Modeling water quality in an oil sands compensation lake: Fid-Bau Portal

Modeling water quality in an oil sands compensation lake

Kavanagh, Richard J

L’exploitation des mines de sables bitumineux à ciel ouvert situées en Alberta nécessite souvent que les opérateurs miniers vident des lacs et détournent des rivières pour pouvoir accéder au minerai situé sous ces étendues et cours d’eau. Il est possible des créer des « lacs de compensation » pour créer un nouvel habitat destiné à contrebalancer la disparition de l’habitat des poissons causée par les activités minières et pour respecter les autorisations accordées dans le cadre d’un projet et en vertu de la Loi sur les Pêches. Avant de créer ces lacs de compensation, il est nécessaire de prévoir comment la température de l’eau et les niveaux d’oxygène dissout évolueront à l’avenir afin de pouvoir déterminer si le nouvel habitat des poissons conviendra ou non. Pour ce faire, on utilise un modèle calibré simulant l’hydrodynamique et la qualité de l’eau. Jusqu’à récemment, il n’existait pas dans les régions concernées suffisamment de mesures de la qualité de l’eau effectuées dans des lacs de compensation et permettant de calibrer un tel modèle. Le présent article s’appuie sur des mesures effectuées au Lac Horizon, un lac de compensation récemment créé, pour calibrer le GEMSS (Generalized Environmental Modeling System of Surfacewaters), un modèle simulant à trois dimensions l’hydrodynamique et la qualité de l’eau et servant à modéliser ce lac. Le Lac Horizon a été créé en 2008 par Canadian Natural Resources Ltd. La qualité de l’eau de ce lac a été surveillée durant les sept dernières années. La calibration du modèle à partir des valeurs de température de l’eau et des niveaux d’oxygène dissout enregistrés a permis d’établir des taux et coefficients, en particulier la demande en oxygène des sédiments, qui peuvent permettre de mieux appliquer ce modèle aux autres lacs de compensation que l’on prévoit de créer. [Traduit par la Rédaction]

Surface mining in the oil sands region of Alberta, Canada, often requires that mining operators drain lakes or divert streams to access the underlying ore. “Compensation lakes” can be constructed to create new fish habitat to offset the loss of fish habitat due to mining activity and to satisfy conditions under a project’s Fisheries Act Authorization. The design of these lakes requires prediction of future water temperature and dissolved oxygen levels to determine the suitability of the new habitat for fish. These predictions are made using a calibrated hydrodynamic and water quality model. Until recently, there were not any built compensation lakes in the region with enough measured water quality data that could be used to calibrate such a model. This paper uses measured data from Horizon Lake, a recently built compensation lake, to calibrate Generalized Environmental Modeling System of Surfacewaters (GEMSS), a three-dimensional hydrodynamic and water quality model, used to model the lake. Horizon Lake was built in 2008 by Canadian Natural Resources Ltd. and water quality in the lake has been monitored for the last seven years. The results of the model calibration to observed water temperature and dissolved oxygen provide rates and coefficients, notably sediment oxygen demand, that can be used to improve model applications to other planned compensation lakes.