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Étude de la dynamique de barrages suspendus dans une transition fluviale, rivière Mitis, Bas-Saint-Laurent

Bérubé, Johan (2014). Étude de la dynamique de barrages suspendus dans une transition fluviale, rivière Mitis, Bas-Saint-Laurent. Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 115 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Les glaces de rivière affectent 60% des grands bassins versants de l 'hémisphère nord et altèrent la dynamique fluviale de leurs cours d'eau. Au Canada, la glace de rivière est présente dans la majorité des rivières pendant une période variant de quelques jours à plusieurs mois. Les glaces de rivières influencent grandement la dynamique fluviale par leurs interactions variées et complexes avec la structure de l'écoulement, du transport sédimentaire et la géomorphologie. D'une part, la dynamique glacielle, les types de glaces ainsi que leurs distributions le long du corridor fluvial affectent les conditions hydrauliques pendant la saison hivernale. D'autre part, les variations spatio-temporelles de la morphologie du lit et des conditions hydrauliques exercent une influence sur la distribution des types de glaces et des dynamiques glacielles. L'ubiquité du frasil de rivière dans les régions froides ainsi que sa contribution substantielle à la formation des glaces et du couvert en font une composante importante dans la dynamique fluvio-glacielle. La distribution spatiale de la dynamique du frasil et des types de glace varie à plusieurs échelles en raison de la forte relation entre ces éléments et les conditions physiques des environnements fluviaux. La capacité du frasil à être transporté ainsi qu'à former des barrages suspendus sous le couvert glaciel accentue l'importance de son contexte spatio-temporel en raison de l'omniprésence du couvert pendant la saison hivernale. Lorsque le frasil s'accumule sous le couvert, le barrage débute sa formation et évolue tout au long de l'hiver dépendamment des conditions hydrauliques, des échanges thermiques et du régime du frasil à l'amont. L'objectif général du projet a consisté à décrire l'évolution et la dynamique de barrages suspendus le long d'une transition fluviale de la rivière Mitis au Bas Saint-Laurent (Québec). Huit sites d'étude répartis le long de la transition fluviale de la rivière Mitis ont été échantillonnés. À l'amont, l'information sur la dynamique de production et de transport du frasil a été récoltée dans cinq seuils répartis le long de la section. La description des dynamiques de production et de transport a été réalisée à partir de séries temporelles des conditions hydrométéorologiques et des processus glaciels issues de données hydrométéorologiques et de photographies obtenues à l'aide visites sur le terrain et des caméras automatiques. En aval, la dynamique de barrages suspendus a été décrite dans trois différents sites de la section à méandres. La description des variations spatio-temporelles des barrages suspendus a été accomplie par des sondages de la stratigraphie glacielle effectués à l'aide d'un géoradar et de forages manuels. Les résultats montrent des interrelations entre les conditions hydrométéorologiques et le régime du frasil, des tendances dans les patrons spatiaux d'accumulation, qui diffèrent de la littérature, ainsi que dans les interactions entre les conditions hydrauliques, la morphologie du lit et la dynamique de barrages suspendus pendant la période d'étude. Le régime du frasil s'est avéré irrégulier dans le temps et l'espace en raison de sa relation avec les conditions hydrométéorologiques et hydrauliques. Un gradient longitudinal dans la dynamique du frasil et la distribution des types de glaces affectant le régime du frasil a été observé le long de la transition fluviale. La variabilité spatiale du régime de frasil et des conditions ont grandement influencé la dynamique de barrages suspendus dans le tronçon à meandres situé à l'aval de la transition fluviale. L'évolution non-stationaire des barrages suspendus a suggéré que ces derniers ont soit migré, été emportés vers l'aval ou se sont désagrégés sous l'effet de la chaleur. La baisse dans le régime du frasil observée entre les deux périodes d'échantillonnage et les variations temporelles dans les conditions hydrométéorologiques ont clairement affecté les patrons spatiaux ainsi que la distribution des épaisseurs de la couche de frasil. Des tendances dans les patrons spatiaux d'accumulation dans les mouilles ont été observées et décrites. Des relations entre le régime du frasil et la dynamique de barrages suspendus ont été proposées. Toutefois, aucune relation claire et précise n'a été établie entre les conditions hydrauliques et la dynamique de barrages suspendus à grande échelle en raison du manque d' information sur les conditions hydrauliques présentes sous le couvert. Enfin, de nouvelles avancées sur les conditions hydrauliques sous le couvert de glace permettraient une meilleure compréhension de la dynamique des barrages suspendus à différentes échelles. -- Mots clés: frasil; régime de frasil; géoradar; barrage suspendu; dynamique de barrages suspendus; dynamique fluvio-glacielle. -- ABSTRACT: River ice dynamics along river corridors are known to affect river hydraulics throughout winter. Frazil ice is a major component of the river ice dynamics by its substantial contribution to river ice and ice cover formation. The ability of frazil ice to be transported as wel1 as forming hanging dams under the ice co ver highlights the importance of its spatiotemporal context due to ice cover ubiquitousness in cold regions. Once hanging dam fixation is initiated, it begins to grow and shape throughout winter depending on hydraulics, heat ex changes and upstream frazil ice regime. Hanging dam fonnation and evolution induce changes on hydraulics throughout winter. Hanging dams are mainly observed in deep river pools found along meanders. The main objective of this paper was to examine and describe the hanging dams dynamics along a fluvial transition of the Mitis River, Quebec (Canada). The documentation of frazi l ice regime was performed along a fluvial transition to explain space-time variations of the hanging dam dynamics. Hanging dam surveys were perfonned by using a ground-penetrating radar (GPR) along the meandering reach. Interactions between hydrometeorological conditions, geomorphology, river hydraulics and frazil ice regime c1early affected hanging dam dynamics along studied reaches. Frazil ice regime was unsteady in space and time because it is highly linked to river hydraulics, bed morphology and hydrometeorological conditions. A longitudinal gradient of frazil ice dynamics and river ice type distribution affecting frazil ice regime were observed along the fluvial transition. Spatial variabilities of the frazil ice regime and hydraulics influenced the hanging dam dynamics in the meandering reach. Non-stationary evolution of hanging dams suggested that hanging dams whether migrated downstream, got washed away or therrnally decayed during the survey period. Observed upstream frazil ice regime inhibition between SI and S2 as weil as temporal variations of hydrometeorological conditions clearly affected hanging dam spatial patterns and frazil ice thickness distribution along the downstream reach during 2013 winter. General space-time patterns were described at the pool scale and relationships between frazil ice regime and hanging dam dynamics were proposed. However, no clear relationships were found between hanging dam dynamics and hydraulics due to a lack of data on hydraulics un der the ice co ver. Further advances on hydraulics conditions beneath the river ice cover along meander reaches would be required for a better comprehension on hanging dam dynamics. -- KEYWORDS : frazil ice; frazil ice regime; ground-penetrating radar; hanging dam; hanging dam dynamics; river ice dynamics.

Type de document: Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Buffin-Bélanger, Thomas
Co-directeur(s) de mémoire/thèse: Boucher, Étienne
Informations complémentaires: Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en géographie en vue de l'obtention du grade de maître ès.
Mots-clés: Cours Eau Riviere Mitis Barrage Suspendu Frasil Dynamique Fluvio-glaciel
Départements et unités départementales: Département de biologie, chimie et géographie > Géographie
Déposé par: DIUQAR UQAR
Date de dépôt: 06 mai 2016 17:33
Dernière modification: 06 mai 2016 17:33
URI: http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1033

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