Vous êtes peut-être l’un des millions de visiteurs ayant vu de près les chutes du Niagara, mais que savez-vous vraiment de cette merveille naturelle? Voici quelques faits et chiffres fascinants au sujet des chutes du Niagara.

Les chutes du Niagara

Saviez-vous que les chutes du Niagara ne sont pas les plus hautes chutes du monde? Il y a environ 500 autres chutes plus hautes dans le monde. Le Saut de l’Ange au Venezuela culmine à 979 mètres (3 212 pieds). Ce qui rend les chutes du Niagara si impressionnantes, c’est leur débit. La plupart des chutes les plus hautes du monde ont un faible débit. La combinaison de leur hauteur et leur débit les rendent époustouflantes.

Plus de 168 000 mètres cubes d’eau passent par-dessus la ligne de crête des chutes par minute au cours des heures de pointe touristique de la journée.
Les chutes canadiennes Horseshoe se déversent en moyenne 57 mètres (188 pi) plus bas dans la rivière Niagara.
La ligne de crête des Canadian Horseshoe Falls mesure environ 670 mètres de large (2 200 pieds). Le bassin de plongée sous les chutes affiche une profondeur de 35 mètres (100 pi)
Les chutes American Falls (Chutes américaines) mesurent entre 21 et 34 mètres de hauteur (70 et 110 pieds). Cette mesure est prise du sommet jusqu’aux débris de roches au pied des chutes, appelé le talus. 57 mètres séparent le sommet des chutes de la rivière. La ligne de crête des chutes américaines mesure environ 260 mètres (850 pieds) de large.
Les eaux rapides au-dessus des chutes atteignent une vitesse maximale de 40 km / h (25 mph), les vitesses les plus rapides se produisant aux chutes elles-mêmes à 109 km / h (68 mph). L’eau traversant les eaux rapides Whirlpool sous les chutes atteint une vitesse de 48 kmh ou de 30 mph, et de 36 kmh au niveau de Devil’s Hole Rapids.
La rivière Niagara constitue un canal de communication entre deux Grands Lacs, Érié et Ontario.
Les chutes du Niagara ont reculé de sept milles en 12 500 ans et pourraient bien être les chutes connaissant l’érosion la plus rapide du monde.

Alors, quelle quantité d’eau se déverse réellement des chutes du Niagara? Tout d’abord, le terme de tonnes se réfère à une tonne métrique, également appelée tonne longue. Dans ce cas, nous faisons référence à l’eau qui, à une température et une pression standard (TPS), pèse une tonne par mètre cube. Les TPS indiquent le poids de l’eau à zéro degré centigrade, sous une pression de l’atmosphère (atm) au niveau de la mer. Nous pouvons ignorer la température et la pression pour ce calcul, mais vous devez savoir que la masse d’eau diminue à mesure que la température monte et / ou que la pression diminue.

En haute saison, le « flux touristique » sur les chutes de 100 000 pieds cubes par seconde (cfs) se transforme en 2 832 mètres cubes par seconde (cms), ce qui signifie que 2 832 tonnes d’eau par seconde circulent au-dessus des chutes.
Le « flux non touristique » de 50 000 cfs se transforme en 1 416 cms, ce qui signifie que 1 416 tonnes d’eau par seconde circulent au-dessus des chutes.

Pour convertir de tonnes par seconde en tonnes par minute, multipliez par 60. Pour convertir de tonnes par seconde en tonnes par heure, multipliez par 3 600.

Quel âge ont les chutes du Niagara?

La rivière Niagara et l’ensemble du bassin des Grands Lacs dont elle fait partie sont l’héritage de la dernière période glaciaire. Il y a 18 000 ans, le sud de l’Ontario était couvert de calottes glaciaires de deux à trois kilomètres d’épaisseur. À mesure que les calottes glaciaires avançaient vers le sud, elles arrachaient les bassins des Grands Lacs. Alors qu’ils fondaient pour la dernière fois vers le nord, ils libéraient de grandes quantités d’eau de fonte dans ces bassins. Notre eau est de « l’eau fossile. » Moins d’un pour cent de ce chiffre est renouvelable annuellement, car le reste provient des feuilles de glace.

La fonte des glaces dans la péninsule du Niagara remonte à environ 12 500 ans. À mesure que la glace reculait vers le nord, ses eaux de fonte ont commencé à ruisseler et à former ce que l’on connaît aujourd’hui comme le lac Érié, la rivière Niagara et le lac Ontario, jusqu’au fleuve Saint-Laurent puis à l’océan Atlantique. À l’origine, il y avait cinq déversoirs du lac Érié vers le lac Ontario. Finalement, ils ont été réduits à un seul, l’original Niagara Falls, au niveau de l’escarpement, à Queenston-Lewiston. À partir de là, les chutes commencèrent leur érosion régulière à travers le substrat rocheux.

Cependant, il y a environ 10 500 ans, ce processus fut interrompu par une interaction d’effets géologiques, y compris des alternances de reculs et d’avancées de la glace et un rebond de la terre, libéré par la pression intense de la glace (rebond isostatique). Les eaux de fonte des glaciers furent réorientées vers le Nord de l’Ontario, en contournant la route méridionale. Pendant 5 000 ans, le lac Érié était deux fois plus petit que la rivière Niagara, réduit à environ 10 % de son débit actuel, et se déversait dans les chutes réduites de la région de Niagara Glen.

Il y a environ 5 500 ans, les eaux de fonte furent de nouveau acheminées vers le sud de l’Ontario pour restaurer la rivière et atteindre leur pleine puissance. Puis les chutes atteignirent le tourbillon.

Ce fut une rencontre brève et violente : un moment géologique qui ne dura que quelques semaines, peut-être même quelques jours seulement. A ce moment, les chutes de la jeune rivière Niagara rejoignirent un ancien lit de la rivière, qui avait été enterré et scellé pendant la dernière période glaciaire. Les chutes se transformèrent dans cette gorge enterrée, arrachèrent les débris glaciaires et nettoyèrent le vieux fond de la rivière. Ce n’était probablement pas encore une chute, mais d’énormes rapides. Quand tout fut terminé, il restait un virage à 90 degrés dans la rivière, que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de Whirlpool, et la plus grande série de vagues stationnaires d’Amérique du Nord, que nous connaissons sous le nom de Whirlpool Rapids.

Les chutes se réinstallèrent ensuite à peu près au niveau du Whirlpool Rapids Bridge et reprirent leur chemin à travers les solides rochers, jusqu’à leur emplacement actuel.

La cavitation est un type particulier d’érosion qui se produit au niveau des chutes, car seule la base de ces cascades enregistre une vitesse suffisante pour produire assez de bulles et d’effusions, suffisamment proches de la roche pour l’affecter. C’est le type d’érosion le plus rapide. Lorsque l’eau passe au-dessus des chutes, elle accélère, perd son niveau de pression interne, l’air s’échappe sous forme de bulles ou de cavités. Ces cavités s’effondrent lorsque l’eau vient se poser, envoyant des ondes de choc à la roche environnante, créant sa désintégration.

Pourquoi l’eau est-elle si verte?

La couleur verte surprenante de la rivière Niagara est un hommage visible au pouvoir érosif de l’eau. On estime que 60 tonnes de minéraux dissous sont balayées par les chutes du Niagara, par minute. La couleur provient des sels dissous et de la «farine de roche», très finement broyée, prélevée principalement du lit de calcaire, mais probablement aussi des schistes et grès sous le calcaire des chutes.

Comment l’eau est-elle utilisée?

Les eaux de la rivière Niagara sont utilisées par une population combinée de plus d’un million de personnes, au Canada et aux États-Unis, et ce à des fins diverses, notamment :

Boire
Divertissement (canotage, nage, observation des oiseaux)
Pêche
Refroidissement industriel de l’approvisionnement en eau
Receveur d’effluents municipaux et industriels
Production d’énergie hydroélectrique (Sir Adam Beck Station en Ontario et New York State Power Authority)

Quelle quantité d’eau est détournée?

Les Grands Lacs en général sont très sensibles aux années de fortes ou de faibles précipitations, ce qui peut affecter le débit du lac Érié vers la rivière Niagara, mais les niveaux sont réglementés depuis 1910 par la Commission mixte internationale (États-Unis et Canada).

Un traité entre les gouvernements du Canada et des États-Unis, relatif à la « dérivation de la rivière Niagara », datant de 1950 et généralement désigné sous le nom de « Traité du Niagara de 1950 », contient la base de la détermination de la quantité d’eau pouvant être détournée pour la production d’électricité.

Le traité exige que pendant les heures de la journée, au cours de la saison touristique (de 8 h à 22 h, heure locale, du 1e avril au 15 septembre et de 8 h à 21 h, heure locale, du 16 septembre au 31 octobre), le débit des chutes du Niagara ne soit pas inférieur à 2 832 mètres cubes par seconde [100 000 pieds cubes par seconde (cfs)]. À tout autre moment, le débit ne doit pas être inférieur à 1 416 m3/s (50 000 pcs).

Le traité spécifie également que toute eau en excès de celle requise pour les besoins domestiques et sanitaires, la navigation et le débit des chutes peut être détournée pour la production d’électricité.

Si la rivière était autorisée à revenir à des niveaux naturels, elle augmenterait probablement de 5 mètres, mais le recul des chutes augmenterait.

La rivière Niagara

Voici quelques-uns des chiffres répondant à certaines des questions les plus fréquemment posées au sujet de la rivière Niagara, qui s’étend sur 58 kilomètres (36 milles), du lac Érié au lac Ontario :

L’élévation entre les deux lacs est d’environ 99 mètres, la moitié de celle-ci se produisant aux chutes elles-mêmes.
La superficie totale drainée par la rivière Niagara est d’environ 684 000 kilomètres carrés (264 000 milles carrés)
La chute moyenne du lac Érié au début des rapides Niagara est de 2,7 mètres seulement.
Au-dessous de la structure de contrôle Chippawa-Grass Island Pool, la rivière tombe à 15 mètres (50 pieds) jusqu’aux pieds des chutes
La partie la plus profonde de la rivière Niagara se trouve juste en dessous des chutes. Elle est si profonde qu’elle égale la hauteur des chutes ci-dessus : 52 mètres (170 pieds)
Upper Niagara River s’étend sur 35 kilomètres (22 milles) du lac Érié aux rapides, qui commencent à 1 kilomètre (1 mi) en amont des chutes Canadian Horseshoe Falls.
À Grand Island, la rivière Niagara se divise dans le chenal ouest, connu sous le nom de chenal canadien ou Chippawa, et le chenal est, connu sous le nom de chenal américain ou Tonawanda
Le chenal de Chippawa mesure environ 17,7 kilomètres de long et varie de 610 à 1220 mètres (2 000 à 4 000 pieds) de largeur. La vitesse de l’eau varie de 0,6 à 0,9 mètres par seconde (2 à 3 pieds par seconde). Ce chenal transporte environ 60 % du débit total de la rivière
Le chenal Tonawanda a une longueur de 24 kilomètres et varie de 460 à 610 mètres (1 500 à 2 000 pieds) de largeur au-dessus de l’île de Tonawanda. En aval, le chenal varie de 460 à 1 220 mètres (1 500 à 4 000 pieds) de largeur. La vitesse varie de 0,6 à 0,9 mètres par seconde (2 à 3 pieds par seconde)
La gorge du Niagara s’étend des chutes sur 11 kilomètres (7 milles) en aval jusqu’au pied de l’escarpement à Queenston.

D’où vient l’eau?

Les Grands Lacs sont le plus grand système d’eau douce de surface au monde, contenant environ 18 % de l’approvisionnement mondial. S’il était déversé, le volume d’eau des Grands Lacs recouvrirait l’Amérique du Nord sur environ 1 mètre de profondeur!

L’eau coule des ruisseaux et des rivières qui se jettent dans les Grands Lacs, du lac Supérieur à Niagara, au lac Ontario, puis dans le fleuve Saint-Laurent jusqu’à l’océan Atlantique. L’eau coule toujours vers la mer et la pente terrestre descend d’ouest en est dans le bassin des Grands Lacs, mais la rivière Niagara coule en fait vers le nord.

Aujourd’hui, moins d’un pour cent de l’eau des Grands Lacs est renouvelée annuellement (précipitations et eaux souterraines). Le reste est un héritage de la dernière période glaciaire ou de l’eau « fossile ». Il y a encore de l’eau dans les Grands Lacs parce qu’ils dépendent fortement du réapprovisionnement / renouvellement des précipitations (pluie, grésil, neige, grêle) et des eaux souterraines.

La mousse brune sous les chutes du Niagara est le résultat naturel de la chute de tonnes d’eau dans les profondeurs. Ce n’est pas dangereux. Cette couleur brune provient de l’argile, qui contient des particules en suspension de matière végétale en décomposition. Cela provient principalement du bassin oriental peu profond du lac Érié.

En savoir plus sur la création du Whirlpool

L’énorme volume d’eau qui s’écoule des chutes est écrasé dans le passage étroit de Great Gorge, créant les rapides Whirlpool qui s’étendent sur 1,6 kilomètre (1 mille). La surface de l’eau chute ici de 15 mètres (50 pieds) et les eaux peuvent atteindre des vitesses atteignant neuf mètres par seconde (30 pieds par seconde).

Le tourbillon est un bassin de 518 mètres de long sur 365 mètres de large, avec des profondeurs allant jusqu’à 38 mètres (125 pieds). C’est le coude où la rivière fait un virage serré à angle droit.
Au cœur du Whirlpool, vous pouvez apercevoir le « phénomène d’inversion. » Lorsque la rivière Niagara est à son débit maximal, les eaux traversent les rapides et pénètrent ce bassin, puis tournent dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. La pression se crée lorsque l’eau tente de se couper la route pour atteindre la sortie et force l’eau sous le flux de courant entrant.
Les eaux tourbillonnantes créent un vortex ou un tourbillon. Ensuite, les eaux continuent leur voyage vers le lac Ontario. Si le débit d’eau est faible (l’eau est détournée à des fins hydroélectriques après 22 h chaque soir), l’inversion n’a pas lieu; l’eau se déplace simplement dans le sens des aiguilles d’une montre à travers le bassin et gagne la sortie. Au-dessous du Whirlpool se trouve un autre ensemble de rapides qui descendent d’environ 12 mètres (40 pieds).

Quel genre de roche se trouve dans la Grande Gorge?

Notre rivière est un jeune système d’eau douce né de la glace. Mais lorsque les chutes ont traversé cette section de la rivière il y a 4 500 ans, elle a exposé des couches de roches déposées sous forme de sédiments dans les mers tropicales d’eau salée il y a environ 400 à 440 millions d’années. Ces couches d’argiles, de boues, de sables et de coquilles ont ensuite été « cuites » sous pression dans des roches sédimentaires.

Vous trouverez une excellente vue sur les strates, l’une des plus grandes expositions siluriennes dans le sud de l’Ontario, en traversant de l’autre côté de la rivière, du côté américain, à l’ombre des arbres.

Les fossiles dans les gorges comprennent les annélides (vers), les bryozoaires (brindilles, branches, croûtes, monticules ou réseaux), les brachiopodes, les mollusques, comme les crinoïdes, existent encore aujourd’hui dans les mers), les graptolites (plumeux), les coraux, les éponges, les poissons.

Quel est l’avenir des Chutes du Niagara?

Aujourd’hui, les chutes continuent de s’éroder, mais le taux a été considérablement réduit en raison du contrôle du débit et du détournement de la production hydroélectrique. La récession des 560 dernières années au moins a été estimée à 1 à 1,5 mètre par an. Son taux actuel d’érosion est estimé à 1 pied par an et pourrait éventuellement être réduit à 1 pied tous les 10 ans.

Le taux de récession actuel n’est pas clair; évaluer sa valeur reste la responsabilité de la Commission mixte internationale. Le Traité international sur les eaux limitrophes stipule que le débit minimum des chutes pendant la journée, la nuit et la saison touristique est minimal.

Les forces érosives comprennent l’action du gel provenant de la pulvérisation, l’action dissolvante de la pulvérisation elle-même et l’action abrasive des schistes plus doux par les chutes de blocs de calcaire.

Personne ne sait quand la prochaine chute de pierres majeures se produira dans les chutes Horseshoe; l’effet pourrait être d’accélérer l’érosion. Une position stable est abandonnée lorsque la ligne de crête développe une configuration d’entaille et les chutes se retirent relativement rapidement jusqu’à ce qu’une nouvelle position stable soit atteinte. Il est également possible que le débit et le volume actuels ou futurs de la rivière ne soient pas suffisants pour creuser un bassin suffisamment profond pour accueillir des chutes de pierres; dans ce cas, les chutes canadiennes pourraient être soutenues par des talus de la même manière que les chutes américaines.

Les eaux rapides Cascade Rapids se situent au-dessus des chutes, à environ 15 mètres (50 pi) plus haut que les chutes aujourd’hui; une fois que le rebord sera percé, les chutes auront 15 mètres de plus.

Le changement climatique est également un facteur d’influence sur l’avenir de la rivière Niagara, en tant que partie intégrante du bassin des Grands Lacs; les modèles indiquent un assèchement du bassin. Le rebond isostatique continue d’affecter le bassin des Grands Lacs et, par conséquent, l’écoulement de l’eau dans la rivière Niagara.

Tout bien considéré, les scientifiques subodorent que dans 2 000 ans, les chutes américaines pourraient se tarir. Il s’agit d’un élément stationnaire qui s’effondre sous l’effet de chutes de pierres et de glissements de terrain, transportant moins de sept pour cent de l’écoulement avant la dérivation; ce peu d’eau est peu profond et étalé, inefficace donc comme puissance érosive majeure. Elle pourrait devenir une chute sèche, comme le Niagara Glen aujourd’hui.

Les chutes Horseshoe datent d’environ 15 000 ans et remontent sur environ 4 milles jusqu’à un lit de rivière plus calme (de l’extrémité sud de Navy Island à Buffalo / Fort Erie, le lit de la rivière est moins calcaire à cet endroit) et le taux d’érosion va changer de façon significative, (souvenez-vous que le substrat rocheux s’incline jusqu’au lac Érié). Les chutes pourraient être remplacées par une série de rapides.

Dans 50 000 ans, au rythme actuel de l’érosion, les 20 milles restants du lac Érié auront été minés. Il n’y aura plus de chute, mais il y aura toujours une rivière à l’œuvre.