La propagation de la charge de fond

U
conditions
g
éomorpholo
g
iques locales
(
chan
g
ements de pente, élar
g
issement du lit, ouvra
g
es modi
f
iant le
s
conditions d’écoulement, etc.
)
et des débits capables de la mobiliser
.
Formes de propagation de la charge de fond
La
f
orme la plus
f
réquente que revêt le transport par charriage est une macro
f
orme sédimentaire que l’o
n
no
mm
e
«
ba
n
c
»
ou
«
du
n
e
»
1
f
l
u
vi
a
l
e
. Ell
e
a
u
n
e
configuration tridimensionnell
e
caractéristique que l’on
p
eut donc identifier, localiser et dont on peut dessiner les contours et les volumes.
O
n observe généralemen
t
une contre-pente vers l’amont et une
f
ace aval active
(f
ront de pro
g
radation ou
f
ace « d’avalanche »
)
à pente
forte, proche de la pente d’équilibre des matériaux granulaires (40 - 45°).
Rappelons qu’il existe cependant un t
y
pe de propa
g
ation sur
f
ond plat
(
pl
ane
b
e
d
)
lorsque l’écoulement
d
evient torrentiel (Fr ≥ 1) sur les cours d’eau sableux
.
La propagation de la charge de fond
Exem
pl
es
d
e
d
unes/
b
ancs en
m
i
g
ration. (a) Sur le Doubs aval
,
(
b
)
dans un caniveau… Le
s
p
rocessus et les formes son
t
i
dentiques.
1
Il existe actuellement un flou terminologique autour de ces deux termes. Pour certains auteurs (notamment Yalin et Silva, 2001)
,
les
)
)
dunes (dunes) sont des macroformes de taille et lon
g
ueur d’onde proportionnelles à la profondeur tandis que les bancs (bars) son
t
de
t
aille et de lon
g
ueur d’onde proportionnelles à la lar
g
eur à pleins bords. Les macroturbulences à l’ori
g
ine des dunes seraien
t
des vortex
à
axe horizontal, tandis que celles générant les bancs seraient à axe vertical. Il est préférable d’éviter l’emploi du terme «
b
arre »
q
ui,
en
g
éomorpholo
g
ie, dési
g
ne une accumulation sableuse au lar
g
e d’une embouchure et est de surplus un an
g
licisme (traduction de
l’an
g
lais « bar »).
© J.R. Ma
l
avoi
©
J.R. Ma
l
avoi
Figure 21
26
contre-pente
Aval, face d’avalancheAmont, peu de pente
a
b

27
Figure 22
Si la char
g
e solide est importante
(
en volume
)
, les macroformes peuvent être
j
ointives, le « front » de chaque
dune progressant sur la « queue » de dune la précédant, elle-même se propageant vers l’aval, etc. (exemples
figure 22). On se rapproche du style en tresses.
Inversement, s’il
y
a peu de sédiments en transit, les macro
f
ormes mi
g
rent de
f
açon isolée et sont d’autan
t
p
lus faciles à localiser et à mesurer (exemples figure 23). Il existe bien sûr toutes les situations intermé
-
d
iaire
s
entre ce
s
extr
ê
me
s.
(
a) Cham
p
de dunes
caillouteuses sur l’Allier amont.
(
b
)
Cham
p
de dunes sableuses
su
r
l
’A
ll
i
e
r
a
v
al
.
(
c) Immense champ de dunes
su
r
u
n
e
rivi
è
r
e
e
n
t
r
esses
de
Ma
d
a
g
ascar.
a
-
b
-
©
J
.R. M
ala
v
o
i
ab
2010 Google © 2010 DigitalGlobe

©
J
.R. M
a
l
a
v
o
i.
F
o
n
d
SC
AN 25
®
.
©
I
G
N 2010
.
ripples
(
(
), se développent souvent à la surface de macroformes : les dunes
s
(
du
n
es
(
(
).
s
Figure 24
Les rides sont des microformes sédimentaires qui se déplacent lentement à la surface des macroformes al-
luviales sous l’impulsion de courants à faibles vitesses (quelques dizaines de cm/s). On les trouve généralement sur
les cours d’eau sableux ou présentant localement des dépôts sableux.
28
(
a
)
Banc caillouteux en migration sur le
T
arn (l’écoulement vient de la
g
auche).
(
b
)
Banc caillouteux isolé dans le li
t
min
eu
r
du
D
oubs
e
n
a
v
a
l imm
éd
i
at
de
D
ole (mesures bath
y
métriques Service
Navi
g
ation Rhône-Saône. (L’écoulemen
t
v
ient de la droite
).
Figure 23
a
-
b
-
©
J
.R. M
ala
v
oi
a
b
ab

29
L
L
Figure 25
Mode de propagation de la charge de fond
Le principe théorique de migration des macro
f
ormes
(
dunes ou bancs
)
est présenté sur la
f
igure 26
.
D
ans un contexte d’équilibre d
y
namique, la dune se propa
g
e vers l’aval par érosion de sa partie amont
en contre-pente, migration des grains délogés sur « le dos » de la forme, puis glissement de ceux-ci en
« avalanche » sur le
f
ront raide situé en aval. La contre-pente et le
f
ront aval raide, rappelant la
f
orme de
s
d
unes éoliennes, sont liés à la rugosité globale du lit qui freine le transit de la dune et provoque cet effet de
« com
p
ression » m
é
cani
q
ue
.

Ce fonctionnement est théorique car on observe fréquemment une érosion sur la partie sommitale de la dun
e
(
où est noté ici un signe +)
.
Fractionnement de la charge de fond
M
ême s’il est couramment admis que, lors des crues, le transport solide par charria
g
e concerne une
g
rand
e
p
artie de « l’
é
ventail » s
é
dimentaire ou
é
tendue granulom
é
trique disponible au transport, on sait qu’en
f
onction du débit liquide, les courbes
g
ranulométriques des matériaux transportés sont di
ff
érentes
(
on parl
e
d
e « compétence » de l’écoulement, liée à la force tractrice
2
).
Ce phénomène est bien illustré par la figure 27. On y observe que plus le débit (donc la force tractrice)
au
g
mente, plus la taille mo
y
enne des matériaux transportés au
g
mente
(
D50 = 1 mm à 0,3
m
3
/
s et 50 mm
à
4m
3
/
s
)
. L’étendue granulométrique augmente pour les mêmes raisons
(
plus de classes de taille sont en
m
ouvement
)
.
O
n constate aussi que, dans cet exemple, même la courbe la plus
g
rossière n’atteint pas les
valeurs de la granulométrie d’armure en place au fond du lit (courbe la plus à droite sur le graphique).
a- Vue en coupe longitudinale de la propagation théorique d’une dune
(
d’après Yalin et Silva, 2001
)
. b- Exempl
e
th
éorique montrant
l
e remp
l
acement
d
’une
d
une par une autre venant
d
e
l
’amont au
b
out
d
e n
j
ours
.
Figure 26
a
b
prélevés pendant une seule crue (d’après Bathurst, 1987)
.
Figure 27
30
2
La
f
orce tractrice
τ
est
l
e pro
d
uit pente x
h
auteur
d
’eau x poi
d
s vo
l
umique
d
e
l
’eau. E
ll
e est
g
énéra
l
ement exprimée en N/m
2
.
τ
est
ca
l
cu
l
ée
co
mm
e
su
i
t
: τ
=
γhJ
(
en N/m
2
) où
2
γ
est le
p
oids volumi
q
ue de l’eau
(
9810 N/m
3
), h la hauteur d’eau (m), J la pente de la
3
l
i
g
ne d’éner
g
ie en m/m.