5.1!S TRUCTURE DE L ’ ÉCOULEMENT À LA CONFLUENCE

Rappelons qu’une confluence en condition libre de glace possède cinq zones d’écoulement : une zone de stagnation, de déviation, de séparation, de vitesses maximales et un plan de mélange. Le patron spatial de l’écoulement longitudinal classique d’une confluence asymétrique révèle une zone d’écoulement plus rapide entre le plan de mélange et la zone de séparation.

La confluence Mitis-Neigette est discordante, mais de façon inverse aux patrons habituels avec le tributaire nettement plus profond que le chenal principal. Il est possible que cette inversion du patron de discordance soit due à une différence de cohésion des

berges. Les berges de la rivière Neigette sont plus cohésives que celles de la rivière Mitis et son chenal est plus étroit et plus profond alors que la rivière Mitis est large et peu profonde. La confluence Mitis-Neigette est asymétrique avec un angle de 55° dont le patron spatial de l’écoulement longitudinal et les zones d’écoulement diffèrent légèrement des scénarios proposés par Best (1987), Biron et al. (1996) et Konsoer et Rhoads (2014). Sur la Figure 86, la présence des zones de stagnation, de séparation de l’écoulement, de déviation et le plan de mélange sont conforment aux schémas conceptuels proposés dans les ouvrages de Best (1987) et Biron et al. (1996). Cependant, la confluence Mitis-Neigette diffère de ces schémas conceptuels par la présence d’un banc d’accumulation du côté du chenal principal, d’un seuil, d’une accélération des vitesses du côté de la rivière principale entre le plan de mélange et le banc d’accumulation. De plus, la rivière Neigette forme un méandre en se jetant dans la rivière Mitis. Les études mentionnées précédemment proposaient plutôt une augmentation des vitesses du côté du tributaire. Dans le cas de la confluence Mitis- Neigette, la présence du banc dévie la trajectoire de l’écoulement, réduisant la largeur du chenal du côté de la rivière principale entre le banc et le plan de mélange et créant une augmentation préférentielle de la vitesse de ce côté. La forme en méandre en amont de la confluence sur la rivière Neigette L’écoulement de la rivière Neigette se mélange rapidement à l’écoulement de la rivière Mitis en amont du plan de mélange dû à son arrivée en méandre où les vitesses maximums se retrouvent dans sa forme concave, soit vers la Mitis. Ceci démontre l’importance de la géométrie en plan dans l’analyse de la dynamique des confluents naturels, tel que mentionné par Biron et Lane (2008).

Figure 86 : Schéma conceptuel des zones d'écoulement présentes à la confluence Mitis- Neigette

Le plan de mélange de la confluence nous intéressait particulièrement dans le cadre de cette étude. Sa caractérisation permet de documenter sa forme, sa largeur et sa localisation à la confluence en fonction de la variation du rapport des débits des deux rivières. L’augmentation de la largeur du plan mélange et sa position plus centrale lorsque

le ratio de débit est près de 1 est similaire aux résultats obtenus par Riley et al. (2015) avec un ratio de momentum supérieur à 1. En effet, plus le ratio de débit ou de momentum est faible, plus le plan de mélange est orienté vers le tributaire, occupant environ 25 % du chenal principal, et plus ce ratio augmente, plus le plan de mélange se déplace vers le centre de la confluence, occupant alors 50 % du chenal principal. L’effet des débits individuels de chacune des rivières semble aussi influencer la position du plan de mélange des vols du 26 juin 2015 (Qr de 0,28) et du 7 août 2015 (Qr de 0,25). La position du plan de mélange du Qr

de 0,25 est plus orientée vers la rivière Neigette que celui du Qr 0,28 pour des débits individuels presque deux fois inférieurs à ceux du Qr de 0,28. L’investigation de l’effet des

débits de chaque tributaire sur la position du plan de mélange pourrait faire l’objet de recherche ultérieure afin de valider cette hypothèse avec un nombre supérieur d’observations. La largeur du plan de mélange augmente plus rapidement après les premiers 10 m en aval de l’apex lorsque le Qr augmente. Sa largeur est donc plus

importante à 100 m lorsque le ratio de débit est de 1. L’augmentation de la largeur traduit des échanges turbulents plus importants suivant l’augmentation du Qr, tel que révélé par

l’analyse utilisant la position spatiale du plan de mélange présent de 10 % à 100 % du temps.

Des vidéos réalisés à l’aide du drone ont permis d’observer une distorsion des tourbillons du plan de mélange, par leur déformation et dissipation rapide du côté de la rivière Mitis. Selon Biron et al. (1996) et De Serres et al. (1999), la discordance du lit de la confluence engendre cette distorsion du plan de mélange. Par contre, la discordance dont ces auteurs parlaient impliquait que le tributaire soit moins profond que le cours d’eau principal, alors que c’est l’inverse qui survient au confluent de la Mitis-Neigette. Il est possible que la morphologie du lit, la présence du banc et du seuil mentionné précédemment aient aussi une influence non documentée sur la distorsion du plan de mélange. L’investigation des causes de cette distorsion pourrait faire l’objet de recherches subséquentes compte tenu de la morphologie très particulière de ce site. Une analyse plus détaillée de la morphologie de la confluence permettrait peut-être d’identifier une interrelation avec la dynamique de l’écoulement et la distorsion du plan de mélange.

En plus de la distorsion, une microtopographie de la surface de l’écoulement est aussi observable dans la zone du plan de mélange. Cette dernière se manifeste suite à la dissipation de vortex le long des instabilités de Kelvin-Helmholtz. Selon la topographie du lit de la confluence, ce phénomène se produit à la limite du surcreusement du lit, correspondant probablement à la face d’avalanche (Figure 87). Les travaux de Biron et al. (2002) ont permis d’identifier deux zones ayant une microtopographie à la confluence des rivières Bayonne et Berthier à des niveaux d’eau moyens à élevés, soit la zone de stagnation et le plan de mélange. Leurs résultats identifient que le développement de cette microtopographie est directement relié à la discordance (tributaire moins profond) et la topographie du lit. En effet, celle présente au plan de mélange se situe aussi au-dessus de la limite de la face d’avalanche du surcreusement du lit. La discordance des lits crée une résurgence entrainant le développement de vortex verticaux. Avec le passage des structures à petites échelles de l’instabilité de Kelvin-Helmholtz, la résurgence émane des vortex et contribue à la microtopographie de surface.

La documentation du plan de mélange en saison estivale est essentielle afin de décrire son comportement, sa position, sa largeur en période d’étiage et ainsi mieux comprendre la dynamique en saison hivernale. La présence du couvert de glace ne permettant pas de le visualiser sous la glace, son étude en été facilite la localisation approximative du plan de mélange sous le couvert de glace. Son comportement estival est alors important afin de mieux interpréter les résultats obtenus des analyses des structures turbulentes de l’écoulement ainsi que d’évaluer s’il y a des similitudes observables entre l’été et l’hiver.

Figure 87 : Emplacement des microtopographies de surface présentes à la confluence en relation avec la topographie du lit