Fluvial asymmetri er en observert asymmetri i elvebassenger avledet fra terrestrisk relieff , klima , mennesker og fremfor alt fra jordens rotasjonsbevegelse .
Symmetri og asymmetri er to svært hyppige kjennetegn i den naturlige verden, både hos levende og uorganiske vesener. Forskjellen mellom de to typene vesener er at i feltet av livløse vesener utgjør både symmetri og asymmetri egenskaper som generelt sett er effekten av de fysisk-kjemiske naturlovene, mens blant levende vesener følger symmetri og asymmetri en søk gjennom artens evolusjonshistorie etter noen gunstige egenskaper for dens utvikling.
I en naturlig region med relativt homogent relieff, klima, geologi og jordsmonn, ble det antatt at egenskapene til kanalen og bassenget til en elv som drenerte den regionen måtte være symmetriske når det gjelder layout og areal, og adlyde den homogeniteten. Allerede i 1802 ble denne generelle ideen uttrykt i Playfairs lov om elver og deres daler, som sier at:
I områder med jevn litisk og tektonisk struktur og utsatt for fluvial erosjon over lang tid:Imidlertid har det i ganske lang tid nå vært mulig å verifisere at asymmetrien i elvenes forløp og basseng alltid er tilstede fordi det er noe iboende til selve fluviale dynamikken . [ 2 ] Denne asymmetrien er av grunnleggende betydning innen ingeniørfag og risikoforebygging, fremfor alt fordi flom over hele verden historisk sett har vært den største dødsårsaken blant alle de naturlige risikoene som er studert. innen geografi, fluvial geomorfologi og generelt av de forskjellige geovitenskapene . Og ofte forverrer menneskelig inngripen i regional planlegging de katastrofale effektene av disse flommene, nettopp på grunn av den til tider fragmenterte og ufullstendige kunnskapen om vitenskapene knyttet til vannskillehåndtering. Det faktum at asymmetrien til elveleier og elvebassenger er en iboende karakteristikk i alle mønstrene av fluvial morfologi og i prosessene for fluvial dynamikk, skyldes ganske enkelt det faktum at nevnte asymmetri er en svært viktig konsekvens og har vært kjent i flere århundrer, av jordens rotasjonsbevegelse .
De viktigste er: lettelse, klima, mennesker og fremfor alt jordens rotasjonsbevegelse.
Forskjellene i relieff av en region, selv om den regionen er liten, er svært viktig for å forstå utformingen av en elvekanal og differensieringen av dens naturlige diker. Slik er tilfellet med Orinoco -elven i Venezuela, som fra kilden omgir den venezuelanske Guayana , og som ved å danne en omfattende bue deler selve Orinoco-bassenget i to svært ulike deler: den venstre delen er okkupert av den colombianske- Venezuelanske sletter og er den mest omfattende, mens den høyre delen er okkupert av Guyana-skjoldet, med sandsteinsplatåer som danner tepui , med vertikale kanter og hvis erosjon i mer enn 1000 millioner år har gitt opphav til brede strender. av sand som strekker seg gjennom Orinoco og andre Guianan-elver. Den lange geologiske historien til Orinoco er det som forklarer den nåværende situasjonen: elvene som kommer fra Andesfjellene og krysser Llanos for å renne inn i Orinoco på dens venstre bredd, er tungt belastet med sediment og er ansvarlige for gradvis å ha hevet nivået av Llanos til det er likt med skjoldet, og det er grunnen til at de har presset Orinoco mot dens høyre bredd over steinene i skjoldet. Som en konsekvens går det meste av Orinoco-løpet over skjoldets granittiske bergarter, spesielt på høyre bredd. Dermed følger den naturlige dyken på høyre bredd av Orinoco i stor grad en overflate av svært motstandsdyktig stein- og relieferosjon, mens venstre bredd danner lange sandstrender: en typisk asymmetrisk situasjon.
I realiteten er det ulike klimaet som kan oppstå i elver med svært store bassenger mer en konsekvens enn en årsak til asymmetri, siden det er logisk å anta eksistensen av ulike klima når det gjelder svært store bassenger. Men når det i et av disse bassengene er svært fuktige eller regnfulle klima og andre som er veldig tørre og til og med ørken, kan disse klimatiske forskjellene gi romlige asymmetrier når det gjelder fluvmodellering, som elver med forskjellige strømningshastigheter og med større eller mindre transportkapasitet sameksisterer sedimentakkumulering.
I elver med et svært omfattende basseng kan klima være et kjennetegn mellom de to halvdelene av bassenget som dannes av hovedelvens løp. Faktisk oppstår en hyppig årsak til asymmetri i en elv med et svært omfattende basseng vanligvis ved sammenløpet av hovedelvene med sideelvene deres, som tilfellet er Murray River og dens sideelv Darling eller Mississippi River med sideelven. Missouri , som de diskuteres mer detaljert nedenfor.
Missouri-elvebassenget, også angitt i den følgende delen, presenterer også romlige forskjeller når det gjelder klima, på grunn av sin store utvidelse. Men da Missouri er en sideelv til Mississippi-elven , er det praktisk å referere til hele bassenget til sistnevnte elv som helhet. Vi vil dele Mississippi-elvebassenget i 2 store klimasoner (eller bedre, pluviometriske) på begge sider av 100º vest-meridianen: vest for den har vi et stort område med lite og konsentrert nedbør om vinteren, både i form av snø og regn. , mens regnet øst for nevnte meridian er mer rikelig og generelt overstiger tapene av jorda på grunn av fordampning og svette og inntak av grønnsaker. Faktisk er Ohio-elven, den eneste store sideelven til Mississippi på venstre bredd, den desidert største i hele Midtvest-USA .
Dette vestlige området av Mississippi-bassenget kan også deles inn i to mindre soner fra et meteorologisk synspunkt, mindre i tid og rom enn i klimatiske inndelinger, siden den tidsmessige og romlige skalaen mellom de to vitenskapene ( meteorologi og klimatologi ) er annerledes: i den nordlige delen (nord for samløpet mellom Missouri og Mississippi) forårsaker snøfall i fjellområder og deres smelting store flommer om våren som noen ganger er flomflom , som skjedde i Rapid City (South Dakota) .
Mennesker modifiserer den fluviale dynamikken til elver både ved et uhell og med vilje. Når de bygger en by på et nytt sted, ser de etter en elvs nærhet for å ha tilgang til vann til konsum, for navigasjon eller for jordbruk. Samtidig leter de etter den beste plasseringen for å krysse elven, med hevede bredder og en relativt smal kanal for å lette passasje eller bygging av en bro. Men over tid vokser byer og kan føre til problemer de ikke hadde forutsett. Som Barry Commoner påpeker :
Vi har definitivt samlet en oversikt over alvorlige feil i nyere bruk av teknologi til det naturlige miljøet. I hvert tilfelle har den nye teknologien blitt brukt uten engang å vite de nye farene ved disse bruksområdene. Vi har vært for raske til å finne fordelene og for trege med å beregne kostnadene. Frail Reeds in a Harsh World (1969) [ 3 ].
For å illustrere hvordan mennesker modifiserer de naturlige mønstrene i fluvial morfologi, så vel som deres ansvar for å endre de forskjellige prosessene i fluvial dynamikk, kan noen tilfeller brukes som eksempler der forkunnskaper om hydrografi og fluvial geomorfologi ville ha hjulpet betydelig i forebygging av naturkatastrofer forårsaket av elver eller for å redusere og korrigere tidligere problemer. Noen av disse eksemplene diskuteres nedenfor.
Storflom av Turia i Valencia, 1957Valencia er en by med mer enn to tusen år med historie, grunnlagt i år 138 e.Kr., nær elven Turia og ikke langt fra havet. Det er derfor en av de eldste byene i Spania, og beliggenheten har så lenge utnyttet den uforlignelige ressursen til elvens vann, men ga på den annen side også opphav til en sakte men kontinuerlig stigning i nivået på sletten. med alluvium som elva bærer under flom. Som alle byer bygget på en alluvial slette (en flomslette) lider den av det evige paradokset til en elv som er en kilde til liv og en uuttømmelig økonomisk ressurs gjennom jordbruk og alltid latent fare med sine sporadiske flom, men som kan forårsake svært alvorlig skade ... seriøst, slik det faktisk har vært gjennom sin lange historie. For å bekjempe farene ved disse flommene ble Murs og Valls-fabrikken opprettet med mål om å bygge brystningene til elven [ 4 ] , som begynte på 1300-tallet og sluttet på 1600-tallet. Et monumentalt verk laget med store blokker av pukk, hevet flere meter over de naturlige dikene i selve elven og som ville ha tjent til å forhindre 1957-flommen dersom elveleiet hadde blitt vedlikeholdt i omtrent tre århundrer (XVII - XX), vedlikehold som betydde å gjennomføre en årlig rensing av alluviumet som ble avsatt i elveleiet, noe som, gitt historien til byer med lignende beliggenhet (New Orleans, for eksempel), har vært ekstremt vanskelig å gjøre.
Når det gjelder Valencia, var denne høyden av kanalen tydelig under flommen i 1957, da kloakken fungerte som pumper i enkelte deler av byen (for eksempel Las Barcas-gaten) ved å fungere som kommunikasjonsfartøy i motsatt retning, dvs. , fra elven til byen. I tillegg oversteg vannstanden i elvebunnen lett de bygde brystningene, nettopp fordi bunnen av elveleiet hadde steget i nivå.
Flommen på venstre bredd var så stor at vannet i Turia sluttet seg til vannet i Barranco de Carraixet, som i en rett linje er 3300 m fra Llano de la Zaidía. Men denne enorme vannmengden kom, praktisk talt i sin helhet, fra Turia-elven og ikke fra Carraixet-ravinen, slik det ser ut til å være antydet i noen journalistiske artikler referert til i brosjyren som er sitert her. Årsaken er veldig enkel: som det har blitt påpekt, har den tusen år gamle sengen til Turia-elven økt i nivå mye mer enn Carraixet på grunn av den større mengden alluvium som den historisk har båret på: faktisk , Llano de la Zaidía (venstre bredd) ligger nesten 18 meter over havet mens høyre bredd av Carraixet bare stiger til 8 meter over havet nordvest for Alboraya. Dette betyr at selv om vannet i Turia sluttet seg til vannet i Barranco de Carraixet før det strømmet ut i Middelhavet, var det vannet som reiste mot nord og nådde bunnen av den nevnte ravinen og ikke omvendt ( [ 5 ] )
Og når det gjelder venstre bredd av elven (nordbredden) var skadene forårsaket av flommen mye mer alvorlig fordi mesteparten av flommen ble rettet mot venstre, som tilsvarer et sted på den nordlige halvkule, hvor fremrykningen av kanalen oppstår til venstre og flom er også viktigere på denne siden, som har blitt forklart i en rekke studier om flomrisiko. Et annet bilde av Street View fra Google maps viser oss Llano de la Zaidía og San José-broen sett fra Calle Dr. Olóriz, som var området der flommen nådde sitt høyeste nivå (4,20 m). Nettopp bildet er rettet mot elven på det punktet der flommen ødela elvens kunstige demning da den nådde San José-broen, som vises til venstre i bildet. På broen ser vi en del av elvens opprinnelige brystning (blokker av hvit pukk) videreført av en nedre brystning av senere konstruksjon, som nettopp var punktet der mesteparten av flommen trengte voldsomt inn (Malecón de la ribera venstre fra Dr. Olóriz gate: [2] ).
Heldigvis for Valencia, er det urbane sentrum av byen mot høyre bredd av elven, hvor flommer vanligvis ikke er like alvorlige som de som oppstår mot venstre fordi det er på den nordlige halvkule. Faktisk var områdene som ble mest berørt av flommen på venstre bredd, Llano de la Zaidía, Tendetes, Marxalenes, [ 6 ] Llano del Real, Mestalla, Alameda, Caminos al Grao (spesielt Camino Hondo del Grao, som er eldste, for tiden Calle de las Islas Canarias), mens den på høyre bredd, selv om flommen ikke nådde samme volum, hadde problemet med å være et mye mer befolket område. På den annen side ble det urbane sentrum av Valencia dobbelt straffet ved å ha veier parallelle med elven som trenger inn mot byområdet i lavere høyde og av økningen i bunnnivået på grunn av akkumulering av sedimenter i flere århundrer, som førte til at flommen oversteg de kunstige demningene som ble laget suksessivt siden det fjortende århundre. De mest berørte områdene på høyre bredd var La Pechina, El Botánico, Barrio El Carmen, La Xerea og Pla del Remei; og nær sjøen, Las Moreras og spesielt Nazaret, som ble ansett som martyrområdet på grunn av flommen, og dette skyldtes det faktum at byggingen av havnen hadde gitt opphav til et plutselig avvik av elveleiet på 90º mot sørøst og det gikk rett mot disse to nabolagene. Den samme referansen som er angitt på side 14 indikerer at strømmen til Turia nådde 3700 m³ per sekund kl. 04.00 den 14. oktober, mens strømmen til Barranco de Carraixet nådde et volum på 1300 m³, noe som, ved å legge til kapasiteten til begge, gir oss en mengde på 5.000 m³, mer enn det dobbelte av flommen den 28. september 1949, da den nådde dekket til Aragón-broen (2.400 m³).
2011 Missouri River flom i Omaha, Nebraska og Council Bluffs, Iowa (USA)I NASA-satellittbildet kan vi se det store omfanget av flommene forårsaket av overløpet av Missouri-elven i 2011 fra andre halvdel av mai, og man trodde at de ville vare til august. På selve bildet snakker NASA om en dvelende flom , det vil si en oppdemmet flom, noe som er tydelig, fordi når det er to byer på begge sider av en elv, når det er en unormal vekst i strømningen, blir vannet oppdemmet den andre siden, øvre løp av elven, på grunn av hindringen representert av dens innsnevring. Denne innsnevringen er mye hyppigere enn man kan forvente, og effektene kan merkes mange steder der det er brobyer, det vil si byer som vender mot hverandre ved bredden av en elv.
2015-flommer i den vestlige delen av Apure-staten i Venezuela Et eksempel fra den sørlige halvkule: Murray River flom i Australia i 1956Det er uten tvil hovedårsaken til fluvial asymmetri på jordens overflate, og praktisk talt den eneste som eksisterer, unntakene skyldes lokale eller regionale egenskaper (spesielt relieff) til det aktuelle elvebassenget. Virkningene av terrestrisk rotasjon på asymmetrien til elver kommer til uttrykk med hensyn til dens kanal, dens basseng, de naturlige dikene i kanalen, sideelvene og deres sammenløp med hovedelven, forekomstene av alluvium eller sedimenter, den største eller mindre energien av dens flyt i transport av sedimenter, dens erosive kraft, fangst eller fluvial piratkopiering og dannelsen av gjenværende elver (noen ganger også kalt hodeløse elver).
I en første tilnærming kan vi snakke om to typer asymmetri:
Generelt, i elvene på den nordlige halvkule, er overflaten av området drenert av sideelvene som kommer fra venstre del av bassenget til hver elv større, som kan sees i Meta- elvebassenget , i Apure- elvebassenget , i selve Orinoco-elven og i mange andre elver på den nordlige halvkule. På den annen side, på den sørlige halvkule, som tilfellet er med Murray-elven i Australia, Amazonas eller Paraná i Sør-Amerika, er overflaten av bassenget større på høyre bredd.
Som det er påpekt tidligere, forekommer denne typen asymmetri på begge sider av talvegen eller rennene til en elv og viser seg i en forskjell mellom de naturlige dikene eller elvebreddene, som er høyere og mye mer stabile enn de til høyre og lavere. og mer utsatt for å oversvømme de til venstre.
Asymmetri i elvenes sammenløp . I mange tilfeller skjer sammenløpet av en sekundær elv med en større i en veldig spiss vinkel, noe som betyr at de kan følge et nesten parallelt løp med de to kanalene i svært kort avstand fra hverandre, over en lang strekning, noen ganger hundrevis av km. Dette er tilfellet med elvene av Yazoo-typen som har navnet på en sideelv til Mississippi som renner nesten hele løpet svært nær den. Eksempler på denne typen sammenløp er svært hyppige, for eksempel skjer det med sideelvene til Missouri-elven på venstre bredd ( James , Vermilion , Big Sioux , Little Sioux , Boyer , Nishnabotna , Nodaway , Platte (Missouri) , Grand og Chariton , elver som slutter seg til Missouri på dens venstre bredd etter å ha reist den nedre delen av løpet svært nær hovedelven, slik at munningen danner en spiss vinkel som karakteriserer elver av Yazoo-typen. Det skjer også i mange elver i alle deler og fra forskjellige kontinenter, slik som skjer med Mapire-elven når den slutter seg til Orinoco i Venezuela ( [3] ) og mange andre på alle kontinenter. Tvert imot, mange av elvene som er sideelver fra høyre kommer inn i kanalledningen med en 90º vinkel (rett vinkel) og til og med med en stump vinkel (mer enn 90º) Sideelvene til Missouri-elven til høyre (og selve Mississippi også til høyre, så vel som mange andre elver rundt om i verden, er av denne typen enten. Satellittbildet av Missouri River-flom viser oss tydelig denne typen asymmetri. I den kan vi se at Missouri-elven, som følger retningen fra nord til sør, mottar Platte-elven , som renner til høyre ved et samløp på 90. o . I motsetning til dette har Elkhorn-elven, som er en sideelv til Platte på venstre side, et skarpvinklet samløp kort før det indikerte samløpet, og definerer elven som en elv av Yazoo-typen. Unntakene fra disse asymmetriene har i de fleste tilfeller å gjøre med relieffets egenskaper.