Braided instability in fluvial systems : study of some rivers in New Zealand and numerical modelling

Instabilités en tresses des systèmes fluviatiles : études de rivières de Nouvelle-Zélande et modélisation

• Auteur / Autrice : Loïc Moulin
• Direction : Philippe Davy, Stéphane Bonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système d'information géographique

Sédiments (géologie) -- Transport

Hydrologie fluviale

Nouvelle-Zélande

Géomorphologie fluviale

Résumé

Pour mieux caractériser et comprendre la variété des dynamiques fluviales, incluant notamment la morphologie complexe en tresses, nous proposons une double approche, basée à la fois sur l’étude de cas de terrain et la modélisation numérique Les systèmes en tresses, anciens ou actuels, de Nouvelle-Zélande, constituent nos principaux laboratoires naturels d’étude.  A travers la dépendance de la largeur du lit aux flux d'eau et de sédiments, nous avons mis en évidence la spécificité de la dynamique d'élargissement des rivières en tresses. Grâce à des indicateurs quantifiant l'organisation complexe du réseau en tresses, nous avons caractérisé sur des images satellites haute résolution les propriétés géométriques intrinsèques à l'instabilité, et les réponses morphologiques aux forçages externes. Notre étude aborde aussi une transition temporelle de morphologie avec la dynamique d'abandon de terrasses de la rivière Rangitikei. Le modèle numérique €ros est un outil simplifié nous permettant de tester l'impact de la pente, du débit, et du flux sédimentaire sur la dynamique fluviale, mais aussi de reconstituer schématiquement l'équilibre dynamique entre érosion basale, latérale et transport-dépôt de sédiments, permettant l'émergence de l'instabilité en tresses.

To better characterize and understand the variability of river's dynamics, including notably the complex braided morphology, we propose a double approach, based both on collection, analysis, and correlation of natural system's data and on numerical modelling. The highly-dynamic braided rivers, ancient or present, in New Zealand, are our reference natural labs. Through the dependence of bedwidth on discharge and sediment load, we highlight the specificity of widening dynamics of braided systems. With descriptors quantifying the complex organization of braided’ pattern, we characterize on high resolution satellite imagery, instability intrinsic geometrical properties, and morphological adjustments to external forcings. Our study explores also a temporal geomorphologic transition, with the example of terrace abandonment’s history of Rangitikei River. We use the numerical model €ros as a simplified tool to assess the effect of slope, discharge, and sediment load on fluvial dynamics, and to reconstruct schematically the balance between basal and lateral erosion and deposition processes allowing emergence of braided instabilities.