(trad auto)Transport de la charge de lit dans les rivières : du canal au champ.

Abstract

Because it is difficult to measure bedload sediment transport in rivers during flooding, flume experiments have been widely used for studying the mechanisms involved and for constructing bedload transport equations. However, flume experiments usually involve several simplifications concerning the sediment material (usually a uniform grain size distribution is used) and the flow conditions (usually maintained high for one-dimensional transport and no bed meandering), which can have strong consequences when the flume-derived equations are used in the field. This manuscript presents the results of my research on this topic and aims to fill the gap between the flume and the field. The three parts of the manuscript concern the hydraulics, the threshold conditions for bedload transport, and bedload transport rates. It is shown that large diameters such as D84 are recommended for matching the results obtained in the flume and in the field, both for flow resistance and threshold dimensional shear stress. The comparison is less trivial for bedload transport as (i) most flume bedload transport were measured for high shear stress and almost full mobility of the bed sediments, whereas in the field, measurements usually correspond to partial transport (the finer fractions are transported whereas the coarsest fractions are maintained at rest) and (ii) because of nonlinearity, 1D flume derived equations tend to underestimate bedload transport when they are used with width averaged data.En raison de la difficulté à mesurer le charriage dans les rivières en crue, l'expérimentation en canal a très largement été utilisée pour étudier les mécanismes impliqués et pour élaborer des équations. Cependant, les expériences en canal impliquent généralement plusieurs simplifications concernant les sédiments (généralement une distribution uniforme est utilisée) et les conditions d'écoulement (généralement maintenues élevées pour un transport unidimensionnel), ce qui peut avoir des conséquences fortes lorsque les équations qui en sont issues sont utilisées sur le terrain. Ce manuscrit présente les résultats de ma recherche sur ce sujet et vise à faire le lien entre le laboratoire et le terrain. Les trois parties du manuscrit concernent l'hydraulique, les conditions de début de mouvement, et la modélisation du charriage. Il est montré que les grands diamètres tels que le D84 sont recommandés pour comparer les résultats obtenus au laboratoire et sur le terrain, à la fois pour la résistance à l'écoulement et pour la contrainte adimensionnel de mise en mouvement. La comparaison est moins triviale pour charriage car (i) le charriage au laboratoire a souvent été mesuré pour des contraintes de cisaillement fortes et une mobilité quasi totale des sédiments du lit alors que sur le terrain, les mesures correspondent habituellement à un transport partiel (les fractions les plus fines sont transportées alors que le fractions plus grossières sont maintenus au repos) et (ii) en raison de la non-linéarité du phénomène, les équations 1D issues du canal ont tendance à sous-estimer le charriage lorsqu'elles sont utilisées sur le terrain avec grandeurs moyennées sur la section