Maëlys Le Mouël
Candidate au doctorat en génie, École de technologie supérieure (ÉTS Montréal)
Publication primée : Investigation of 3D circulation and secondary flows in the St. Lawrence fluvial estuary at a tidal junction
Publiée dans : Estuarine, Coastal and Shelf Science
Résumé
Un estuaire est une zone de transition où l’eau douce d’un fleuve rencontre l’eau salée de la mer. C’est un milieu d’interface complexe, où interagissent les courants du fleuve, la marée, le vent, la forme des berges et la profondeur du fond. Dans le cas du Saint-Laurent, ces interactions se produisent sur une grande échelle et varient dans le temps, rendant la compréhension et la prévision des courants particulièrement difficiles.
Véritable fierté québécoise, l’estuaire du Saint-Laurent est l’une des plus grandes voies navigables au monde et un patrimoine naturel exceptionnel. Il fournit à lui seul 45 % de l’eau potable consommée au Québec. Cependant, cet environnement unique est aujourd’hui confronté à des pressions croissantes : événements extrêmes comme la tempête Elliott de 2022 (marnage record de 7,16 m à Québec), montée du niveau marin favorisant la remontée d’eau salée vers l’amont, menace sur l’approvisionnement en eau des villes de Québec et Lévis, et impacts sur la biodiversité locale.
Ces défis soulignent l’urgence de disposer d’outils capables de décrire finement l’hydrodynamique (mouvement de l’eau) du Saint-Laurent. Pour cela, une modélisation numérique tridimensionnelle (3D) de haute résolution a été développée afin de représenter avec précision les courants autour de l’île d’Orléans. Le modèle a été validé grâce à des mesures de vitesse de courant collectées sur le terrain, avec une précision spatiale et temporelle jamais atteinte dans ce domaine. Cette validation poussée renforce considérablement la fiabilité des résultats et permet de représenter les dynamiques de courants actuelles.
L’étude démontre clairement que les modèles bidimensionnels (2D), encore très utilisés aujourd’hui, ne suffisent pas à représenter correctement les phénomènes hydrodynamiques complexes propres à ce type d’environnement. En comparant directement les approches 2D et 3D, elle prouve que la troisième dimension devient indispensable dans certaines zones, notamment là où la profondeur varie fortement et lors des inversions de courant entre marée montante et marée descendante.
La modélisation permet également de documenter des phénomènes rarement observés : mouvements d’eau d’une berge à l’autre, variations verticales de vitesse, décalages dans l’inversion des courants, vortex, recirculations et zones de turbulence localisée. Ces découvertes fournissent des informations précieuses pour la protection de la qualité de l’eau potable, la gestion de l’érosion, la prévention des inondations, la planification d’infrastructures maritimes et la sécurité de la navigation.
En somme, cette recherche apporte des informations précieuses pour gérer durablement l’estuaire du Saint-Laurent, tout en offrant une méthode applicable à d’autres estuaires à l’échelle mondiale.