Morphodynamique du transport solide par charriage à différentes échelles – CEMAGREF

La compréhension réelle du transport solide par charriage au-delà de la simple description pose de sérieuses difficultés. Les formules semi-empiriques tombent rapidement en défaut dès que l’écoulement se produit au voisinage du seuil de transport et plus particulièrement lorsque la granulométrie des sédiments est étendue. Pour progresser significativement, il faut travailler à plusieurs échelles : une échelle « microscopique » (pour traiter des interactions entre particules et du couplage entre phases solide et fluide), une autre « mésoscopique », (pour prendre en compte les interactions entre l’écoulement et les structures morphologiques du chenal d'écoulement), et enfin l’échelle plus globale du bief de cours d’eau y-compris in situ. Le programme de recherche proposé s’articule autour de quatre axes complémentaires (1) à l’échelle du grain, l’étude des interactions complexes entre particules en mouvement, lit mobile, et écoulement d’eau (2) à l’échelle d’un bief non divagant, étude de la morphologie du lit et du développement de structures locales ou de plus grande échelle (3) à l’échelle du bief non confiné latéralement, étude des structures de type tresse qui se développent lorsque le cours d’eau a la faculté de divaguer librement (4) Mesures in-situ sur rivières de montagne pour permettre la validation des expériences de laboratoire et de la théorie avec mise en œuvre d’une trappe à charriage performante. Chacun des trois premiers axes comprend une étude expérimentale dans des canaux de laboratoires et des mesures fines essentiellement par analyse d’image d’une part et des développements théoriques notamment probabilistes pour rendre compte du caractère extrêmement fluctuant du transport solide d’autre part. Les mesures in-situ concernent l’hydrodynamique (profilométrie de vitesse) le transport (charge de fond et suspensions) l’analyse topographique du réseau (théodolite, GPS) et l’analyse sédimentologique des alluvions (comptage et tamisage). Il est attendu de ce projet couvrant la plupart des aspects du transport solide par charriage des jeux de données dans des domaines peu explorés, conjointement à la remise à plat des équations du transport solide sans se restreindre à l’approche « milieux continus », ce qui permettra une meilleure connaissance des processus de transport solide.