Estimating cohesive sediment erosion and deposition rates in wide rivers: Fid-Bau Portal

Estimating cohesive sediment erosion and deposition rates in wide rivers

Goharrokhi, Masoud

L’érosion sédimentaire et le taux de sédimentation sont deux des plus importants facteurs qui influent sur la géomorphologie fluviale. Plusieurs appareils expérimentaux ont été fabriqués pour évaluer le taux d’érosion de sédiments cohésifs. Cependant, les valeurs du taux d’érosion estimées peuvent ne pas être fiables dans le cas de grandes rivières, en raison du nombre insuffisant d’échantillons et du fait que le comportement des sédiments cohésifs dépend fortement de plusieurs propriétés physiques, mécaniques et électrochimiques des fluides à action érosive et des sédiments. Une nouvelle méthode a été mise au point pour estimer les taux d’érosion et de sédimentation de grandes rivières à l’aide de mesures effectuées sur le terrain. Pour mettre à l’essai cette méthode, on a utilisé un profileur de courant à effet Doppler (acoustic Doppler current profiler) afin d’obtenir des profils bathymétriques et vélocimétriques sur une zone d’étude spécifique située le long de la rivière Rouge, à Winnipeg (Canada). Les profils de concentration des sédiments sur une portion de rivière de 8,5 km de long ont été mesurés plusieurs fois dans différentes conditions d’écoulement. Enfin, on a résolu une équation d’advection-dispersion de manière numérique à l’aide de mesures et de calculs des coefficients de dispersion longitudinale et des paramètres de débit et d’écoulement, et ce afin de calculer les taux nets d’érosion et de sédimentation dans la zone d’étude. Par ailleurs, on a obtenu une relation exponentielle entre le débit et le coefficient de dispersion longitudinale de la rivière Rouge. [Traduit par la Rédaction]

Sediment erosion and deposition rates are two of the most important factors that influence fluvial geomorphology. Several experimental devices have been constructed to estimate cohesive sediment erosion rate. However, estimated erosion rates may not be reliable for large rivers due to limited soil sampling and a high dependency of cohesive sediment behaviour on several physical, mechanical, and electrochemical properties of the sediment and eroding fluid. A new methodology has been developed to estimate the erosion and deposition rate of wide rivers using in situ measurements. To test this methodology, an acoustic Doppler current profiler was used to collect bathymetry and velocity profiles over a study area along the Red River in Winnipeg, Canada. Sediment concentration profiles along an 8.5 km reach of the river were measured several times under different flow conditions. Finally, an advection–dispersion equation was numerically solved using measured and calculated streamwise dispersion coefficients, flow and channel characteristics to calculate net erosion and deposition over the study area. Moreover, an exponential relationship was obtained between the river discharge and longitudinal dispersion coefficient for the Red River.