Types de chenaux de cours d’eau
Dans un seul cours d’eau, nous pouvons souvent reconnaître trois types de chenaux différents. Ces types de chenaux uniques se développent en réponse aux changements de la vitesse du cours d’eau, de la texture des sédiments et de la pente du cours d’eau.
Les chenaux situés dans la partie supérieure de nombreux cours d’eau ont tendance à être étroits avec un écoulement se déplaçant à des vitesses élevées (figure 10z-1). Les vitesses d’écoulement élevées que l’on trouve dans ces cours d’eau sont le résultat d’une pente abrupte et de la gravité. Dans ces systèmes de cours d’eau, l’érosion est un processus très actif, car le canal tente de s’adapter à la topographie du paysage. Les dépôts se produisent principalement pendant les périodes de faible débit. Par conséquent, les dépôts de plaine d’inondation sont très limités, et le lit du cours d’eau est très transitoire et peu profond.
Figure 10z-1 : bief supérieur d’un cours d’eau dans les montagnes Rocheuses, au Canada.
Les cours d’eau à forte charge sédimentaire qui rencontrent une réduction soudaine de la vitesse d’écoulement présentent généralement un type de chenal tressé (figure 10z-2). Ce type de chenal de cours d’eau se produit souvent plus loin dans le profil du cours d’eau, là où la pente passe de raide à légèrement inclinée. Dans un cours d’eau tressé, le chenal principal se divise en un certain nombre de chenaux plus petits, imbriqués ou tressés. Les chenaux tressés ont tendance à être larges et peu profonds parce que les matériaux du lit sont souvent grossiers (sables et graviers) et non cohésifs.
Figure 10z-2 : chenal de cours d’eau tressé.
Les chenaux sinueux se forment lorsque les cours d’eau s’écoulent sur un paysage relativement plat avec une large plaine d’inondation (figure 10z-3). Techniquement, on dit qu’un cours d’eau est sinueux lorsque le rapport entre la longueur réelle du canal et la distance en ligne droite entre deux points du canal du cours d’eau est supérieur à 1,5. Les chenaux de ces cours d’eau ont une forme caractéristique en U et migrent activement sur la vaste plaine inondable.
Figure 10z-3 : Canal de cours d’eau à méandres.
Caractéristiques du chenal du cours d’eau
À l’intérieur du chenal du cours d’eau se trouvent une variété de lits et de structures sédimentaires. Beaucoup de ces caractéristiques dépendent de l’interaction complexe entre la vitesse du cours d’eau et la taille des sédiments.
Les cours d’eau transportant des sédiments grossiers développent des barres de sable et de gravier. Ces types de barres vues souvent dans les cours d’eau tressés qui sont communs dans les zones élevées (figure 10z-4). Les barres se forment dans les cours d’eau tressés en raison de la réduction du débit. Deux conditions provoquent souvent la réduction du débit : la réduction de la pente du cours d’eau et/ou la réduction du débit après un événement de précipitation ou la fonte printanière de la neige et de la glace.
Figure 10z-4 : Canal de cours d’eau tressé avec des barres de gravier.
Des barres ponctuelles se développent là où le débit du cours d’eau est localement réduit en raison de la friction et de la réduction de la profondeur de l’eau (figure 10z-5). Dans un cours d’eau à méandres, les barres ponctuelles ont tendance à être communes à l’intérieur d’un coude du canal.
Figure 10z-5 : Canal de cours d’eau à méandres vu d’en haut.
Dans les cours d’eau droits, des dépôts en forme de barre peuvent se former en réponse au thalweg (flèches rouges figure 10z-6) et à l’écoulement hélicoïdal. La figure 10z-6 ci-dessous montre une vue aérienne de ces dépôts et des caractéristiques connexes.
Figure 10z-6 : Vue aérienne des caractéristiques de dépôt que l’on trouve dans le canal d’un cours d’eau rectiligne typique.
Dans ce cours d’eau à canal rectiligne, des barres se forment dans les régions du cours d’eau éloignées du thalweg. Des radiers, un autre type de dépôt grossier, se développent sous le thalweg aux endroits où le débit plus rapide remonte verticalement dans le chenal. Entre les radiers se trouvent des bassins affouillés où les matériaux sont excavés lorsque la zone de vitesse maximale du courant s’approche du lit du cours d’eau. L’espacement absolu de ces caractéristiques varie selon la taille du canal. Cependant, la distance relative entre un radier et le suivant est en moyenne de cinq à sept fois la largeur du canal (exagérée dans le diagramme). Ces deux caractéristiques peuvent également se produire dans les chenaux sinueux.
Les dunes et les rides sont les principales caractéristiques sédimentaires des cours d’eau dont le chenal est composé principalement de sable et de limon. Les dunes ont une hauteur d’environ 10 centimètres ou plus et sont espacées d’un mètre ou plus. Elles sont courantes dans les cours d’eau où la vitesse est élevée. Les ondulations ne mesurent que quelques centimètres de hauteur et d’espacement et se trouvent dans les cours d’eau à faible débit dont le lit est à texture fine. Ces deux caractéristiques se déplacent avec le temps, en migrant vers le bas du cours d’eau. Les matériaux qui se trouvent sur le côté en pente douce de ces caractéristiques roulent et sautent le long de la pente sous l’influence de l’écoulement de l’eau. Les particules se déplacent le long de la pente jusqu’à ce qu’elles atteignent la crête de l’élément, puis dévalent le côté gauche plus abrupt pour se rassembler à la base de la dune ou de l’ondulation suivante. Ce processus se répète ensuite encore et encore jusqu’à ce que les matériaux atteignent un endroit en aval du cours d’eau où ils sont déposés de façon plus permanente.
La plaine d’inondation
Le long des chenaux de cours d’eau se trouvent des zones relativement plates appelées plaines d’inondation (figure 10z-7). Les plaines d’inondation se développent lorsque les cours d’eau dépassent leurs levées en répandant le débit et les sédiments en suspension sur la surface terrestre pendant les inondations. Les levées sont des crêtes composées de sable ou de gravier que l’on trouve le long du chenal du cours d’eau. Le diamètre des levées est d’environ une demi à quatre fois la largeur du canal. Lorsque les eaux de crue se retirent, la vitesse du cours d’eau est réduite, ce qui entraîne le dépôt d’alluvions. Des cycles d’inondation répétés dans le temps peuvent entraîner le dépôt de nombreuses couches successives de matériaux alluviaux. Les dépôts de plaine d’inondation peuvent élever l’altitude du lit du cours d’eau. Ce processus est appelé aggradation.
Figure 10z-7 : L’image Landsat 5 suivante, prise en septembre 1992, montre une section de la rivière Missouri à Rocheport, Missouri. La perspective oblique de cette image regarde vers l’ouest ou l’amont. Cette image a été rehaussée en couleur et modifiée pour montrer un relief topographique exagéré. Le sol nu et les terres labourées apparaissent en rouge, la végétation en vert et l’eau en bleu foncé. Une plaine d’inondation de la rivière est visible au centre de l’image. En raison de la saison, la plupart des terres agricoles situées sur les sols riches et fertiles de la plaine d’inondation sont labourées et dépourvues de végétation. (Source : NASA Scientific Visualization Studio).
Les plaines inondables peuvent également contenir des sédiments déposés par la migration latérale du chenal de la rivière. Ce processus est commun aux canaux tressés et aux canaux à méandres. Les canaux tressés produisent des dépôts horizontaux de sable pendant les périodes de débit réduit. Dans les cours d’eau à méandres, la migration du chenal entraîne le dépôt vertical de barres ponctuelles. Les dépôts des canaux tressés et des méandres sont plus grossiers que les matériaux déposés par les inondations.
Un certain nombre d’autres caractéristiques géomorphologiques peuvent être trouvées dans la plaine d’inondation. Les levées sont entrecoupées d’étroites brèches appelées crevasses. Ces caractéristiques permettent le mouvement de l’eau vers la plaine d’inondation et son retour pendant les inondations. On trouve des dépressions topographiques éparpillées dans la plaine d’inondation. Les dépressions contiennent certains des dépôts les plus fins de la plaine d’inondation en raison de leur élévation. Les lacs en arc de cercle sont les chenaux abandonnés créés lorsque les méandres sont coupés du reste du chenal à cause de l’érosion latérale du cours d’eau.
Plateau alluvial et deltas
Les cours d’eau qui s’écoulent dans des eaux stagnantes créent normalement un delta (figure 10z-8 et 10z-9). Un delta est une masse de sédiments qui contient de nombreuses couches horizontales et verticales. Les deltas sont créés lorsque la charge sédimentaire transportée par un cours d’eau est déposée en raison d’une réduction soudaine de la vitesse du cours d’eau. La surface de la plupart des deltas est marquée par de petits chenaux mobiles qui transportent l’eau et les sédiments loin du chenal principal de la rivière. Ces petits chenaux servent également à répartir la charge sédimentaire du cours d’eau sur la surface du delta. Certains deltas, comme celui du Nil, ont une forme triangulaire. Les cours d’eau, comme le Mississippi, qui ont une forte teneur en sédiments et se jettent dans des eaux relativement calmes provoquent la formation d’un delta en forme de pied d’oiseau.
Figure 10z-8 : Delta du Nil (Source : NASA).
Figure 10z-9 : Delta du Mississippi en forme de pied d’oiseau (Source : NASA).
La plupart des deltas contiennent trois types de dépôts différents : les lits du foreset, du topset et du bottomset. Les lits foréset constituent le corps principal des deltas. Ils sont déposés sur le bord extérieur du delta à un angle de 5 à 25 degrés. Des angles plus prononcés se développent dans les sédiments plus fins. Au-dessus des lits d’amont se trouvent les lits d’amont, presque horizontaux. Ces lits ont une granulométrie variable et sont formés de dépôts de petits chenaux mobiles que l’on trouve à la surface du delta. Les lits de fond se trouvent en avant et en dessous des lits d’avant-pays. Ces lits sont composés de limon fin et d’argile. Les lits de fond se forment lorsque les matériaux les plus fins sont emportés vers la mer par l’écoulement des cours d’eau.
Un éventail alluvial est un grand dépôt de sédiments en forme d’éventail sur lequel s’écoule un cours d’eau tressé (10z-10). Les éventails alluviaux se développent lorsque les cours d’eau transportant une lourde charge réduisent leur vitesse lorsqu’ils émergent d’un terrain montagneux vers une plaine presque horizontale. L’éventail est créé lorsque les cours d’eau tressés se déplacent sur la surface de cette caractéristique, déposant des sédiments et ajustant leur cours. L’image ci-dessous montre plusieurs éventails alluviaux qui se sont formés en raison d’un changement soudain d’altitude.
