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Processus d'incision dans les rivières à fond rocheux

Même si dans de nombreux modèles d'évolution de paysage (par exemple la Stream Power Law), la charge sédimentaire des rivières n'apparaît pas explicitement, c'est pourtant essentiellement la présence de sédiments en charriage qui provoque l'incision du lit rocheux d'une rivière. Celle-ci est causée notamment par les processus d'abrasion dus aux impacts répétés des galets sur le fond. Nous avons réalisé des simulations numériques directes de la trajectoire de particules solides pour quantifier cet effet. Ces simulations mécaniques en éléments discrets nous ont permis d'évaluer l'énergie fournie au socle rocheux par les impacts successifs des galets entraînés par une rivière.

Cette quantité d'énergie peut ensuite être convertie en un taux d'incision effectif: comme les expériences en laboratoire, nos simulations montrent que le taux d'incision augmente avec la charge sédimentaire tant que celle-ci n'est pas trop grande (plus de galets donc plus d'impacts); puis diminue quand la charge devient trop importante et qu'une couche de galets "protège" le fond des impacts. Notre modèle nous permet de prédire le taux d'incision en fonction de la quantité de sédiments et du débit d'écoulement. La dynamique des particules solides sur quelques secondes donne des prédictions réalistes pour le taux d'incision de la rivière sur une échelle de plusieurs milliers d'années.

 

Participants: G. Aubert, P. Allemand, V. Langlois.
Références: Aubert et al., Earth Surf. Dynam. (2016).