[PDF] RAPPORT FINAL RÉSEAU DACTIONS CONCERTÉES EN

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RAPPORT FINAL

RÉSEAU D'ACTIONS CONCERTÉES EN BASSINS VERSANTS AGRICOLES Projet de recherche et développement présenté au Conseil pour le développement de l'agriculture du Québec (Projet no.6009)

Préparé par:

Aubert Michaud, IRDA

Julie Deslandes, IRDA

Jacques Desjardins, IRDA

Michèle Grenier, IRDA

En Partenariat avec:

Avec la participation de :

- ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation - ministère de l'Environnement

Québec, Août 2009

ÉQUIPE DE RÉALISATION

Institut de recherche et développement en agroenvironnement

Aubert Michaud, Coordonnateur de projet

Julie Deslandes, Géomatique et télédétection Jacques Desjardins, Monitoring et aménagements hydro-agricoles

Michèle Grenier, bio-statistique

Pierre Audesse et l'équipe du laboratoire de physico-chimie de l'IRDA

Michel Noël et l'équipe technique de la Station de recherche de Saint-Lambert-de-Lauzon de l'IRDA

Club de fertilisation de la Beauce

Véronique Samson

Line Lamonde

Marielle Laferrière

Les producteurs et les bénévoles des bassins versants du réseau Fourchette

Club du bassin LaGuerre

Sylvie Thibeaudeau

François Cadrin

Sylvain Gascon

Les producteurs et les bénévoles des bassins versants du réseau La Guerre

Dura-Club

Evelyne Barriault

Elizabeth Vachon

Les producteurs et les bénévoles des bassins versants du réseau Walbridge Ministère de l'agriculture, pêcheries et de l'alimentation du Québec Direction régionale de Chaudières-Appalaches

Donald Lemelin

Armand Gagnon

Annie Goudreau

Direction régionale de la Montérégie, Secteur Est

Richard Lauzier

Roger Rivest

Mireille Molleur

Germain Pinard

Direction régionale de la Montérégie, Secteur Ouest

Robert Beaulieu

Louis-Claude Lavoie

Jean Filiatrault

Direction de l'environnement et du développement durable

Richard Laroche

Centre d'Expertise hydrique du Québec

François Godin

Jacques Lacasse

L'équipe technique du CEHQ

2

Le document peut être cité comme suit :

Michaud, A.R., J. Deslandes, J. Desjardins et M. Grenier. 2009. Réseau d'actions concertées en

bassins versants agricoles. Rapport final de projet. Institut de recherche et de développement en

agroenvironnement (IRDA). Québec, Québec, 155 p.

Ce projet a été réalisé avec le support financier du Fonds québécois pour le développement

durable, du Conseil pour le développement de l'agriculture du Québec et du programme d'aide technique de Couverture végétale du Canada. 3

Table des matières

Liste des tableaux........................................................................ ........................................ 6 Liste des figures........................................................................ .......................................... 8

1 DESCRIPTION DU PROJET........................................................................

........... 10

1.1 Objectifs........................................................................

.................................... 10

1.2 Méthodologie........................................................................

............................ 10

1.2.1 Sélection des bassins versants................................................................... 12

1.2.2 Diagnostic et aménagement hydro-agricole.............................................. 13

1.2.3 Bilans agronomiques........................................................................

......... 14

1.2.4 Monitoring aux exutoires des bassins....................................................... 15

1.2.4.1 Relevés météorologiques et hydrométriques........................................ 15

1.2.4.2 Échantillonnages ponctuels et dosages analytiques.............................. 16

1.2.4.3 Sondes multi-paramètres....................................................................... 17

1.2.5 Traitements statistiques........................................................................

..... 19

1.2.5.1 Estimations des flux de sédiments et nutriments.................................. 19

1.2.5.2 Détection de réponses de la qualité de l'eau aux actions concertées.... 20

2 RÉSULTATS ET ANALYSE........................................................................

.......... 23

2.1 Ruisseau Fourchette........................................................................

.................. 25

2.1.1 Diagnostic et aménagement hydro-agricole.............................................. 26

2.1.2 Bilan agronomique........................................................................

............ 28

2.1.3 Bilan hydrique........................................................................

................... 29

2.1.4 Flux de sédiments et nutriments............................................................... 32

2.1.5 Réponse de la qualité de l'eau à l'action concertée.................................. 35

2.2 Ruisseau Walbridge........................................................................

.................. 39

2.2.1 Diagnostic et aménagement hydro-agricole.............................................. 41

2.2.2 Bilan agronomique........................................................................

............ 43

2.2.3 Bilan hydrique........................................................................

................... 44

2.2.4 Flux de sédiments et nutriments............................................................... 47

2.2.5 Réponse de la qualité de l'eau à l'action concertée.................................. 53

2.3 Rivière La Guerre........................................................................

..................... 58

2.3.1 Diagnostic et aménagement hydro-agricole.............................................. 60

2.3.2 Bilan agronomique........................................................................

............ 62

2.3.3 Bilan hydrique........................................................................

................... 63

2.3.4 Flux de sédiments et nutriments............................................................... 66

2.3.5 Réponse de la qualité de l'eau à l'action concertée.................................. 71

2.4 Analyse technico-économique........................................................................

.. 77

2.5 Impacts du réseau........................................................................

...................... 80

2.5.1 Développement de méthodes et d'outils de diagnostic

......................... 80

2.5.1.1 Télédétection et atlas agroenvironnementaux....................................... 80

2.5.1.2 Analyses hydrologiques........................................................................

82

2.5.1.3 Mesure des flux de sédiments et nutriments......................................... 83

2.5.1.4 Détection de réponse de la qualité de l'eau aux actions

................. 83

2.5.1.5 Modélisation hydrologique................................................................... 84

4

2.5.2 Action collective et qualité du milieu....................................................... 84

3 DIFFUSION DES RÉSULTATS........................................................................

..... 88

4 HISTOIRE D'UNE RÉUSSITE........................................................................

....... 89

5 PLAN DE FINANCEMENT ET CONCILIATION DES DÉPENSES................... 91

6 RÉFÉRENCES........................................................................

................................. 91 Annexe I. Principales caractéristiques biophysiques des bassins versants expérimentaux ............ 94 Annexe II. Microtopographie et parcours de l'eau des bassins intervention du réseau.... 97 ............ 97 Annexe III. Indice de brillance des sols des bassins intervention du réseau dérivé des images multispectrales........................................................................ ............................ 100

Annexe IV. Description des

données agronomiques utilisées........................................ 103 Annexe V. Suivi hydrométrique et de la qualité de l'eau aux exutoires des bassins versants expérimentaux......................................................................... .......................... 104

Annexe VI. Coûts et bénéfices associés aux aménagements......................................... 148

Annexe VII. Photographies des aménagements............................................................. 151

5

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1. Aménagements hydro-agricoles réalisés dans le bassin versant du ruisseau Fourchette.. 28

Tableau 2. Bilan agronomique des bassins versants expérimentaux du ruisseau Fourchette pour la

période de référence et d'évaluation.........................................................................

................................ 29

Tableau 3. Durée et hauteurs des lames d'eau exportées correspondantes aux strates de débits

retenues pour le calcul des flux aux bassins Témoin et Intervention du ruisseau Fourchette............. 30

Tableau 4. Segmentation des lames d'eau en composantes de surface et souterraine sur la base des

signaux géochimiques captés par les sondes multiparamètres aux exutoires des bassins Intervention

et Témoin du ruisseau Fourchette pour les années de référence 2005 et 2006...................................... 32

Tableau 5. Concentrations moyennes pondérées pour le débit et les charges exportées de matières en

suspension et de nutriments aux exutoires des bassins versants expérimentaux Fourchette,

Intervention et Témoin, pour la période de référence (2001-2003) et d'évaluation (2004-2006)......... 32

Tableau 6. Valeurs F et probabilités associées aux effets et interactions du modèle d'analyse de

covariance appliquées aux observations de qualité de l'eau de la strate de débits de crue (débit

journalier > 1,4 mm/jour) du bassin Fourchette Intervention utilisant les observations du bassin Témoin en covariable......................................................................... ........................................................ 37

Tableau 7. Moyennes (anti-log) ajustées au modèle de covariance des observations de qualité de l'eau

de la strate de débits de crue (débit journalier > 1,4 mm/jour) du bassin Fourchette Intervention

utilisant les observations du bassin Témoin en covariable...................................................................... 37

Tableau 8. Aménagements hydro-agricoles réalisés dans le bassin versant Intervention du ruisseau

........................................................................... 42 Tableau 9. Bilan agronomique des bassins versants expérimentaux du ruisseau Walbridge pour les

périodes de référence et d'évaluation.........................................................................

.............................. 44

Tableau 10. Durée et hauteurs des lames d'eau exportées correspondant aux strates retenues pour le

calcul des flux aux bassins Témoin et Intervention du ruisseau Walbridge.......................................... 45

Tableau 11. Précipitations et hauteurs d'eau exportées totales et associées aux transferts souterrains

aux exutoires des bassins versants Walbridge Témoin et Intervention................................................. 46

Tableau 12. Concentrations moyennes pondérées pour le débit et charges exportées de matières en

suspension et de nutriments aux exutoires des bassins versants expérimentaux Walbridge,

Intervention et Témoin, pour la période de référence (2001-2003) et d'évaluation (2004-2006)......... 48

Tableau 13. Valeurs F et probabilités associées aux effets et interactions du modèle d'analyse de

covariance appliquées aux observations de qualité de l'eau de la strate de débits de crue (débit

journalier > 1,4 mm/jour) du bassin Walbridge Int ervention utilisant les observations du bassin Témoin en covariable......................................................................... ........................................................ 54

Tableau 14. Moyennes (anti-log) ajustées au modèle de covariance des observations de qualité de

l'eau de la strate de débits de crue (débit journalier > 1,4 mm/jour) du bassin Walbridge

Intervention utilisant les observations du bassin Témoin en covariable............................................... 56

Tableau 15. Aménagements hydro-agricoles réalisés dans le bassin versant Intervention de la rivière

La Guerre......................................................................... ........................................................................... 61 6

Tableau 16. Bilan agronomique des bassins versants expérimentaux de la rivière La Guerre pour les

périodes de référence et d'évaluation.........................................................................

.............................. 63

Tableau 17. Durée et hauteurs des lames d'eau exportée correspondant aux strates retenues pour le

calcul des flux aux bassins Témoin et Intervention de la rivière La Guerre......................................... 65

Tableau 18. Concentrations moyennes pondérées pour le débit et charges exportées de matières en

suspension et de nutriments aux exutoires des bassins versants expérimentaux de la rivière La

Guerre, Intervention et Témoin, pour la période de référence (2001-2003) et d'évaluation (2005-

.................................................................................... 67

Tableau 19. Valeurs F et probabilités associées aux effets et interactions du modèle d'analyse de

covariance appliquées aux flux hebdomadaires du bassin Intervention La Guerre utilisant les

observations du bassin Témoin en covariable.........................................................................

................. 73 Tableau 20. Moyennes (anti-log) ajustées au modèle de covariance des observations de flux hebdomadaires du bassin Intervention La Guerre ut ilisant les observations du bassin Témoin en ........................................................................... 73

Tableau 21. Investissements et retombés économiques dans la gestion et l'entretien du réseau

hydrographique suite aux aménagements de 2003 - 2004 dans les 3 bassins d'Interventions............. 79

Tableau 22. Bilan hydrique et flux spécifiques de sédiments et de nutriments estimés aux exutoires

des bassins versants Témoin et Intervention du ruisseau Fourchette, du ruisseau Walbridge et de la

rivière La Guerre en période de référence (2001-2

003) et en période d'évaluation (2004-2006)........ 87

7

LISTE DES FIGURES

Figure 1. Superficie et utilisation du sol des bassins versants expérimentaux du réseau d'actions

concertées en bassins versants agricoles.........................................................................

.......................... 12

Figure 2. Modèle numérique d'élévation (a), patron spatial du parcours des eaux de ruissellement (b)

et indice de brillance du sol dérivé de l'image multi-spectrale (c) d'un secteur du bassin versant

Intervention du ruisseau Wa

lbridge. La position basse du relief et la concentration du parcours de

l'eau explique ici la présence d'une zone mal égouttée du parcellaire................................................... 13

Figure 3. Dispositif de suivi hydrométrique et de qualité de l'eau incluant le limnimètre et le jaugeage

du débit (a), la sonde multi-paramètres à mobilité verticale (b) et l'échantillonnage ponctuel (c)..... 16

Figure 4. Dispositif expérimental d'installation des sondes multi-paramètres permettant la mobilité

de l'équipement dans la colonne d'eau.........................................................................

............................ 18

Figure 5. Exemple d'application de la méthode développée à la segmentation d'un hydrogramme de

crue automnale......................................................................... .................................................................. 19 Figure 6. Résultats de l'analyse de covariance appliquée aux observations de concentration en phosphore total du bassin versant Intervention Walbridge, utilisant les observations au bassin

Témoin en covariable, incluant les droites de régressions associées aux combinaisons PÉRIODE X

SAISON (a), les valeurs F et les probabilités associées aux effets et interactions du modèle (b) de

même que les moyennes ajustées au modèle et tests de différence significative (p < 0,05) (c)............. 22

Figure 7. Localisation des bassins Témoin et Interv ention du ruisseau Fourchette à l'intérieur du

bassin versant de la rivière Le Bras.........................................................................

................................. 26

Figure 8. Cartographie des aménagements hydro-agricoles réalisés dans le bassin versant du ruisseau

Fourchette (Michaud et coll., 2004).........................................................................

.................................. 27 Figure 9. Résultats de la segmentation des hydrogrammes en composantes de surface et souterraine

aux exutoires des bassins versants Fourchette Témoin et Intervention................................................. 31

Figure 10. Flux hebdomadaires de matières en suspension et de phosphore total estimés pour lesquotesdbs_dbs15.pdfusesText_21

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