Transport solide
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Hydraulique, morphologie et dynamique fluviale Q Hydraulique à surface libre QTransport solide Q Formes naturelles Q Évolution rivières aménagées Q Action de l’homme sur les crues Q Prévention ENGREF, formation GREF1, mai 2004, G. DEGOUTTE TRANSPORT TRANSPORT SOLIDE SOLIDE Cas Cas d’un d’un matériau matériau de de fond fond uniforme uniforme Faisons croître la vitesse ... repos charriage suspension Cas Cas de de matériaux matériaux de de fond fond non non uniformes uniformes SUSPENSION CHARRIAGE REPOS Rôle de la taille des grains Pour un débit donné, il peut y avoir simultanément : suspension repos charriage Saturation Saturation en en débit débit solide solide Qs sortant = Qs entrant : équilibre Qs sortant < Qs entrant : dépôt Qs sortant > Qs entrant : érosion 100% 50% 0% silt 0,02 0,2 sable 2 graviers 20 cailloux 200 blocs d 50 = 3 mm Élément fondamental de l’identité de la rivière mm Équilibre d’un grain F = a ( γ s − γ w )d 3 tan ϕ S P’ 2 P τ0 < a . tan ϕ / b ( γ s − γ w )d E = b .τ 0 .d τ 0 = γ w R .i yi .i γ wy..R τ* τ=* = ( γ s1−,6γ.dw )d τ∗ Diagramme de Yalin à 20° C , d* = 25000.d d* Déplacement Déplacement grain grain diamètre diamètre dd y .i τ* = 1 ,6.d τ * > 0 ,047 : charriage τ * < 0 ,062 τ * < 0 ,25 : charriage sur fond plat : charriage par dunes τ * > 0 ,25 : suspension : dunes et suspension : suspension et fond plat τ * < 2 ,5 τ * > 2 ,5 DUNES τ* Charriage 0 ,047 < τ * < 0 ,062 Suspension 0 ,25 < τ * < 2 ,5 0 ,25 < τ * < 2 ,5 0 ,062 < τ * < 0 ,25 0 ,25 < τ * < 2 ,5 0 ,062 < τ * < 0 ,25 τ * > 2 ,5 Force tractrice totale τ 0 = Force tractrice due aux grains (efficace) β .τ 0 + Force tractrice due aux dunes ( 1 − β )τ 0 τ 0 efficace = β .τ 0 K β = K grain 3/ 2 CHARRIAGE SEUL : formule de Meyer-Peter et Muller qs = 32( β .τ * −0 ,047 )3 / 2 d 3 / 2 qs = qs /( 1 − n ) K β = K grain sans vides. vides compris. 3/ 2 Sur fond plat, β = 1 τ * < 0 ,25 TRANSPORT SOLIDE TOTAL formule d’Engelund qs = 0 ,010.K 2 . y 17 / 6 .i 5 / 2 .d − 1 vides compris qs = ( 1 − n )qs τ * > 0 ,25 sans vides Pavage Pavage 1/3 1/3 En crue, érosion du fond par départ de sable τ * sable > 0 ,047 et τ * graviers < 0 ,047 t Pavage Pavage 2/3 2/3 Q Granulométrie étendue : départ des fines en premier Q Grains grossiers : rôle structurant Q ⇒ pavage (protection de surface) Q Le pavage participe à une stabilité relative Q La capacité de transport solide n’est pas assurée si la rivière est pavée Pavage Pavage Banc pavé sur l’Allier 3/3 3/3 Masquage Masquage Vitesse Vitesse de de début début d’entraînement d’entraînement V0 = 2 ,7.K 1/ 4 .y 1/ 6 K = 28, y = 3 m, d = 10 cm .d 3/8 V = 3,4 m/s Profondeur Profondeur des des fonds fonds perturbés perturbés f p = 0 ,73.q 2/3 /d 1/ 6 Application Application 11 Soit une rivière de pente 0,2 % et de profondeur du lit mineur 3 m. Quelle est la taille des grains transportés en crue ? Application Application 11 Soit une rivière de pente 0,2 % et de profondeur du lit mineur 3 m. 100% 50% 0% silt 0,02 0,2 sable Début du charriage pour : 2 graviers 20 cailloux 200 blocs τ * = y .i 1 ,6.d = 0 ,047 ⇒ d = 8 cm Début de la suspension pour : τ* = 0 ,25 ⇒d = 1 ,5 cm mm Application Application 22 Soit une rivière de pente i=0,2 %, de profondeur du lit mineur 3 m, de largeur L=20 m, de Strickler K=25, coulant sur un sable d=3 mm. Pour un débit donné, y-a-t’il transport solide ? Application Application 22 Soit une rivière de pente i=0,2 %, de profondeur du lit mineur 3 m, de largeur L=20 m, de Strickler K=25, coulant sur un sable d=3 mm. Le débit mesuré est Q=90 m3/s. Q y= K .L i 3/5 = 2 ,3 m y .i = 0 ,096 ⇒ τ* = 1 ,6.d charriage (avec dunes)
