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L'impact du couvert de glace sur la structure turbulente des écoulements dans un méandre de la rivière Neigette

Demers, Sylvio (2011). L'impact du couvert de glace sur la structure turbulente des écoulements dans un méandre de la rivière Neigette. Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 80 p.

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Résumé

Le couvert de glace impose une rugosité de surface qui modifie la structure des écoulements turbulents en rivière. Deux gradients de vitesses apparaissent, l'un associé à la rugosité du lit et l'autre à celle de la glace. L'impact d'un écoulement composé de deux couches-limites sur les échanges turbulents en rivière est appréhendé à deux échelles: 1) celle du développement des structures macroturbulentes et 2) celle du patron des écoulements secondaires dans une section de rivière à méandres. Ces deux échelles sont en apparence distinctes par le large écart des dimensions de temps et d'espace qui sont impliquées, mais toutes deux sont directement affectées par une structure de l'écoulement composée de deux couches-limites. Des données de vitesses d'écoulement ont été mesurées avec un profileur acoustique à effet Doppler pendant deux hivers successifs dans un méandre de la rivière Neigette (Rimouski, Québec). À l'échelle des profils de vitesses, des structures macroturbulentes sous la forme de bandes verticales de basses et de hautes vitesses sont observées. En l'absence de glaces, elles peuvent occuper toute la profondeur de l'écoulement alors qu'en présence d'un couvert de glace elles sont préférentiellement situées à proximité des plans de rugosité et se raréfient dans la région centrale de l'écoulement. En conséquence, la taille des structures est considérablement réduite dans leur extension longitudinale et verticale. Il est suggéré que chaque plan de rugosité initie des structures macroturbulentes et que celles-ci se rencontrent au centre de l'écoulement où elles se confrontent et se dissipent. Elles peuvent occuper simultanément les deux-couches limites, mais sont moins fréquentes et plus éphémères que celles qui sont observées en l'absence de couvert de glace. À l'échelle du méandre, l'analyse du patron spatial des écoulements secondaires révèle la présence de deux cellules hélicoïdales à l'entrée de la courbure. À l'apex, une seule cellule avec un sens de rotation inverse à celui attendu dans des conditions libres de glace est observée. Le patron des écoulements secondaires de la rivière Neigette est plus complexe que la référence conceptuelle basée sur des résultats de laboratoire où figurent deux cellules hélicoïdales stables à travers l'ensemble du méandre. Cette différence est expliquée par une morphologie naturelle plus complexe ainsi que par le jeu des interactions entre les deux cellules hélicoïdales. La présence d'accumulation de frasil dans le méandre lors du premier hiver révèle que les écoulements secondaires se développent quasi-instantanément à la sortie de la zone obstruée. Ces résultats mettent en évidence l'étendue des impacts associés à la présence d'un couvert de glace et insiste sur le large éventail des échelles qui sont impliquées. Cette étude fournit des observations originales qui permettent d'initier un questionnement mieux dirigé à propos des impacts du couvert de glace sur la structure turbulente des écoulements en rivière.

Type de document: Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Buffin-Bélanger, Thomas
Co-directeur(s) de mémoire/thèse: Roy, André
Informations complémentaires: Mémoire présenté comme exigence partielle de la maîtrise en géographie extensionnée de l'Université du Québec à Montréal.
Mots-clés: Riviere Cours Eau Ecoulement Turbulent Couvert Glace Meandre Neigette
Départements et unités départementales: Département de biologie, chimie et géographie > Géographie
Déposé par: DIUQAR UQAR
Date de dépôt: 01 févr. 2013 19:14
Dernière modification: 01 févr. 2013 19:14
URI: http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/664

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