Pulses de transport sédimentaire dans les torrents
© 2018 EPFL Bob de Graffenried. Blaise Dhont sur le canal Armfield du LHE.
On pourrait croire que les pulses (augmentation brutale) de transport sédimentaire sont dus à une variation brutale du niveau d'eau ou à la fourniture massive de matériaux dans lit torrentiel. Un récent travail de recherches mené par Blaise Dhont et Christophe Ancey a montré qu'en laboratoire, même avec des débits d'eau constants et une fourniture également constante en gravier à l'amont d'un canal incliné, on observe des variations imporantes du débit solide, jusqu'à 10 fois la valeur moyenne. Le travail a été publié dans Geophycal Research Letters (Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2018GL077792, 2018) et fait la une d'EOS, le magazine de l'AGU ( Eos, 99, https://doi.org/10.1029/2018EO102311).
Dans le cadre de sa thèse du transport de sédiment dans un canal expérimental financé par le FNS (https://infoscience.epfl.ch/record/232681?ln=fr), Blaise Dhont s'est intéressé à la dynamique des fluctuations de débit solide. Une originalité a été de concevoir un dispositif expérimental permettant une mesure en continu sur de grandes durées (jusqu'à un mois d'expérience en continu !) pour suivre l'évolution morphodynamique d'un lit torrentiel. On observe en effet que même à débit entrant constant en eau et sédiment, le lit initialement uniforme ne le reste pas bien longtemps et se déforme pour former des structures morphologiques (dans notre cas, une alternance de bancs et de mouilles), et le débit solide au sortir du canal varie de façon conséquente (avec des fluctuations pouvant dépasser 10 fois le débit moyen).
Le phénomène est connu et pendant longtemps on a considéré que les pulses de sédiment résultaient de la migration d'amont en aval des bancs. Les expériences de Blaise Dhont montrent une large gamme de fluctuations, et si en effet les principaux pulses sont dus au déplacement des bancs, les pulses de taille intermédiaire sont causés par des processus d'érosion du pied des bancs (les "mouilles"). Contrairement à l'idée exprimée, le déplacement des bancs ne se fait pas de façon continue comme on peut le voir dans le désert avec les dunes de sable, mais de façon saccadée (un mouvement dit de stick-slip). Ainsi sur une expérience de 600 h, on n'observe jamais un état stable et pérenne du lit, mais des successions d'état d'équilibre, qui sont brutalement rompus et donnent naissance à de nouveaux équilibres.
Avec son directeur de thèse Christophe Ancey, Blaise Dhont a écrit un article qui synthétise ses informations dans la prestigieuse revue Geophysical Research Letters (Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2018GL077792, 2018 en accès libre) . L'originalité de la recherche a attiré le magazine EOS de l'American Geophysical Union ( Eos, 99, https://doi.org/10.1029/2018EO102311).
Christophe Ancey
FNS, bourse 200021_129538
Blaise Dhont et Christophe Ancey, Are Bedload Transport Pulses in Gravel Bed Rivers Created by Bar Migration or Sediment Waves? Geophysical Research Letters 45, 5501–5508, 2018. https://doi.org/10.1029/2018GL077792, Published on 9 June 2018.
Cook, T. (2018), How are sediment pulses generated?, Eos, 99, https://doi.org/10.1029/2018EO102311. Published on 24 July 2018