L'impact du couvert de glace sur la structure turbulente des écoulements dans un méandre de la rivière Neigette

Le couvert de glace impose une rugosité de surface qui modifie la structure des écoulements \nturbulents en rivière. Deux gradients de vitesses apparaissent, l'un associé à la rugosité du lit \net l'autre à celle de la glace. L'impact d'un écoulement composé de deux couches-limites sur \nles échanges turbulents en rivière est appréhendé à deux échelles: 1) celle du développement \ndes structures macroturbulentes et 2) celle du patron des écoulements secondaires dans une \nsection de rivière à méandres. Ces deux échelles sont en apparence distinctes par le large \nécart des dimensions de temps et d'espace qui sont impliquées, mais toutes deux sont \ndirectement affectées par une structure de l'écoulement composée de deux couches-limites. \nDes données de vitesses d'écoulement ont été mesurées avec un profileur acoustique à effet \nDoppler pendant deux hivers successifs dans un méandre de la rivière Neigette (Rimouski, \nQuébec). À l'échelle des profils de vitesses, des structures macroturbulentes sous la forme de \nbandes verticales de basses et de hautes vitesses sont observées. En l'absence de glaces, elles \npeuvent occuper toute la profondeur de l'écoulement alors qu'en présence d'un couvert de \nglace elles sont préférentiellement situées à proximité des plans de rugosité et se raréfient \ndans la région centrale de l'écoulement. En conséquence, la taille des structures est \nconsidérablement réduite dans leur extension longitudinale et verticale. Il est suggéré que \nchaque plan de rugosité initie des structures macroturbulentes et que celles-ci se rencontrent \nau centre de l'écoulement où elles se confrontent et se dissipent. Elles peuvent occuper \nsimultanément les deux-couches limites, mais sont moins fréquentes et plus éphémères que \ncelles qui sont observées en l'absence de couvert de glace. À l'échelle du méandre, l'analyse \ndu patron spatial des écoulements secondaires révèle la présence de deux cellules hélicoïdales \nà l'entrée de la courbure. À l'apex, une seule cellule avec un sens de rotation inverse à celui \nattendu dans des conditions libres de glace est observée. Le patron des écoulements \nsecondaires de la rivière Neigette est plus complexe que la référence conceptuelle basée sur \ndes résultats de laboratoire où figurent deux cellules hélicoïdales stables à travers l'ensemble \ndu méandre. Cette différence est expliquée par une morphologie naturelle plus complexe \nainsi que par le jeu des interactions entre les deux cellules hélicoïdales. La présence \nd'accumulation de frasil dans le méandre lors du premier hiver révèle que les écoulements \nsecondaires se développent quasi-instantanément à la sortie de la zone obstruée. Ces résultats \nmettent en évidence l'étendue des impacts associés à la présence d'un couvert de glace et \ninsiste sur le large éventail des échelles qui sont impliquées. Cette étude fournit des \nobservations originales qui permettent d'initier un questionnement mieux dirigé à propos des \nimpacts du couvert de glace sur la structure turbulente des écoulements en rivière.

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