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

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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(trice) de mémoire/thèse : Buffin-Bélanger, Thomas
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse : Roy, André
Information complémentaire : 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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