Théorie sur la mobilité de la rivière - CatherineHGM/Hydrogeomorphologie GitHub Wiki

L’espace de mobilité de la rivière est une information d’importance pour être en mesure d’effectuer un aménagement du territoire cohérent avec la mobilité du cours d’eau. Cet espace représente l’emplacement occupé par le lit mineur de la rivière dans le temps. Pour ce faire, un historique de la mobilité doit être fait ce qui permettra d’identifier l’espace de mobilité et faire des projections sur les zones susceptibles aux mouvements dans le futur (Choné, 2013). La méthodologie se résume en cinq étapes :
(1) Choisir les données à utiliser pour l’historique (ces données devront être standardisées),
(2) Vectoriser le lit mineur sur plusieurs années,
(3) Diviser la rivière en tronçons et valider par l’indice de Brice,
(4) Tracer l’axe principal des méandres,
(5) Déterminer l’espace de mobilité de la rivière.

Comme la méthode HGM se base sur une approche historique, la photographie aérienne constitue un moyen technique d’acquisition de données de choix. La photographie aérienne étant disponible et répandue depuis le milieu du 20e siècle, elle donne généralement accès à une résolution temporelle intéressante tout en offrant la possibilité de l’interprétation stéréoscopique (Lelièvre et al., 2008). La photographie aérienne est principalement utilisée pour identifier l’espace de liberté. Cet espace représente les zones à risque d’érosion par la rivière (Choné, 2013). Une superposition de photographies aériennes historiques est faite dans un logiciel de SIG afin d’observer, entre autres, le mouvement du chenal, sa largeur, la surface érodée, le taux d’érosion et la direction du mouvement (Demers, 2017). Selon Choné (2013), une couverture historique minimale de 50 ans permet d’obtenir de bons résultats. La plus vieille couverture de photographies aériennes disponible pour le territoire étudier datait de 1945. La plus récente, sous forme d’orthophotographies, datait de 2018. La couverture historique totale sera donc de 73 ans.

La première étape de détermination de l’espace de mobilité est réalisée à l’aide du logiciel QGIS. Il suffit de sélectionner les photos aériennes de 1945 et 2018 pour arriver à notre fin. On procède, dans un premier temps, pour celles qui ne le sont pas, à la numérisation des photographies aériennes. Comme Choné (2013) le précise, il est important d’obtenir des valeurs de résolution autour des 0.70m/pixel pour rejoindre d’autres auteurs utilisant les mêmes procédés. En se servant du logiciel Qgis, on procède au géoréférencement des photos aériennes tout en prenant soin de prendre plusieurs points de contrôle pour une moindre erreur. Tel que préconisé dans Choné (2013), il s’agit d’avoir une erreur inférieure à 4 mètres. Il s’agit ensuite de vectoriser tout le lit de la rivière à travers les années sélectionnées. L’échelle de visualisation utilisée pour cette tâche est comprise dans l’intervalle 1 : 800 à 1 : 1500 comme proposé par Choné (2013). Dans le cas où la végétation recouvre une des berges, la position de la berge sera estimée en regardant la position de la berge en amont et en aval de cette section. Également proposé par Choné (2013), si les deux berges ne peuvent être distinguées à cause d’une végétation trop importante, le centre du chenal est représenté par une ligne simple. Cependant, le fait que la rivière présente des espaces où la mobilité est très variable, il devient impératif d’utiliser les photos aériennes de 1979 et 2007 pour mieux cerner le changement à travers les années.

Ensuite, pour identifier le corridor de mobilité, la rivière doit être divisée en tronçons ayant des caractéristiques géomorphologiques similaires (Demers et Massé, 2017). Ces tronçons homogènes sont délimités selon le type fluvial, les pentes, la sinuosité et la variation du débit (confluence des principaux tributaires de la rivière) (Choné, 2013). Pour le TD, la configuration du chenal, la sinuosité ainsi que le modèle de pente seront utilisées. Pour remarquer les patrons de styles fluviaux, il est impératif de travailler à une échelle moyenne (1: 15000), car ces derniers sont observables sur de plus longues distances. Pour bien diviser la rivière en tronçons homogènes, la méthode de Brice est utilisée lorsque la configuration du chenal ne suffit pas. Cette méthode utilise le terme d’indice de sinuosité pour identifier à quelle catégorie un tronçon appartient. Cet indice de sinuosité s’obtient en faisant le rapport de la longueur du talweg sur la distance entre deux points d’inflexion ou 2 apex:

Figure 1 - Photo tirée du cours de bassin versant (GEO457)

Trois catégories existent dépendamment du résultat. La première catégorie représente un chenal rectiligne, c’est-à-dire un chenal dont l’indice de sinuosité est inférieur à 1.05. La deuxième catégorie représente un chenal sinueux où l’indice de sinuosité varie entre 1.05 et 1.5. La troisième catégorie représente un chenal à méandre, dont l’indice de sinuosité doit être supérieur à 1.5 (Uwe, 2012). En général, la division des tronçons est faite à l’œil nu et l’indice de sinuosité est utilisé lorsqu’il y a une difficulté à catégoriser un chenal comme étant rectiligne, sinueux ou à méandre. De plus, pour valider notre division en tronçons homogènes, un modèle de pente peut être utilisé comme prescrit par Choné (2013). Si un chenal possède plus d'une catégorie de pente, alors il devient impérative de le diviser.

Une fois ces changements prises en compte, il est possible de tracer l’axe principal des méandres. Cet axe correspond au tracé de la rivière si on ne prenait pas en compte les méandres. Certains auteurs le compare à ligne médiane de la vallée (Choné, 2013). Il est aussi possible de le tracer automatiquement grâce au polygone de Voronoï. Une vidéo a été crée pour aider les utilisateurs qui auraient l'envie de tenter l'expérience. Il est même possible de valider le tracé de votre axe avec le polygone de Voronoï. À partir de l’axe principal des méandres, on doit calculer la distance qui le sépare du point maximum que la rivière à atteint à travers les années. Par-delà la mesure de la distance obtenue avec l’axe principal des méandres, il faut ajouter 5 mètres pour prendre en compte l’erreur dûe au géoréférencement (Parish, 2004). L'espace de mobilité peut alors être tracé.