La centrale de la Toulnustouc est une centrale hydroélectrique et un barrage érigés sur la rivière Toulnustouc par Hydro-Québec, sur la Côte-Nord, au Québec. Cette centrale, d'une puissance installée de , a été inaugurée le par le premier ministre du Québec, Jean Charest. Elle produit en moyenne 2,6 térawatts-heures par année.

Situation générale L'aménagement de la Toulnustouc est situé dans la municipalité régionale de comté de Manicouagan sur la Côte-Nord, au Québec, à une centaine de kilomètres au nord de la ville de Baie-Comeau.

La centrale, le barrage et le lac Sainte-Anne sont accessibles par une route mise aux normes du ministère des Transports du Québec. La route de la Toulnustouc dans le cadre du projet.

Étymologie L'aménagement de la Toulnustouc prend son nom de la rivière du même nom (innu: Kuetutnustuk Shipu), sur laquelle sont érigés les différents ouvrages hydroélectriques. La Commission de toponymie du Québec, qui a officialisé la graphie française du toponyme en 1968, indique que le nom est d'origine innue, mais rapporte plusieurs significations divergentes pour expliquer l'étymologie du terme.

Dans son ouvrage de 1906 sur les noms géographiques du Québec et des provinces maritimes empruntés aux langues autochtones, le journaliste et géographe Eugène Rouillard reprend une hypothèse de l'arpenteur John Bignell, qui au a postulé que le nom, qu'il écrit «tootnustook», signifie « rivière qui fait coude ou qui fait un angle ». La Commission de toponymie souligne que la Commission de géographie du Québec et la Commission de géographie du Canada penchent plutôt pour « rivière où l'on fait des canots », « rivière où ils fabriquent des canots », « là où il faut des canots ».

Cependant, poursuit la Commission, , tout en rappelant que la rivière Toulnustouc a déjà été connue sous le nom de Rivière du Coude, une dénomination qui rejoint l'interprétation de Bignell.

En tête de la conclusion de son rapport sur le projet d'aménagement hydroélectrique d'Hydro-Québec, le Bureau d'audiences publiques sur l'environnement (BAPE) y va d'une autre hypothèse en 2001: .

Milieu naturel

Géologie

La rivière Toulnustouc coule sur les hautes terres laurentiennes, dans la province tectonique du Grenville. Climatologie

Hydrologie Prenant sa source au pied des monts Groulx, la rivière Toulnustouc draine un bassin versant de , soit 24% de la superficie du bassin versant total de la rivière Manicouagan ().

Les sept installations hydroélectriques installées dans le bassin de la Manicouagan ont modifié le régime hydrologique du bassin , constate le ministère de l'Environnement du Québec dans une fiche d'information préparée en 2001, puisque la régularisation des débits limite les crues et les périodes d'étiage qui surviennent naturellement dans un bassin non aménagé.

La présence des barrages dans le bassin de la Manicouagan a une influence marginale sur la qualité des eaux de la rivière mesurée à l’embouchure. L'indice de la qualité bactériologique et physicochimique (IQBP) mesuré entre 1990 et 1995 s'établit à 95 sur un maximum de 100 points et est qualifiée de , et ce même si le pH moyen dénote un peu d'acidité, avec une valeur moyenne de 6,6.

La Toulnustouc reçoit notamment les apports des rivières Dechêne, Toulnustouc Nord, Grandmesnil, Toulnustouc Nord-Est, Fontmarais, du Caribou, Isoukustouc et Pistuacanis le long de son parcours de 200 km. Il existe un dénivelé de l'ordre de 200 m entre le barrage qui ferme le lac Sainte-Anne et l'embouchure de la rivière dans le réservoir Manic-2, à une quarantaine de kilomètres en aval. Une douzaine de zones de chutes et de rapides se succèdent dans ce secteur de la rivière.

+ Apports naturels mensuels dans le lac Sainte-Anne (m³/s) Janv. Févr. Mars Avril Mai Juin Juill. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année Barrage du Lac-Sainte-Anne 78,8 67,4 73,1 107,1 528,2 503,8 245,4 192,3 210,8 219,2 158,2 107,3 208,4 Barrage de la Toulnustouc 80,1 68,5 74,2 108,8 536,6 511,8 249,3 195,4 214,2 222,7 160,7 109.0 212,0

Faune et flore

Description des aménagements La construction de l'aménagement hydroélectrique de la Toulnustouc a nécessité quatre ans de travaux, qui ont été réalisés après l'obtention des autorisations nécessaires et s'est déroulée entre le et . L'aménagement hydroélectrique comprend la construction d'un barrage et d'une digue, d'un ouvrage d'amenée, d'une centrale, d'une dérivation provisoire, d'infrastructures routières et d'un campement pour les travailleurs affectés à la construction des ouvrages.

Barrages et digues Barrage principal et digue sud

Le barrage de la Toulnustouc est situé à environ 14 km en aval du barrage existant qui fermait le lac Sainte-Anne et à 67,7 km de l'embouchure de la rivière. L'ouvrage a une longueur en crête de 535 m et une hauteur maximale de . La crête est au niveau .

La digue sud ferme une vallée secondaire située à 500 m au sud-ouest du barrage. Sa crête est également fixée au niveau . L'ouvrage fait de longueur et atteint une hauteur maximale de .

Dans les deux cas, les ouvrages comprennent des massifs en enrochement. Les massifs ont été mis en place avec une pente de 1,3 unité horizontale pour une unité verticale tant en amont qu'en aval. Les ouvrages ont été rendus étanches avec des dalles de béton d'une épaisseur minimale de , qui ont été déposées sur le parement amont et qui sont reliées en crête à un parapet et des plinthes en béton ancrées au roc.

L'utilisation du béton s'explique, selon Hydro-Québec, par l'absence de volumes suffisants de till, un matériau souvent utilisé pour imperméabiliser le noyau central des ouvrages et de l'éloignement des sources de matériaux granulaires naturels pour les filtres.

Ancien barrage du lac Sainte-Anne Le barrage du lac Sainte-Anne a été construit par Hydro-Québec entre 1956 et 1959, dans le but de réguler le début du bassin versant de la rivière Toulnustouc et d'améliorer les apports d'eau aux trois centrales du complexe Manic-Outardes situées en aval: Manic-2, Manic-1 et McCormickDe ces trois centrales, la centrale McCormick n'était pas la propriété d'Hydro-Québec, mais plutôt d'entreprises manufacturières installées à Baie-Comeau. En 2009, Hydro-Québec a acquis un intérêt de 60% dans cette entreprise dans le cadre d'une transaction avec la papetière AbitibiBowater...

Le barrage en remblai zoné avec noyau imperméable incliné vers l'amont avait une hauteur maximale de et une longueur en crête d'environ . L'ouvrage comprenait trois digues au sud-ouest, intégrées au remblai de la route d'accès, de six pertuis de fond disposés en deux étages de trois pertuis, ainsi que d'un évacuateur de crues et d'une passe de flottage.

Les travaux d'arasement du barrage ont été entrepris le . L'équilibre des deux plans d'eau, à un niveau moyen de , a été atteint le . Les équipements et structures métalliques ont été retirées, démantelées et transportées, à l'exception des pertuis de fond de l'ouvrage régulateur, qui ont été laissés sur place en position ouverte. Les bâtiments de service ont été démantelés jusqu'aux fondations.

Digue sud-est Construite en 1958, la digue sud-est a été aménagée à 2 km au nord de la ligne de partage des eaux entre les bassins versants des rivières Toulnustouc et Godbout-Est. La digue d'origine était constituée d'un massif de sable, avec au centre un mur de palplanches en acier, qui devaient assurer l'étanchéité de l'ouvrage. On avait aussi pourvu la digue d'un tapis de 1,2 m d'épaisseur sous la recharge amont. Il avait été prolongé à l'amont de l'axe sur une longueur de 70 m, parce qu'on avait noté dès le départ la présence de zones très perméables près de la surface.

Les sols superficiels silteux étant plus perméables que prévu, plusieurs travaux de consolidation de la rive droite ont été menés au fil des ans pour limiter les fuites d'eau. Les travaux réalisés en 1958-1959 et 1984 n'ayant pas permis de corriger la situation à long terme, l'entreprise a volontairement réduit le niveau maximal d'exploitation de l'ouvrage de sa valeur nominale de à un nouveau maximum de .

Hydro-Québec a profité de l'aménagement de la nouvelle centrale pour effectuer une réfection majeure de l'ouvrage construit 45 ans plus tôt. Des travaux ont déposé un tapis en till de d'épaisseur en amont de l'axe de la digue et dans une baie située en rive droite; érigé un noyau incliné en till de 1.75 H : 1 V saur la face amont et le prolongement et rehaussé la berme aval d'origine. De nouveaux instruments qui améliorent le suivi du comportement de l'ouvrage ont aussi été installés.

Évacuateur de crues L'évacuateur de crues est situé à environ 200 m au sud-ouest du barrage, à l'extrémité de la digue sud. Il a été excavé dans la masse rocheuse de la colline séparant les ouvrages de retenue. La capacité de conception de l'ouvrage est de . .

L'évacuateur est conçu pour assurer la sécurité des ouvrages en cas de forte hydraulicité ou si la centrale doit être délestée. Il a également pour rôle d'assurer le débit réservé écologique dans le secteur de la rivière à débit réduit situé entre le barrage et le canal de fuite de la centrale..

L'évacuateur est un ouvrage en béton armé encastré dans le roc. Le coursier, d'une longueur de , possède un profil parabolique classique, terminé par une dalle en béton. Il est fermé par deux vannes de type wagon. Un pont de service d'une capacité portante maximale de enjambe l'évacuateur en aval de la structure de levage.

Ouvrages d'amenée

Les ouvrages d'amenée sont composés d'un court canal et d'une prise d'eau alimentant une galerie d'amenée de , d'une cheminée d'équilibre et de deux conduites blindées. Les différents éléments des ouvrages d'amenée sont dotés d'un débit d'équipement de , qui équivaut à celui de la centrale.

Le canal d'amenée et la prise d'eau sont situés dans une baie à au sud du barrage. Il a été excavé dans un roc . Le champ d'écoulement est uniforme et symétrique par rapport à l'axe de la prise d'eau et créée des conditions permettant la formation d'une couverture de glace à la surface du canal en saison hivernale. Le canal est protégé des débris en amont de la prise d'eau par une estacade d'environ de longueur, qui est fixée par des massifs en béton situés sur chaque rive.

Centrale La centrale de la Toulnustouc a été construite en surface, enclavée dans une tranchée de roc. Elle est située sur la rive gauche de la rivière Toulnustouc, à environ 13 km du nouveau barrage et de la digue sud. Le bâtiment de la centrale fait de longueur et de largeur. Il est assis sur le tablier des vannes d'aspirateur, qui sert aussi de plancher des transformateurs du poste de départ.

L'usine comporte quatre niveaux: le plancher de la galerie des vannes au niveau de ; le plancher d'accès aux bâches au niveau de ; le plancher des turbines au niveau de et le plancher des alternateurs au niveau de . Une superstructure en acier supporte des mezzanines, le pont roulant et le toit de l'appentis.

Deux groupes turbines-alternateurs à axe vertical ont été installés dans la centrale. Chaque turbine de type Francis est alimentée par une conduite forcée indépendante et peut être isolée de la galerie d'amenée par une vanne papillon.

Les turbines développent une puissance nominale de sous une chute de à une vitesse de 200 tours par minute. Les roues, qui comportent 13 aubes, sont coulées en acier inoxydable et usinées sur des machines-outils à commande numérique, permettant d'obtenir une géométrie respectant le profil théorique. La masse de chaque roue est de .

Les alternateurs ont une puissance nominale de et un facteur de puissance de . D'une masse totale de , ils produisent du courant alternatif à une tension nominale de . La tension nominale a été jugée optimale considérant la puissance des groupes.