le lac
Saint-Charles. - En amont: dans le haut-bassin versant l’urbanisation s’accroît, augmentant ainsi les pressions sur les écosystèmes du territoire. Les activités récréo-touristiques prennent de l’expansion et l’étalement de l’agglomération urbaine de la ville de Québec atteint désormais le bassin versant du lac.
Caractéristique
Le lac Saint-Charles est le plus grand plan d’eau du bassin versant de la rivière Saint-Charles avec une superficie de 3,6 km2. Il est divisé en deux bassins de morphométrie différente. Le bassin nord contient 70% du volume total du lac et sa profondeur maximale est de 16.5 m alors que la colonne d’eau du bassin sud, moins profonde, atteint un maximum de 4 m. Les principaux affluents du lac sont la rivière des Hurons, drainant 82% du bassin versant, et le lac Delage, tous deux se déversent à l’extrémité nord du lac (Légaré 1998a). L’unique effluent du lac Saint-Charles est la rivière du même nom située à l’extrémité sud du lac. Le lac Saint-Charles est le réservoir d’eau potable pour plus de 250 000 résidants de la ville de Québec.
Les caractéristiques physico-chimiques et biologiques du lac Saint-Charles sont présentées
dans le tableau 2.1.
| Tableau 2.1 Données descriptives du lac Saint-Charles. | |
| Superficie | 332 ha |
|---|---|
| Volume | 14 810 000 m3 |
| Profondeur maximale | 16.5 m (bassin nord) |
| Taux de renouvellement | 22.7 jrs (bassin nord) et 7.6 jrs (bassin sud) |
| pH | 7.6 |
| Transparence | 2.8 m |
| Oxygène dissous | ≈ 10 mg/L (hypoxie et anoxie au fond du bassin nord) |
| Phosphore total | 10.9 μg/L |
| Chlorophylle a | 6.1 μg/L |
Le bassin versant du lac Saint-Charles a une superficie de 167.7 km2 et couvre principalement trois municipalités: les Cantons-Unis de Stoneham-et-Tewkesbury, la ville de Lac-Delage et la ville de Québec (Figure 2.1).
| Tableau 2.2 Évolution de la population des trois principales localités du bassin versant du lac Saint-Charles |
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En 2006, la population de ce territoire était évaluée à 7 850 habitants, soit environ 47 habitants par km. La plus grande portion du bassin versant se retrouve dans les Cantons-Unis de Stoneham-et-Tewkesbury (65%). La population du bassin versant du lac Saint-Charles connaît une croissance soutenue depuis le début des années 1970.
Le territoire du bassin versant du lac Saint-Charles appartient au type de climat subpolaire subhumide. Au point de vue bioclimatique, le gradient latitudinal et surtout altitudinal différencie trois étages bioclimatiques : l’étage inférieur favorable à l’érablière à tilleul (jusqu’à 200 m), l’étage intermédiaire propice à l’érablière à bouleau jaune et l’étage supérieur couvert par la sapinière à bouleau jaune (au-dessus de 400 m) (Gérardin et Lachance 1997).
D’un point de vue géologique, le bassin versant du lac Saint-Charles s’inscrit dans l’unité géographique des Petites Laurentides. Celles-ci sont caractérisées par un système de petites vallées et de collines dont l’altitude et la force des pentes s’accentuent à mesure qu’on approche du plateau laurentien situé quelques kilomètres plus au nord. Le paysage du bassin versant de la rivière Saint-Charles, au même titre que tous les autres bassins environnants, est dominé par une morpho-sédimentologie héritée de l’époque glaciaire et de la déglaciation. Sur le pourtour des collines dominent des formations sablo-graveleuses issues de la fonte glaciaire. Les fonds lacustres et les marécages sont le résultat de la fonte de lambeaux glaciaires et d’une sédimentation associée à des épisodes de lacs glaciaires et à l’invasion de la mer post-glaciaire (Mer de Champlain). Ces épisodes ont laissé des sédiments fins (argiles, limons et sables fins) dans le fond des vallées. La configuration de certaines cuvettes lacustres, dont celle du lac Saint-Charles, témoigne bien de cette influence glaciaire. Les plaines composées de sédiments fins ou de matériaux glaciaires légèrement ennoyés se sont graduellement entourbées dans les secteurs où le drainage était déficient. Sur le pourtour des lacs Delage, Saint-Charles, Clément, etc., les basses terres riveraines, exondées suite au retrait des eaux de fontes glaciaires et marines, se sont transformées en marécages et en tourbières.
État du lac Saint-Charles
Les dernières études décrivent le lac Saint-Charles comme étant dans un état mésotrophe avancé. Sa dégradation vers l’état eutrophe serait freinée uniquement par le fait que l’eau se renouvelle fréquemment (temps de résidence moyen de 22,7 jours). Lors des travaux effectués à l’automne 2007, le lac présentait plusieurs indices correspondant à un lac eutrophe. En effet, les cyanobactéries ont dominé la communauté phytoplanctonique pendant plusieurs semaines au cours des mois d’août et de septembre. Lors d’une floraison de cyanobactéries, la concentration en chlorophylle-a avait atteint une valeur ponctuelle maximale de 300 μg/L. Enfin, du fait de sa stratification thermique (empêchant le mélange et l’apport d’oxygène atmosphérique en profondeur) et de la dégradation bactérienne benthique de la matière organique, un important déficit en oxygène a été noté dans les zones profondes du bassin nord du lac. De faibles concentrations en oxygène dans l’hypolimnion constituent un indice d’eutrophisation. Par ailleurs, le lac Saint-Charles possède une grande diversité de plantes aquatiques. On y retrouve entre autres, le Rubanier (Sparganium sp.), le Grand nénuphar jaune (Nuphar variegatum), la Sagittaire à large feuille (Sagittaria latifolia), la Brasénie (Brasenia schreberi), etc. La présence d’une grande diversité d’espèces est une caractéristique des lacs mésotrophes. De plus, des herbiers de Myriophylle à épis (Myriophyllum spicatum), espèces exotiques envahissantes affectionnant les zones situées entre 0.5 et 3.5 m de profondeur, sont présents en assez grande quantité dans le bassin sud (dans les Marais du sud et après le barrage) et moindrement dans le bassin nord. Actuellement, cette espèce ne domine pas l’écosystème, mais compte tenu de la faible profondeur du bassin sud, cela pourrait se produire assez rapidement (APEL, 2008).Évaluation de l’état des rives
L'indice de la qualité des bandes riveraines (IQBR) est un outil développé par le MDDEP servant à évaluer la condition écologique d’un milieu riverain. Cet indice est construit autour de l'évaluation de la proportion de la rive étudiée recouverte par l'une des composantes des écosystèmes riverains, soient : la forêt, les arbustaies, les herbaçaies naturelles, les cultures, les friches et pâturages, les coupes forestières, le sol nu, le socle rocheux et les infrastructures. Une cote est donnée à chaque composante afin d’obtenir la valeur finale de l’IQBR. La cote estime le potentiel de chacune des composantes à remplir les fonctions écologiques qui définissent l’habilité de l’écosystème riverain à maintenir et à soutenir les communautés d’organismes terrestres et aquatiques dans un état d’équilibre et propre à celui des milieux naturels. En multipliant cette cote à la proportion de la rive évaluée représentée par cet élément, on obtient une note sur 10 de la qualité de ce segment d'écosystème riverain.
