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geomorphologie fluviale

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Géomorphologie fluviale
N’dji dit Jacques DEMBELE
D.Sc. Géologie du
Quaternaire/Géomorphologie
Maitre assistant des universités du CAMES
plan
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1. Définition et objet
2. les thèmes de la géomorphologie fluviale
3. les méthodes d’étude
4. les facteurs influant sur les processus fluviaux
5. les processus géomorphologiques liés à l’eau
6. La morphologie fluviale
7. les types de classification des cours d’eau
8. Evolution des cours d’eau
Definition
• La géomorphologie fluviale est l’étude des
processus et des formes de terrain liés aux
cours d’eau. Les processus sont ceux associés
à l’ érosion, au transport et aux dépôts faits
par les eaux d’écoulement et les formes sont
ceux liés à l’érosion et aux dépôts liés aux
cours d’eau.
Pourquoi étudient on la
géomorphologie fluviale?
• Les cours d’eau occupent 68% de la surface de la terre et
drainent chaque année environ 10 000 millions de tonnes
de sédiments.
• Les cours d’eau ont une importance économique réelle:
aménagement fluvial pour l’irrigation, l’hydroélectricité, le
transport etc.
• Les cours d’eau présentent des risques aux établissements
et infrastructures humaines: inondation et sècheresse
• Les cours d’eau sont des archives paléoenvironnementales
qui permettent de reconstruire à partir des formes et des
sédiments les conditions environnementales passées et
permettent de prédire le futur
• La géomorphologie fluviale est ainsi une
discipline de synthèse où se rencontrent
ingénieur, géologue, géographe et écologues.
Les thèmes de la géomorphologie
fluviale
• La géomorphologie fluviale est une science vieille
qui a sa source depuis l’antiquité. Mais la
géomorphologie fluviale a connu son essor a
partir de la fin des années 1800. Depuis 1977, la
géomorphologie fluviale est dominée par des 6
thèmes principaux.
• 1. La géomorphologie fluviale descriptive: les
caractéristiques physiques des cours d’eau, des
cônes de déjection, les plaines alluviales, et leur
évolution et leur variations de la source à
l’embouchure.
• 2. La fluviale géomorphologie quantitative: les
interrelations entre la profondeur, la largeur,
la pente, le débit, la sinuosité et la charge
sédimentaire.
• 3. étude du transport des sédiments:
investigations de l’entrainement des
sédiments, taux de transport et changements
de texture à l’aval
• 4. la formes des lits: leur forme extérieure et
leur structure interne et leur relation avec la
profondeur, la vélocité, la taille des grains de
sédiments, leur orientation etc.
• 5. les études de facies: reconnaissance des
composants des dépôts fluviaux associés à
leur structures sédimentaires et investigation
des relations verticales et horizontales entre
les dépôts.
• 6. Les études paléo-hydrauliques: elles
cherchent à élaborer une description
quantitative des fleuves aujourd’hui disparus
à partir des évidences contenus dans leurs
dépôts. Ce thème est le plus récent des six.
Les methodes d’etude
• Les méthodes d’etude de la géomorphologie
fluviale sont très diversifié due à la multiplicité
des échelles d’analyse qui vont du bassin versant
au lit fluvial.
• 1. les cartes topographiques
• 2. Les photographies aériennes
• 3. Les images satellitaires
• 4. Les DEM et les Lidars
• 5. Les drones
• 6. Jaugeage et mesures sur le terrain
• 7. les analyses sédimentologiques
• 8. Les analyses biogéochimiques
• 9. La construction des modèles: les modèles
analogiques et les modèles mathématiques
Lidar
Drones munis de capteur LiDAR
DEM
Bassins versants extracted du LiDAR
Images satellitaires diachroniques
Modele analogique
Les facteurs influant sur les processus
fluviaux
• Les facteurs qui influent sur les processus fluviaux
sont au nombre de 6: le climat, la topographie, la
géologie, les sols, la végétation et l’occupation du
sol.
• 1. Le climat: intervient sur les processus fluviaux
à travers 2 aspects importants: les précipitations
et l’évaporation. Les précipitations jouent sur la
quantité d’eau que les cours d’eau produisent et
l’évaporation réduit cette quantité.
• 2. La topographie: la topographie intervient à
travers la pente qui joue sur le potentiel
énergétique du cours d’eau. En langage simple, la
pente joue sur la vélocité de l’eau. La pente du
cours d’eau est généralement le rapport entre le
relief du bassin et la longueur du cours d’eau.
Plus la pente est élevé, plus l’eau coule vite.
• La notion de topographie est liée à la notion de
niveau de base. Le niveau de base est le niveau
au dessous duquel les cours d’eau n’érodent plus
leur lit. Donc la vitesse de dissection verticale des
cours d’eau dépend de la variation du niveau de
base.
• Le niveau de base dépend lui aussi de 2 facteurs:
les variations eustatiques (Variations du niveau
de la mer) et les mouvements tectoniques. Les
variations eustatiques ou variations du niveau de
la mer joue sur la pente des cours d’eau. Ces
variations sont conditionnées par les
changements climatiques. Pendant les périodes
de glaciations, le niveau des mers baisse, et les
fleuves ont tendance à disséquer verticalement
leur lit. Pendant les période de réchauffement
climatique, le niveau des mers remontent et les
fleuves ne dissèquent plus.
• Au contraire, ils ont tendance à déposer les
sédiments dans leurs lits. Les variations
eustatiques font varier le niveau de base par la
base alors que les mouvements tectoniques
les font varier par le sommet. Les
mouvements tectoniques peuvent être des
mouvements de subsidence ou de
soulèvement tectonique. La même chose est
valable pour les lacs.
Les terrasses
• La géologie réfère à 3 notions différentes: la
structure, à la lithologie (types de roches) et la
tectonique. La structure géologique nous renvoie
à la disposition des couches rocheuses les unes
par rapport aux autres. Cette géologie
conditionne le tracé des cours d’eau et leur
développement futur. Les cours d’eau ont
tendance à suivre les lignes de faiblesses et les
types d’organisation des cours d’eau.
• Quand les roches sont homogènes,
l’hydrographie est de type dendritique. Quand
des failles sont présentent l’hydrographie a
tendance à être rectangulaire et quand il y a des
plis, le type treillis est visible.
• En cas de tectonique active, les cours d’eau ont
tendance à suivre la direction de la poussée.
D’ailleurs, de nos jours, le tracé des cours d’eau
sont utilisés pour étudier la présence de
tectonique d’une zone.
• Deux méthodes sont ainsi fréquemment utilisés:
l’asymétrie des bassins versants et l’asymétrie des
vallées.
• Un aspect important est le rôle que joue la
lithologie dans la production des sédiments. Pour
cela, il est important de comprendre que sur le
long terme, deux types de classification
important: les roches consolidés et non
consolidés.
• Les sols: ils sont fonction du type de roche, du
climat, de la végétation. En fonction de leur
perméabilité, ils jouent sur la densité de
drainage. Quand l’infiltration est élevée la
densité de drainage est faible et le contraire se
produit quand l’infiltration est faible. Les sols
participent au bilan sédimentaire à travers les
processus d’érosion des sols.
• La végétation est fonction des sols, du climat
et du relief. La végétation joue sur la vélocité
de l’eau en le décélérant. La vitesse de
l’écoulement est plus élevée dans une zone
boisée que sur sol nu. Le temps de réponse
des cours est plus cours quand un
déboisement intense se produit et les pics de
sédiments et débits au lieu d’être étalés sont
concentrés.
• L’occupation des sols joue sur le temps de
réponse. L’occupation du sol se réfère à
l’affectation du sol. Généralement les hommes
divisent leur espace en zones: zone de
cultures, zones de construction d’habitation,
d’infrastructures diverses. L’une des
caractéristiques essentielles est que le couvert
végétal naturel est remplacé par des surfaces
bâties ou ouverts. Ce qui a pour conséquence
un changement dans le temps de réponse et
dans la concentration du pic de crue.
• Au total, les processus fluviaux sont liés à
plusieurs facteurs qui des qu’ils changent
influent directement sur les vitesses des
processus.
Hydrogéochimie du bassin amont et du delta intérieur du fleuve Niger
Bassin
versant
Station
Granite
Grès
Niger
Niger
Niger
Bani
Banankoro
Koulikoro
Ké-Macina
Douna
53%
50%
40%
42%
0%
4%
9%
38%
Classes lithologiques
Schistes Roches Dolérites Alluvions
vertes
33%
3%
6%
6%
35%
2%
4%
6%
33%
1%
6%
12%
17%
0%
1%
2%
Tableau 3. Répartition des classes lithologiques par bassin versant (en % ), delta intérieur du Niger non
compris.
Aussi, comme la succession des mêmes formations s'observe au niveau du bassin versant du
Bani et du Niger en amont de la cuvette lacustre, il n'y a donc pas à priori de différences significatives
entre la nature du matériel détritique d'origine terrigène véhiculé par le Niger d'une part, et le Bani
d'autre part (Censier, 1995).
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