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Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection Une analyse 15 juin 2013 Céline Marier St-Bonaventure.

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1 Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection Une analyse 15 juin 2013 Céline Marier St-Bonaventure

2 Le projet de règlement… … comporte une section visant à règlementer linstallation destinée à rechercher ou à exploiter du pétrole, du gaz naturel, de la saumure ou un réservoir La section V du projet de règlement La section V du projet de règlement Pétrole et gaz naturel Pétrole et gaz naturel 2

3 Le projet de règlement… … autorise la fracturation Ne spécifie pas si cest avec de leau, un autre fluide, du gel, de la mousse ou par un autre procédé. Ne spécifie pas si cest avec de leau, un autre fluide, du gel, de la mousse ou par un autre procédé. 3

4 Le projet de règlement … … ne distingue pas forage conventionnel et forage non conventionnel Forage conventionnel: vise gisements de gaz ou de pétrole formés dans une roche-mère et qui ont migré vers des zones pièges situées plus haut. Forage conventionnel: vise gisements de gaz ou de pétrole formés dans une roche-mère et qui ont migré vers des zones pièges situées plus haut. 4

5 Le projet de règlement … … ne distingue pas forage conventionnel et forage non conventionnel Forage non conventionnel: vise gisements de gaz ou de pétrole formés dans une roche-mère et qui y sont restés piégés ou qui ont migré dans des roches réservoir plus ou moins imperméables. Nécessitent la fracturation. Forage non conventionnel: vise gisements de gaz ou de pétrole formés dans une roche-mère et qui y sont restés piégés ou qui ont migré dans des roches réservoir plus ou moins imperméables. Nécessitent la fracturation. 5

6 Le projet de règlement … … interdit de forer à moins de 400 mètres sous la base dun aquifère Il est impossible de prévoir de façon précise comment une fracture induite va se propager. Il est impossible de prévoir de façon précise comment une fracture induite va se propager. Les mesures microsismiques 3D nous indiquent après coup comment les fractures se sont propagées. Les mesures microsismiques 3D nous indiquent après coup comment les fractures se sont propagées. 6

7 Tableau 1 Extensions verticales de fracturations hydrauliques naturelles (« offshore » de Mauritanie, Namibie et Norvège) et de fracturations hydrauliques stimulées (shale Barnett et Marcellus aux E-U) Source: Davies et al., 2012 Extensions verticales de fracturations hydrauliques Moyenne (mètre) La plus grande (mètre) Nombre de fractures Mauritanie Namibie Norvège Barnett n/d588 plusieurs milliers Marcellus n/d536 7

8 Le projet de règlement … … interdit de forer à moins de 300 mètres dun site de prélèvement deau effectué pour la consommation humaine Et pour la consommation animale? Et pour la consommation animale? 8

9 Étude sur 64 puits deau potable au N-E de la Pennsylvanie … Puits deau potable de profondeur variant entre 900 à 1800 mètres. Puits deau potable de profondeur variant entre 900 à 1800 mètres. Puits deau potable situés à moins ou à plus de 1 km de la tête du puits de gaz de schiste. Puits deau potable situés à moins ou à plus de 1 km de la tête du puits de gaz de schiste. 9

10 Étude sur 64 puits deau potable au N-E de la Pennsylvanie … Méthane biogénique: issu de la fermentation de matière organique par des bactéries. Gisements en général petits et de faible profondeur. Méthane biogénique: issu de la fermentation de matière organique par des bactéries. Gisements en général petits et de faible profondeur. 10

11 Étude sur 64 puits deau potable au N-E de la Pennsylvanie … Méthane thermogénique: produit en absence doxygène par transformation de matière organique sous forte pression et haute température. Méthane thermogénique: produit en absence doxygène par transformation de matière organique sous forte pression et haute température. 11

12 Tableau 2 Concentration de méthane (mg/L), composition de lisotope C 13 dans le méthane de leau des puits deau potable et proximité des puits de gaz Source: Osborn et al., 2011 Note: La valeur de CH 4 mesurée la plus élevée a été de 64 mg/L Puits (n) CH 4 (mg/L) δ 13 C-CH 4 () Origine du méthane Puits deau potable (21) à moins de 1 km ± 7 thermogénique Puits deau potable (13) à plus de 1 km ± 11 biogénique ou mixte 85% des puits à létude contenaient du méthane (CH 4 ) 12

13 Tableau 3 Présence/absence de léthane, du propane et du butane dans leau des puits deau potable et proximité des puits de gaz Source: Osborn et al., 2011 Puits (n) éthanepropanebutane Puits deau potable (26) à moins de 1 km Présent dans 21/26 puits Présent dans 8/26 puits Présent dans 2/26 puits Puits deau potable (34) à plus de 1 km Présent dans 3/26 puits Absent de tous les puits 13

14 Le projet de règlement … … demande au responsable dun puits de forage de procéder à une caractérisation initiale du territoire visé avant le début des travaux Caractérisation du territoire visé = études hydrogéologiques Caractérisation du territoire visé = études hydrogéologiques 14

15 Vulnérabilité des eaux souterraines à la contamination Lindice de vulnérabilité des eaux souterraines (ID) reflète le niveau de risque de contamination de leau causée par lactivité humaine. Le projet provincial de Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection réfère à la méthode DRASTIC comme moyen dévaluation de cette vulnérabilité. Le projet provincial de Règlement sur le prélèvement des eaux et leur protection réfère à la méthode DRASTIC comme moyen dévaluation de cette vulnérabilité. 15

16 D R A S T I C = profondeur de la nappe deau = recharge efficace = nature géologique de laquifère = type de sol = topographie (pente du terrain) = impact de la zone vadose = conductivité hydraulique de laquifère 16

17 Importance des paramètres Limportance relative de chaque paramètre dans lestimation de la vulnérabilité est évaluée par un poids fixe, variant entre une valeur de 5 pour les facteurs les plus significatifs et une valeur de 1 pour les facteurs qui le sont moins. Limportance relative de chaque paramètre dans lestimation de la vulnérabilité est évaluée par un poids fixe, variant entre une valeur de 5 pour les facteurs les plus significatifs et une valeur de 1 pour les facteurs qui le sont moins. 17

18 Poids respectifs des Paramètres DRASTIC ParamètrePoids D= Profondeur de la nappe deau 5 R= Recharge efficace 4 A= Nature géologique de laquifère 3 S= Type de Sol 2 T= Topographie (pente du terrain) 1 I= Impact de la zone vadose 5 C= Conductivité hydraulique

19 Cotes associées au paramètre Une fois les données relevées, chaque paramètre se voit attribuer une cote variant de 1 à 10 en fonction des conditions locales. Une fois les données relevées, chaque paramètre se voit attribuer une cote variant de 1 à 10 en fonction des conditions locales. Une cote faible correspond à des conditions de moindre vulnérabilité et plus la cote est élevée, plus la vulnérabilité est grande. Une cote faible correspond à des conditions de moindre vulnérabilité et plus la cote est élevée, plus la vulnérabilité est grande. 19

20 Cotes pour la profondeur de la nappe de leau Profondeur de la nappe deau (m) Cote 0 – 1,5 10 1,5 – 4,5 9 4,5 – 9,5 7 9, – 31,0 2 > 31,0 1 20

21 Cotes pour la recharge efficace Recharge efficace (cm/an) Cote 0 – – – >

22 ID = (Dp x Dc) + (Rp x Rc) + (Ap x Ac) + (Sp x Sc) + (Tp x Tc) + (Ip x Ic) + (Cp x Cc) où « p » est le poids du paramètre et « c » la cote associée. Exemple: ID = (5 x 3) + (4 x 6) + (3 x 6) + (2 x 5) + (1 x 9) + (5 x 8) + (3 x 4) ID = ID =

23 Évaluation de la vulnérabilité Degré de vulnérabilité Indice de vulnérabilité (ID) Faible < 101 Moyen Fort Très fort > 200 Les valeurs de ID varient de 23 à 226 et sont regroupées en quatre classes. 23

24 Les 4 hypothèses fondamentales de la méthode DRASTIC La source de contamination est située à la surface du sol La source de contamination est située à la surface du sol Les contaminants sont entraînés depuis la surface du sol jusquà laquifère par infiltration Les contaminants sont entraînés depuis la surface du sol jusquà laquifère par infiltration Le contaminant a la même mobilité que leau souterraine Le contaminant a la même mobilité que leau souterraine La nature du contaminant nest pas prise en compte La nature du contaminant nest pas prise en compte 24

25 Le projet de règlement … … demande au responsable dun puits de forage de procéder à une caractérisation initiale du territoire visé avant le début des travaux Caractérisation du territoire visé = études hydrogéologiques Caractérisation du territoire visé = études hydrogéologiques qui ne traitent pas des eaux à plus de 200 mètres profondeur 25

26 Bureaudaudiences publiques sur lenvironnement Rapport 273 Développement durable de lindustrie des gaz de schiste au Québec Rapport denquête et daudience publique Février

27 27

28 Groupe de recherche interuniversitaire sur les eaux souterraines (GRIES) Regroupe des chercheurs et des professeurs spécialisés en eaux souterraines qui proviennent de différentes Universités et de quelques ministères Regroupe des chercheurs et des professeurs spécialisés en eaux souterraines qui proviennent de différentes Universités et de quelques ministères A pour mission daccroître la connaissance sur les eaux souterraines et de contribuer à assurer la pérennité de cette ressource importante A pour mission daccroître la connaissance sur les eaux souterraines et de contribuer à assurer la pérennité de cette ressource importante 28

29 Groupe de recherche interuniversitaire sur les eaux souterraines souligne … …la méconnaissance des échanges entre les eaux souterraines superficielles et les eaux plus profondes …la méconnaissance des échanges entre les eaux souterraines superficielles et les eaux plus profondes …que les fluides [de fracturation] pourraient remonter dans les aquifères des niveaux supérieurs, remontée favorisée par la présence de failles …que les fluides [de fracturation] pourraient remonter dans les aquifères des niveaux supérieurs, remontée favorisée par la présence de failles …que les effets de cette remontée ne se feront probablement sentir quà moyen ou à long terme. …que les effets de cette remontée ne se feront probablement sentir quà moyen ou à long terme. 29

30 En conséquence, le BAPE est davis 1 o «... quil faudrait combler les lacunes dans la compréhension de lécoulement des eaux souterraines à des profondeurs de plus de 100 m dans les formations rocheuses des basses-terres du Saint- Laurent ». 2 o «... que la vulnérabilité des aquifères à une contamination potentielle provenant du sous-sol occasionnée par lexploration et lexploitation du gaz de shale devrait être établie par des études scientifiques ». 30

31 Le BAPE constate donc 1 o «... quil ny a aucune étude évaluant le risque que pourrait présenter, à moyen et à long terme, les eaux de fracturation contaminées dans le shale dUtica. ». 2 o «... [qu] il ny a pas au Québec de cartographie localisant des fractures naturelles existant dans les formations rocheuses et qui pourraient potentiellement servir de chemin préférentiel à lécoulement de leau de fracturation vers un aquifère ». 31

32 3 o «... quune contamination des eaux souterraines provenant de la zone de fracturation pourrait mettre plusieurs dizaines dannées avant de se manifester en surface, étant donné la profondeur de la zone de fracturation hydraulique et les caractéristiques des formations géologiques. ». 32

33 Les contaminants potentiels Méthane (CH 4 ) et autres hydrocarbures: 64% des puits nouvellement forés fuient (par lévent ou le long du puits à cause de la mauvaise qualité du scellement entre la formation géologique et le ciment du puits). Méthane (CH 4 ) et autres hydrocarbures: 64% des puits nouvellement forés fuient (par lévent ou le long du puits à cause de la mauvaise qualité du scellement entre la formation géologique et le ciment du puits). 33

34 Les contaminants potentiels Additifs chimiques: ajoutés à leau de fracturation pour différentes raisons Additifs chimiques: ajoutés à leau de fracturation pour différentes raisons -limiter la prolifération des microorganismes -limiter la corrosion du fer -augmenter la viscosité du fluide -diminuer la friction -faciliter le retour des eaux de reflux -contrôler le pH -diminuer la tension superficielle -dissoudre les métaux -agir comme antimoussant 34

35 Les contaminants potentiels Les eaux saumâtres contenues dans la formation rocheuse dont on ne connaît ni la composition, ni la toxicité. Les eaux saumâtres contenues dans la formation rocheuse dont on ne connaît ni la composition, ni la toxicité. 35

36 Les contaminants potentiels Environ 50% des eaux de fracturation demeurent dans le shale (ou autre formation rocheuse) de façon irréversible. Environ 50% des eaux de fracturation demeurent dans le shale (ou autre formation rocheuse) de façon irréversible. Que dire de leurs possibles réactions avec les éléments chimiques déjà présents dans la formation rocheuse? Que dire de leurs possibles réactions avec les éléments chimiques déjà présents dans la formation rocheuse? 36

37 Le projet de règlement … … demande au responsable dun puits de forage de procéder à une caractérisation initiale du territoire visé avant le début des travaux Analyse physico-chimique pour avoir un portrait de la qualité des sources deau avant les forages Analyse physico-chimique pour avoir un portrait de la qualité des sources deau avant les forages et aussi à une analyse physico-chimique des sources deau utilisée pour la consommation humaine 37

38 Quel type danalyse physico-chimique? Benzène, toluène, éthylbenzène, xylène, éthane, hydrocarbures pétroliers, propane, etc. Benzène, toluène, éthylbenzène, xylène, éthane, hydrocarbures pétroliers, propane, etc. Méthane (CH 4 ) dissous et signature isotopique stable (δ 13 C-CH 4 ) du méthane, le cas échéant. Méthane (CH 4 ) dissous et signature isotopique stable (δ 13 C-CH 4 ) du méthane, le cas échéant. Arsenic, calcium, étain, fer, plomb, radium, strontium et plusieurs dizaines dautres composés. Arsenic, calcium, étain, fer, plomb, radium, strontium et plusieurs dizaines dautres composés. 38

39 Le projet de règlement … … établit des aires de protection en fonction du nombre de personnes alimentées par un puits deau potable ou un aqueduc Il est question ici de distances séparatrices Il est question ici de distances séparatrices 39

40 Catégories de prélèvement deau Aqueduc Aqueduc municipal Établissements desservis Nb de personnes Catégorie 1 ouioui > 500 Catégorie 2 ouioui ouinon 21 et + non enseignement, détention, santé et services sociaux 21 et + Catégorie 3 non transformation alimentaire, entreprises touristiques non < ou = 20 40

41 Le projet de règlement prévoit que… … Les travaux de forage destinés à rechercher ou à exploiter du pétrole, du gaz naturel, de la saumure ou un réservoir souterrain ainsi que la réalisation dun sondage stratigraphique sont interdits dans laire de protection éloignée dun prélèvement deau souterraine de catégories 1 et 2. 41

42 Aires de protection pour eaux souterraines Aire de protection éloignée Aire par rapport au site de prélèvement deau Étude dun professionnel Catégorie 1 calculée via données recueillies dans 3 puits dobservation selon la superficie du terrain au sein duquel les eaux souterraines y circulant vont éventuellement être captées par le prélèvement deau Catégorie 2 délimitée par un rayon de 2 km en amont hydrogéologique ou idem à la catégorie 1 42

43 Donc, il peut y avoir travaux de forage pour toute la catégorie 3, et partout où il ny a pas daqueduc, exceptions faites des établissements denseignement, de détention, de santé et de services sociaux. Donc toute la campagne! Et ce à 300 mètres dun puits deau potable. Donc, il peut y avoir travaux de forage pour toute la catégorie 3, et partout où il ny a pas daqueduc, exceptions faites des établissements denseignement, de détention, de santé et de services sociaux. Donc toute la campagne! Et ce à 300 mètres dun puits deau potable. 43

44 Le projet de règlement prévoit que… … Les travaux de forage destinés à rechercher ou à exploiter du pétrole, du gaz naturel, de la saumure ou un réservoir souterrain ainsi que la réalisation dun sondage stratigraphique sont interdits dans laire de protection intermédiaire dun prélèvement deau de surface de catégories 1 et 2. 44

45 Aires de protection pour eaux de surface Aire de protection intermédiaire Lac Fleuve St-Laurent Autre cours deau Catégories 1 et 2 3 km autour du site de prélèvement 15 km en amont du site de prélèvement et, si zone de marées, 15 km en aval du site de prélèvement 10 km en amont du site de prélèvement 45

46 Principe de précaution incontournable Cartographie et caractéristiques des nappes phréatiques incomplètes Cartographie et caractéristiques des nappes phréatiques incomplètes Possibles échanges entre les eaux souterraines superficielles et les eaux plus profondes Possibles échanges entre les eaux souterraines superficielles et les eaux plus profondes Méconnaissance de lécoulement des eaux souterraines à des profondeurs de plus de 100 mètres Méconnaissance de lécoulement des eaux souterraines à des profondeurs de plus de 100 mètres 46

47 Principe de précaution incontournable Vulnérabilité inconnue des aquifères à une contamination potentielle provenant du sous-sol Vulnérabilité inconnue des aquifères à une contamination potentielle provenant du sous-sol Connaissance incomplète de la localisation des failles et des fractures naturelles Connaissance incomplète de la localisation des failles et des fractures naturelles Méconnaissance de la toxicité pour la santé humaine et pour lenvironnement des fluides de fracturation mêlés à leau déjà présente dans la shale Méconnaissance de la toxicité pour la santé humaine et pour lenvironnement des fluides de fracturation mêlés à leau déjà présente dans la shale 47

48 Références Ake Gabriel Etienne, Kouassi Dongo, Boyossoro Hélène Kouadio, Brou Dibi, Mahaman Bachir Saley, Jean Biemi, Contribution des Méthodes de Vulnérabilité Intrinsèque DRASTIC et GOD à LEtude de la Pollution par les Nitrates dans la Région de Bonoua (Sud-Est de la Côte dIvoire) BAPE, Développement durable de lindustrie des gaz de schiste au Québec, Rapport 273, Février Côté Marie-Josée, Yves Lachance, Charles Lamontagne Miroslav Nastev Renée Plamondon, Nadine Roy. Vulnérabilité de laquifère régional à la contamination Davies, Richard J., Simon A. Mathias, Jennifer Moss, Steinar Hustoft, Leo Newport, Hydraulic fractures : How far can they go? Marine and Petroleum Geology, Volume 37, Issue 1, Novembre 2012, p Durand, Marc, Réponses à neuf questions techniques + une 10e pas technique, mais linguistique, https://www.facebook.com/notes/gaz-de-schiste/r%C3%A9ponses-%C3%A0-neuf-questions- techniques-une-10e-pas-technique-mais- linguistique/ ?__a=1&__user= &__adt=15%3C%2Fp%3E%3Cp%3E https://www.facebook.com/notes/gaz-de-schiste/r%C3%A9ponses-%C3%A0-neuf-questions- techniques-une-10e-pas-technique-mais- linguistique/ ?__a=1&__user= &__adt=15%3C%2Fp%3E%3Cp%3E par Gaz de schiste, 12 décembre EPA, DRASTIC: A Standardized System for Evaluating Ground Water Pollution Potentiel Using Hydrogeologic Settings, EPA/600/2-87/035, Juin MENANI Mohamed Redha, Département Science de la Terre, Université de Batna, Algérie, Evaluation et cartographie de la vulnérabilité à la pollution de l'aquifère alluvionnaire de la plaine d'El Madher, Nord-Est algérien, selon la méthode Drastic, Science et changements planétaires / Sécheresse. Volume 12, Numéro 2, , Juin Osborn, Stephen G., Avner Vengosh, Nathaniel R. Warner, Robert B. Jackson, Méthane contamination of drinking water accompanying gas-well drilling and hydraulic fracturing, PNAS, volume 108, no 20, 17 mai


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