Variabilité de la morphologie et des structures sédimentaires du lit d’un confluent de cours d’eau discordant en période d’étiage Variability of Bed Morphology and Sedimentary Structures at a Discordant River Confluence During Low Flows Variabilität der Morphologie und der Sedimentstrukturen vom Bett des Zusammenflusses ungleichsohliger Wasserläufe im Zeitraum von Niedrigwasser

RÉSUMÉ

Les confluents de cours d'eau discordants sont des milieux fluviaux particulièrement turbulents dont la morphologie se caractérise par un banc d'accumulation à l'embouchure du tributaire et présente une importante variabilité temporelle. Cette étude souligne le rôle actif de l'étiage dans la dynamique des interrelations entre les conditions hydrauliques, la morphologie et la sédimentologie au confluent des rivières Bayonne et Berthier, comté de Lanaudière, Québec. Les résultats d'un suivi quasi-hebdomadaire durant deux étés successifs à ce confluent de cours d'eau sablonneux et d'inégales profondeurs montrent que des variations morphologiques se produisent sur l'ensemble du lit malgré des hauteurs d'eau se situant autour de 1/20 à 1/5 du niveau plein-bord durant la majorité du temps. La nature de chacun des deux bassins-versants confère à chaque cours d'eau des conditions d'étiage qui font varier temporellement leur importance relative. Ces fluctuations entraînent une migration latérale du plan de mélange entre les deux masses d'eau. Elles touchent aussi la morphologie du banc d'accumulation à l'embouchure du tributaire qui avance et recule à l'intérieur du confluent. Les faciès sédimentaires prélevés illustrent les différents modes de construction du banc d'accumulation. Nous présentons un modèle en trois phases qui souligne le rôle de ce banc d'accumulation comme figure dominante de la dynamique du confluent. Selon la morphologie du banc (en régression, en construction ou en pleine expansion dans le chenal), le développement du plan de mélange est plus ou moins retardé et la dynamique spécifique de l'écoulement détermine alors en partie les épisodes de dépôt ou d'érosion dans les autres zones du confluent.

ABSTRACT

Discordant river channel confluences are highly turbulent environments. Their morphology, which is caracterized by a tributary mouth bar, shows great temporal variability. In this study, we examine the relationships between hydraulics, bed morphology and sediment transport at a discordant river channel confluence at low flow stage. During two consecutive summers, we surveyed almost weekly the confluence of the Bayonne and the Berthier rivers, Lanaudière, Québec. Significant morphological changes occurred on almost the entire channel bed even if flow stages were most of the time between 1/20 and 1/5 bankfull level. Sedimentary facies illustrate particularly well the tributary mouth bar progradation due to each watershed characteristics. Low flow conditions for each river varied considerably and incongruently. These variations resulted in changes in the location of the mixing layer between the joining flows and the extent of progradation of the tributary mouth bar into the main channel. We propose a three-phase model showing that the position of the tributary mouth bar, and whether it is receding from, prograding or fully extending into the confluence, is closely related to the development and lateral expansion of the mixing layer between the two streams. Zones of deposition and erosion in the confluence are then associated with the position and dynamics of the mixing layer.

ZUSAMMENFASSUNG

Die Zusammenflùsse ungleichsohiiger Wasserlàufe sind besonders turbulente Flussmilieus, deren Morphologie sich durch eine Aufschùttungsbank an der Mùndung des Zuflusses auszeichnet und eine bedeutende zeitliche Variabilitàt zeigt. Dièse Studie betont die aktive RoIIe des Niedrigwassers in der Dynamik der Beziehungen zwischen hydraulischen Bedingungen, der Morphologie und der Sédimentologie am Zusammenfluss des Bayonne- und Berthier-Flusses, Lanaudière, Québec. Zwei aufeinander folgende Sommer lang hat man fast wôchentlich an diesem Zusammenfluss sandhaltiger Wasserlàufe ungleicher Tiefe Messungen durchgefùhrt. Die Ergebnisse zeigen, dass morphologische Variationen sich im ganzen Flussbett ergeben, trotz der Wasserhôhen, die meist bei 1/20 bis 1/5 des ufervollen Standes Iiegen. Die Natur jedes der beiden Flussbecken verleiht jedem Wasserlauf Niedrigwasserbedingungen, die ihre relative Bedeutung zeitweilig ândern. Dièse Fluktuationen fùhren zu einer lateralen Verschiebung der Mischungsschicht zwischen den beiden Wassermassen. Sie beeinflussen auch die Morphologie der Aufschùttungsbank an der Mùndung des Zuflusses, der sich im Innem des Zusammenflusses vorwàrts und rùckwàrts bewegt. Die entnommenen Sediment-Fazies illustrieren die verschiedenen Arten des Baus der Aufschùttungsbank. Wir stellen ein Modell in drei Phasen vor, das die dominierende RoIIe dieser Aufschùttungsbank in der Dynamik des Zusammenflusses hervorhebt. Entsprechend der Morphologie der Bank (zurùckweichend, im Aufbau oder voll expandierend im Kanal) ist die Entwicklung der Mischungsschicht mehr oder weniger verzôgert und die spezifische Dynamik des Abflusses bestimmt dann zum Teil die Episoden der Ablagerung oder Erosion in den anderen Zonen des Zusammenflusses.