Méthodologie

La carte interactive de la qualité de l’eau a été rendue possible grâce aux données du programme de suivi de la qualité de l’eau, en cours depuis 2007. Les sections suivantes résument le travail qui été effectué, du prélèvement des données jusqu’à la mise en ligne de l’application.

Prélèvement des données

Le programme de suivi de la qualité de l’eau des rivières du bassin versant de la rivière Saint-Charles est l’un des nombreux projets de l’APEL qui visent à assurer la pérennité et la qualité de l’eau sur le territoire. Depuis 2007, 15 rivières et ruisseaux sont suivis sur une base régulière et des prélèvements y sont réalisés. Les tournées d’échantillonnage se déroulent entre les mois d’avril et de novembre, pour un nombre de visites par station variant de 7 à 16 durant la saison. Sur le terrain, nous mesurons les caractéristiques physicochimiques du cours d’eau (pH, température, débit, conductivité, oxygène dissous, turbidité, chlorophylle a, ions chlorures) à l’aide d’instruments spécialisés (sonde multiparamétrique YSI 6600 V2, vélocimètre) et nous collectons des échantillons pour l’analyse en laboratoire (phosphore total, matières en suspension, coliformes fécaux, azote ammoniacal, azote total, nitrites-nitrates). Suite à leur compilation et à leur analyse, les données recueillies sont ensuite validées et archivées dans une base de données récemment développée par l’APEL. À l’automne 2011, la compilation des données du programme de suivi rivière a été complétée, ce qui a permis de réaliser le projet de carte interactive.

Traitements des données

La présente section décrit les opérations qui ont été effectuées sur les données pour réaliser cette application. Nous y expliquons entre autres le choix des paramètres à représenter, les traitements et les indices calculés, ainsi que la méthode de classification.

Un tri a d’abord été effectué sur les données, permettant de sélectionner les stations les plus valables statistiquement. Ensuite, nous avons déterminé les paramètres à être utilisés pour les représentations cartographiques. En tout, 9 paramètres ont été inclus dans les traitements qui permettront de calculer un indice global de qualité de l’eau. Les résultats bruts ont ainsi été rassemblés pour quelque 40 stations.

Une première série de calculs a été réalisée pour chacun des paramètres, soit le calcul de la moyenne annuelle et de la moyenne mensuelle ainsi que leur minimum et maximum. Les résultats ont ensuite été classés en fonction d’une cote de qualité qui leur a été attribuée. En effet, 5 classes de qualité de l’eau, variant entre « Bonne » et « Très mauvaise », permettent d’interpréter les moyennes annuelles de chaque paramètre. La méthode de classification est basée sur les mêmes valeurs d’intervalles que l’indice de qualité bactériologique et physicochimique du MDDEP (IQBP). Le calcul de l’IQBP correspond au calcul de la médiane pour tous les paramètres retenus et la valeur la plus faible est utilisée pour déterminer l’indice final de la qualité de l’eau (consulter la section Calcul de IQBP pour plus de détails). Dans la section Cartographie qui suit, un tableau détaille ces classes et la symbologie qui leur a été attribuée.

Une deuxième série de traitements a été réalisée, cette fois pour obtenir les valeurs annuelles de l’IQBP. Pour calculer cet indice, nous utilisons le plus de paramètres possible parmi les neuf sélectionnés. De ces derniers, nous ne conservons que ceux qui fournissent suffisamment de résultats pour la période couverte par la cartographie, qui remonte jusqu’à 2007.

L’entreposage des données a été effectué par l’importation de 4 tables distinctes dans Google Fusion Tables, un service de gestion de données en ligne optimisé pour la cartographie. Cette récente technologie permet, entre autres, de faciliter l’interaction entre les informations géographiques et les données statistiques sur la qualité de l’eau. Ainsi, nous avons d’abord importé une table de points géoréférencés correspondant aux stations d’échantillonnages. À cette étape, aucune donnée de qualité de l’eau n’était associée à cette table. Cette table nous permet de gérer facilement les stations qui sont affichées par l’application et facilite la mise à jour des informations descriptives par station. Deux autres tables de données ont ensuite été importées dans Fusion Tables, il s’agit des tables de données sur la qualité de l’eau, l’une contenant les moyennes annuelles et l’indice de l’IQBP, l’autre contenant les moyennes mensuelles. Fusion Tables permet de fusionner ces tables entre elles, créant alors une relation entre les stations et les données de qualité de l’eau. Finalement, nous avons ajouté une table de polygones qui sert à afficher les limites spatiales des 7 sous-bassins du bassin versant de la rivière Saint-Charles.

Calcul de l’IQBP

Dans le cadre de la carte interactive de l’APEL, la qualité de l’eau des rivières du bassin versant de la rivière Saint-Charles est représentée par l’Indice de la qualité bactériologique et physicochimique (IQBP). L’utilisation de l’IQBP répond à un besoin de dresser un portrait global de la qualité de l’eau et permet d’intégrer un ensemble de paramètres à un point et à un moment donné. Les cotes de qualité de l’IQBP sont présentées au tableau 1.

L’IQBP est « basé sur le paramètre ayant la plus faible valeur, permettant ainsi d’évaluer les usages potentiels tels que la baignade, les activités nautiques, l’approvisionnement en eau à des fins de consommation, ainsi que la protection de la vie aquatique et des plans d’eau contre l’eutrophisation. L’IQBP permet donc de classer un cours d’eau selon cinq catégories variant de A (bonne qualité) à E (très mauvaise qualité). Cependant, cet indice a l’inconvénient de mesurer les polluants de façon ponctuelle (une fois par mois au cours de la saison estivale) alors que leur concentration peut varier d’un jour à l’autre » (MDDEP 2002).

Tableau 1: Échelle de classification de la qualité d’eau en fonction de l’IQBP (MDDEP 2010)

Rappelons que l’IQBP a connu une évolution depuis qu’il a été développé en 1996. Initialement, il était constitué de dix paramètres: « le phosphore total, les coliformes fécaux, la turbidité, les matières en suspension, l’azote ammoniacal, les nitrites-nitrates, la chlorophylle a totale (chlorophylle a et phéopigments), le pH, la DBO5 et le pourcentage de saturation en oxygène dissous. Dans certains cas, en raison de la disponibilité des données ou de particularités régionales naturelles, un nombre inférieur de descripteurs peut avoir été sélectionné. Ainsi, l’IQBP7 est basé sur les sept variables suivantes : le phosphore total, les coliformes fécaux, la turbidité, les matières en suspension, l’azote ammoniacal, les nitrites-nitrates et la chlorophylle a totale. Pour chacun des descripteurs retenus, la concentration mesurée est transformée, à l’aide d’une courbe d’appréciation de la qualité de l’eau, en un sous-indice variant de 0 (très mauvaise qualité) à 100 (bonne qualité). L’IQBP d’un échantillon donné correspond au sous-indice du descripteur présentant la valeur la plus faible. L’IQBP attribué à une station d’échantillonnage pour une période donnée correspond à la valeur médiane des IQBP obtenus pour tous les prélèvements réalisés pendant cette période » (MDDEP 2002). Ce nombre a été réduit à six en 2010. Selon Serge Hébert (Com. 2010), le Réseau-rivières [1] a cessé d’analyser la demande biochimique en oxygène (DBO) puisque celle-ci ne représentait pas un problème de manière générale au Québec, alors que l’oxygène dissout (OD) n’est plus échantillonné parce que ses valeurs varient trop au cours d’une même journée. Le pH, quant à lui, n’est plus prélevé à l’échelle du Québec, car il varie en fonction du substrat, ce qui diffère trop d’un endroit à l’autre, par exemple entre le Bouclier canadien et les Appalaches (Com. 2009). Finalement, le MDDEP ne tient plus compte de la turbidité lors du calcul de l’IQBP. Elle serait trop influencée, entre autres, par la force hydrique inhérente à une rivière. Toutefois, cette donnée est toujours prélevée pour tenter de valider la théorie en fonction des particularités régionales et locales.

Dans le cas de la carte interactive de l’APEL, le calcul de IQBP est basé sur un minimum de quatre paramètres en raison d’une limitation de données pour certaines stations, et peut atteindre 7 paramètres. Étant donné que toutes les stations du bassin versant de la rivière Saint-Charles sont situées sur le Bouclier canadien, nous avons choisi d’inclure le pH. Aussi, depuis 2011, nous incluons la turbidité. En effet, à l’exception de la zone urbanisée de la rivière Saint-Charles, la turbidité semble être un excellent indicateur des perturbations ponctuelles causées par l’érosion après une pluie ou des travaux et ne semble pas être influencée par la force hydrique inhérente des rivières. Nous incluons l’oxygène dissous car nous avons pu vérifier que ce paramètre varie de façon considérable seulement aux stations où l’ensemble des autres paramètres est aussi de mauvaise qualité.

En cas de doute, nous vous invitons à nous contacter ou à consulter les rapports d’analyse sur notre site Internet.

 

Cartographie

Les classes de qualité de l’eau sont représentées par cinq catégories de couleurs : verte, bleue, jaune, orange et rouge, qui se référent à une qualité bonne, satisfaisante, douteuse, mauvaise et très mauvaise, respectivement. Cette symbologie permet d’illustrer les variations spatiales de la qualité de l’eau sur le territoire pour un paramètre sélectionné. Puisque les catégories de qualité sont les mêmes pour chaque paramètre, il est également possible de comparer l’état de la qualité de l’eau entre les différents paramètres.

Afin de mieux illustrer l’évolution de la qualité de l’eau dans le temps, nous avons intégré une ligne du temps à la carte interactive. Cette option permet de suivre aisément les variations interannuelles de la qualité de l’eau des rivières, de constater des tendances à long terme ou encore de cibler des épisodes de perturbation.

Le graphique des moyennes annuelles (diagramme à bandes verticales) utilise la technologie Google Chart Tools. Ce graphique illustre les valeurs moyennes du paramètre ou de l’indice sélectionné sur une base annuelle. Ces valeurs correspondent à des concentrations mesurées (CF, PT, MES, NH3, O2) ou des indices calculés (pH, IQBP).

Le graphique des moyennes mensuelles (diagramme en courbes et points) a quant à lui été construit à l’aide de l’outil de visualisation JavaScript dygraph. On y illustre les valeurs moyennes de concentrations ou d’indices sur une base mensuelle. Ce graphique est conçu pour afficher uniquement les mois qui possèdent des résultats d’échantillonnage, de sorte que la période hivernale n’influence pas la tendance générale.

Source : MDDEP, L'eau au Québec : une ressource à protéger. http://www.mddep.gouv.qc.ca/eau/sys-image/glossaire1.htm

Classes de qualité d’eau selon les paramètres

Source : MDDEP, L’eau au Québec : une ressource à protéger. http://www.mddep.gouv.qc.ca/eau/sys-image/glossaire1.htm

Outils utilisés

Références

  • Hébert, Serge. Biologiste, Responsable du réseau rivières au MDDEP (Communication personnelle automne 2009 et hiver 2010).
  • MDDEP, L’eau au Québec : une ressource à protéger. Consulté en ligne 12 novembre 2009 et septembre 2011. http://www.mddep.gouv.qc.ca/eau/inter.htm

[1] Le réseau rivières est le programme de suivi développé par le MDDEP à l’échelle de la province de Québec.