© Cyril Fresillon / LEGI / CNRS Images
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Transports de sédiments : des expériences pas comme les autres

- actualités scientifiques

La prévision de certains événements naturels tels que les crues représente un enjeu important pour nos sociétés, notamment dans le contexte de changement climatique actuel. Mais les prévisions, pour être fiables, doivent compiler de nombreuses informations, que ce soit en hydrologie, environnement ou encore, physique et ce, à différentes échelles.

Elles sont basées sur des modèles théoriques et numériques, qui sont alimentés par des données de terrain. Ces dernières sont acquises entre autres par des appareils de mesure optique ou acoustique.

Pour les données expérimentales, il existe des grands instruments dont sont équipés certains laboratoires de recherche, comme c’est le cas du Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (LEGI – CNRS / UGA / Grenoble INP – UGA) de Grenoble.

Le canal à houles

Souvent connu pour sa plateforme tournante Coriolis, le laboratoire dispose également d’un canal à houles. Long de 36 m, ce grand instrument est équipé d’un générateur de vagues et permet d’étudier la physique des vagues, les ondes dans les océans, le transport de sédiments…

Vue générale du canal à houle du LEGI

Canal à houle avec parois en verre, du Laboratoire des écoulements géophysiques et industriels (LEGI). Équipé d’un générateur de vagues, il mesure 36 m de long, 0,55 m de large et 1,20 m de haut. L’installation d’une plage constituée de particules plastiques permet de reproduire, à échelle réduite, le déferlement des vagues et l’entraînement des sédiments. L’évolution de profils de plage peut être caractérisée pour différents forçages, typiques de temps calmes ou de tempêtes. Cette installation permet d’étudier les mécanismes qui contribuent à l’érosion des plages ainsi que les techniques de lutte contre cette érosion. © Cyril FRESILLON / LEGI / CNRS Images

Pour les scientifiques, l’intérêt est grand, puisqu’ils ont la possibilité de reproduire des phénomènes observés normalement sur le terrain, à d’autres échelles et tout en maîtrisant un certain nombre de paramètres. Ce canal est équipé de plusieurs outils qui effectuent des mesures en direct. Selon les besoins de l’expérience, il y a par exemple des capteurs de pression, un capteur laser pour déterminer la topographie.

De nombreux travaux de recherche ont recours à cet instrument, parmi lequel le projet ANR SHEET-FLOW. 

Etudier les petites échelles

Les modèles classiques considèrent généralement le système comme étant constitué de deux couches : l’écoulement dans lequel les sédiments sont transportés et le lit dense. Pourtant à petite échelle, cela n’est pas si évident et on observe la formation de nappes, c’est-à-dire une couche de grains en mouvements qui ont été arrachés au lit et mis en mouvement.

L’écoulement s’avère donc être diphasique et le fait de ne pas prendre en compte de tels phénomènes amènent des incertitudes et des écarts dans les prévisions. De plus, la densité des sédiments subit un changement continu qui complexifie les calculs, puisqu’on observe le passage d’une charge de fond compacte à une charge en suspension diluée.

L’objectif de ce projet est ici de faire l’acquisition de données nouvelles pour considérer un nouveau modèle diphasique grâce à de nouvelles expériences avec le canal à houles, qui collent mieux avec la réalité de terrain.

Les résultats devraient contribuer à améliorer nos prévisions et la gestion de ces risques. En ce sens, les scientifiques travaillant sur ce sujet s’attellent à diffuser et à partager ces connaissances le plus largement possible. Depuis plusieurs années, des scientifiques développent des logiciels open source qui utilisant les modèles les plus récents de transports de sédiments. Autant d’outils utiles pour les professionnels dans l’aide à la décision.

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