Abstract

En 1959, l’Union Pacific Railroad a construit une chaussée remplie de roches bissectant le Grand Lac Salé de l’Utah, séparant le lac en un bras nord et sud. L’écoulement entre les deux bras était limité à deux ponceaux de 4,6 mètres de large installés lors de la construction initiale, à une ouverture de brèche de 88 mètres installée en 1984, et au matériau semi-poreux de la chaussée en blocs et en gravier. Le bras sud reçoit presque tous les flux d’eau entrant dans le Grand Lac Salé et un gradient de salinité entre les deux bras s’est développé au fil du temps. La salinité du bras nord est souvent égale ou proche de la saturation, avec une moyenne de 317 g\L depuis 1966, tandis que le bras sud est considérablement moins salin, avec une moyenne de 142 g\L depuis 1966. Les utilisations écologiques et industrielles du lac dépendent du maintien des niveaux de salinité dans les limites des seuils physiologiques et économiques. L’Union Pacific Railroad a proposé de remplacer les ponceaux vieillissants par un pont, et a fourni quatre conceptions de pont alternatives. Le climat variable du nord de l’Utah complique la gestion de la chaussée, où l’élévation et la salinité du lac sont affectées par les périodes humides et sèches. La compréhension de la durée historique, de l’ampleur et de la fréquence des périodes humides et sèches peut éclairer les décisions de gestion futures. Je modélise l’effet de chaque conception de pont proposée sur la salinité et l’élévation du Grand Lac Salé dans les deux bras en mettant à jour et en appliquant le modèle Fortran du Grand Lac Salé de l’US Geological Survey. J’ai utilisé le débit historique mesuré et une reconstitution du débit paléochimique sur 400 ans pour comprendre la sensibilité de l’élévation et de la salinité du lac à la variabilité climatique à long terme. Le modèle simule avec précision l’élévation et la salinité historiques du lac et est sensible aux conceptions de ponts proposées. Les options de pont font varier la salinité de 20 µL dans chaque bras en utilisant les conditions historiques de 1966-2012. Lorsque le modèle a été exécuté avec l’hydrologie paléo-reconstruite sur 400 ans, j’ai constaté que le 20e siècle avait le niveau moyen du lac le plus bas de tous les siècles depuis 1600, et que les inondations du 20e siècle étaient plus petites que celles des siècles précédents, tant en termes de longueur que d’ampleur. Avec le modèle de paléo-écoulement sur 400 ans, les différences de salinité du bras sud entre les alternatives de pont augmentent considérablement avec le temps, où l’alternative D entraîne une salinité jusqu’à 100 g/l inférieure à l’alternative A et que l’état actuel de la chaussée entraînerait un changement fondamental des caractéristiques du Grand Lac Salé, le bras sud se rapprochant parfois des conditions d’eau douce. Cette recherche démontre que les modèles de bilan massique sont utiles pour prédire les effets de la gestion sur les écosystèmes des lacs terminaux, et fournit une approche unique pour reconstruire la paléo-salinité des lacs terminaux.