Dynamique et morphologie de dépôts sédimentaires en chenal expérimental - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Dynamics and morphology of bedforms in an experimental flume

Dynamique et morphologie de dépôts sédimentaires en chenal expérimental

Julie Dréano
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 867854

Résumé

The objective of this thesis is to study experimentally the morphodynamics of the bedforms in sediment supply limited configuration. One of the main concerns is to account for the complexity of natural rivers at the scale of laboratory experiment in order to understand the erosion and deposition processes which take place in a river section. For this, we built an experimental flume allowing the control of the sediment discharge independently of the water flow rate. Thanks to this setup, we have characterized the dynamics and the morphology of bedforms (height, spacing, aspect ratio, ...) varying the sediment discharge, the water flow rate and the sediment size. After a transient, the bedforms reach an equilibrium state whose morphology and height depend crucially on sediment discharge, besides water flow rate. We have evidenced two regimes: ii) a first regime controlled by the sediment supply where the height of the bedforms varies linearly with the sediment discharge, and ii) a second regime governed by the flow where the height of the deposits becomes independent of the sediment supply rate. In the first regime, we show that the height of the bedforms scales linearly with the sediment discharge, the sediment size and the inverse of the cube of the friction speed. Finally, we investigated the case of bidisperse sediments, which can be seen as a first approach to account for the polydisperse feature of the sediment in natural rivers. We show, among other, that the dynamics of bidisperse bedforms cannot be simply explained using the results obtained for monodisperse sediments, thereby indicating that the segregation process plays an important role.
Cette thèse a pour objet l'étude expérimentale de la morphodynamique des structures sédimentaires dans des conditions d'apport limité en sédiments. Cette étude s'inscrit dans un contexte où il s'agit de prendre en compte la complexité naturelle des rivières à l'échelle d'un dispositif expérimental afin de mieux appréhender les processus d'érosion et de déposition de sédiments mis en jeu à l'échelle d'un tronçon de rivière. Pour cela, nous avons mis au point un chenal expérimental permettant de contrôler le débit de sédiments de façon indépendante du débit d'eau. Nous avons, grâce à ce dispositif, caractérisé la dynamique et la morphologie des dépôts sédimentaires (hauteur, espacement, rapport d'aspect, ...) en fonction du débit de sédiments, du débit d'eau et de la taille du sédiment. Après un régime transitoire, les dépôts finissent par adopter un état d'équilibre dont la morphologie et la taille dépendent crucialement du débit de sédiments, en plus du débit d'eau. Nous avons mis en évidence deux régimes de transport : i) un premier régime contrôlé par l'apport en sédiments où la hauteur des formes d'équilibre varie linéairement avec le débit de sédiments, et ii) un second régime gouverné par l'écoulement où la hauteur des dépôts devient indépendante du débit de sédiments. Par ailleurs, dans le premier régime, nous montrons que la hauteur d'équilibre des dépôts obéit à une loi d'échelle simple faisant intervenir le débit de sédiments, le cube de la vitesse de frottement et la taille des sédiments. Enfin, nous avons abordé le cas d'un apport en sédiments bidisperses qui représente une première étape dans la prise en compte du caractère polydisperse des rivières naturelles. Nous montrons, en autre, que la dynamique des dépôts bidisperses ne peut s'expliquer par une simple superposition des résultats obtenus en monodisperse, indiquant ainsi que les mécanismes de ségrégation jouent un rôle prépondérant.
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Dates et versions

tel-00462405 , version 1 (09-03-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00462405 , version 1

Citer

Julie Dréano. Dynamique et morphologie de dépôts sédimentaires en chenal expérimental. Physique [physics]. Université Européenne de Bretagne, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00462405⟩
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