HYDRAULIC GEOMETRY OF ALLUVIAL RIVERS IN THE BOIS-FRANCS REGION OF SOUTHERN QUÉBEC

Abstract

A set of predictive models for bankfull channel width w and depth d were developed from a study of downstream hydraulic geometry on 20 alluvial reaches over six rivers in the Bois-Francs region of southern Québec. Measurements were made of average bankfull cross-section, water-surface slope, mean sediment calibre along the thalweg, and a value of Manning’s n was estimated for each reach. Mean annual discharge Qm as well as mean annual flood discharge, the latter an index of bankfull discharge Qbf, were gathered from 26 gauging stations in the region. Results show that Qm and Qbf can be estimated simply on the basis of basin area, quite accurately in the former case. Channel width is best predicted on the basis of Qbf (r2 = 96%), using a conventional power law regression model. Mean bankfull depth is best predicted by Qm and reach slope (r2 = 94%) using a logarithmic model. When compared to alluvial channels from a central Appalachian area in Pennsylvania (Brush, 1961), Bois-Francs channels have, at the same level of discharge, considerably greater widths and (to a lesser extent) depths. For each reach, topographic map data on channel slope and contributory basin area were also collected and predictive models for channel width (w) and depth (d) based on such map data are provided for preliminary office surveys. The regionally fitted equations provided here can be of various practical uses for the managers of alluvial habitat in the study area.

Un ensemble d’équations est proposé permettant de prédire la géométrie hydraulique (largeur et profondeur) des rivières dans le secteur des Bois-Francs au Québec méridional. Ces équations ont été calibrées à partir de levés de terrain effectués sur 20 tronçons alluviaux de six rivières dans la région. Sur chacun des tronçons, la section mouillée (au niveau plein bord) ainsi que la pente de l’écoulement, la granulométrie des sédiments du lit et un estimé du coefficient de rugosité de Manning ont été déterminés. Les débits moyens ainsi que la crue moyenne annuelle ont ensuite été déterminés à partir des données historiques provenant de 26 stations de jaugeage dans la région. Des modèles sont présentés permettant d’estimer, à partir de la superficie du bassin versant, les débits moyens (r2 = 99%) et à plein bord (r2 = 89%) dans un quelconque tronçon de rivière de cette région. La largeur d’une rivière peut le mieux être prédite (r2 = 96%) sur la base du débit plein bord ou de crue moyenne annuelle (Qbf). La profondeur moyenne, elle, peut être prédite (r2 = 94%) à partir du débit moyen (Qm) et de la pente de rivière dans le secteur. Des modèles sont aussi présentés permettant d’estimer sommairement les dimensions des cours d’eau à partir de simples donnéesc artographiques, telles la superficie du bassin versant et la pente de la vallée. Notons qu’à débit égal les rivières des Bois-Francs paraissent plus larges, et quelque peu plus profondes, que les rivières dans les Appalaches centrales de Pennsylvanie (Brush, 1961). Les équations présentées seront d’utilité pratique pour les gestionnaires de l’habitat hydrique dans cette région.