Ce dossier public vise à décrire les travaux de caractérisation hydrogéologique qui ont été réalisés dans la région de Saint-Édouard-de-Lotbinière, dans le sud du Québec, dans le cadre d'un projet sur les impacts potentiels de l'exploration et de l'exploitation des gaz de shale sur les aquifères. La région d'étude couvre environ 500 km2 dans la portion nord-est de la plateforme sédimentaire du Saint-Laurent, entre le fleuve Saint-Laurent et le piémont appalachien. Quinze puits d'observation ont été forés au roc lors du projet. La majorité des puits ont environ 50 mètres de profondeur (150 mètres pour le plus profond). L'épaisseur et les propriétés hydrauliques des dépôts quaternaires ont été investiguées au droit de chacun des forages. Suite à ces investigations, quatre hydrofaciès ont été définis pour représenter l'hétérogénéité des dépôts à l'échelle de la région d'étude. De plus, les variations piézométriques et barométriques ont été suivies sur l'ensemble des puits sur une période allant d'un à deux ans. Ceci a permis de caractériser le comportement de l'aquifère régional et de déterminer les conditions de confinement des nappes recoupées par les puits. Il a ainsi été démontré que le substrat rocheux de la région renferme des nappes généralement captives. Enfin, les conductivités hydrauliques du socle rocheux ont également été estimées grâce à des essais in situ de perméabilité à charge variable. Celles-ci s'étalent sur quatre ordres de grandeur et sont généralement plus faibles à proximité du piémont appalachien. Ces travaux contribuent à améliorer la connaissance des aquifères dans une région où les enjeux de quantité et de qualité de la ressource en eaux souterraines sont importants.

This study compares the performance of single U-pipe, double U-pipe, and coaxial ground heat exchangers (GHE) equipped with standard HDPE and thermally enhanced (TE) pipes. Sizing calculations and 10-year hourly simulations were carried out with the GLHEPro software using as input a synthetic thermal load profile of a reference, heating-dominated, medium office building located in the U.S. climate zone 5B enclosing Colorado. Energy consumption by the ground heat and ground loop pumps were then calculated from the simulated outputs. Finally, a life-cycle cost analysis was performed to compare the total costs (construction and operation) net present value of the GHEs equipped with TE pipes with those equipped with standard HDPE pipes. Results showed that the double U-pipe with thermally enhanced pipes was the best option for the conditions considered in the study. Depending on the configuration, the use of TE pipes instead of standard HDPE pipes allowed a reduction of the GHE length between 9 and 14.8 % and a reduction of the construction cost between 3.3 and 8.6 %. For each configuration tested, the operation costs were similar between the GHEs equipped with HDPE and TE pipes. This study demonstrates that GHEs equipped with TE pipes can be a financially viable and environmentally beneficial solution, especially if secondary benefits are factored in such as saved footprints on available real estate.

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AVANT-PROPOS ET REMERCIEMENTSJ'ai découvert au cours de ce projet de recherche le monde complexe et fascinant de la glace de mer. J'ai eu beaucoup de plaisir à réaliser ce projet et je ne verrai plus jamais la glace de la même façon. La rédaction de mon mémoire a été le défi le plus important que j 'ai eu à relever jusqu'à maintenant et je suis très fier d'être passé au travers.Je voudrais prendre le temps de remercier tous ceux qui m'ont soutenu tout au long de mon parcours. Sans eux je n'y serais jamais arrivé. RÉSUMÉAu printemps, l'accroissement de la température de l'air et de l'irradiation solaire mènent à la réouverture et à l'expansion du réseau de canaux dans la glace de mer. Ainsi qu'illustré par l'épisode de drainage de la saumure au début de la période de fonte, l'accroissement du diamètre des canaux de saumure se traduit par une augmentation de la perméabilité de la glace permettant des éventuels écoulements poreux.Les crêtes de pression sont des obstacles de grande échelle qui font un blocage sur le courant marin et génèrent des champs de pression dans leur sillage. L'inversion des courants causée par le cycle de marée conduit à l'établissement d'un cycle semi-diurne sur le champ de pression à l'interface glace-océan aux abords des crêtes. La glace étant perméable au printemps, cela se traduit par un effet de pompage qui suggère l'existence d'un processus d'exportation nette de saumure vers l'océan. D'un point de vue thermodynamique, cela résulterait parallèlement en une exportation de chaleur latente associée à une fonte volumique de la glace. Considérant que les modèles actuels ne prennent en compte qu'une fonte de l'interface glace-océan, cette dynamique serait d'un impact significatif sur les bilans d'énergie des mers recouvertes de glace en période de fonte.Ce projet de recherche vise à explorer la dynamique des échanges poreux glace-océan aux abords des crêtes. Dans un premier temps, nous avons développé un modèle numérique d'une glace de mer poreuse soumise à un champ de pression à son interface glace-océan. Notre modèle est complètement défini par les équations différentielles de conservation de la masse, du mouvement, des sels et de la chaleur qui sont couplées via l'équation de la température de congélation de l'eau de mer. Les équations sont discrétisées sur une grille numérique rectangulaire de type Arakawa C avec un maillage homogène à pas constant et sont résolues par une méthode numérique aux volumes finis.Les résultats obtenus à partir de notre modèle nous ont permis de valider l'hypothèse d'une exportation de saumure de la glace vers l'océan dans le sillage d'une crête de pression. En outre, l'étude de la dynamique du bassin de saumure contenue dans la glace située derrière la crête montre que l'écoulement généré dans la glace est principalement orienté verticalement avec une légère composante horizontale en direction de la quille. Le processus vertical d'adaptation hydrodynamique de la saumure au cours d'un cycle de marée peut être décrit en 2 phases: une phase d'expulsion de la s...