Les vagues de bateau ajoutent une pression supplémentaire sur les berges de rivières et doivent être considérées dans les modèles de prédiction des taux de recul des berges. L’objectif de cette étude est d’examiner le rôle des vagues de bateau sur l’écoulement et le transport en suspension le long des berges en milieu fluvial. Pour atteindre cet objectif, nous utilisons un transect perpendiculaire à la berge de quatre courantomètres électromagnétiques (ECMs) mesurant deux dimensions de l’écoulement et deux turbidimètres (OBSs) placés dos à dos, orientés vers la berge et le large pour mesurer les conditions moyennes et turbulentes de l’écoulement longitudinal et vertical ainsi que les flux de sédiments en suspension provoqués par les vagues. Une chaloupe à moteur de 16 pieds, équipée d’un moteur 40 hp, a été utilisée afin de générer des vagues. Nous avons mesuré l’effet de trois distances à partir de la berge (5, 10, 15 m) et trois vitesses de bateau (5, 15 et 25 km/h) et cinq répliques de chaque combinaison de distance et de vitesse ont été réalisées, totalisant 45 passages. Nous avons caractérisé la variabilité des conditions d’écoulement, de vagues et de transport de sédiments et nous avons réalisé des analyses spectrales afin de séparer les portions oscillatoire et turbulente de l’écoulement généré par les vagues de bateau. L’effet de la distance et de la vitesse du bateau sur le transport de sédiments est non-linéaire et la réponse sédimentaire induite par les passages de bateau montre une variabilité importante entre les répliques et les deux sondes OBS, ce qui suggère un changement morphologique induit par les vagues de bateau. Les corrélations entre les variables d’écoulement et de transport montrent l’importance des relations entre le cisaillement et la puissance de la portion turbulente de l’écoulement avec le transport de sédiments. Cette étude a permis de quantifier les relations entre la dynamique des vagues et les flux de concentrations de sédiments en suspension, ce qui représente une contribution importante au développement de mesures de mitigation dans les environnements fluviaux où les berges sont fragilisées par le trafic plaisancier. / Boat induced waves generate additional stress on banks and should be included in bank erosion predictive models. The objective of this study is to investigate the role of boat generated waves on near bank flow in a fluvial environment. We used a longitudinal array of four bi-directional eletromagnetic current meters (ECMs) perpendicular to the bank and two optical backcattering sensors (OBSs) set back to back, one facing the river bank (inner looking) and the other towards the river (outer looking) to measure mean and turbulent properties of the horizontal and vertical flow velocities and suspended sediment fluxes generated by the waves. The waves were generated using a 16 ft long boat equipped with a 40hp motor. The effect of three different distances between the bank and sailing line (5, 10, 15 m) and of three different speeds of the vessel (5, 15 and 25 km/h) was evaluated. Five replicates of each combination of distance and speed were realized for a total of 45 passages. Variability of flows conditions, wave characteristics and turbidity properties were characterized and spectral analyses were performed to separate oscillatory and turbulent flow induced by boat generated waves. An important variability in suspended sediment response to the passages of boat wave is observed between replications and the effect of speed and distance of sailing line is nonlinear. It was often unbalanced between the inner and outer looking OBS suggesting that the bank changed its morphology. Cross-correlation between hydraulic and turbidity variables show the significance of the relation between shear stress and suspended sediment transport variables. This study provides quantitative relations between wave dynamics and plumes of suspended sediment that could help to develop mitigation measures in fluvial environments where vessel traffic represents a major issue for bank erosion and retreat.

Les vagues de bateau ajoutent une pression supplémentaire sur les berges de rivières et doivent être considérées dans les modèles de prédiction des taux de recul des berges. L’objectif de cette étude est d’examiner le rôle des vagues de bateau sur l’écoulement et le transport en suspension le long des berges en milieu fluvial. Pour atteindre cet objectif, nous utilisons un transect perpendiculaire à la berge de quatre courantomètres électromagnétiques (ECMs) mesurant deux dimensions de l’écoulement et deux turbidimètres (OBSs) placés dos à dos, orientés vers la berge et le large pour mesurer les conditions moyennes et turbulentes de l’écoulement longitudinal et vertical ainsi que les flux de sédiments en suspension provoqués par les vagues. Une chaloupe à moteur de 16 pieds, équipée d’un moteur 40 hp, a été utilisée afin de générer des vagues. Nous avons mesuré l’effet de trois distances à partir de la berge (5, 10, 15 m) et trois vitesses de bateau (5, 15 et 25 km/h) et cinq répliques de chaque combinaison de distance et de vitesse ont été réalisées, totalisant 45 passages. Nous avons caractérisé la variabilité des conditions d’écoulement, de vagues et de transport de sédiments et nous avons réalisé des analyses spectrales afin de séparer les portions oscillatoire et turbulente de l’écoulement généré par les vagues de bateau. L’effet de la distance et de la vitesse du bateau sur le transport de sédiments est non-linéaire et la réponse sédimentaire induite par les passages de bateau montre une variabilité importante entre les répliques et les deux sondes OBS, ce qui suggère un changement morphologique induit par les vagues de bateau. Les corrélations entre les variables d’écoulement et de transport montrent l’importance des relations entre le cisaillement et la puissance de la portion turbulente de l’écoulement avec le transport de sédiments. Cette étude a permis de quantifier les relations entre la dynamique des vagues et les flux de concentrations de sédiments en suspension, ce qui représente une contribution importante au développement de mesures de mitigation dans les environnements fluviaux où les berges sont fragilisées par le trafic plaisancier. / Boat induced waves generate additional stress on banks and should be included in bank erosion predictive models. The objective of this study is to investigate the role of boat generated waves on near bank flow in a fluvial environment. We used a longitudinal array of four bi-directional eletromagnetic current meters (ECMs) perpendicular to the bank and two optical backcattering sensors (OBSs) set back to back, one facing the river bank (inner looking) and the other towards the river (outer looking) to measure mean and turbulent properties of the horizontal and vertical flow velocities and suspended sediment fluxes generated by the waves. The waves were generated using a 16 ft long boat equipped with a 40hp motor. The effect of three different distances between the bank and sailing line (5, 10, 15 m) and of three different speeds of the vessel (5, 15 and 25 km/h) was evaluated. Five replicates of each combination of distance and speed were realized for a total of 45 passages. Variability of flows conditions, wave characteristics and turbidity properties were characterized and spectral analyses were performed to separate oscillatory and turbulent flow induced by boat generated waves. An important variability in suspended sediment response to the passages of boat wave is observed between replications and the effect of speed and distance of sailing line is nonlinear. It was often unbalanced between the inner and outer looking OBS suggesting that the bank changed its morphology. Cross-correlation between hydraulic and turbidity variables show the significance of the relation between shear stress and suspended sediment transport variables. This study provides quantitative relations between wave dynamics and plumes of suspended sediment that could help to develop mitigation measures in fluvial environments where vessel traffic represents a major issue for bank erosion and retreat.

Previous field demonstration projects in metro-Atlanta have shown that seep berms, which are elongated sedimentation basins at the outlet of a disturbed land area, can provide high suspended sediment trap efficiencies with respect to coarse sediments on construction sites having drainage areas greater than five acres. Previous literature has shown that vegetative filter strips are efficient traps for fine suspended sediment in stormwater runoff. A combination of a seep berm and vegetative filter in series was studied in this thesis as an erosion control measure with quantification of its flow resistance and sediment removal efficiency. First, a field demonstration project was implemented to evaluate seep berms as a viable erosion control measure through a side-by-side comparison with the more commonly-used silt fences on construction sites with drainage areas less than five acres in metro Atlanta. High suspended sediment trap efficiencies were recorded for the seep berm on two separate sites, and the seep berm was shown to be superior to silt fences with respect to sediment control in the site runoff. Then a vegetative filter was studied in the laboratory in a specially-built flume for that purpose. The relationship between vegetative drag coefficient and various parameters reflecting flow conditions and vegetation density in steady, uniform open channel flow was studied in the flume. Both rigid, emergent vegetation and submerged, flexible vegetation were studied at two different plant densities. The application of porous media flow concepts to open channel flow through vegetation resulted in a collapse of data for vegetative drag coefficient for the various vegetation types and densities into a single relationship when plotted against vegetative stem Reynolds number. Point velocity and turbulence intensity profiles at different locations in the vegetative filter were recorded with an acoustic Doppler velocimeter to observe the turbulence structure of the flow and its effects on vegetative drag and settling of sediment. A sediment slurry consisting of a suspension of fine sand was fed into the flume, and an automated sampler was used to measure suspended sediment concentrations along the vegetative filter length for a series of discharges from which sediment flux and trap efficiency could be determined. Experimental data for trap efficiency were plotted against a dimensionless settling efficiency for each type of vegetation and density. These relationships, along with the one developed for the coefficient of drag, were applied in a numerical design technique that allows designers to determine the flow depth, velocity and trap efficiency of a vegetative filter of known dimensions for a given flow rate, sediment grain size distribution, slope, and vegetation density. In a typical design example, the combined trap efficiency proved that a seep berm followed by a vegetative filter can be a very effective erosion control measure.

La prise de conscience grandissante de la contamination des cours d'eau a entraîné l'établissement de réglementations de plus en plus strictes concernant les rejets urbains et la fixation d'objectifs de qualité à atteindre pour les milieux aquatiques. Cependant, l'échantillonnage ponctuel reste une limite importante dans l'estimation des flux de contaminants, et le besoin de suivis en continu est présent dans le milieu naturel et dans les réseaux d'assainissement urbains. Cette étude porte sur la quantification de la part des rejets urbains de l'agglomération grenobloise dans les flux totaux de matières en suspension (MES), nutriments (azote, phosphore), carbone organique et éléments traces métalliques (ETM) du milieu récepteur Isère (une rivière alpine). Ce travail s'est appuyé sur un réseau de mesures en continu de débits (Q) et de MES (par turbidimétrie) à l'amont et à l'aval de l'agglomération et sur une sonde spectrométrique à l'amont, associé à des campagnes de prélèvements réguliers et renforcés pendant les épisodes de crues. Des campagnes de mesures détaillées sur les principaux sous bassins du réseau d'assainissement ont été réalisées durant la période d'étude dans le cadre du schéma directeur d'assainissement de l'agglomération grenobloise. Le croisement de ces deux approches a permis de confronter les variations spatio-temporelles des MES, nutriments, carbone organique et ETM du réseau et du milieu récepteur en 2011 et 2012. Les flux sur ces deux années ont été établis afin de déterminer la contribution des rejets urbains dans les flux du milieu récepteur. La contamination en mercure a fait l'objet d'un suivi particulier du fait de la présence d'une source significative de mercure dans la région. Enfin, une réflexion sur l'amélioration des calculs de flux par l'utilisation de relations entre les ETM/carbone organique particulaire (COP) et un paramètre mesurable en continu (MES, Q) a été menée en parallèle de l'exploitation de ces résultats. Mots-clés : Matières en suspension ; Dynamique des flux ; Nutriments ; Eléments traces métalliques ; Mercure ; Rejets urbains (par temps de pluie et temps sec), sondes de turbidité et spectrométrique. / The growing awareness of the contamination of rivers has led to the establishment of more rigorous regulations related to urban waste, and to the setting of water quality objectives to be achieved for aquatic environment. However, grab sampling remains an important limitation for the estimation of contaminant flux, and the need for constant monitoring is present in both natural environment and urban sanitation. This study focuses on the quantification of the proportion of urban waste in the Grenoble area to the total flux of 1) suspended solids (TSS), 2) nutrients (nitrogen and phosphorus), 3) organic carbon and 4) metals trace element (MTE) of the receiving environment; the Isère (an alpine river). This work was supported by a network of continuous discharge measurements (Q) and TSS (turbidimetry), both upstream and downstream of Grenoble associated with regular sampling campaigns, with a higher measurement frequency during flood events. A spectrometric probe upstream was also placed upstream. Detailed measurement campaigns on major sub-basins of the sewerage network were performed during the study period as part of the sanitation master plan of Grenoble. The combination of these two approaches allowes to relate the spatio-temporal variations of TSS, nutrients, organic carbon and MTE in the urban water network of Grenoble and in the receiving environment (the Isère) for the years 2011 and 2012. Flows of the traced parameters have been established to determine the contribution of urban waste flows in the receiving environment, over these two years. Finally, a study on how to improve the flow calculations by the use of relations between MTE / particulate organic carbon (POC ) and a continuous measurable parameter (MES, Q ) was conducted in parallel with these results. Key words: suspended solids, Nutrients, metals trace element; Mercury; urban waste; turbidimetry and spectrometric probe

The bedrock under Griesgletscher is formed in a bowled-shaped cavity, an overdeepening. This is known to affect the flow of ice and subglacial water by causing inefficient drainage through the overdeepening. This report aims to, from field data, investigate what further consequences overdeepenings might have for subglacial drainage mechanisms and seasonal evolution. A field campaign was performed at Griesgletscher, Switzerland, during the summer 2017. Turbidity, discharge and electrical conductivity were monitored in a proglacial stream throughout the ablation season. 115 water samples were collected for calibration of the turbidity measurements and the relationship between the concentration of suspended sediments in the meltwater and the magnitude of discharge was investigated through simple and multiple linear regression. In addition, ten tracer experiments were conducted by injecting dye in moulins on the glacier tongue, and measuring the fluorescence of the water in the proglacial streams. The results obtained during the field campaign suggest that the main part of the overdeepened area at Griesgletscher is drained via a lateral channel passing around the overdeepening and that subglacial water from the overdeepening is drained at times of high discharge. The driving force for drainage of subglacial water from the overdeepening is suggested to be the gradient created from rising water pressure in the ice above the overdeepening. Results further suggest that subglacial drainage at a part of the adverse slope is inefficient and remains inefficient throughout the ablation season. This differs from the seasonal evolution normally seen at nonoverdeepened glaciers, in which an efficient, channelized system evolves during the course of the season. / Formen på berggrunden under en glaciär är avgörande för flödet av smältvatten och is. Det är vanligt att berggrunden under en glaciär utgör en skålformad fördjupning kallad överfördjupning. Det är sedan tidigare känt att flödet genom överfördjupningar är begränsat och forskning tyder på att smältvatten tenderar att välja kanaler över eller runt överfördjupningen i de fall då sådana finns tillgängliga. Många frågor kvarstår dock gällande vilken betydelse överfördjupningar har för det subglaciala dräneringssystemet och dess säsongsutveckling och antalet fältstudier som berör ämnet är få. Den här rapporten syftar till att, från fältdata, tillföra kunskap om överfördjupningars inverkan på subglacial dränering. Under sommaren 2017 utfördes en fältstudie på Griesgletscher, en överfördjupad glaciär belägen i de Schweiziska alperna. Turbiditet, elektrisk konduktivitet och flöde mättes i en av de proglaciära smältbäckarna. 115 vattenprover samlades in för bestämning av koncentrationen suspenderade sediment och användes för att omvandla mätningar av turbiditet till koncentration av suspenderade sediment. Relationen mellan transport av suspenderade sediment och flöde kunde sedan undersökas genom enkel och multipel linjär regression. I tillägg utfördes tio försök då ett fluorescerande spårämne injicerades i en moulin på glaciärtungan och fluorescensen mättes i smältbäckarna som avrinner från Griesgletscher. Utifrån resultaten kunde Griesgletschers dräneringssystem och dess utveckling kartläggas. De resultat som uppnåtts under fältstudien tyder på att det överfördjupade området av Griesgletscher i huvudsak dräneras via en sidokanal som passerar runt överfördjupningen samt att subglacialt vatten från överfördjupningen främst dräneras vid högt flöde. Drivkraften för dränering av subglacialt vattnet från överfördjupningen föreslås vara den gradient som skapas vid hög avrinning, då vattentrycket i isen ovanför överfördjupningen stiger. Resultatet från de regressionsanalyser som utförts visade sig vara representativt enbart för en del av det överfördjupade området. Tolkningar av resultaten tyder på att det subglaciala dräneringssystemet i detta område var ineffektivt att evakuera smältvatten och förblev ineffektivt under hela smältsäsongen. Detta skiljer sig från den säsongsmässiga utvecklingen som normalt kan ses på glaciärer utan överfördjupning, där ett effektivt kanaliserat dräneringssystem utvecklas under sommaren. Slutligen kunde graden av flöde fastställas som den viktigaste drivvariabeln för koncentrationen av suspenderade sediment i smältvattnet tillsammans med förändringen av flöde, tidigare koncentration av suspenderade sediment och nederbörd.

The issue of the relationship between water discharge and the suspended sediment loads is a globally highly addressed topic. Knowing the suspended sediment loads in the streams avoids problems with over-filling of water cannons and thus prevents insufficient capacity of water reservoirs. This thesis is partly a follow-up to the bachelor thesis, which extends and introduces new procedures. Neural networks, more specifically multilayer perceptron neural networks, are used to analyse the relationship between water discharge and suspended sediment loads. The results of the networks are then processed in Excel into graphs and evaluated using the coefficient of determination, Nash-Sutcliffe coefficient and RMSE coefficient. The practical application is solved on two profiles - the profile Podhradí nad Dyjí and the profile Židlochovice. Each profile is examined in a different period.

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I conducted a 12-month study of near-shore habitats in Lake Pontchartrain to assess spatiotemporal variation in the abundance of early life stage blue crabs (Callinectes sapidus). Collections were made using a 1 m2 throw trap and data showed that C. sapidus numbers varied over time and among sites. Two recruitment events occurred during the study. During the first recruitment in May-June, C. sapidus entered Lake Pontchartrain via the Inner Harbor Navigational Canal. In September-October, C. sapidus entered the Lake Pontchartrain via the Rigolets and Chef passes. My data suggest that C. sapidus utilize water circulation within the Lake Pontchartrain as a means of transportation throughout the estuary. MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 250 m data were analyzed to gain a large-scale view of suspended sediments patterns within Lake Pontchartrain and quantify water movement. Field sampling along with remote sensing proved to be beneficial when assessing estuarine-wide C. sapidus post-larval dispersal processes.

La dynamique sédimentaire estuarienne joue un rôle très important pour la qualité de l'eau, les écosystèmes et la navigation. Les estuaires macrotidaux comme la Gironde se caractérisent par la formation de régions très chargées en matière en suspension (MES), appelées zones de turbidité maximale (ZTM), qui influencent le transport et le dépôt des sédiments fins, l'envasement des chenaux, la consommation d'oxygène dissous et le devenir des polluants. L'objectif de ce travail est de comprendre la dynamique hydro-sédimentaire, particulièrement de la ZTM, dans la section fluviale, encore peu étudié, de l'estuaire de la Gironde en lien avec les facteurs de forçage environnementaux et les perturbations du système (changements hydrologiques et morphologiques naturels et anthropiques). La méthodologie de ce travail est basée sur l'analyse de 10 années de données continues de turbidité enregistrées par le réseau de surveillance MAGEST. L'exploitation de telles séries de données, assez novatrice dans les estuaires, a notamment impliqué le développement d'une méthode d'analyse basée sur la combinaison de plusieurs méthodes spectrales. Cette approche est complétée par l'analyse des profils de turbidité et de vitesse de courant lors de cycles de marée, l'analyse de séries temporelles historiques de marée et l'exploitation d'un modèle semi-analytique 2DV. La dynamique sédimentaire de l'estuaire fluvial est d'abord détaillée à toutes les échelles de temps représentatives. A l'échelle de temps intratidale, la distribution verticale des MES et des courants, en deux points d'une même section transversale, a permis de détailler les mécanismes de transport sédimentaire. Les flux particulaires résiduels (totaux, advection, pompage tidal) ainsi estimés pour plusieurs conditions hydrologiques, démontrent le contrôle du pompage tidal sur les flux de MES lors de l'étiage. A l'échelle de temps subtidale, la réponse de la ZTM aux fluctuations hydrologiques (crues, périodes d'augmentation ou diminution continue du débit, variabilité inter-anuelle) est analysée. Ceci a permis de définir plusieurs indicateurs hydrologiques des caractéristiques de la ZTM, qui suggèrent l'intensification de la ZTM au cours des dernières décennies en lien avec la diminution des débit. La contribution relative des facteurs de forçage à la variabilité de la turbidité a été quantifiée pour différentes régions estuariennes et échelles de temps (saisonnière et plurianuelle). L'application de la méthodologique développée à l'estuaire de la Loire, qui dispose de séries de données similaires (réseau SYVEL), a permis de généraliser ces résultats. Enfin, l'effet des changements pluri-décennaux hydrologiques et morphologiques sur la propagation de la marée et la dynamique sédimentaire est détaillé dans la Garonne tidale. Il ressort une amplification du marnage et de la asymétrie de la marée au cours des six dernières décennies, principalement liée aux changements morphologiques naturels dans la Gironde en aval, les extractions de granulat et le changement de régime hydrologique. L'implémentation d'un modèle semi-analytique a permis de vérifier ces résultats et d'analyser leurs implications sur les concentrations de MES et la limite amont de la ZTM. / Estuarine suspended sediment dynamics play an important role in water quality, ecosystems and navigation. The formation of regions of high suspended sediments (SS) concentrations, called turbidity maximum zones (TMZ), is a characteristic feature of macrotidal estuaries, such as the Gironde. The TMZ influences the transport and deposition of fine sediments, channel siltation, oxygen conditions and the particulate transport of pollutants. This work aims to understand the hydro-sedimentary dynamics of the fluvial Gironde estuary, still poorly studied, in relation with environmental forcings and system perturbations (natural and anthropic hydrological and morphological changes). The methodology of this work is based on the analysis of the 10-years continuous time series of turbidity recorded by the MAGEST monitoring network. The exploitation of such time series, quite innovative in estuaries, required the development of an analysis method based on the combination of spectral techniques. This approach is completed by the analysis of turbidity and current velocity profiles over tidal cycles, the analysis of historical tide time series, and the exploitation of a 2DV semi-analytical model. First, SS dynamics of the fluvial Gironde is detailed at all representative time scales. At the intratidal time scale, the mechanisms of SS transport were described from the vertical depth of SSC and current velocities at two points of the same section. Residual fluxes (total, advective and tidal pumping), estimated for different hydrological conditions, demonstrated the control of tidal pumping on SS fluxes during periods of low river flow. At the subtidal time scale, the TMZ response to hydrological fluctuations (floods, periods of continuous river flow increase and decrease, interannual changes) was analyzed. Hydrological indicators of the TMZ features were thus defined, which suggest the TMZ intensification over the last decades in relation to the river flow decrease. The relative contributions of environmental forcings to the turbidity variability were quantified for different estuarine regions and time scales (seasonal and multiannual). The application of the same methodology to the Loire estuary, which counts on equivalent time series (SYVEL network), allowed the generalization of these results. Finally, the impact of pluri-decades hydrological and morphological changes on tidal propagation and suspended sediments dynamics is detailed in the tidal Garonne. Both tidal range and asymmetry appear to be amplified over the last six decades, mainly due to natural changes of the down Gironde, gravel extraction in the tidal Garonne and hydrological regime shifts. The implementation of an idealized model allowed verifying such results and analyzing their implications for SS concentrations and the upper TMZ limit.

From the Proceedings of the 1971 Meetings of the Arizona Section - American Water Resources Assn. and the Hydrology Section - Arizona Academy of Science - April 22-23, 1971, Tempe, Arizona / Previous studies have indicated that blue-green algae may affect runoff, infiltration and erosion at soil surfaces. Using soil plots upon which blue-green algae were grown under an artificial wetting regime, studies were made using simulated rainfall. A 30% clay content Pima soil and a contrasting 8% clay content river-bottom anthony soil were used. Scytonema hoffmanii and Microcoleus vaginatus grew on the pima soil while Schizothrix calcicola developed on the Anthony soil. The results showed that blue-green algal growths significantly reduced the amount of suspended soil material in runoff water as compared with bare soils. Differences in runoff suspended sediments were also related to differences in soil type and simulated rainfall intensity. An analysis of variance of the effects of these 3 factors and their interactions showed that the smaller differences in suspended sediment production on the Anthony soil due to the microvegetation treatment was verified by a highly significant soils-microvegetation interaction, probably because the finer pima soils wash away more easily without stabilizing microvegetation. Also, less vegetation seems to grow on the Anthony soil. Differences in runoff and infiltration volumes and in settleable sediment amounts were not detected.