Glaces fluviales et inondations par embâcle : comprendre et prévenir les risques

Glaces fluviales et inondations par embâcle : comprendre et prévenir les risques

Aperçu des processus liés aux glaces fluviales

Les couverts de glace sont une caractéristique naturelle des rivières en climat nordique, notamment au Québec et dans les provinces de l’Est du Canada. Ils se forment par des échanges thermiques complexes entre la rivière et l’atmosphère pendant des périodes prolongées de froid. Dans la majorité des régions habitées du Québec, la formation de la glace débute au début décembre et continue de s’épaissir jusqu’en mars. Ensuite, avec la hausse des températures de l’air et de l’irradiance solaire entre la mi-mars et le début avril, la glace commence à se dégrader. Cette détérioration thermique du couvert de glace est souhaitée par les municipalités, puisqu’elle affaiblit la structure de la glace et permet sa dislocation graduelle, ce qui favorise une dérive en aval sans formation d’embâcles.

Qu’est-ce qui cause les embâcles ?

Il arrive toutefois qu’en fin d’hiver, une fois le couvert de glace entièrement formé, une montée soudaine du débit — causée par des épisodes de pluie sur neige ou une fonte rapide du couvert de neige liée à une hausse des températures— provoque une fracturation du couvert. De grands blocs de glace intacts peuvent alors être mobilisés vers l’aval. Ces blocs risquent de s’accumuler contre un couvert de glace intact en aval ou dans des tronçons de rivière dont les caractéristiques morphologiques ou hydrauliques favorisent la formation d’embâcles (ex. : méandres prononcés, étranglements du chenal, ruptures de pente ou zones de faible profondeur). Des embâcles peuvent aussi se former contre des structures anthropiques comme des quais, des rampes de mise à l’eau ou des bâtiments et installations récréatives situés dans la plaine inondable.

Une fois l’embâcle formé, l’eau en amont est contrainte de s’écouler sous la face inférieure rugueuse de la glace accumulée, ce qui réduit considérablement la section efficace d’écoulement. Pour compenser cette perte, le niveau d’eau en amont augmente afin de générer l’énergie nécessaire pour forcer l’écoulement sous l’embâcle. Ce phénomène entraîne une élévation rapide du niveau d’eau en amont, menant souvent à un débordement du lit mineur.

Impacts et défis liés aux inondations par embâcle

Les ruptures dynamiques de couvert de glace posent de sérieux risques aux communautés en raison de leur déclenchement soudain et de leur comportement imprévisible. Le niveau d’eau peut monter de plusieurs mètres en quelques minutes, ce qui complique grandement la mise en place des mesures d’urgence et les procédures d’évacuation.

Prévoir où et quand un embâcle se formera demeure un défi majeur pour les autorités. La localisation, la sévérité et l’étendue des inondations qui y sont associées dépendent d’un enchevêtrement complexe de facteurs climatiques, hydrologiques et géomorphologiques. Cette imprévisibilité complique la délimitation des zones inondables et limite l’utilité des observations historiques. De plus, les changements climatiques devraient modifier à la fois la fréquence, l’intensité et l’étendue spatiale des embâcles, rendant les méthodes traditionnelles de cartographie des zones inondables inadéquates.

Notre approche pour déterminer les risques d’embâcles et évaluer la circulation des glaces fluviales

Le projet de modernisation du cadre réglementaire en milieux hydriques prend en compte les embâcles en définissant les zones d’embâcles précédemment touchées, relevant d’un niveau d’aléa très sévère. Cependant, il est difficile de définir l’étendue des crues des embâcles survenus dans le passé. Avizo est donc là pour aider les municipalités, les MRC et les clients privés à mieux comprendre le danger que représentent les embâcles sur leur territoire en offrant des services dans le domaine.

Pour aider ses clients à mieux comprendre les risques d’embâcles dans leur région et à déterminer si un projet donné pourrait nuire à la libre circulation des glaces, (un avis permettant d’évaluer l’impact sur la circulation des glaces conformément à l’article 331, al. 1(4)a) du Règlement sur l’encadrement d’activités en fonction de leur impact sur l’environnement), Avizo propose une expertise fondée sur les avancées scientifiques récentes en matière de cartographie des risques liés aux glaces fluviales. Dépendamment de la complexité du projet, notre approche peut reposer sur une combinaison d’analyses rigoureuses, notamment:

• La compilation d’un inventaire exhaustif des embâcles documentés historiquement;

• La réalisation d’un relevé des cicatrices de glace sur les arbres en bordure de rivière pour détecter les élévations associées à des embâcles passés;

• L’analyse des séries de données climatiques, de débits et de niveaux d’eau pour mieux comprendre les conditions hydroclimatiques propices à la formation d’embâcles;

• L’examen de la morphologie de la rivière pour identifier les secteurs susceptibles de favoriser les embâcles;

• L’utilisation d’outils de télédétection, incluant l’imagerie satellite et les observations par drone, pour détecter les motifs de couvert de glace;

• L’application de méthodes de modélisation hydraulique statistique pour délimiter les zones probables d’inondation par embâcle, les niveaux d’eau correspondants et les zones à risque d’avoir la glace en circulation.

Les résultats de cette analyse multidisciplinaire sont synthétisés pour fournir un portrait clair des zones les plus à risque d’inondation par embâcle et des hauteurs d’eau attendues. Les clientes bénéficient ainsi d’une compréhension approfondie de la vulnérabilité de leur territoire, ce qui leur permet d’envisager des mesures d’atténuation efficaces et de s’assurer de la libre circulation des glaces fluviales.