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Mardi 19 avril 2011 à 11h00, salle A103 LEGI

Nicolas Le Dantec, post-doctorant à l’Institut de Physique, Université de Rennes 1

Titre/Title :
Morphologie et dynamique de dépôts sédimentaires en chenal expérimental.

Contact :
David Hurter

Résumé/Abstract :
Le travail présenté a pour objet l’étude expérimentale de la morphodynamique des structures sédimentaires dans des conditions d’apport limité en sédiment. Dans le contexte de la complexité naturelle des rivières et de la diversité des figures sédimentaires observées à l’interface eau-sédiment, l’objectif est d’identifier les mécanismes responsables de la sélection de la morphologie et de la dynamique des dunes. Le montage expérimental (une conduite fermée) présente deux caractéristiques importantes : un système innovant permettant de contrôler le débit entrant de sédiment Qin et un système de numérisation en temps réel de la topographie tridimensionnelle. On examine l’influence de trois paramètres de contrôle (la taille d des particules, 100 µm ou 500 µm, le débit solide Qin et le débit liquide) sur l’état stationnaire bien défini et reproductible qui s’établit suite à un régime transitoire de mûrissement. Les structures à l’équilibre se classent en quatre types (dunes barkhanes, dunes rectilignes, dunes linguoïdes et nappes de charriage). Dans un premier temps, on utilise des paramètres morphologiques « 2D », c’est-à-dire évalués sur des coupes dans la direction de l’écoulement et moyennés dans la direction transverse. Deux régimes sont identifiés pour la hauteur Heq des dépôts en fonction de Qin : un régime de croissance linéaire limité par l’apport en sédiment, suivi d’un régime invariant limité par la capacité de transport. Des lois d’échelle sont proposées pour Heq et la vitesse de migration Vd en fonction du flux capturé par les dunes Qc et du cube de la vitesse de cisaillement u*. Ensuite, on suit une approche « 3D » qui consiste à caractériser les structures sédimentaires par l’analyse des images binaires générées en appliquant un seuillage sur la topographie. Cette méthode vise à mieux exploiter les données topographiques en prenant en compte la complexité et l’hétérogénéité des dépôts. Une classification des formes à l’équilibre est obtenue à partir de paramètres quantifiables (la sinuosité et la densité spatiale des dépôts) qui sont robustes par rapport au choix du seuil pour la binarisation des images. Des lois d’échelle sont proposées pour ces paramètres en fonction de Qc et u*3. Les résultats préliminaires encouragent à poursuivre l’approche « 3D » pour identifier d’autres paramètres permettant d’étudier la sensibilité des dépôts aux conditions limites, et à appliquer cette méthode à d’autres jeux de données, notamment de terrain.