A folyó dinamikája vagy a folyó geodinamikája a folyók evolúciós geomorfológiáját (a zuhanó folyami morfológiát eredményező formák) kutatja. Ez multidiszciplináris , a módszer és a diagnózis elemeit kölcsönzi a fizikai földrajzból (beleértve a geomorfológiát ), a geológiából , az üledéktanból , a hidraulikából , a hidrológiából , a biológiából és a folyóökológiából.
Európában a Víz Keretirányelv (WFD) bevezette a törvénybe a „folyami hidromorfológia” fogalmát.
Korábban gyakran a " folyóvízi geomorfológia " kifejezéssel ( folyóvízi geomorfológia az angolszászok körében), és Maurice Pardé kifejezése szerint a " potamológiával " (amely hatásokat és okokat, például áradásokat és áradásokat tartalmaz).
Franciaországban a „hydrogeomorphology” volt, pontosan leírására használják egy bizonyos módszer meghatározására árterek (Masson et al., 1996), amely a domborzati és geomorfológiai völgytalp ( kisebb ágy , közepes ágy és nagy ágy alatti nem elárasztható folyami teraszok ).
Európában az európai keretirányelv ( WFD ) bevezette a törvénybe a „folyami hidromorfológia” fogalmát, amely összefüggésben van a vízválasztó és különösen a hidrológiai rekesz jó ökológiai működésével.
A közlekedés az üledék által utakon gyakran nevezik „szilárd közlekedés” vagy „üledék tranzit”.
Az üledéktranszport két jól differenciált formát ölthet: ágyterhelés és szuszpenzió. A tolóerő meglehetősen durva üledékek szállítása az ágy alján gördülés vagy sózás útján . A szuszpenzió üledéktranszport az áram tömegében.
Egy adott hidraulikus helyzetben az üledékek viselkedése a részecskék méretétől függően változik:
Az így közbenső helyzetben lévő anyagok mérete a lejtő függvényében alig változik. Ez az oka, hogy a legtöbb vízfolyások (kivéve a nagyon lassú vízfolyások alább 0,1 ‰ és özön 3% feletti), az átmeneti tartomány lefedi a közepes és durva homok, 200 és 700 jim .
Az árvízlelőhelyek megfigyelései egyértelműen megmutatják ezt a mechanizmust:
A nagy völgyekben és a hordalékos síkságon az aktív sáv az alig vagy egyáltalán nem növekvő hordalékos partok övezete, amelyet éves vagy kétéves áradások dolgoznak át, amelyek például a Loire egy részén még mindig jelentősek és viszonylag természetesek.
A „ hordalékos síkságon ”, a völgyfenéken vagy a deltában aktív mederről beszélünk, amikor a meder állandó (vagy legalábbis gyakori) kölcsönhatásban van a vízfolyás által szállított üledékekkel . Ennek a kölcsönhatásnak a következő következményei vannak:
Éppen ellenkezőleg, passzív ágyról beszélünk, amikor az ágy alja rögzül, és az üledéktranzit az ággyal való kölcsönhatás nélkül történik. Az ágy rögzíthető:
Közbenső helyzetek természetesen lehetségesek:
A folyókat finom és / vagy durva üledékek szegélyezik. Ezeket az üledékeket magával ragadja a víz sebessége, és emlékezni kell arra, hogy a 0,5–1 mm átmérőjű homok 1–5 m mélységig történő beindulásának sebessége körülbelül 0,5 m / s . A szilárd szállítás tehát akkor jön létre, ha az áramlási sebesség nagyobb, mint ez az érték. A XX . Században jelentős számú kutató dolgozott üledéktranszport-formulákon . Az üledék szilárd áramlása megközelítőleg arányos az áramlás folyadékáramával. Az árvíz a tengerfenék erodálódásával ideiglenesen növeli a szilárd közlekedést.
"Folyóstílusnak" hívjuk az ágy általános alakját, amely nagyon különböző típusokra vonatkozik. A különböző stílusokat felfelé és lefelé soroljuk fel:
A hegyvidéki régiókból származó folyók felső szakaszán a lejtő nagyon meredek, a patak pedig majdnem egyenes. Az ágy keskeny. Fontos a szilárd szállítás.
Torrent, Saint-Martin-Vésubie, Alpes-Maritimes.
Torrent, egy másik példa.
A zsinórminta jellemző az erős szilárd szállításra. Az ágy számos instabil csatornából áll, amelyek számos szigetet alkotnak. Az ágy széles és lapos. Ez a fajta vízfolyás ritkán található Franciaországban, a múltban végzett számos gát miatt. Anasztomizált csatornákkal rendelkező folyókról is beszélünk, amikor a lejtő kisebb és a kanyargós útvonal markánsabb.
Fonatokban folyó.
Zsinórra fonva: különösen változatos környezet, amely folyamatosan fiatalodik.
Fonatokban folyó.
A kósza stílus a középső lépés a kanyargós és fonott stílus között. A szilárd szállítás, valamint a fonatok száma csökken. A kanyarulatok kezdenek kialakulni.
Wacky stílus.
A folyó kanyargós vonalat követ. Az ágy egyedülálló, és a szilárd szállítás szinte kizárólag felfüggesztéssel, nem ágyterheléssel történik.
Szabadon kanyargó folyó.
Az Amazon folyó.
Kanyargós kanyarulatok.
Bármely vízfolyás rezgést mutat az erózió és a lerakódás között (beszélünk bemetszésről és emelésről is). A szemközti diagram a folyó dinamikus egyensúlyának egyszerűsített folyamatát mutatja. A víz áramlásának növekedésével a nyíl az erózió felé halad, ezáltal növelve a szilárd transzportot. Ezzel szemben, ha az áramlási sebesség csökken, a nyíl lerakódásra mutat, és a szilárd áramlási sebesség addig csökken, amíg az „egyensúly” meg nem jelenik. A folyók az úgynevezett egyensúlyi lejtőjük felé hajlamosak, amely a helyi fizikai és hidrológiai viszonyok függvénye.
A szabadság vagy a mobilitási tér fogalma .
A bankok különböző módon fejlődhetnek. A vízfolyás áramlása a partok eróziójával módosíthatja a meder menetét. Ez az erózió akkor lehetséges, ha a víz sebessége és turbulenciája, beleértve a víztest hullámait is, elegendő energiát tartalmaz ahhoz, hogy a részecskéket a partról kitépje. Vagyis legyőzni összetartásukat és súlyukat. A vízzel érintkező teljes part érintett: a láb és a látható part.
A talajmechanika fontos szerepet játszik a partok evolúciós mechanizmusaiban. A parti földcsuszamlások oka lehet a földcsuszamlás, vagyis a talaj konzisztenciájának megtörése. A víz különböző módon elősegítheti ezt a repedést: a talaj vízzel történő telítésével és a part felé tartó stabilizáló erő kifejtésével vagy nem. A recesszió során ez a két elem hozzáadódik: a lejtő vízzel telített, és a recesszióval csökken a stabilizáló tolóerő. A földcsuszamlások másik oka az úgynevezett súrlódási folyamat . Ez a jelenség például regresszív erózió vagy a part lábának eróziója során jelentkezhet.
Egyéb tényezőket kell figyelembe venni a bankok alakulása során. A parti erdő stabilizáló szerepet játszhat a növények gyökérzetének köszönhetően, vagy éppen ellenkezőleg, a turbulencia növelésével erősítheti az eróziót. A sekély gyökérzetű fákat ki lehet gyökerezni és ősszel a part egy részét hordozzák. Lefelé az áram által hordozott fák keskenyek lehetnek a patak medrében.
Végül és kisebb mértékben a rágcsálók, például a hód vagy a nutria jelenléte destabilizálhatja a partot.
A folyó dinamikus környezet, állandó evolúcióban. A tervformák folyamatosan fejlődnek. Vagy erózióval és lerakódással, vagy hirtelenebb módon kanyarulat elvágásával vagy például az áradás következtében az ágy cseréjével.
Példa az ősi kanyarulatokkal, kanyargós vágással és egykori ártérrel rendelkező folyó fejlődésére.
Rio Negro, Argentína.
A kanyarulatok alakulása.
Yukon és Koyukuk Rivers, Alaszka.
A vízfolyás hidrológiáját és természetességét különféle tényezők megváltoztathatják, ideértve a szivattyúzást, a gátakat és a fenntartott áramlásokat, a zárakat, az árvíz-rendszer módosítását, a mederből való kivonulást, a partok mesterségesítését stb.
Az anyagok eltávolítása a vízfolyás medréből a vízvonal leereszkedéséhez és visszafejlődő erózióhoz vezet . Ha a felvétel korlátozott, akkor az áramlás előtti erózió és a gödörben történő lerakódás végül kitöltheti a felvételt, és az áram nagyjából visszatér a kezdeti egyensúlyba. A vízfolyásnak a gödörben történő lerakódást követően a vízfolyásnak pótolnia kell szilárd áramlási hiányát. Az áramlás kiássa az ágyat, hogy anyagokkal telítődjön. Ezért két eróziónk van: regresszív upstream és progresszív downstream. Az anyagok hiánya fokozott stresszt okoz a bankokra és hajlamos a kanyargásra . Az erózió következményei lehetnek a szerkezetek és a parti földcsuszamlások destabilizálása.
A víztározók települőként működnek. A majdnem nulla áramlási sebesség lehetővé teszi a szilárd anyagok ülepedését és a gát fokozatos kitöltését. A lefelé felszabaduló víz megszabadul minden szilárd töltéstől. Anyagokkal való telítés érdekében a vízfolyás elvezeti a szükséges szilárd áramlást az ágyból. A gátak az áradások mértékének korlátozásával csökkentik a kisebb ágy szélességét is.
A küszöbértékek akadályozzák a szilárd szállítást és különösen a tolóerőt. Ha a szilárd szállítás elegendő, az upstream meder a leeső víz által létrehozott szívóerő miatt néhány centiméterrel a küszöbgerinc szintjére emelkedik. Lefelé, akárcsak a gátaknál, erózió van.
A folyó tengelyéhez képest szögben elhelyezett küszöbök lehetővé teszik a csúcsukon az árvízszint csökkentését , és ezért növelik a merülést. Így kevésbé befolyásolják az üledéktranszportot, mint a folyó tengelyére merőleges küszöbök.
Az eltérítés csökkent áramlást és eróziót eredményez. Az elkerülés a vízvonal leereszkedését, valamint a meder szélességének csökkenését okozhatja. A nagy eltérések következményekkel járhatnak a vízszint alatti ökoszisztémákra a vízmennyiség csökkenése miatt.
Újrakalibrálás alatt a folyó szakaszának kiszélesítését értjük. Túl sok újrakalibrálás veszélyeztetheti a lejtő változását és a vízfolyás egyensúlyhiányát. A nagyobb szállítási kapacitás csökkenti a túlcsordulások gyakoriságát és következésképpen megnöveli a víztömegeket a lefelé.
A vízfolyás felmelegedése a napsütötte felszín növekedése miatt bekövetkezhet. Valamint az oxigén koncentrációjának csökkenése és a szuszpendált anyagok növekedése .
A töltések a vízfolyás fokozott szilárd szállításához vezethetnek. Az elzárás az áramlási szakasz szűkülését okozza, és az ágy süllyedéséhez vezethet. A töltés elhagyásakor lerakódási zóna alakul ki.
A Groynes felhasználható egy folyó fejlesztésére annak érdekében, hogy megvédje a partokat azáltal, hogy megtelepedő holt vizeket hoz létre. A folyó medrében a morajok kialakítása lehetővé teszi az árvíz csatorna létrehozását is. A fülek a víz áramlását az ágy közepe felé koncentrálják.
A természetes jéglekvár a víz (kivételesen földcsuszamlás) által behozott anyagok természetes felhalmozódása, akár ideiglenes, akár nem. A jeges dugók megváltoztathatják a patak medrét, ha megindítják egy sziget vagy kanyarulat kialakulását . A jégelakadás az ágy túlcsordulásához vezethet. Helyileg módosítják az áramlási körülményeket, és küszöbként működhetnek azáltal, hogy vízvisszatartást okoznak.