4.1.3. La compartimentation en fonction de la dynamique hydro-sédimentaire

Le débit et la charge sédimentaire sont deux variables déterminantes de la morphologie des chenaux fluviaux. Le débit conditionne directement l’énergie disponible dans le système et à la taille des chenaux, néanmoins il ne peut pas être utilisé tout seul comme une base valable pour la classification des chenaux (sauf pour des classifications qualitatives entre chenaux temporaires et pérennes). La charge sédimentaire est aussi une variable importante pour la morphologie des cours d’eau, car elle dépend directement des modes de transport prédominants et de la taille des sédiments transportés (SCHUMM, 1977).

La dynamique des débits et la dynamique sédimentaire vue à travers les processus de dépôt de l’Ivaí ont déjà été un sujet de discussion dans le chapitre précédent. On a présenté le comportement amont-aval de plusieurs variables qui sont importantes pour la compréhension du fonctionnement du bassin versant. Maintenant, on présente une tentative de synthèse des résultats présentés, afin d’élaborer une sectorisation de l’Ivaí en fonction de son fonctionnement hydro-sédimentaire. Pour parvenir à cette sectorisation hydro-sédimentaire, on a réalisé un tableau de synthèse des variables étudiées dans le chapitre précédent (Figure 91). Dans ce tableau, les variables hydrologiques ont été placées pour chaque station de mesure. Pour chacune des variables, un « X » a été marqué dans les sections où des changements de comportement des variables ont été observés. La quantité totale de changements a été utilisée pour la réalisation d’une pré-sectorisation, basée seulement sur les variables hydrologiques. En fonction des résultats, on a retenu comme limites pour la pré-sectorisation les sections d’Ubá do Sul et Porto Paraíso do Norte.

Dans un deuxième temps, après la pré-sectorisation hydrologique, on a ajouté au tableau les informations issues des images CM. On a choisi de considérer les résultats de l’image CM comme un critère à part car on considère que cette information a un poids très important dans la morphologie et dans le fonctionnement du chenal fluvial. Ainsi, les limites issues de l’Image CM ont été utilisées pour un raffinement de la pré-sectorisation auparavant élaborée.

D’après la synthèse des informations hydro-sédimentaires, on a divisé l’Ivaí en trois secteurs :

Secteur 1 – Ce secteur correspond au tronçon qui se trouve entre les sources et la station d’Ubá do Sul. Dans ce tronçon, les débits moyens présentent une forte augmentation amont-aval. Les débits les plus importants ont lieu au début de l’été, dans la transition automne-hiver et principalement au début du printemps. Les débits de crue présentent une forte augmentation amont-aval, et les débits d’étiage ne sont pas très réduits. Cependant, le rapport entre les débits extrêmes est relativement important, ce qui montre que le débit est très inconstant. La vitesse de tarissement des nappes phréatiques est variable, mais en générale elle est forte. En raison des résultats de l’image CM et de certains changements de comportement hydrologique, ce secteur a été divisé en deux sub-secteurs.

• Le sous-secteur 1A correspond au tronçon situé entre les sources et la station de Tereza Cristina. Ce sous-secteur se caractérise par une augmentation amont-aval des débits moyens et des crues moins fortes. Les débits d’étiage sont relativement élevés. La vitesse de tarissement des nappes phréatiques est forte et peu variable dans les séquences sédimentaires paléozoïques du 2ème plateau, et forte et plus variable dans les terrains basaltiques. Dans ce sous-secteur, les résultats de l’image CM montrent qu’il y une forte turbulence, principalement pendant les crues, qui arrivent à transporter en suspension les matériaux sédimentaires les plus grossiers normalement transportés au fond du chenal. Ces sédiments grossiers sont déposés sur les berges pendants les crues, et ils sont ultérieurement enrichis en matériaux fins à la phase de décrue.
• Le sous-secteur 1B correspond au tronçon situé entre la station de Tereza Cristina et la station d’Ubá do Sul. Dans ce sous-secteur, l’augmentation amont-aval des débits moyens et de crue est plus forte, peut-être en raison des contributions venues du plateau de Pitanga, une des régions les plus arrosées du bassin versant. Par contre, les étiages sont un peu plus importants que dans le sous-secteur précédent. La vitesse de tarissement des nappes est forte et très variable, typique des terrains sédimentaires et basaltiques du 2ème et 3ème plateau. D’après les résultats de l’image CM, on voit que la turbulence dans ce tronçon est un peu moins forte que dans le tronçon précédent, mais elle peut être aussi très variable en raison des changements de largeur du lit et de la présence de rapides observés au long de ce tronçon. Dans ce tronçon, on ne trouve plus des cailloux dans les dépôts des berges.

Secteur 2 – Ce secteur correspond au tronçon situé entre les stations d’Ubá do Sul et de Porto Paraíso do Norte. Dans la majeure partie de ce tronçon, les débits moyens augmentent fortement. Une réduction de cette augmentation commence à la section de Porto Bananeiras, proche de la fin du secteur. Les débits les plus importants on lieu au printemps, au début de l’été et à la transition automne-hiver. Ce qui change par rapport au secteur précédent, c’est la réduction de l’importance des forts débits au début du printemps et à la transition automne-hiver, ainsi que l’augmentation de l’importance des forts débits aux mois d’été (une influence majeure du climat tropical). Les débits caractéristiques montrent aussi qu’il y a une augmentation des crues les plus fortes au mois de janvier et une réduction des crues les plus fortes au début du printemps. Ainsi que pour les débits moyens, les débits de crue et de pleins bords augmentent fortement jusqu’à la section de Porto Bananeiras, et après cette section on observe une réduction de cette augmentation. Les débits d’étiage sont de plus en plus faibles, ce qui montre que les étiages deviennent plus importants au fur et à mesure qu’on se dirige vers l’aval. La variabilité du régime dans ce secteur est encore importante, mais elle se réduit dans la partie la plus aval du secteur. La vitesse de tarissement des nappes est haute et variable dans la majeure partie du secteur, mais cette vitesse de tarissement tend à se réduire en direction de l’aval, où commencent les terrains gréseux. Les résultats de l’image CM montrent que la turbulence dans ce secteur est moyenne, mais elle peut varier en fonction des variations de largeur du chenal et de la présence de rapides. On ne trouve pas des cailloux sur les dépôts de berge, mais on trouve des matériaux sableux mélangés, fortement enrichis en matériaux fins par des laisses de crue boueuses, qui sont déposées sur les berges au moment de la décrue.

Secteur 3 – Ce secteur correspond au tronçon situé entre la section de Porto Paraíso do Norte et la confluence du Paraná. Dans la totalité du secteur, les débits moyens augmentent fortement entre la station d’entrée et la station de sortie. De manière plus détaillée, on voit que les débits moyens augmentent brusquement entre les stations de Porto Paraíso do Norte et de Tapira Jusante ; ils présentent une variation moins brusque entre les stations de Tapira Jusante et de Novo Porto Taquara. Il est probable que ce changement brusque doit aux contributions venues des collines gréseuses qui longent la basse Ivaí. Les débits les plus importants ont lieu pendant les mois d’été, principalement en janvier, au printemps, notamment au mois d’octobre, à la transition automne-hiver. Les débits de crue et de pleins bords sont plus importants dans la partie amont du secteur, car le débordement de l’eau vers la plaine alluviale réduit l’importance de ces débits dans la partie aval du secteur. Les crues les plus fortes ont été observées au mois de mai, mais les mois de janvier et octobre sont aussi importants en raison du nombre de crues. Les étiages ont lieu principalement dans les mois d’hiver, notamment au mois d’août, mais ils sont moins importants dans cette partie du bassin versant. D’après le rapport des moyennes extrêmes, on voit que le régime de débits est moins variable que dans les secteurs précédents. En raison de certains changements de comportement hydrologique et des résultats de l’image CM, ce secteur a été divisé en deux sous-secteurs.

• Le sous-secteur 3A correspond au tronçon situé entre les stations de Porto Paraíso do Norte et de Tapira Jusante. Dans ce tronçon, les débits de crue et de pleins bords sont plus importants que dans le sous-secteur suivant. Les crues les plus fortes ont lieu au mois de mai, et le mois d’octobre est celui qui présente la plus grande quantité d’événements. En raison de sa position à la transition entre le basalte et le grès, la vitesse de tarissement est un peu plus haute dans ce sous-secteur. D’après les résultats de l’image CM, on voit que ce secteur présente une turbulence moyenne à faible car les échantillons prélevés sur les berges sont en général pauvres en matériaux grossiers. Les dépôts sont riches en sables moyen et fin, et ils sont enrichis en matériaux fins par des laisses de crue très boueuses.
• Le sous-secteur 3B correspond au tronçon localisé entre la station de Tapira Jusante et la confluence du Paraná. Ce sous-secteur, à très faible pente, se caractérise par la réduction des débits de crue et de pleins bords en raison du débordement d’eau vers la plaine alluviale. Les crues les plus fortes et la plus grande quantité d’événements sont enregistrées au mois de mai. Le mois de janvier présente aussi un grand nombre d’événements, sous l’influence du domaine climatique tropical. En général, la turbulence est très faible et le transport de matériel ne présente pas une grande compétence. Cependant, pendant les fortes crues, l’Ivaí arrive à remonter la fraction fine de sa charge de fond, et la dépose sur les berges les moins hautes. D’après les résultats de l’image CM, on voit que dans ce tronçon les dépôts sont riches en matériaux fins, mais parfois on peut trouver des couches de matériaux sableux mélangées, ce qui montre que pendant les grandes crues l’Ivaí augmente de façon considérable sa compétence. Il est important de considérer aussi que la dynamique des crues dans ce sous-secteur est très influencée par les variations de niveau hydrométrique du Paraná. Quand les eaux du Paraná sont hautes, elles peuvent freiner la sortie des eaux de l’Ivaí, augmentant ainsi l’extension des crues, mais en réduisant sa compétence.

L’élaboration d’une sectorisation de l’Ivaí basée sur les paramètres hydrologiques et sédimentaires a été importante car elle permet d’ajouter à la proposition finale de sectorisation quelques variables déterminantes pour la morphologie et pour la dynamique processuelle des cours d’eau. L’élaboration d’une sectorisation basée sur des paramètres hydrologiques et sédimentaires a permis aussi la réalisation d’une synthèse de toutes les variables présentées dans le chapitre précédent. A partir du tableau de synthèse auparavant présenté, on a réussi à identifier, malgré la variabilité de position des limites de certaines variables, les principaux points au long de la rivière où se superposent des changements de comportement de ces variables. L’incorporation des informations issues de l’image CM a été importante car ceci a donné une idée de la dynamique sédimentaire en chacun des secteurs identifiés. Dans certains tronçons, ces informations ont été fondamentales pour leur subdivision en deux sous-unités.

Selon Knighton (1998), « il n’est pas prouvé que le débit est un critère effectif pour les classifications, sauf dans les cas où la taille est une considération primordiale ». Cependant, le fait de ne pas prendre en compte les débits dans une étude sur la sectorisation longitudinale d’un cours d’eau mènerait à des résultats peu intéressants du point de vue hydrologique et géomorphologique, car on sait que le débit est une des variables clé pour comprendre la morphologie du chenal et les processus que s’y déroulent. Pour cette raison, on a choisi d’utiliser l’hydrologie et la dynamique sédimentaire comme critères de découpage.