Joki dynamiikka tai joki geodynamiikka, tutkii kehitys geomorfologia jokien (lomakkeiden tuloksena putoavat joen morfologia). Se on monitieteinen , lainaa elementtejä menetelmä ja diagnoosi päässä fyysinen maantiede (mukaan lukien geomorphology ), geologia , sedimentologian , hydrauliikka , hydrologiaa , biologia ja joki ekologian.
Euroopassa vesipolitiikan puitedirektiivillä (WFD) otettiin käyttöön jokien hydromorfologian käsite.
Aiemmin usein nimitetään ilmaisulla " fluviaaligeomorfologiaa " ( fluvial geomorfologiaan joukossa anglosaksit) ja, mukaan ilmentymisen Maurice parDE , " potamology " (joka sisältää vaikutuksia ja aiheuttaa, kuten tulvat ja tulvat).
Ranskassa, sana "hydrogeomorphology" oli tarkasti käytetty kuvaamaan tiettyä menetelmää, jolla määritetään tulva-alueilla (Masson et ai., 1996), joka perustuu topografisten ominaisuuksien ja geomorfologisiin laakson pohjan ( pieni sänky , keskipitkän vuode ja suuri vuode alla ei- Vuotopituus joki terassit ).
Euroopassa eurooppalainen puitedirektiivi ( WDD ) otti lain mukaan käsitteen "virtaava hydromorfologia", mikä korreloi valuma-alueen ja erityisesti hydrologisen osaston hyvän ekologisen toiminnan kanssa.
Kuljetus on sedimentin vesistöjen kutsutaan usein nimellä "kiinteäkuljetusvyöhyke" tai "sedimentin kauttakulku".
Sedimentin kulkeutumisella on kaksi hyvin erilaistunutta muotoa: alustakuorma ja suspensio. Työntövoima on kuljetus melko karkeita sedimenttejä pohjalla sängyn valssaamalla tai saltation . Suspensio on sedimentin liikenteen massan virtauksen.
Tietyssä hydraulisessa tilanteessa sedimenttien käyttäytyminen vaihtelee hiukkasten koon mukaan:
Siten välitilanteessa olevien materiaalien koko vaihtelee vain vähän kaltevuuden mukaan. Siksi siirtymäalue kattaa suurimmalle osalle vesistöjä (lukuun ottamatta hyvin hitaita alle 0,1 ‰: n vesistöjä ja yli 3%: n torrenteja) keskisuuria ja karkeita hiekkoja, välillä 200–700 μm .
Tulviesiintymien havainnot osoittavat selvästi tämän mekanismin:
Suurissa laaksoissa ja tulvatasangolla aktiivinen kaistale on sellaisten tulva-alueiden vyöhyke, joilla kasvillisuutta on vähän tai ei lainkaan. Vuosittaiset tai kaksivuotiset tulvat muokkaavat niitä.
" Aluviaalitasangolla ", laakson pohjalla tai suistoalueella puhumme aktiivisesta sängystä, kun sänky on pysyvässä (tai ainakin usein) vuorovaikutuksessa vesiväylän kuljettamien sedimenttien kanssa . Tällä vuorovaikutuksella on seuraavat seuraukset:
Päinvastoin, puhumme passiivisesta sängystä, kun sängyn pohja on kiinnitetty ja sedimentin kulku tapahtuu ilman vuorovaikutusta sängyn kanssa. Sänky voidaan kiinnittää:
Välitilanteet ovat tietysti mahdollisia:
Joet on vuorattu hienoilla ja / tai karkeilla sedimenteillä. Näitä sedimenttejä houkuttelee veden nopeus, ja muistetaan, että halkaisijaltaan 0,5 - 1 mm : n hiekan 1 - 5 m: n syvyyteen aloitusnopeus on noin 0,5 m / s . Kiinteä kuljetus on siis määritetty, jos virtausnopeus on suurempi kuin tämä arvo. Merkittävä joukko tutkijoita työskenteli sedimentin kuljetus kaavoja aikana XX : nnen vuosisadan. Kiinteä virtaus sedimentin on suunnilleen verrannollinen nesteen virtaus virtauksen. Tulva lisää väliaikaisesti kiinteää liikennettä heikentämällä merenpohjaa.
Kutsumme "juoksutyyliä" sängyn yleiseksi muodoksi, joka liittyy hyvin erilaisiin tyyppiin. Eri tyylit on lueteltu alkupäästä alavirtaan:
Vuoristoalueiden jokien ylävirran osassa rinne on hyvin jyrkkä ja virta lähes suora. Sänky on kapea. Kiinteä kuljetus on tärkeää.
Torrent, Saint-Martin-Vésubie, Alpes-Maritimes.
Torrent, toinen esimerkki.
Punoskuvio on ominaista vahvalle kiinteälle kuljetukselle. Sänky koostuu useista epävakaista kanavista, jotka muodostavat monia saaria. Sänky on leveä ja tasainen. Tämän tyyppistä vesistöä esiintyy harvoin Ranskassa, koska aiemmin on tehty lukuisia padoja. Puhumme myös joista, joilla on anastomoidut kanavat, kun kaltevuus on pienempi ja mutkainen reitti merkittävämpi.
Joki punoksissa.
Punottu punos: erityisen monimuotoinen ympäristö, joka jatkuvasti virkistää.
Joki punoksissa.
Hämmentävä tyyli on keskivaihe mutkittelevan ja punostavan tyylin välillä. Kiinteä kuljetus vähenee samoin kuin punosten määrä. Mutkat alkavat muotoutua.
Outoa tyyliä.
Joki seuraa mutkittelevaa viivaa. Sänky on ainutlaatuinen ja kiinteä kuljetus tapahtuu melkein yksinomaan jousituksen avulla eikä sänkyä kuormittamalla.
Joki mutkittelee vapaasti.
Amazon-joki.
Käämitys mutkia.
Mikä tahansa virta edustaa värähtelyä eroosion ja laskeuman välillä (puhumme myös viillosta ja noususta). Vastakkainen kaavio näyttää yksinkertaistetun prosessin joen dynaamisesta tasapainosta. Veden virtauksen kasvaessa nuoli siirtyy kohti eroosiota ja lisää siten kiinteää kuljetusta. Päinvastoin, jos virtaus pienenee, nuoli osoittaa kerrostumaan ja kiinteä virtaus vähenee, kunnes "tasapaino" löytyy. Joet pyrkivät kohti ns. Tasapainokaltevuuttaan, joka on paikallisten fyysisten ja hydrologisten olosuhteiden funktio.
Käsite vapauden avaruudesta tai liikkumisalueesta.
Pankit voivat kehittyä eri tavoin. Vesiväylän virta voi muuttaa sängyn kulkua rantojen eroosion seurauksena. Tämä eroosio on mahdollinen, kun veden nopeus ja sen turbulenssi, mukaan lukien vesimuodon aallot, sisältävät riittävästi energiaa repimään hiukkasia rannalta. Toisin sanoen voittaa heidän yhteenkuuluvuutensa ja painonsa. Kyseessä on koko veden kanssa kosketuksissa oleva pankki: jalka ja näkyvä ranta.
Maamekaniikan tärkeä rooli evoluution mekanismeja pankkien. Pankkien maanvyörymät voivat johtua maanvyörymistä, toisin sanoen maan tasaisuuden murtumisesta. Vesi voi edistää tätä murtumista eri tavoin: kyllästämällä maaperä vedellä ja kohdistamalla tai olematta vakauttavaa työntövoimaa pankkia vasten. Laman aikana nämä kaksi elementtiä lisätään: kaltevuus on kyllästetty vedellä ja vakauttava työntövoima pienenee taantuman myötä. Toinen maanvyörymien syy on ns. Pesu . Tämä ilmiö voi ilmetä esimerkiksi regressiivisen eroosion tai pankin pohjan eroosion aikana.
Muut tekijät on otettava huomioon pankkien kehityksessä. Jokivarsien metsässä voi olla vakauttava rooli ansiosta juuriston kasvien tai päinvastoin vahvistaa eroosio lisäämällä turbulenssia. Puut, joilla on matala juuristo, voidaan juurruttaa ja kantaa osa pankista syksyllä. Alavirtaan virran kantamat puut voivat luoda kapeita puronpohjassa.
Lopuksi ja vähemmässä määrin jyrsijöiden, kuten majavien tai nutrioiden , läsnäolo voi horjuttaa pankkia.
Joki on dynaaminen ympäristö jatkuvassa evoluutiossa. Suunnitelmamuodot kehittyvät jatkuvasti. Joko eroosion ja kerrostumisen avulla tai äkillisemmin leikkaamalla mutka tai vaihtamalla sänkyä esimerkiksi tulvan jälkeen.
Esimerkki joen kehityksestä muinaisilla mutkilla, mutkittelulla ja entisellä tulva-alueella.
Rio Negro, Argentiina.
Käämien kehitys.
Yukon- ja Koyukuk-joet, Alaska.
Vesiväylän hydrologiaa ja luonnollisuutta voidaan muuttaa useilla tekijöillä, kuten pumppaus, patot ja varatut virtaukset, lukot, tulvajärjestelmän muuttaminen, poisto sängystä, pankkien keinotekoinen tekeminen jne.
Materiaalien poisto vesiväylän pohjalta johtaa vesilinjan laskuun ja regressiiviseen eroosioon ylävirtaan. Jos imeytymistä rajoitetaan, ylävirran eroosio ja kerrostuminen kuopassa voivat lopulta täyttää imeytymisen ja virta palaa suunnilleen alkuperäiseen tasapainoon. Alavirtaan vesiväylän on korvattava kiinteä virtausvajauksensa kuoppaan laskeutumisen jälkeen. Virtaus kaivaa sängyn kyllästymään materiaaleilla. Eroosia on siis kaksi: regressiivinen ylävirta ja progressiivinen alavirta. Materiaalien puute aiheuttaa lisääntynyttä stressiä pankeille ja taipumusta mutkia . Eroosion seuraukset voivat olla rakenteiden ja rantaviivojen epävakaus.
Vesisäiliöt toimivat uudisasukkaita. Lähes nollavirtausnopeudet antavat kiinteiden materiaalien laskeutua ja täyttää padon asteittain. Alavirtaan vapautunut vesi vapautuu kaikesta kiinteästä varauksesta. Materiaalien kyllästämiseksi vesiväylä vetää tarvittavan kiinteän virtauksen sängystä. Patot pienentävät myös pienen sängyn leveyttä rajoittamalla tulvien määrää.
Kynnysarvot estää kiinteän liikenteen ja erityisesti työntövoiman. Jos kiinteä kuljetus on riittävää, ylävirran joki nousee kynnysharjan tasolle miinus muutama senttimetri putoavan veden aiheuttaman imun vuoksi. Alavirtaan, kuten patojen kohdalla, esiintyy eroosiota.
Joen akseliin nähden kulmassa olevat kynnykset mahdollistavat tulvaveden tason laskemisen niiden harjalla ja siten vetovoiman lisäämiseksi. Niillä on siten vähemmän vaikutusta sedimentin kulkeutumiseen kuin joen akseliin kohtisuorilla kynnyksillä.
Ohjaus johtaa pienempään virtaukseen ja eroosioon. Ohitus voi aiheuttaa vesilinjan laskun sekä sängyn leveyden pienenemisen. Suurilla poikkeamilla voi olla seurauksia loppupään ekosysteemeille vesimäärän vähenemisen vuoksi.
Uudelleenkalibroinnilla tarkoitetaan jokiosuuden laajentamista. Liian suuri uudelleenkalibrointi saattaa aiheuttaa muutoksen kaltevuudessa ja vesistön epätasapainossa. Suurempi siirtokapasiteetti vähentää ylivuotojen tiheyttä ja lisää siten vesimassaa alavirtaan.
Vesistö voi lämmetä aurinkoisen pinnan lisääntymisen vuoksi. Samoin kuin happipitoisuuksien lasku ja suspendoituneen aineen lisääntyminen .
Penkit voivat johtaa lisääntyneeseen vesistöjen kiinteään kuljetukseen. Suojaus aiheuttaa virtausosan kapenemisen ja voi johtaa sängyn uppoamiseen. Pengerreltä poistuttaessa muodostuu kerrostuma-alue.
Groyneja voidaan käyttää joen kehittämiseen pankkien suojelemiseksi luomalla alueita kuolleita vesiä, jotka täyttyvät. Groynien rakentaminen joen sänkyyn mahdollistaa myös tulvakanavan luomisen. Korvat keskittävät veden virtauksen sängyn keskelle.
Luonnon jäällä tukos on luonnollinen kertymistä, tilapäisesti tai ei, materiaalien toi veden (poikkeuksellisesti murskaava). Jääpalamat voivat muuttaa virran sängyn aloittamalla saaren tai mutkittelun . Jääpalamat voivat johtaa vuoteen ylivuotoon. Ne muuttavat paikallisesti virtausolosuhteita ja voivat toimia kynnyksenä aiheuttamalla vedenpidätystä.