Numerical modeling of erosion and sedimentation along the Pilcomayo river (Bolivia): An example of a river evolution in a tectonically active context under effect of quaternary climatic fluctuations
Modélisation numérique de l'érosion et de la sédimentation le long de la rivière Pilcomayo (Bolivie) : Un exemple de l'évolution d'une rivière dans un contexte tectoniquement actif sous l'effet des fluctuations climatiques quaternaires
Résumé
This thesis studies the role of tectonics and climate on a river evolution (Pilcomayo) located in Bolivia. To cope with the problem, we developed a numerical model called COBASE which allows to simulate at different spatial and temporal scales the dynamic of the river by integrating the transport of sediments in the river and on basin slopes. We show that: Tectonics does not control river evolution at a regional scale but can locally influence the qualitative and quantitative sedimentary fillings. The climate influences the evolution of the catchment area. Indeed, it controls the river incision and the composition of the elements which settle in the river. Lessons drawn from this modeling enabled us to propose a correlation between the sedimentary fillings observed on the ground on the Pilcomayo river and regional climatic variations at the scale of the Holocene.
Cette thèse s'est intéressée à l'étude du rôle de la tectonique et du climat sur l'évolution d'une rivière (Pilcomayo) située en Bolivie. Pour y parvenir, nous avons développé un modèle numérique appelé COBASE qui permet de simuler sur de grandes échelles de temps et d'espace la dynamique fluviale de la rivière en intégrant le transport des sédiments dans la rivière et sur les versants du bassin. Le transport le long des versant est simulée par une loi de diffusion, avec un seuil de transport sur le versant fourni par un taux d'érodabilité des sols, le transport fluviatile est simulé par loi type d'Einstein, en supposant un écoulement permanent uniforme et une largeur de la rivière déduite d'une loi géomorphologique empirique. Nous avons pu montrer que : Du point vue général, notre modèle prédit des phases transitoires durant lesquelles le relief s'érode mais où le système fluviatile n'évacue qu'une partie des sédiments. Cette propriété est évidemment vérifiée pour des valeurs des paramètres caractéristiques d'une érosion limitée par le transport, mais peut également l'être vrai pour des valeurs des paramètres caractéristiques d'une érosion limitée par l'érodabilité. Du point de vue régional, dans la partie amont de la Pilcomayo, la tectonique ne contrôle pas l'évolution de la rivière, bien qu'elle puisse influencer localement de façon qualitative et quantitative le remplissage sédimentaire. Le climat influe sur l'évolution du bassin versant. Il contrôle, en effet, l'incision et la nature des éléments qui se déposent dans la rivière. Aussi les variations du climat influencent fortement les phases d'aggradation ou d'incision dans le cours de la rivière principale. Les enseignements tirés de cette modélisation nous ont permis de proposer une corrélation entre les remplissages sédimentaires observés sur le terrain sur la rivière Pilcomayo et les variations climatiques régionales à l'échelle de l'Holocène: les phases humides de longues durées (plus de 5 000 ans) induisent de fortes incisions, les phases sèches induisent des phases d'aggradation, tandis que des alternances rapides de périodes sèches ou humides on une signature plus complexe.
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