Dynamique des rivières en tresses

par Patrick Meunier

Thèse de doctorat en Géophysique interne

Sous la direction de Yves Gaudemer et de François Métivier.

Soutenue en 2003

à l'Institut de physique du globe (Paris ; 1921-....) .

mots clés

• Rivière en tresses
• Modèle analogique
• Transport de sédiments

Résumé

Des écoulements en cuve de taille modeste (1 mètre de long) ont été réalisés afin d'étudier la morphologie et le transport de sédiments des rivières "en tresses". Le transport de sédiments est relié linéairement au débit liquide, à la pente et au flux de sédiments injectés en entrée de l'écoulement. Cette relation suggère que le transport de sédiments est de nature ondulatoire. L'utilisation de différentes billes de verre permet d'étudier l'effet de la taille de grain sur le transport. Des expériences menées dans différentes cuves mettent en évidence l'existence d'une longueur d'atténuation au-delà de laquelle la corrélation des flux solides d'entrée et de sortie disparaît. Les résultats d'une campagne de mesures du transport, effectuée sur une rivière proglaciaire sont compatibles avec notre loi de transport expérimentale. Une analyse de l'évolution topographique de nos écoulements permet de relier le bilan de transport de masse à l'évolution morphologique de la rivière. La loi de transport est reformulée en tenant compte de la relaxation de la pente. La distribution cumulée de la topographie de la plaine alluviale peut être reliée à la puissance hydraulique et au rapport des flux solides. Enfin, la comparaison des séries temporelles du transport et de l'évolution topographique met en évidence des périodes d'oscillation communes permettant une première description du mécanisme ondulatoire du transport de sédiments

Titre traduit

Braided rivers dynamics

Résumé

Experimental runs have been performed in a small flume (1 meters long) in order to study the relation between sediment transport and morphology of braided rivers. The sediment transport is related to varying parameters, namely, the river discharge and the sediment supply rate. The sediment transport is measured and found to vary linearly with both stream power and input sediment supply rate. This result suggests that transport follows a wave-like propagation mechanism. The use of different glass beads allows to study the effect of grain size on transport. Runs in different flumes highlight an attenuation length beyond wich the relation between input and output sediment fluxes vanishes. Field measurements of sediment transport in a pro-glacial gravel-bed river confirm the form of the transport function assessed experimentally. A study of the topographic evolution of our experimental braided streams shows that the sediment input-output balance is equivalent tothe net change in topography of the channel over a given time period. The transport relation is then reexpressed by taking account of the slope variations. The frequency distribution of the plain topography can be related to stream power and ingoing-outgoing sediment ratio. Finally, time series correlation between topography and transport rate highlight common-period to cyclic variation in the two parameters leading to identification of wave-like transport