Cours 15 - Effets des barrages, des centrales nucléaires et des voies maritimes

Question 1

Comment fonctionne un barrage hydroélectrique?

Answer 1

Au fil de l’eau:

• Aucun réservoir
• La puissance varie selon le débit du cours d’eau

Question 2

Quels sont les impacts physiques et chimiques d’un barrage hydroélectrique?

Answer 2

L’établissement d’un barrage pour des fins de
production d’électricité implique toujours des
changements :
• de la distribution de l’eau
• de l’écoulement de l’eau

Question 3

Les changements causés par un barrage hydro sont de natures différentes selon le stade de remplissage du réservoir. Vrai ou faux?

Answer 3

Vrai, sont de natures différentes avant, pendant et après le remplissage du réservoir

Question 4

Que se passe-t-il durant le remplissage du barrage hydro? (5)

Answer 4

• Le rapport surface de bassin de drainage/surface
de plan d’eau diminue –> un grand lac remplace
graduellement les lacs, les rivières et une partie du
bassin de drainage original
• La turbidité de l’eau augmente à cause de la mise en suspension de la matière organique se trouvant sur les terres noyées (dont les arbres)
• Tous les sels organiques, minéraux, les produits toxiques ou les métaux font une entrée abrupte dans
le lac en formation (ex: augmentation des taux de mercure des poissons)
• L’écoulement d’eau juste en aval du barrage est diminué de 100 %
• L’écoulement d’eau loin du barrage est grandement
diminué (80 à 90 % pour le barrage le plus en aval
dans le cas de LG menant à la Baie James)

Question 5

La baisse de débit en aval implique quoi?

Answer 5

Que le front d’eau salée de la Baie James remonte plus haut vers les rivières que précédemment

Question 6

La composition chimique de l’eau peut changer si..?

Answer 6

Le bassin de drainage résiduel est différent du bassin original

Question 7

Que se passe-t-il après le remplissage du barrage hydro? (2)

Answer 7

• Le niveau du réservoir ne suit pas nécessairement le
cycle naturel des crues dicté par la saison des pluies,
de la fonte des neiges et de la sécheresse
–> Il représente un compromis entre le cycle naturel et la stratégie d’opération des turbines (grande production d’électricité pour le chauffage en hiver)
–> Les variations de niveau du réservoir décrivent la zone de marnage
• L’eau dans la zone photique du réservoir est plus chaude et moins oxygénée que celle qui passait dans la rivière originale
–> Cette situation est accentuée par la matière organique en suspension
–> La turbulence est grandement réduite

Question 8

Le débit en aval du barrage dépend de quoi?

Answer 8

De la situation du barrage par rapport aux turbines

Question 9

Que se passe-t-il si le barrage est proche des turbines (e.g. près du
barrage principal de LG2)?

Answer 9

le débit dans le lit de la rivière originale variera selon la demande en électricité :
• le débit sera maximal en hiver
• et à peu près constant durant le reste de l’année

Question 10

Que se passe-t-il si l’eau qui passe par les turbines provient de l’assemblage de plusieurs bassins de drainage? Cette situation pourrait résulter en quoi?

Answer 10

Le débit en aval des turbines pourrait être plus élevé que le maximum observé à cet endroit avant le barrage

• -> Dans ce cas, le front d’eau salée à la Baie James sera variable avec les saisons mais en moyenne plus bas qu’originalement (surtout en hiver)
• Cette situation pourrait résulter en un morcellement du delta (érosion)

Question 11

Que se passe-t-il si le barrage est éloigné des turbines (e.g. près du barrage de la rivière Opinaca) et que le barrage sert à modifier la trajectoire de l’écoulement de l’eau?

Answer 11

Alors le débit juste en aval du barrage est presque nul

Question 12

Que crée cette dernière situation?

Answer 12

• Cette situation crée en aval des petits étangs d’eau stagnante dont la température est élevée et la
  concentration en oxygène est faible
• Le débit dans le cours d’eau loin du barrage est diminué (de 80-90 % dans le cas de la rivière Opinaca) à cause de la diminution nette et permanente de la taille du bassin de drainage

Question 13

Toujours après le remplissage, la diminution de l’écoulement de la rivière en aval de la digue pourrait faire en sorte que..?

Answer 13

Le front d’eau salée serait en moyenne plus haut qu’originalement

Question 14

Quel est l’impact biologique dans le réservoir? (et les 2 sous-impacts)

Answer 14

La formation d’un réservoir implique le passage d’un
milieu lotique (rivière) à lenthique (lac)
• création d’une zone pélagique dont l’eau est plus
chaude et moins oxygénée que celle de la rivière
originale
• favorise le développement d’une communauté planctonique pratiquement absente de la rivière originale

Question 15

Que se passe-t-il de la rivière originale au nouveau lac?

Answer 15

• érosion majeure à érosion secondaire
• plus de sédimentation
• changements au niveau de la faune benthique

Question 16

La zone de marnage a un effet ____ sur l’établissement d’invertébrés benthiques

Answer 16

Négatif

Question 17

Que fait la zone de marnage sur les invertébrés benthiques

Answer 17

Formation d’une communauté d’invertébrés benthique adaptés à des environnements où l’oxygène est rare
• ex. Oligochètes et les Chironomides (pigments respiratoires similaires à l’hémoglobine)
–> Des proies moins avantageuses pour les poissons

Question 18

Quels sont les changements observés dans la composition de la communauté de poissons?

Answer 18

• d’espèces benthivores-piscivores à des espèces
planctivores-piscivores
• diminution des espèces exigeantes en oxygène
dont plusieurs salmonidés
–> augmentation de la température de l’eau
–> diminution de la concentration en oxygène dans la zone photique

Question 19

Les barrages hydro causent une augmentation du taux de ____ et une augmentation de la concentration de produits ____

Answer 19

Parasitisme –> Plusieurs invertébrés zooplanctoniques sont des
intermédiaires porteurs de parasites de poissons
Toxiques –> La dissolution de métaux ou de produits toxiques présents dans les terres noyées (ex: mercure)

Question 20

Les produits toxiques ont-ils un effet limité dans le temps?

Answer 20

Oui, les concentrations reviennent au niveau original après x années (rapidité de dissolution et d’évacuation)

Question 21

Quels sont les impacts sur les poissons en développement?

Answer 21

• L’eau qui passe par les turbines est soumise à une
grande turbulence et pression
• Mort de plusieurs larves de poissons qui se trouvent
aspirés par les prises d’eau (effet de pression et de
décompression) –> Ex:
• La mortalité semble être une fonction linéaire du
débit des turbines

Question 22

Qu’est-ce qu’implique un changement de connectivité du réseau hydrographique?

Answer 22

• Si perte de connectivité –> Diminution des migrations
• Si augmentation de connectivité –> Introductions
potentielles d’espèces
ex. des poissons du bassin versant de la baie d’Ungava utilisent les voies d’eau créées par les barrages pour se propager vers le bassin versant de la Baie James

Question 23

Quels sont les impacts biologiques dans les rivières en aval (et les deux conséquences qui en découlent)?

Answer 23

Les impacts biologiques dans les rivières originales
dépendent de la quantité d’eau qui coule dans les
cours d’eau
• Effets de la profondeur de la prise d’eau –> Variations
thermiques (eau trop froide ou trop chaude)
• Turbulence dans les turbines –> Peut causer des embolies gazeuses (trop d’O2 dans l’eau)

Question 24

Que cause une sursaturation des gaz dissous?

Answer 24

Embolies gazeuses
causant des mortalités massives de poissons (ex: été 2019, 4 épisodes de mortalité de poissons dans la rivière du Lièvre en Outaouais)

Question 25

Que causent les variations de température (tjr causées par les barrages hydro)?

Answer 25

• interférence avec le développement larvaire
• augmentation du pourcentage de poissons qui possèdent des malformations
• impact sur processus physiologiques : métabolisme, croissance, digestion, etc.

Question 26

Le fort débit en hiver peut aussi balayer les ___ automnales (dont celles de certains salmonidés)

Answer 26

Frayères

Question 27

L’eau évacuée peut contenir une quantité d’O2 élevée
(prise d’eau dans l’épilimnion) ou faible (prise d’eau dans l’hypolimnion) par rapport aux conditions originales et ainsi..?

Answer 27

Changer la structure de la communauté

Question 28

La distribution des poissons (et d’autres organismes)

peut être influencée par ..?

Answer 28

La position du front marin à l’embouchure des rivières affectées

Question 29

La communauté de poissons qui habite les segments de rivière qui ne reçoivent que peu ou pas d’eau (devenus une suite d’étangs) se transforme pour contenir de plus en plus de..?

Answer 29

Poissons planctivores d’eau chaude et moins oxygénée

Question 30

L’______ des étangs et l’augmentation des

macrophytes qui se décomposent en hiver implique aussi une plus grande probabilité de « winterkill »

Answer 30

Eutrophisation

Question 31

Quels sont les effets de la construction de barrages sur les saumons chinook de la rivière de Columbia? (7)

Answer 31

• Une femelle de saumon chinook pond en moyenne
5 000 oeufs
• Le taux moyen de survie du stade oeuf à alevin est de 33 % (1 650 alevins)
• Le taux moyen de survie du stade alevin au stade
smolt est de 50 % (825 smolts descendent à la mer)
• Franchir un barrage résulte en un taux de mortalité
de 15 % (décompression, chocs mécaniques ou
embolie) –> Après 4 barrages, 431 smolts arrivent à la mer
• La mortalité naturelle et la pêche permettent à 6
poissons de remonter frayer quelques années plus tard
• Le taux de réussite des poissons par des passes
migratoires est de 80 %
• Après 4 barrages, il ne reste que 2 adultes sur 5 000 oeufs pondus pour frayer

Question 32

Quelles sont les solutions pour minimiser l’influence des barrages sur les populations de poissons?

Answer 32

• Minimiser l’amplitude de la zone de marnage
• Ajuster la position des prises d’eau pour minimiser
les chocs thermiques
• Créer des seuils pour augmenter la taille et la
profondeur des étangs en aval des barrages
• Minimiser le nombre de barrages en série
• Ensemenser, déboiser-reboiser, solidifier les
berges, aménager des frayères

Question 33

Quel est le type d’effet majeur des centrales nucléaires?

Answer 33

Effet thermique

Question 34

Les fuites radioactives au niveau des centrales (excluant les problèmes associés à l’entreposage des déchets nucléaires) sont, très courantes. Vrai ou faux?

Answer 34

Faux, sont pratiquement nulles

Question 35

Les centrales nucléaires pompent de l’eau de l’extérieur pour..?

Answer 35

Refroidir le réacteur (bien qu’en théorie, l’eau n’entre jamais en contact direct avec le réacteur)

Question 36

L’eau rejetée des centrales est donc ..?

Answer 36

Plus chaude (de l’ordre de 10 degrés Celsius) que celle des plans d’eau naturels

Question 37

Quelles sont les étapes de l’énergie nucléaire?

Answer 37

La fission d’atomes (A)
provoque une chaleur qui
transforme l’eau en vapeur.
Cette vapeur sous pression (B) active une turbine (C)
Turbine fait tourner un alternateur (D)
La vapeur se condense et retourne aux générateurs de
vapeur (E), puis le cycle recommence

Question 38

Parmi les effets potentiels les plus importants des centrales, on remarque :

Answer 38

• L’eau chaude sortant sous pression peut causer un choc thermique et des embolies aux poissons des
environs
• Une fois l’équilibre d’oxygène rétabli, la température élevée peut contrarier les exigences thermiques de la physiologie et de la frai :
–> diminuer le taux d’éclosion et
–> augmenter le taux de malformation des jeunes
• La température élevée augmente la production de
phytoplancton, de macrophytes, l’activité
bactérienne et la probabilité de winterkill
• L’augmentation de la production locale augmente
aussi la sédimentation et peut influencer la qualité
des sites de frai

Question 39

Quelles sont 2 bonnes façon de remédier à ces problèmes de centrales nucléaires?

Answer 39

• Une façon de remédier à ces problèmes est de refroidir l’eau à l’aide de bassins externes
• Il est prudent, comme dans le cas des barrages hydroélectriques, de ne pas mettre plusieurs centrales
  en série sur un même cours d’eau

Question 40

Historiquement, la communauté de poissons des Grands Lacs étaient composées de 2 espèces principales, lesquelles?

Answer 40

• truites grises (Salvelinus namaycush)

* une espèce de hareng (Leucichthyes artedi)

Question 41

Que s’est-il passé en 1830?

Answer 41

Au début des années 1830, la construction du canal de
Welland permet aux bateaux de passer les chutes du
Niagara

Question 42

Le canal de Welland permet quoi également?

Answer 42

Ce canal donne aussi l’occasion à quelques espèces migratrices marines d’envahir les Grands Lacs

Question 43

Quels sont les 4 changements dans la composition de la communauté de poissons des Grands Lacs?

Answer 43

• Les saumons Atlantique (Salmo salar) peuvent
remonter les Grands Lacs
• La présence de saumons Atlantique et de truites grises limitent l’explosion démographique des aloses (Alosa pseudoharengus)
• Pendant quelques décennies, l’exploitation des saumons et des truites est florissante
• Vers 1860, à cause de la forte exploitation, il y a une
disparition des saumons

Question 44

La disparition des saumons a trois effets, lesquels?

Answer 44

1) Elle diminue la pression de prédation sur les aloses et permet l’augmentation de la taille de la population d’aloses
2) Elle augmente la compétition des aloses subie par les harengs
3) Elle intensifie la pêche sur les harengs qui disparaissent donc à cause de l’augmentation de la compétition par les aloses et de l’augmentation de leur exploitation

Question 45

La lamproie marine (Petromyzon marinus) se
propage dans le Lac Ontario à l’aide des ____
vers 1890

Answer 45

Écluses

Question 46

Quels 3 autres lacs sont aussi affectés par les lamproies?

Answer 46

Les Lacs Huron (1930), Michigan et Supérieur (1940)

Question 47

L’apparition des lamproies cause la perte de quoi? En quelle année?

Answer 47

L’apparition des lamproies cause la perte presque

totale des truites grises en 1950

Question 48

Des programmes de traitements ____ (années après années) visent à faire diminuer la population de lamproies

Answer 48

Chimiques

Question 49

Les lamproies diminuent effectivement vers les années 1960, mais..?

Answer 49

Sans pour autant résulter en une augmentation de la population de truites

Question 50

Les Grands Lacs ont été les sujets de plusieurs tentatives d’_____ de saumons Atlantique, chinook, et coho

Answer 50

Introduction

Question 51

Depuis les années 1980, les gestionnaires tentent de supporter la population de truites grises par des..?

Answer 51

Ensemencements massifs ; les aloses servent de poissons fourrages (proies)

Question 52

Des écluses ont été construites pour relier le Rhin au Danube créant ainsi une voie maritime permettant..?

Answer 52

La navigation entre l’Océan Atlantique et la Mer Noire

Question 53

Cependant, le Rhin contient des..?

Answer 53

Lamproies marines

Question 54

La communauté des poissons du Danube supporte plusieurs pêches commerciales qui pourraient être affectées par l’introduction des lamproies du Rhin. Vrai ou fo

Answer 54

Vrai

Question 55

Quelle a été une solution trouvée au problème du Rhin et du Danube?

Answer 55

Une solution trouvée au problème a été de se servir
de certaines sections des écluses reliant le Rhin et le
Danube comme émissaires des eaux chaudes qui sortent des centrales nucléaires déjà en place

Question 56

L’eau de ces sections des écluses est gardée à quelle température? Pk?

Answer 56

L’eau de ces sections des écluses est gardée assez
chaude pour que toute lamproie qui entre dans les
écluses soit tuée…