FR :

La variabilité interannuelle des débits moyens annuels (1970-1995) de 70 stations hydrologiques réparties dans les trois grands bassins versants du Québec a été étudiée au moyen d’une analyse en composantes principales et d’un lissage par une moyenne mobile simple. Cinq modes de variabilité ont été ainsi identifiés selon la succession des phases de baisse et de hausse des débits. Les trois premiers modes caractérisent les rivières du bassin du fleuve Saint-Laurent. Le premier mode, qui regroupe le plus grand nombre de stations situées sur les deux rives du fleuve, montre une période de baisse des débits (avant 1980), suivie d’une longue phase de hausse modérée des débits. Ce mode est positivement corrélé à l’oscillation australe. Le second mode, qui regroupe les rivières situées au nord de la rive sud du Saint-Laurent, est caractérisé par des débits qui diminuent entre 1975 et 1985, puis augmentent. Il n’est corrélé à aucun indice climatique. Les stations qui forment le troisième mode sont principalement localisées en rive nord. Ce mode est caractérisé par deux phases de hausse séparées par une phase de baisse des débits. Certaines stations de ce mode sont corrélées aux oscillations arctique, australe et nord atlantique. Les deux derniers modes caractérisent les rivières situées au nord du 55^e parallèle, dans les bassins de la Baie d’Ungava et de la Baie d’Hudson. Ces modes montrent une phase de diminution continue depuis la seconde période des années 1970 ou une phase de diminution précédée d’une longue phase normale des débits. Ils sont négativement corrélés à l’oscillation arctique et nord atlantique. Il se dégage de cette étude que la variabilité interannuelle des débits n’est pas synchrone à l’intérieur du bassin du fleuve Saint-Laurent.

EN :

The temporal variability of the annual average discharges (1970-1995) of 70 hydrological stations distributed among Québec three main watersheds was studied by principal component analysis and smoothing by a simple moving average. Five temporal variability modes were thus identified according to the succession of decreasing and increasing discharge phases. The first three modes characterize rivers of the St. Lawrence watershed. The first mode, which includes the greatest number of stations located on both shores of the river, shows a period of decreasing discharges (before 1980), followed by a long phase of moderately increasing discharges. This mode is positively correlated with the Southern Oscillation. The second mode, which includes rivers located in the northern part of the south shore of the St. Lawrence, is characterized by discharges decreasing between 1975 and 1985 and then increasing. It is not correlated with any climate index. The stations forming the third mode are mainly located on the north shore. This mode is characterized by two increasing phases separated by a decreasing discharge phase. Some stations of this mode are correlated with the Arctic, Southern and North Atlantic Oscillations. The last two modes characterize rivers located north of the 55th parallel, in the Ungava Bay and Hudson Bay watersheds. These modes show a continuously decreasing phase since the second period of the 1970s or a decreasing phase preceded by a long normal discharge phase. They are negatively correlated with the Arctic and North Atlantic Oscillations. This study shows that the interannual discharge variability is not synchronous within the St. Lawrence River watershed.

FR :

Plusieurs facteurs contribuent à l’instabilité des berges dans les méandres, mais le rôle joué par la dynamique de l’écoulement complexe au sein de ces sites n’est pas clairement élucidé. L’objectif de cette recherche est d’examiner la dynamique de l’écoulement tridimensionnel (3D) d’une boucle de méandre en vue de déterminer les liens entre la structure de l’écoulement moyen et turbulent, la contrainte de cisaillement et l’érosion des berges. Des données de vitesse 3D ont été recueillies dans une boucle de méandre avec un vélocimètre acoustique Doppler (ADV) et un profileur acoustique Doppler conçu pour les rivières peu profondes (PC-ADP). Une comparaison entre ces deux appareils a révélé que le PC-ADP donne de bons estimés de vitesse moyenne dans un écoulement relativement simple (au centre du chenal), mais le problème de moyennage spatial le rend moins efficace dans un plan de mélange où l’écoulement est plus complexe. L’ADV est aussi supérieur au PC-ADP pour les estimés de contrainte de cisaillement et l’étude de la turbulence à petite échelle, mais ce dernier révèle mieux les patrons à grande échelle. Deux cellules d’écoulement secondaire dans le méandre ressortent nettement avec les mesures simultanées du PC-ADP. Les maxima de contrainte de cisaillement mesurée avec l’ADV par la méthode d’énergie turbulente cinétique sont situés à l’entrée du méandre lorsque le niveau est plus bas, et à la sortie du méandre lorsque le niveau augmente. Ces deux zones correspondent à des observations de décrochement de berge au site d’étude.

EN :

Many factors contribute to bank instability in meanders, but the exact role played by the complex flow dynamics is not very well understood. The objective of this research is to examine the three-dimensional (3D) flow dynamics in a meander loop to determine the links between the mean and turbulent flow structure, and bank erosion. 3D velocity data were collected in a meander loop with an acoustic Doppler velocimeter (ADV) and a pulse-coherent acoustic Doppler profiler (PC-ADP). A comparison between these two devices revealed that the PC-ADP provides accurate estimates of mean velocity in a relatively simple flow (in the centre of the channel), but that it is less efficient in a complex flow field with a mixing zone due to spatial averaging problems. The ADV is also better than the PC-ADP for bed shear stress estimates and for small-scale turbulence studies, but the latter reveals large-scale structures efficiently. Two secondary cells in the meander loop are clearly seen from the simultaneous PC-ADP measurements. The maximum values of bed shear stress measured with the ADV with the turbulent kinetic energy method are located at the meander entrance when flow stage is low, and at the meander exit when flow stage increases. These two zones correspond to observations of bank failure events at the field site.

FR :

L’analyse du transport de la charge de fond de plusieurs rivières du massif ardennais (Belgique) par différentes techniques de marquage de galets (peinture, charge métallique, émetteurs radio) a permis d’identifier le débit critique où débute le charriage. Pour les rivières les plus importantes (plus de 500 km²), la mise en mouvement se produit à des débits légèrement inférieurs au débit à plein bord (0,7 à 1 Q_b), débits qui se présentent en moyenne 5 à 11 jours par an. Pour les rivières de taille intermédiaire (entre 100 et 500 km²), le charriage débute à un débit avoisinant 0,5 fois le débit à plein bord, avec une récurrence de 0,3 an et une durée variant entre 8 et 12 jours par an. Pour les rivières de dimension modeste (moins de 100 km²), la mise en mouvement se produit à des débits compris entre 0,5 et 0,8 Q_b, mais leur récurrence est relativement faible et le charriage peut se produire jusqu’à 20 jours par an. Par ailleurs, le transport solide a été évalué à l’aide de pièges à sédiments dans les rivières de petite dimension (moins de 10 km²) ; il est relativement peu important dans les bassins forestiers (0,5 t/km²/an), en raison de la multiplication des embâcles végétaux qui accroissent la rugosité du lit. Pour les rivières plus importantes, le transport solide a été estimé entre 0,4 et 2,5 t/km²/an grâce à l’analyse des quantités curées systématiquement aux mêmes sites et à la réalisation de levés topographiques de contrôle. Nous avons ensuite analysé l’évolution des quantités charriées en fonction de la puissance spécifique à plein bord développée par ces rivières. La relation établie sur la base de ces données a permis de mettre en évidence le déficit en sédiments de certaines rivières ainsi que plusieurs facteurs influençant le charriage.

EN :

The analysis of bedload transport of several rivers of the Ardenne (Belgium) using various marking techniques (painted pebbles, metallic-tagged pebbles, radio-transmitters) has allowed to identify the critical discharge when bedload transport begins. In large rivers (more than 500 km²), bedload mobilisation occurs when the discharge is slightly lower than the bankfull (0.7 to 1Q_b), which takes place on average 5 to 11 days per year. In medium size rivers (between 100 and 500 km²), bedload transport occurs when the discharge is around 0.5Q_b, which corresponds to a recurrence of approximately 0.3 years and to a mobilisation period of 8 to 12 days per year. In smaller rivers (less than 100 km²), the critical discharge occurs between 0.5 and 0.8Q_b, but its reccurence is relatively low and bedload can be mobilized up to 20 days per year. Moreover, the bedload solid discharge was estimated using sediment traps in headwater streams (less than 10 km²). In small forested catchments, bedload transport is not significant (around 0.5 t/km²/yr), partially due to numerous vegetation log-jams increasing bed roughness. In larger rivers, the specific bedload discharge was estimated between 0.4 and 2.5 t/km²/yr using quantities of dredged material extracted systematically in the same place, in relation to topographical surveys. Finally, the evolution of the bedload discharge in relation to the specific stream power at the bankfull discharge was analysed. The relation obtained with this data shows the deficit of sediment in some rivers and explains some of the factors that influence bedload transport.

FR :

Durant la décennie 70, les extractions de sédiments en lit mineur ont connu une forte croissance dans les cours d’eau, notamment en France comme dans la plupart des pays développés. Si l’impact de ces activités extractives sur l’équilibre géomorphologique et biologique des cours d’eau a déjà été largement analysé, plus rares sont les études mettant en lumière l’effet des extractions sur les habitats écologiques des lits majeurs. L’objectif de cet article est d’évaluer rétrospectivement les effets des extractions dans le lit mineur du Doubs, un affluent de la Saône (France), sur l’évolution des zones aquatiques périfluviales, à partir d’analyses d’archives, de données issues de levés in situ et de photographies aériennes. L’incision du lit en relation avec les activités extractives en lit mineur est d’abord mise en lumière. À partir de l’étude détaillée de 12 zones aquatiques périfluviales, un lien chronologique a ensuite été établi entre l’incision du chenal et la réduction de la superficie des zones humides périfluviales. L’intensité de la réduction n’est pas liée à la proximité de la fosse, l’incision touchant tout le tronçon et à la géométrie des berges. La recherche de liens causaux s’appuie sur un faisceau de preuves convergentes suffisamment robustes pour valider l’hypothèse initiale sachant que les preuves sont souvent partielles et les conditions d’utilisation de certaines données dans un cadre diachronique rigoureux sont restreintes.

EN :

During the 1970’s, in-stream gravel mining practices increased considerably in rivers of developed countries and in French rivers particularly. While the impacts of this activity on the geomorphological and biological equilibrium of the streams are well known, there is a paucity of studies examining the effects of in-stream gravel mining on adjacent floodplains and the ecological diversity they provide. In this context, the aim of this paper is to estimate retrospectively the impacts of gravel mining in the channel of the Doubs River (Eastern France), a tributary of the Saône River. The evolution of the perifluvial aquatic zones is examined using archives of hydro-geomorphological data and historical air photographs. Firstly, the analysis highlights the link between in-stream gravel mining and bed degradation. Secondly, a detailed study of 12 perifluvial aquatic zones has established a link between bed degradation and reduction of perifluvial aquatic zone areas, which is dependent on bank geometry in these zones. The identification of causal relations is supported by converging lines of evidence, which are strong enough to validate the initial hypothesis that in-stream gravel mining impacts the biodiversity of adjacent floodplains. However, the evidence is often partial and the use of some data may be in a diachronic framework of the study.

FR :

L’écocomplexe de la plaine d’inondation de la rivière Allier a été étudié dans trois secteurs fonctionnels présentant une dynamique géomorphologique contrastée : le secteur à méandres de Joze-Maringues où l’Allier est corseté par des enrochements et touché par les extractions de granulats, le secteur à méandres mobiles de la Réserve Naturelle du Val d’Allier et le secteur à bras multiples situé entre les villages de Villeneuve-sur-Allier et du Veurdre. L’étude se fonde sur six à huit missions de photographies aériennes prises entre 1946 et 2000 pour déceler la dynamique du paysage alluvial. L’occupation du sol, la largeur de la bande active et le taux d’érosion des berges ont été estimés par photo-interprétation et leur évolution spatiotemporelle a été mise en évidence par des traitements statistiques et cartographiques. Les résultats indiquent un accroissement des surfaces vouées à l’agriculture à partir des années 1950 et une progression du recouvrement de la végétation arborée en lien avec la modification des pratiques culturales et la rétroaction de la bande active. Dans les trois secteurs, le pourcentage de la végétation arborée est passé de 10 à 17 % en 50 ans. Depuis la seconde moitié du 20^e siècle, la modification des pratiques agro-pastorales semble être un agent prépondérant pour expliquer la végétalisation progressive de la plaine alluviale de la rivière Allier. L’érosion des berges ne s’est pas atténuée durant cette période. Elle était plus active pendant la décennie 1970-1980 en raison des crues plus fréquentes et plus intenses.

EN :

The landscape mosaics of the Allier river floodplain has been studied in three functional reaches with contrasted geomorphic activities : the Joze-Maringues meander reach where the river is constrained by embankments and affected by gravel mining, the shifting meander reach of the Val d’Allier Natural Reserve, and the anabranching reach between the village of Villeneuve-sur-Allier and Le Veurdre. This study is based on six to eight aerial photography, series taken between 1946 and 2000, to underline the dynamics of the alluvial landscape. Land cover types, active channel width and river bank erosion rate have been assessed from the photo interpretation, and their change in space and time has been statistically analysed and mapped. The results point to an increase of the cultivated areas from the 1950’s, and an extension of the tree-cover in relation with a change of agricultural practices and the decrease of the channel activity. In the three reaches, the percentage of the tree-cover has moved from 10 to 17% in 50 years. From the second half of the 20th century, the change in the agro-pastoral practices seems to be a major factor explaining the increase of the floodplain tree and bush cover. Bank erosion has not diminished during this period. It was more active in the 1970-1980 decade owing to more severe and frequent floods.

FR :

Le lac Saint-Pierre, un élargissement du fleuve Saint-Laurent, pourrait connaître une baisse importante de niveau d’eau dans les cinquante prochaines années, conséquence du réchauffement climatique global. Sept rivières débouchent dans ce lac fluvial peu profond qui risquerait d’enregistrer une sédimentation importante. Nous avons étudié le delta de l’un de ces tributaires, la Yamachiche, pour évaluer les processus de sédimentation et les réponses de la rivière aux changements environnementaux passés. L’évolution du delta de la Yamachiche a été reconstituée par des photographies aériennes, des cartes anciennes, des analyses sédimentologiques et stratigraphiques de six coupes et de quatorze forages, et la datation par luminescence optique, ²¹⁰Pb et ¹⁴C. Le delta est caractérisé par deux types de dépôts. La base est constituée de dépôts sableux de lit mineur du chenal, mis en place dans des conditions de sédimentation et d’érosion fréquentes. Ils sont surmontés par des dépôts limoneux de plaine d’inondation deltaïque, comprenant des lits sableux locaux. Ces dépôts présentent une variabilité latérale et longitudinale expliquée par les variations de niveau d’eau du lac et de la rivière à une échelle annuelle et décennale, par les migrations du chenal et par l’action érosive des vagues du lac Saint-Pierre. Le delta s’est formé depuis 150 ans, comme le montre la carte de 1859 où le delta n’était que très peu développé. La luminescence optique attribue des âges de 140 et de 280 ans aux dépôts sableux à la base. Les datations révèlent des taux d’accumulation verticale moyens compris entre 0,5 et 1,5 cm/an. Cette accumulation importante serait liée aux perturbations anthropiques affectant les sources sédimentaires du bassin versant depuis le début de la colonisation il y a 200 ans. L’âge récent du delta serait également expliqué par la stabilisation tardive du lac Saint-Pierre à son niveau actuel, qui est intervenue entre 1000 et 150 ans.

EN :

Lake St. Pierre, being an enlargement of the St. Lawrence River, could experience a significant base level drop in the next fifty years as a consequence of global climate warming. Seven tributaries flow into this shallow lake, and base level changes could lead to increased sedimentation rates. We have studied the delta of the Yamachiche River, a tributary of Lake St. Pierre. The objective of the study is to document the active geomorphic processes and the response of the river to past environmental changes. We have reconstructed the evolution of the Yamachiche delta from aerial photos, historical maps, sedimentological and stratigraphic analysis of six sections and fourteen boreholes, and by sediment dating using optically stimulated luminescence, ²¹⁰Pb and ¹⁴C. The subsurface deposits are divided into two facies : sandy low-water channel deposits at the base, and silty delta plain deposits at the top. Sedimentary sequences show changes along a longitudinal gradient driven by the level of the lake and the river dynamics on annual and decadal scales, and a high lateral variability driven by migration of the channel and by high-energy waves from Lake St. Pierre, which erode the downstream eastern part of the delta plain. Rapid progradation of the delta has occurred in the last 150 years, as demonstrated by the poor development of the delta on the 1859 map. Optically stimulated luminescence dating provides ages of 140 and 280 years at the base of the depositional sequence. These results are consistent with the chronological sequence deduced from the other dating methods. This framework gives mean accumulation rates between 0.5 and 1.5 cm/year. These high rates of sedimentation are likely linked to human activities in the watershed, which affected sedimentary sources since colonization of the St. Lawrence Lowlands 200 years ago. The young age of the delta could also be explained by the late stabilization of Lake St. Pierre at its present level, between 1000 and 150 years ago.