K. Johnson, J. Roby, L. Malo and F. Habiyaremye
RÉSUMÉ : En mars 2025, le village nordique de Puvirnituq, situé dans la région du Nunavik, au nord du Québec, a subi une défaillance critique de la conduite d’alimentation de 5 kilomètres qui alimente en eau brute la station de traitement de l’eau. La conduite d’alimentation en eau en polyéthylène haute densité (PEHD), isolée à la mousse d’uréthane et enterrée à faible profondeur, a gelé en raison d’une défaillance du système de protection antigel par traçage thermique lors d’une période de froid extrême. L’incident a déclenché une crise majeure dans le village, forçant la fermeture temporaire de l’école primaire et nécessitant la mise en place d’une cellule de crise à l’hôpital local. Pendant la période comprise entre la rupture et l’installation de la conduite temporaire, des camions-citernes ont livré de l’eau brute non traitée directement aux résidents depuis la prise d’eau, dans la mesure du possible. EXP a été retenue par l’Administration régionale Kativik (ARK) pour résoudre le problème, élaborer une solution temporaire et aider à sa mise en œuvre. L’intervention d’urgence a consisté en la mise en place d’un tuyau flexible temporaire au-dessus du sol pour contourner les sections de canalisation gelées : ces travaux ont été réalisés en 10 jours en avril 2025. À la suite de cette urgence d’approvisionnement en eau, EXP a également été retenue pour réaliser une étude sur la distribution d’eau courante et d’égouts à Puvirnituq. Les éléments de l’étude étaient les suivants :
- Définition des exigences minimales pour fournir un niveau de service de distribution d’eau courante pour les réseaux de service en surface et souterrains
- Analyse de la demande en eau et en assainissement afin de déterminer les besoins en capacité
- Recommandations concernant les réseaux de distribution par canalisations
- PRÉSENTATION
Le village nordique de Puvirnituq est une collectivité située dans la région du Nunavik, au nord du Québec. Le Nunavik couvre le tiers nord de la province de Québec et fait partie de la région du Nord-du-Québec. Il s’étend sur une superficie de 440 000 kilomètres carrés au nord du 55e parallèle; c’est la terre ancestrale des Inuits du Québec et une partie de l’Inuit Nunangat au sens large. La quasi-totalité des 14 000 habitants de la région, dont 90 % sont des Inuits, vivent dans 14 villages nordiques situés sur la côte du Nunavik, qui comprend la côte est de la baie d’Hudson, la côte sud du détroit d’Hudson et la baie d’Ungava (Johnson, 2008). Le Nunavik est administré à l’échelle régionale par l’Administration régionale Kativik, une organisation publique non ethnique créée en 1978 en vertu de la Convention de la Baie James et du Nord québécois. Cette organisation a compétence en matière de municipalités, de transport, d’environnement, de services de police, d’emploi, de formation professionnelle, de sécurité du revenu, de services de garde d’enfants, de ressources renouvelables, d’aménagement du territoire, de sécurité civile et de développement économique (ARK, 2020). Le village de Puvirnituq est situé sur la côte est de la baie d’Hudson, dans la région du Nunavik, au nord du Québec, à environ 1 600 kilomètres au nord de Montréal. La collectivité compte environ 2 200 habitants et fonctionne grâce à un approvisionnement en eau par camion et à une collecte des eaux usées par camion (Québec, 2026).
Puvirnituq se trouve dans une région de pergélisol continu, avec des zones très sensibles à l’affaissement lié au dégel du pergélisol (Allard et coll., 2018). Compte tenu de sa situation septentrionale, la collectivité est particulièrement isolée et n’est accessible toute l’année que par voie aérienne, et de manière saisonnière par le transport maritime annuel. Puvirnituq connaît un climat arctique rigoureux, avec des hivers longs et très froids et des étés courts et frais. Les températures minimales hivernales s’élèvent en moyenne à environ -26 °C en février, et les températures maximales estivales s’élèvent en moyenne à 11 °C en juillet (WeatherSpark, 2026).
- RÉSEAU D’ALIMENTATION EN EAU ACTUEL
Le réseau d’eau de Puvirnituq comprend un réseau d’alimentation en eau brute, une station de traitement de l’eau et un réseau de distribution d’eau acheminée par camion. L’eau brute est pompée depuis une station de pompage située sur la rivière Puvirnituq, au nord-est de la collectivité. L’eau brute est acheminée depuis la station de pompage située au bord de la rivière sur environ 5,3 km, par le biais d’une conduite d’alimentation en eau enterrée, isolée et équipée d’un système de traçage thermique, jusqu’à une installation de traitement et de stockage de l’eau avec point de remplissage des camions située dans le village. La conduite d’alimentation en eau est située le long du bord extérieur d’une route d’accès à la prise d’eau (EXP, 2025).
À la station de traitement de l’eau, l’eau est stockée dans un réservoir de stockage pouvant contenir à la fois le volume opérationnel et le volume nécessaire à la suppression d’incendie. Le traitement de l’eau à Puvirnituq comprend la filtration, la désinfection par UV et au chlore (EXP, 2025).
La collectivité utilise actuellement un système de camions-citernes pour l’approvisionnement en eau et la collecte des eaux usées des quelque 1 080 bâtiments individuels de la collectivité et de ses 2 200 résidents. Chaque bâtiment dispose d’un réservoir d’eau potable et d’un réservoir de rétention des eaux usées. Les réservoirs sont remplis ou vidés à une date prévue pour chaque bâtiment. La seule exception au service par camion est le centre de santé de Puvirnituq, qui dispose d’une conduite directe reliant l’établissement de santé à la station de traitement de l’eau (EXP, 2025).
- URGENCE D’APPROVISIONNEMENT EN EAU
3.1 Panne critique de l’approvisionnement en eau et solution d’urgence
En mars 2025, la collectivité a connu une panne critique de la conduite d’alimentation en eau brute de 5 kilomètres qui l’alimente. La conduite d’alimentation en eau, enterrée à faible profondeur, a gelé en raison de la température extrêmement froide et de la défaillance du système de protection antigel par traçage thermique.
L’incident a déclenché une crise majeure dans le village, forçant la fermeture temporaire de l’école primaire et, par la suite, la fin prématurée de l’année scolaire. La situation était également très problématique à l’hôpital régional local, nécessitant la mise en place d’une cellule de crise en raison de l’absence totale d’eau pendant plusieurs jours d’affilée ou de l’utilisation d’eau non traitée (CBC, 2025). Pendant la période comprise entre le gel de la conduite d’alimentation et l’installation de la conduite d’alimentation en eau temporaire, des camions ont livré de l’eau brute non traitée directement aux habitants depuis la prise d’eau, située à 5 km de la collectivité, chaque fois que cela était possible.
3.1.1 Considérations relatives à la solution temporaire
Afin de mettre en place une solution temporaire viable, des mesures ont été prises pour limiter au maximum le risque de gel de la conduite temporaire. Si la conduite temporaire n’était pas installée sur un terrain plat, elle se courberait et augmenterait les pertes de charge, ce qui réduirait considérablement le débit et augmenterait le risque de gel de la conduite. Le débit d’eau dans la conduite temporaire devait être maintenu en continu lorsque les températures extérieures étaient inférieures à 0 °C. Lors de l’utilisation de la conduite temporaire, le débit à la station de pompage et les pressions entre la station de pompage et l’usine de traitement de l’eau en mode dynamique devaient être surveillés de près. Des alarmes ont été programmées pour permettre une surveillance à distance. L’augmentation de la différence de pression entre la station de pompage et l’usine de traitement de l’eau ainsi que la réduction du débit seraient des signes d’un problème entraînant des pertes ou des restrictions, comme le gel, la présence d’air aux points hauts, une conduite courbée et des fuites importantes dans le réseau.
3.1.2 Tracé et installation de la conduite temporaire
Le tracé que devait suivre la conduite d’alimentation en eau temporaire a été soigneusement étudié. L’installation de la conduite temporaire au sud des poteaux électriques en bordure de route n’était pas recommandée, car le terrain n’est pas suffisamment plat et le soufflage de la neige constituerait un problème. De plus, une fois la neige fondue, le terrain naturel est inévitablement parsemé de rochers, d’arbustes, etc. L’installation de la conduite temporaire sur la chaussée dans les conditions existantes n’était pas non plus recommandée : la route est rétrécie en raison des bancs de neige et la conduite serait inévitablement endommagée par les camions, les chasse-neige, les motoneiges, etc. Finalement, la chaussée a été élargie afin de réserver une partie de la voie à la circulation, et la conduite temporaire a été balisée à l’aide de piquets pour la localiser et la protéger. Pour protéger la conduite aux points de passage des véhicules, un revêtement rigide ou des sections de bois ont été placés autour de celle-ci.
L’intervention d’urgence a consisté à installer un tuyau flexible temporaire par voie terrestre pour contourner les sections de conduite gelées. Les travaux ont été réalisés par le personnel de l’ARK, et EXP assurait la supervision de la construction. Le remplacement temporaire de la conduite a été achevé en dix jours au mois d’avril.
- ÉTUDE DE L’INFRASTRUCTURE DU RÉSEAU DE CANALISATIONS
4.1 Système par camionnage vs réseau de canalisations
Un comité a été formé entre l’ARK, le village nordique de Puvirnituq (NV), la Povungnituk Co-operative Association (COOP) et la Société du Plan Nord (SPN) (le Comité) dans le but d’améliorer le niveau de service en matière d’eau et d’assainissement pour le village de Puvirnituq, en passant du système actuel de distribution d’eau par camions-citernes et de collecte des eaux usées à un réseau de canalisations desservant l’ensemble de la collectivité. Le Comité s’inquiète de l’utilisation continue des systèmes de ravitaillement par camion-citerne et s’intéresse aux avantages potentiels qu’un réseau de canalisations pourrait offrir, notamment : une fiabilité supérieure à celle des services par camion-citerne, une capacité de suppression d’incendie grâce à des bouches d’incendie, une flexibilité face à l’évolution de la demande de services, des coûts d’exploitation et d’entretien inférieurs à ceux des services par camion-citerne ainsi qu’une amélioration potentielle de la santé publique en matière de maladies hydriques grâce à une augmentation de la consommation d’eau par habitant.
4.2 Configuration hors sol ou souterraine
Deux options fondamentales sont envisagées pour la conception des infrastructures arctiques canalisées : une configuration souterraine, utilisée dans les réseaux d’eau et d’égouts du sud du Canada, et une configuration en surface, utilisée exclusivement dans la ville d’Inuvik, dans les Territoires du Nord-Ouest (T.N.-O.).
4.2.1 Configuration souterraine
Les réseaux souterrains de distribution par canalisations dans l’Arctique constituent une technologie bien établie qui a été mise en œuvre dans plusieurs régions et collectivités de l’Arctique canadien, notamment à Dawson City, où l’on utilise une configuration souterraine depuis plus de 100 ans. Les collectivités d’Iqaluit et de Resolute exploitent des réseaux souterrains depuis le milieu des années 70, et Rankin Inlet exploite un réseau de canalisations enterrées depuis le milieu des années 80. La conception des réseaux souterrains dans l’Arctique a bénéficié de plus d’un siècle d’évolution des différents composants des réseaux d’eau et d’égouts, de l’exploitation et de l’entretien de ces composants, ainsi que de la construction des réseaux. Cela comprend un réseau de conduites principales d’eau et d’égouts isolées, un réseau de conduites d’eau doubles protégées contre le gel grâce à la recirculation de l’eau, des chambres d’accès (regards) pour l’eau et les égouts, des bouches d’incendie dédiées et des branchements d’eau et d’égouts vers les bâtiments individuels.
Les pratiques exemplaires actuelles pour la construction des conduites principales d’eau et d’égouts consistent à les installer avec une couverture minimale de 3 m entre le niveau du sol fini et le dessus de la conduite. Cela permet de réduire l’influence des processus dynamiques saisonniers de dégel du pergélisol et de limiter la déformation et l’effondrement des conduites dus à la pression externe lors du regel. Par le passé, les conduites principales étaient installées à des profondeurs moins importantes au sein de la couche active; cependant, l’expérience croissante en matière de dynamique des sols de la couche active a conduit à augmenter la profondeur d’enfouissement ainsi qu’à prévoir des mesures pour rétablir et protéger la zone de pergélisol une fois le réseau souterrain installé.
Les enjeux liés à l’entretien souterrain comprennent les conditions du sol, les considérations relatives à la couche active, l’accès au réseau et les emplacements d’accès, le profil des canalisations, l’excavation et la protection contre le gel. Les conditions du sol influencent la fiabilité à long terme, car la pente des canalisations est essentielle au maintien de l’écoulement des eaux usées. Une canalisation placée dans la couche active est soumise à la dynamique de gel et de dégel du sol, ce qui peut modifier la pente des canalisations. Des dispositions spéciales sont donc nécessaires pour veiller à ce que toute canalisation installée ne soit pas sensible à cette dynamique. L’accès au réseau de canalisations est nécessaire et est assuré par des chambres d’accès, qui sont des conteneurs robustes, isolés et soudés. L’emplacement des chambres d’accès doit être choisi de manière à permettre l’accès aux équipements d’exploitation tout en limitant au maximum l’exposition aux dommages causés par la circulation et le déneigement. Le profil des conduites principales d’eau et d’égouts représente un compromis entre la stabilité thermique et la stabilité du sol, et la facilité d’excavation doit être prise en compte tant pour l’installation initiale que pour les réparations futures. Toutes les réparations des canalisations principales et des raccordements de service nécessiteront des travaux d’excavation dans un réseau souterrain et pourront nécessiter l’excavation de sol gelé tout au long de l’année. Une protection contre le gel de l’alimentation en eau peut être nécessaire pendant les deux tiers ou plus de l’année, de novembre à mai.
4.2.2 Configuration hors sol
Dans l’Arctique canadien, la seule collectivité à utiliser une configuration hors sol pour l’eau et les égouts est la ville d’Inuvik. Le réseau d’eau et d’égouts d’Inuvik a été développé au début des années 1960 et a été conçu comme un réseau hors sol en raison des conditions du sol chargé de glace, qui auraient entraîné d’importants mouvements de terrain pour un réseau enterré. Le réseau hors sol d’origine a été installé dans un caisson métallique contenant le réseau de chauffage urbain ainsi que les réseaux d’eau et d’égouts. Ce réseau était stable face à la dégradation de la glace du sol. La version moderne de ce réseau comprend des canalisations d’eau et d’égouts isolées individuellement au lieu de caissons, ce qui permet de mieux étanchéifier les canalisations contre les infiltrations d’eau et d’air.
En raison de la nature exposée des canalisations individuelles, une protection contre les dommages mécaniques et les rayons ultraviolets doit être intégrée à la conception. Ces protections peuvent inclure des gaines métalliques ou l’enfouissement peu profond.
Les réseaux hors sol sont moins vulnérables aux conditions dynamiques du sol qu’un réseau enfoui dans un sol chargé de glace et permettent une meilleure gestion du drainage de la zone et de l’aménagement foncier.
Les problèmes liés aux réseaux hors sol comprennent le profil et la pente des canalisations, les passages routiers, le drainage par gravité et la protection contre le gel. Le profil et la pente des canalisations doivent être intégrés au nivellement final du site afin de garantir des pentes appropriées pour l’écoulement dans les égouts sanitaires. Les réseaux hors sol sont posés sur un système de pieux; la conception des passages routiers nécessite donc une attention particulière aux détails, notamment la mise en place d’un revêtement adapté au passage, l’ajustement de la pente de la route pour s’adapter au passage et la mise en place d’un système de drainage au niveau du passage. Le drainage par gravité des eaux usées sanitaires provenant des bâtiments existants nécessite de tenir compte du diamètre de la conduite principale, des raccords au niveau de la conduite principale et des habitations, ainsi que d’une pente suffisante entre les habitations et la conduite principale. Le niveau du sol qui en résulte est d’environ 1,2 mètre au minimum au-dessus du radier de la conduite principale. Les réseaux hors sol sont exposés aux températures hivernales extrêmes et au vent. Pendant les périodes les plus froides de l’hiver, les réseaux hors sol subiront une perte de chaleur environ trois fois supérieure à celle d’un réseau souterrain ; les exigences en matière de protection contre le gel sont donc accrues.
4.2.3 Recommandation de configuration
Les réseaux souterrains constituent une stratégie de desserte en eau et en assainissement éprouvée et bien établie. Pour le village de Puvirnituq, aucune raison impérieuse justifiant un réseau hors sol n’a été relevée dans le cadre des analyses et des évaluations fournies dans le cadre de l’étude. Un réseau hors sol comporte plusieurs inconvénients importants, notamment son impact sur le développement de la collectivité, des taux élevés de déperdition thermique en hiver (c’est-à-dire des apports importants d’eau de purge dans les égouts) et une grande vulnérabilité aux effets négatifs causés par le dégel du pergélisol. Compte tenu des enjeux présentés ci-dessus, le raccordement souterrain a été retenu comme méthode d’installation privilégiée pour le réseau de canalisations proposé. Cette installation intégrerait les évolutions et les améliorations apportées au raccordement souterrain pour faire face aux mouvements de sol liés au pergélisol, à la protection contre le gel et aux chambres d’accès. Les éléments associés à ces améliorations comprennent des chambres d’accès en acier isolées, une profondeur d’enfouissement appropriée, l’utilisation de raccords flexibles et des améliorations apportées aux détails des branchements.
4.3 Accès au réseau
Les chambres d’accès, qui sont des structures relativement volumineuses impliquant d’importants coûts d’investissement, constituent un élément essentiel des réseaux souterrains dans l’Arctique. Ce sont des unités métalliques préfabriquées, à double paroi et isolées, utilisées pour accéder aux réseaux de collecte des eaux usées et de distribution d’eau à des fins d’entretien. Elles sont installées de manière à ce que leur base se trouve à au moins 0,5 m sous la base des canalisations. La température à l’intérieur d’une chambre d’accès peut généralement atteindre entre 5 et 10 °C en raison de la chaleur rayonnée par la canalisation principale qui la traverse. Bien que la base de la chambre soit isolée pour assurer une rupture thermique, la température ambiante supérieure au point de congélation à l’intérieur peut entraîner un dégel à long terme sous la chambre. En cas de dégel, la stabilité de la chambre d’accès peut être compromise en raison de mouvements différentiels et peut entraîner des contraintes supplémentaires sur les raccords de canalisations à l’extérieur des chambres.
L’accès aux conduites d’égout et d’eau pour la récupération et la réparation des canalisations gelées est essentiel au fonctionnement et à l’entretien d’un réseau d’eau et d’égouts dans l’Arctique. L’emplacement des chambres d’accès doit être choisi de manière à permettre l’accès aux équipements d’exploitation tout en limitant au maximum l’exposition aux dommages causés par la circulation et le déneigement. En règle générale, l’espacement maximal entre les CA est de 120 m (Ville d’Iqaluit, 2005). Cette distance a été établie en fonction des longueurs opérationnelles pratiques pour le dégel des sections de canalisations gelées, ainsi que des exigences en matière de protection incendie concernant l’espacement des bouches d’incendie.
L’approche émergente à Iqaluit consiste à séparer entièrement les réseaux d’eau et d’égouts afin d’éviter tout risque de contamination croisée. Les nouvelles installations de canalisations comportent des points d’accès et des tranchées distincts pour l’eau et les égouts, ce qui entraîne un coût d’investissement nettement plus élevé.
4.4 Protection contre le gel
La protection contre le gel fait partie intégrante de tout réseau de canalisations dans l’Arctique. La protection contre le gel, qui peut être passive (isolation) ou active (traçage thermique, chauffage de l’eau, circulation et purge), est une norme de conception pour les réseaux d’eau dans l’Arctique.
4.4.1 Isolation
L’isolation passive est un système de protection contre le gel recommandé, qui peut être complété par d’autres systèmes de protection. Cette isolation est constituée de polyuréthane à cellules fermées appliqué en usine sur les canalisations.
4.4.2 Traçage thermique
Le traçage thermique des conduites d’eau principales n’est pas couramment utilisé en raison de la charge électrique élevée qu’il implique et du coût élevé de l’électricité dans l’Arctique. De plus, le traçage thermique peut être considéré comme une méthode de protection contre le gel moins fiable en raison des défaillances potentielles des câbles de traçage. Pour ces raisons, son utilisation n’est pas recommandée dans les bonnes pratiques d’ingénierie pour les réseaux d’eau et d’égouts du Nord (Good Engineering Practice for Northern Water and Sewer Systems – gouvernement des Territoires du Nord-Ouest, 2017). Toutefois, le traçage thermique peut s’avérer utile pour certains raccordements de services spécialisés ou pour fournir une redondance supplémentaire, et son utilisation est évaluée au cas par cas. Si le traçage thermique devait être utilisé, il convient de prendre en compte la possibilité de surveiller les performances et la facilité de remplacement du câble au besoin, en installant les câbles de traçage thermique dans des « canaux » à l’extérieur de la conduite.
4.4.3 Purge d’eau
Les bonnes pratiques d’ingénierie pour les réseaux d’eau et d’égouts du Nord déconseillent l’utilisation de l’eau de purge (maintenir un débit vers les « égouts » à l’aide d’un robinet ou d’un autre dispositif de régulation pour contrôler le débit dans une conduite d’eau principale ou vers une conduite d’égout afin de maintenir l’énergie cinétique dans la conduite) comme méthode de prévention du gel en raison du coût élevé de l’eau potable dans les collectivités arctiques, ainsi que de l’impact sur les coûts liés au débit d’eaux usées supplémentaire (gouvernement des Territoires du Nord-Ouest, 2017).
4.4.4 Recirculation et injection de chaleur
La circulation de l’eau et l’injection de chaleur constituent les méthodes les plus courantes de protection contre le gel dans un réseau d’approvisionnement en eau en région nordique. La méthode repose sur le maintien d’un débit continu d’eau selon un schéma prédéterminé (généralement une boucle de recirculation). La recirculation continue de l’eau génère de l’énergie cinétique qui empêche l’eau dans la conduite de geler. La station de pompage doit également intégrer un système d’injection de chaleur pour le réchauffage afin de compenser la perte de chaleur dans le réseau de distribution d’eau malgré l’énergie cinétique générée. La capacité de la station de réchauffage doit être suffisante pour compenser la perte de chaleur dans le réseau de distribution et pour veiller à ce que l’eau soit renvoyée à une température raisonnable, généralement de 1 à 2 °C. La capacité de la station de réchauffage est déterminée par la capacité thermique des chaudières. Les chaudières doivent avoir une capacité suffisante pour compenser les pertes de chaleur dans le réseau de distribution, même si l’une d’entre elles est hors service.
REMERCIEMENTS
Nous remercions l’Administration régionale Kativik et la Société du Plan Nord pour leur contribution technique et leur soutien financier au projet de Puvirnituq.
Pour obtenir la liste complète des références, écrivez-nous à l’adresse communications@exp.com.