Processus de mobilisation et de transport de sédiments dans
la zone de déferlement
Membres du jury :
Matthieu Mory, Professeur à l’université de Pau et des Pays de l’Adour, rapporteur.
Pierre-Yves Lagrée, IJLRA , D.R. CNRS, rapporteur.
Philippe Bonneton, UMR 5805 EPOC - OASU, D.R. CNRS, examinateur.
Giovanni Coco, chercheur en Espagne à l’université de Cantabria, examinateur.
Eric Barthélemy, LEGI, Professeur à l’ENSE3, directeur de thèse.
Hervé Michallet, LEGI, chargé de recherche CNRS, co-directeur de thèse
Résumé :
Ce travail porte sur les processus locaux de déstabilisation, d’érosion et de transport des sédiments sous l’action des vagues en zone de déferlement.
L’étude s’appuie sur une modélisation physique menée dans le canal à houle du LEGI avec un sédiment léger pour respecter les similitudes de Rouse et de Shields. Dans ces expériences, nous développons des techniques de mesure optiques, acoustiques et de pression. Ces capteurs nous permettent de caractériser la couche limite en vitesses et en concentration mais aussi d’étudier la réponse du lit aux sollicitations des vagues via la quantification de profondeurs d’érosion, d’épaisseurs de la couche de sédiments en mouvement, fortement
concentrée et de la transmission de la pression interstitielle.
L’influence des non-linéarités de la houle sur le transport sédimentaire est étudiée, en particulier la dissymétrie de l’accélération (ou asymétrie). Elle est constatée sur la mesure de flux sédimentaire. Deux mécanismes sont identifiés. (i) Une asymétrie hors de la couche limite conduit à une dissymétrie de vitesse dans la couche limite qui produit un transport net.
(ii) L’accélération hors de la couche limite est proportionnelle au gradient horizontal de pression et l’effort de pression qu’il suscite peut déstabiliser le lit (plug-flow). Nous vérifions dans nos expériences que la contrainte de cisaillement (caractérisée par le nombre de Shields) et le gradient de pression (caractérisé par le nombre de Sleath) peuvent alternativement déstabiliser le lit.
Mots clés :
canal à houle, contrainte de cisaillement, vélocimétrie
Doppler, fibres optiques, milieu poreux, interface sol / écoulement,
sheet-flow, gradients de pression.