Approches physiques de l'érosion par des écoulements d'eau : rôles du transport et des réaction dans le transfert de masse. – PhysErosion

L’érosion se définit comme la perte de masse d’une phase solide sous l’action d’un écoulement dans un fluide. On distingue deux mécanismes physiques, l’érosion chimique, quand les molécules et les minéraux composants le solide sont dissouts dans le liquide et l’érosion mécanique lorsque l’écoulement est suffisamment rapide pour transporter des grains extraits du solide. Ces phénomènes expliquent par exemple le vieillissement et la corrosion des matériaux de construction. L’érosion est aussi primordiale en géomorphologie, en décrivant à différentes échelles la formation des paysages sous l’action du vent, des précipitations et des rivières. Le transport de grains dans le lit des rivières correspond ainsi à un processus d’érosion mécanique, tandis que la dissolution de roches solubles comme le sel ou le calcaire par de l’eau et formant un réseau de grottes relève de l’érosion chimique. En général, l’altération chimique et le transport mécanique sont combinés. Dans ce projet, nous proposons d’étudier d’un point de vue physique les différents mécanismes d’érosion par des écoulements d’eau en associant plusieurs expertises complémentaires. La dynamique et les formes d’érosion seront étudiées expérimentalement dans différentes configurations hydrodynamiques, à l’IPGP (Olivier Devauchelle) pour le transport granulaire et à MSC (Michael Berhanu) pour la dissolution de matériaux rapidement solubles, puis la combinaison érosion chimique et mécanique. Les mécanismes réactifs aux interfaces seront caractérisés physiquement à l’ILM (Jean Colombani). Enfin, ces contributions expérimentales seront utilisées pour établir à l’ISTO (Cyprien Soulaine) un modèle général impliquant plusieurs échelles d'espace et de temps qui sera intégré dans des simulations multi-échelles des processus hydro-géochimiques. Il sera ainsi possible de proposer des prédictions à long terme de l’évolution des paysages sous l’action des phénomènes d’érosion.