Suspended sediment transport in Fraser River at Mission, British Columbia: New observations and comparison to historical records

Abstract

The sediment budget of the lower Fraser River provides the basis to understand the net sedimentary changes in the river and delta distributary channels and sediment delivery to the Strait of Georgia. Currently, it is not possible to construct the contemporary sediment budget because the input and output volumes of sediment to the sand-bedded reach of the river are unknown. In this study, the results of a sediment sampling program at Mission, British Columbia, designed to explore sediment delivery into the sand-bedded reach and delta over an annual hydrograph, are presented. The 2010 daily sediment load, in a year with a low freshet, varied between 2700 tonnes in April and 100,732 tonnes in late June. The annual sediment load was ~7.2 M t. About 70% of the 2010 sediment load transport was silt- and clay-sized material. Most of the sand transport occurred during the high-flow months of May, June and July. The threshold discharge for significant sand suspension lies between 5000 and 5700 m³/s. In 2010, 94% of the total load and 97% of the sand load were moved when the river discharge was above 1000 m³/s. A strong hysteresis for silt-clay, but a weaker effect for sand, was found. This pattern of transport is consistent with observations between 1966 and 1986 by the Water Survey of Canada. The 2010 sediment budget is on the low side of historically measured annual suspended sediment loads, raising the possibility that recently there may have been a secular shift in the suspended sediment influx into the estuary.

Le bilan des sédiments dans le cours inférieur du fleuve Fraser donne les bases pour comprendre les changements touchant le fleuve, ses défluents et le débit des sédiments jusqu’au Détroit de Géorgia. Nous n’allons pas à même construire ici le bilan contemporain des sédiments parce que nous ne connaissons ni le volume de sédiment arrivant dans la portion du fleuve comportant un lit sableux, ni celui le quittant. Nous présentons d’abord des résultats d’un programme de collecte d’échantillons de sédiment à Mission, British Columbia, conçu pour étudier le débit des sédiments dans la portion du fleuve au lit sableux et dans son delta réalisé sur une période d’un an. La charge quotidienne des sédiments en 2010, année avec de faibles crues, variait entre 2700 tonnes en Avril et 100 732 tonnes en fin-Juin. La charge annuelle de sédiment était d’environ 7,2 millions de tonnes. Environ 70% de la charge de sédiment transportée en 2010 était dans les classes de granulométrie limon et argile. La plupart du transport des sables a lieu durant les mois à haut débit, i.e., mai, juin et juillet. Le seuil du débit afin de rencontrer une proportion significative des sables en suspension se situe entre 5000 et 5700 m³/s. En 2010, 94% de la charge totale et 97% de la charge des sables ont été déplacé lorsque le débit du fleuve était supérieur à 1000 m³/s. Nous observons une forte hystérésis pour les limons-argiles mais un effet bien plus faible pour les sables. Ce modèle de transport est en accord avec les observations réalisées entre 1966 et 1986 par les Relevés hydrologiques du Canada. Le bilan des sédiments de 2010 se situe dans le bas de la fourchette des mesures historiques annuelles des charges de sédiments, soulevant ainsi la possibilité qu’il y ait eu récemment un important changement de l’afflux des sédiments en suspension dans l’estuaire.

Acknowledgements

We thank Russ White and Bruno Tassone from the Water Survey of Canada, Environment Canada, for providing funding for the project. Emily Huxter and Curt Naumann, Water Survey of Canada staff, provided technical support, including the water discharge measurements. Megan Hendershot and Sally Haggerstone provided technical support for the sediment sampling operation. Maureen Attard was supported by a Simon Fraser University Graduate Fellowship, the Geography Department, and Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC) Discovery grants to Jeremy Venditti and Michael Church. Participation of Jeremy Venditti and Michael Church was supported by NSERC Discovery grants.