hydrogéomorphologie et analyse des dynamiques fluviales
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Hydrogéomorphologieetanalysedesdynamiquesfluviales
Thomas Buffin-Bélanger Laboratoire de recherche en
géomorphologie et dynamique fluviale
18-19 octobre 2018
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Génie
Hydrogéologie
Géochimie
Biologie
Économie
Aménagementduterritoire
Foresterie
Éclairagesdisciplinairessurlescoursd’eau
Hydrogéomorphologie
…
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ÉlevéeFaible
Mobilitédescoursd’eau…
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❶Processus à3composantes❷MorphologieàStylesfluviaux❸Trajectoire àGes5on
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❶Processusà3composantes
Processus
Structuredel’écoulement
Transportdessédiments
Morphologie
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Trajectoiregéomorphologique
Amas
Accumula=on/surcreusement
Stylefluvial
Trajectoirehydrologique
RégimehydrologiqueHydrogrammedecrue
Structuredel’écoulement
Transportdessédiments
Morphologie
Turbulence
Évolu=ondessourcessédimentaires
MobilitéSédigramme
decrue
Tauxdetransport
Processus
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Turbulence
Évolu=ondessourcessédimentaires
Trajectoiregéomorphologique
MobilitéSédigramme
decrue
Tauxdetransport
Amas
Accumula=on/surcreusement
Stylefluvial
Trajectoirehydrologique
RégimehydrologiqueHydrogrammedecrue
Processus
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Capacitédetransport
Accumula=on/Aggrada=on
Puissance
Processus
Érosion/Incision
Q*S
Qs*D50
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10
Processus dominants : Érosion / Incision
q Force d’entraînement (Fe) > Force d’entraînement critique (Fc)
Fe=Fd+FsFc
Fe>Fc
q Capacité de transport > Apports en sédiments
Capacité==Incisionde1volume
InputamontApportsbergesetversants
Outputaval
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11
q Force d’entraînement (Fe) < Force d’entraînement critique (Fc)
Processus dominants : Accumulation / Aggradation
Fe=Fd+FsFc
Fe<Fc
q Capacité de transport < Apports en sédiments
Capacité==Accumula=onde1volume
InputamontApportsbergesetversants
Outputaval0
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12
Morphologie : une question d’équilibre
q Capacité de transport < Apports en sédiments .
Capacité==Accumula=onde1volume
InputamontApportsbergesetversants
Outputaval0
12
12
q Capacité de transport > Apports en sédiments
Capacité==Incisionde1volume
InputamontApportsbergesetversants
Outputaval
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Deuxmorphologiesfluviales
Les cônes alluviaux (cônes de déjection) sont des formes d’accumulation liées à une rupture de pente lorsqu’un cours d’eau émerge d’une région montagneuse et se déverse dans une plaine alluviale. Les sédiments charriés dans la portion à forte pente se déposent et s’accumulent du fait de la perte d’énergie liée à la diminution de la pente.
Les plaines sont aussi des formes d’accumulation construites par la combinaison des processus de migration latérale et de débordement des cours d’eau. Ces deux processus laissent en place les alluvions qui construisent la plaine. La morphologie et la stratigraphie de la plaine alluviale reflètent les processus qui la construisent: levées alluviales, vastes complexes de milieux humides, méandres abandonnées, chenaux secondaires et chenaux de débordements occupés lors des inondations.
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q avulsion:changementsubitdansletracéducoursd’eau
L’évoluOondescônesalluviauxq aggradaOon:accumulaOongénéraliséedanslecoursd’eau
Field(2001)
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Demersetal.,2014,projetMTQ
ExempledecônealluvialdanslavalléedelarivièreYork
400m
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ExempledecônealluvialdanslavalléedelarivièreMont-Louis
80 m
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A
B
ExempledecônealluvialdanslavalléedelarivièreSud-Ouest
Pont du 5è rang
AB
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L’évoluOondesplainesalluviales:
q Mobilitélatérale(migraOonduchenal,avulsion)q IncisionetaggradaOondulitq InondaOons(dépôtsdedébordement)
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rivièreDartmouth(Gaspé)
Migration latérale
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2013 Migration latérale
rivièreSaint-Anne(Sainte-Anne-des-Monts)
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2016
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2017
2018
2013
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Juillet2014(aprèsArthur)
Juin2009
Tracéfluvialdel’Anse-Pleureuse(>50%dudébit)
Juin2014
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Incision
rivièreCentrale(Trois-Pistoles)
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rivièreCentrale(Trois-Pistoles)
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rivièreCentrale(Trois-Pistoles)
Érosion régressive
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27
Figure 3 : La plaine alluviale de la rivière Matane : a) Modèle numérique de terrain (LiDAR aéroporté) d’un tronçon situé dans la
partie aval du bassin versant; et b) Interprétation géomorphologique de ce tronçon : (1) : rides et sillons; (2) : milieux humides alluviaux; (3) : paléochenaux (méandres abandonnés); (4) : chenaux de débordements; (5) : encoche d’érosion provoquée par le
passage des glaces.Demers et al. (2014
Uneimagelidarpourmontrerlestraceslaissésenplacedanslaplaine,maispeuventêtrehéritéd’uneautreépoque
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• Liermorphologieetprocessuspourmieuxcerneretprédirel’évolu5ond’uncoursd’eau:prédirel’évolu5ond’uncoursd’eauselonsonapparence
• D’oùl’intérêtdesepenchersurlestylefluvialquirévèlelesprocessus
• No5onsd’équilibreici
❷Morphologie–Stylesfluviaux.
Maisaussilesberges.
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Kon
dolf
et a
l. (2
003)
Plusieursclassifica=ons
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Robe
rt(2
003)
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Typedechenal
1-linéaire2-sinueux3a–méandresstables3b–méandresdynamiques4-divagant5-àtresses
1
2
3a
3b
5
4
Schu
mm(1
981)
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• Lestylefluvialestunephotographie.
• Ilestpossiblequecoursd’eausoitenajustementetquelestylesoitlerefletd’unepériodedetransi5on
• Pourmieuxcerneroùsesituelecoursd’eau,latrajectoirepermet
- observerl’évolu5onpasséedescaractéris5quesducoursd’eau- déterminerlesvariablesclefsquijouentsursonévolu5on- évaluersasensibilitéetsarésilience-an5cipersonévolu5on
❸Trajectoire–GesOon.
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Figure 1. Concept de trajectoire morphologique (modifié de Dufour et Piégay, 2009)
(AdaptédeDufouretPiégay,2009)
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Segmenta4on
35
TracésfluviauxdelarivièreMont-LouisMaltais(2018)
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Méandresdynamiques Méandresstables
Anabranchesestuarienes
CBD
Linéaire A
Distancekilométrique(km)
Mob
ilité
(m/ann
ée)
Mob
ilité(m
2 /anné
e)
Largeu
r(m)
RivièreMont-Louis
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Mob
ilité
(m/ann
ée)
Mob
ilité(m
2 /anné
e)
Distancekilométrique(km)
Méandresdynamiques MéandresstablesAnabranchesestuarienes
CBDLinéaire A
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Maltais(2018)
Méandresdynamiques
Méandresstables
Anabranchesestuarienes
CB
D
Linéaire
A
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Figure 1. a- Vue de la traverse P-10065 et de l’érosion des matériaux de la berge droite du cours d’eau en 2008 (photo de Serge Rhéaume, MTQ Rimouski); b- vue en amont et c- vue en aval à partir de la traverse du cours d’eau.
Rivière Marsoui
Vue vers l’amont Vue vers l’aval
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TrajectoiregéomorphologiquedelarivièreMarsouientre1927et2004.QAM:débitsannuelsmaximumsstandardisésdelastaOondejaugeagedelarivièreSainte-Anne.Mobilité:traitplein=mobilitémoyenne;traitpoinOllé=marged’erreur.
Trajectoiremorphologique
Dem
ers
et a
l. (2
015)
et B
uffin
-Bél
ange
r et a
l. (2
015)
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❶Processus à3composantes❷MorphologieàStylesfluviaux❸Trajectoire àGes5on
q connaissancedesprocessus:expliquerlesformes
q reconnaissancedesstylesfluviaux:inférerlesprocessus,lasensibilitéetlarésilienceducoursd’eau
q quanOficaOondelatrajectoiremorphologique:évaluerlasensibilitédestronçonsetiden5fierlesfacteursdecontrôle
q anOciperl’évoluOondescoursd’eau:orienterleschoixetlesobjec5fsdeges5on/aménagementdescoursd’eau
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à An=cipa=ondesajustementsmorphologiquesà Modula=ondeslargeursdebandesriverainesà Choixdesaménagements(traverses,routes):posi=on,concep=on
Méandresdynamiques Méandresstables
Anabranchesestuarienes
CBD
Linéaire A
RivièreMont-Louis
Distancekilométrique(km)
Mob
ilité
(m/ann
ée)
Mob
ilité(m
2 /anné
e)
60m/25ans
20m/25ans
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Coursd'eau Trajectoire Profilenlong Segmentation DiagnostiqueRivière Plaine AEC Plaine Cône
Cap-ChatSainte-AnnePetiteSainte-AnneLaMartreMarsouiÀClaudeMont-St-PierreMont-LouisAnse-PleureuseMadeleineGrande-ValléeRivière-au-RenardAnse-au-GriffonDarmouthYorkSaint-Jean
CartographieHGMCoursd'eau Trajectoire Profilenlong Segmentation DiagnostiqueRivière Plaine AEC Plaine Cône
Cap-ChatSainte-AnnePetiteSainte-AnneLaMartreMarsouiÀClaudeMont-St-PierreMont-LouisAnse-PleureuseMadeleineGrande-ValléeRivière-au-RenardAnse-au-GriffonDarmouthYorkSaint-Jean
CartographieHGM
IQMUEA
Laboratoire de recherche en géomorphologie et dynamique fluviale
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Remerciements
Financements :
SylvioDemers,MaximeBoivin,MaximeMaltais,SimonMassé,TaylorOlsenetPascaleBiron
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❶Processus à3composantes❷MorphologieàStylesfluviaux❸Trajectoire àGes5on
q connaissancedesprocessus:expliquerlesformes
q reconnaissancedesstylesfluviaux:inférerlesprocessus,lasensibilitéetlarésilienceducoursd’eau
q quanOficaOondelatrajectoiremorphologique:évaluerlasensibilitédestronçonsetiden5fierlesfacteursdecontrôle
q anOciperl’évoluOondescoursd’eau:orienterleschoixetlesobjec5fsdeges5on/aménagementdescoursd’eau
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Modifié de Demers et al. (2015) et Buffin-Bélanger et al. (2015)
�Reconnaissancegéomorphologique
�Trajectoiregéomorphologique
�AnOcipaOongéomorphologique
IdenOficaOondustylefluvialCartographieHGM
AppréciaOondesvariabilitésmorphométriqueetsédimentaireÉvaluaOondesfacteursdecontrôle
Scénariosd’ajustementsprobablesenlienavecl’évoluOon/changementsdesfacteursdecontrôle
ApprocheHGMpourl’analysedesdynamiquesfluviales
GesOondesrisques,deshabitatsetdesservicesécosystémiquesdescoursd’eau
ClassificaOondesstylesfluviauxAnalysedelapuissancespécifique
QuanOficaOondesvariabilitésmorphométriqueethydrosédimentaire(tauxd’érosion,bilanssédimentaires,…)
ModélisaOonhydrodynamiqueintégrantl’évoluOon/changementdesfacteursdecontrôle
Hydrogéomorphologie