1.4.3. Les recherches morphologiques et processuelles

La morphologie fluviale est le résultat de la combinaison de différents facteurs qui contrôlent la dynamique des cours d’eau. Ces facteurs de contrôle peuvent varier à différentes échelles temporelles, de l’heure jusqu’aux milliers d’années, ce qui rend les études morphologiques et processuelles très complexes. Etant une conséquence des processus qui se déroulent dans l’ensemble du bassin versant, la morphologie des cours d’eau a attiré l’attention de plusieurs domaines scientifiques concernés par les milieux fluviaux. Dans le domaine de l’ingénierie, l’intérêt pour la géomorphologie est apparu en raison des modifications observées suite aux nombreuses interventions humaines ; du point de vue de l’ichtyologie, les variations de la morphologie du lit déterminent la distribution des habitats au long du chenal fluvial (KELLERHALS et CHURCH, 1989). Cet intérêt croissant pour la morphologie et les processus fluviaux a donné lieu à un ensemble d’études et travaux qui, petit à petit, ont rendu plus compréhensible le fonctionnement des systèmes fluviaux.

Leopold et Wolman (1957) ont élaboré des notions de base sur le style fluvial et les lois physiques qui gouvernent la formation des chenaux. Ainsi, ils ont classé les chenaux alluviaux en trois types : les lits rectilignes, les lits à méandres et les lits en tresses. En considérant que les lits à méandres étaient déjà très bien présents dans la littérature géomorphologique, les deux chercheurs ont particulièrement exploré la formation et la morphologie des lits en tresses et rectilignes.

A partir des données bibliographiques, des observations sur le terrain et des essais faits en laboratoire, Leopold et Wolman (1957) ont réussi à présenter une description détaillée de la morphologie et de la dynamique processuelle des deux styles fluviaux en question. Au long de ce travail, plusieurs rapports ont été faits entre le style fluvial et les caractéristiques des chenaux, ce qui ultérieurement a servi de base à d’autres recherches sur le même sujet. Les deux auteurs ont enfin établi les huit variables qui gouvernent les chenaux fluviaux : débit, charge totale transportée, granulométrie de la charge transportée, largeur, profondeur, vitesse, pente et rugosité du fond. Les différentes combinaisons de ces huit variables donnent le comportement et le style des chenaux alluviaux.

Après le travail de Leopold et Wolman (1957), plusieurs essais de classification ont été faits, mais « aucune des classifications précédentes, néanmoins, ne donne une indication sur le caractère du chenal fluvial par rapport à deux variables indépendantes, le débit et la charge sédimentaire, desquelles la morphologie des chenaux fluviaux alluviaux dépendent » (SCHUMM, 1963). Dans ce contexte, Schumm (1963) a proposé une classification des cours d’eau en mettant en relation le moyen de transport de sédiments, la stabilité des chenaux et les formes résultantes. Le critère de départ pour la classification choisi par Schumm (1963) a été la proportion de la charge en suspension par rapport à la charge de fond. Selon ce critère, les cours d’eau peuvent être classés en trois catégories : charge en suspension, charge mixte ou charge de fond (Tableau 1).

Deuxièmement, les cours d’eau sont classés en fonction de leur stabilité. La stabilité des chenaux« dépend de la balance, ou de l’absence de balance, entre la charge sédimentaire et la transportabilité ». « Le type de matériel transporté ou le mode de transport, soit comme charge de fond, soit comme charge en suspension, paraît être un des principaux facteurs qui déterminent le caractère des chenaux, et la subdivision finale s’est basée sur cette relation » (SCHUMM, 1963). A partir de ces observations, Schumm (1963) propose trois types de cours d’eau selon leur stabilité : les cours d’eau stables, érosifs et à dépôt.

Les cours d’eau stables ne présentent pas de changements progressifs de pente, de dimensions ou de formes. Pour les autres cours d’eau, les changements de morphologie se produisent surtout pendant les crues ; les cours d’eau érosifs sont ceux-ci où le chenal est progressivement transformé ou élargi par l’érosion des berges ; les cours d’eau « dépositionnels » sont les cours d’eau où les sédiments sont déposés dans le lit ou sur les berges (SCHUMM, 1963).

La classification de Schumm (1963) propose encore l’existence de rapports entre le pourcentage de limon-argile (M) et la morphologie des chenaux. Les cours d’eau avec une valeur de « M » élevée tendent à être profonds et étroits (faible ratio largeur-profondeur), avec une faible sinuosité ; les cours d’eau avec une valeur de « M » basse tendent à être peu profonds et larges (fort ratio largeur-profondeur), avec une forte sinuosité.

Après avoir proposé une classification à une échelle plus régionale, Schumm (1977) a présenté une division longitudinale des cours d’eau à l’échelle du bassin versant. Se basant sur la dynamique sédimentaire et le bilan de matière, cet auteur a proposé une subdivision des bassins versants en trois zones (Figura 3). La zone 1 correspond aux têtes de drainage, source de l’eau et des sédiments ; la zone 2 est la zone de transport, où l’eau et les sédiments transitent, avec un gain ou une perte de matériel ; la zone 3 est la zone d’accumulation, où les sédiments venus des parties amont s’accumulent en formant des deltas, des cônes de déjections ou d’autre types de dépôts.

Au Canada, Kellerhals et al. (1976) ont proposé une méthode de classification descriptive de la vallée fluviale, des cours d’eau et des éléments du chenal. La méthode proposée a été développée pour permettre l’analyse du système fluvial sur les cartes topographiques et les photographies aériennes. La classification est faite à l’aide de deux approches : la première concerne la classification des éléments de la vallée fluviale ; la deuxième concerne la classification de la plaine alluviale, du chenal et de ses éléments. Dans chaque approche, sont présentées les modalités de classification pour chaque élément du système fluvial, de façon que la personne qui s’occupe de l’analyse des cartes ou des photos aériennes puisse coder la modalité correspondant aux caractéristiques des éléments observés. En gros, le processus de codification des éléments de la vallée prend en compte les informations sur le terrain (géologie et géomorphologie), sur la couverture végétale et l’usage du sol, sur les processus érosifs à l’échelle des versants, la présence de terrasses et la position du chenal par rapport à la vallée. En ce qui concerne le chenal, la codification prend en compte le style fluvial, l’activité latérale du chenal, la composition des berges et du fond du lit et les unités morphologiques du chenal (îles, bancs, obstructions, type de flux), entre autres. Cette codification est appliquée à des tronçons homogènes, en allant d’un point de vue général à un point de vue plus détaillé.