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Lois physiques. Transport solide par charriage (1)
/ 20-11-2014
/ Canal-u.fr
SOARES-FRAZÃO Sandra
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L’objectif de cette séquence est de vous faire découvrir le transport de sédiments par charriage et de déterminer les conditions de mise en mouvement des grains sur le lit sédimentaire sous l’action de l’écoulement.A cet effet, nous allons commencer par définir les hypothèses de notre problème et définir les sédiments que nous allons considérer. Ensuite, je vous présenterai les deux principaux modes de transport des sédiments, afin de bien situer ce que représente le charriage. A partir de là, nous pourrons caractériser l’écoulement, notamment en définissant le profil de vitesses type qu’on retrouve dans un écoulement uniforme. Sur cette base, nous allons pouvoir mettre en évidence une série de variables adimensionnelles très utiles en sédimentologie pour caractériser le transport solide. Nous aurons alors à notre disposition tous les outils nécessaires pour, à partir du diagramme de Shields – Van Rijn, déterminer les conditions nécessaires de mise en mouvement des grains sur le lit. Enfin, nous terminerons tout cela par un exemple concret qui vous permettra de mettre en application ces nouvelles connaissances. Mot(s) clés libre(s) : inondation, géomorphologie, barrage, hydrologie, hydraulique, érosion, bassin versant, rivière, charriage
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Lois physiques. Transport solide par charriage (2)
/ 20-11-2014
/ Canal-u.fr
SOARES-FRAZÃO Sandra
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Plus le débit augmente, plus l’entraînement des grains va être important. Nous allons maintenant caractériser le profil de vitesses type dans un écoulement à surface libre.Voici une photo d’un écoulement sur lit granulaire prise en laboratoire. On observe que le profil de vitesses qui s’établit dans l’écoulement n’est pas uniforme sur la profondeur. Cela est dû au frottement sur le fond. En effet, l’écoulement exerce une force sur le lit, appelée la force tractrice, qui va tendre à arracher les grains du lit. Mais en retour, le lit exerce une force sur l’écoulement, tendant à le freiner, ce qui provoque le ralentissement de l’écoulement près du lit. Ces forces s’exerçant sur tout le périmètre mouillé de la section, on les représente via une contrainte de cisaillement « tau 0 ». Nous avons donc la contrainte « tau 0 » exercée par le lit sur l’écoulement représentée par une flèche dirigée vers l’amont, puisqu’elle va s’opposer à l’écoulement, et d’autre part, la contrainte « tau 0 » exercée de manière symétrique par l’écoulement sur le lit, etre présentée par une flèche dirigée vers l’aval (...) Mot(s) clés libre(s) : inondation, géomorphologie, barrage, hydrologie, hydraulique, érosion, bassin versant, rivière, charriage
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Lois physiques. Transport solide par charriage (3)
/ 20-11-2014
/ Canal-u.fr
SOARES-FRAZÃO Sandra
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Nous voici donc dans la dernière ligne droite de cette leçon, au cours de laquelle nous allons découvrir les conditions de mise en mouvement des grains sur le lit sédimentaire. Pour cela, il va nous falloir donner quelques définitions. Il existe en sédimentologie une série de variables adimensionnelles caractéristiques qui permettent de définir le seuil de transport. Pour obtenir ces variables il faut procéder à une analyse dimensionnelle. Nous n’allons pas ici faire de démonstration détaillée, mais simplement vous expliquer ce que chacune de ces variables représentent. Je vais donc vous présenter le résultat de cette analyse dimensionnelle. Vous verrez d’ailleurs que plusieurs de ces variables font appel la vitesse u* que nous avons vue précédemment. Mot(s) clés libre(s) : inondation, géomorphologie, barrage, hydrologie, hydraulique, érosion, bassin versant, rivière, charriage
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Lois physiques. Transport solide par charriage (4)
/ 20-11-2014
/ Canal-u.fr
SOARES-FRAZÃO Sandra
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Dans cette séquence, nous allons découvrir comment calculer le débit solide charrié. Le débit solide charrié, ce sont les sédiments qui sont transportés par charriage le long du lit des cours d’eau. Cela concerne essentiellement les sédiments plutôt grossiers comme les sables ou les graviers, comme ceux que l’on peut voir sur cette photo qui montre le Rhône tel qu’il coule en Suisse. Pour cela, avant de nous attaquer directement à la définition du charriage, nous allons commencer par voir quelles sont les formes de fond que l’on peut observer dans le lit des cours d’eau. En effet, celles-ci peuvent avoir une influence considérable sur l’écoulement. Ensuite, nous découvrirons à partir de l’exemple de Meyer-Peter et Müller comment on peut établir une loi de transport solide. Et enfin, nous terminerons cette leçon par quelques questions relatives aux conditions d’application de toutes ces lois. Mot(s) clés libre(s) : inondation, géomorphologie, barrage, hydrologie, hydraulique, érosion, bassin versant, rivière, charriage
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Lois physiques. Transport solide par charriage (5)
/ 20-11-2014
/ Canal-u.fr
SOARES-FRAZÃO Sandra
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Cette séquence aborde le calcul du transport solide proprement dit, en commençant par découvrir comment Meyer-Peter et Müller ont établit leur loi de transport bien connue. Les expériences de Meyer-Peter et Müller ont été menées dans un canal comme celui qui est schématisé ici, dont les parois sont suffisamment lisses pour pouvoir négliger leur rugosité, et muni d’une trappe qui récolte les sédiments transportés par l’écoulement. Différentes conditions d’écoulement uniforme ont été étudiées, correspondant chacune à des débits liquides et solides différents, et avec des grains de diamètres différents. Pour chaque cas, Meyer-Peter et Müller ont d’une part mesuré la profondeur d’eau h et pente de fond S0, dont ils ont pu déduire par la formule de Manning, par exemple, le coefficient de frottement du lit nb, et d’autre part mesuré le transport solide par unité de largeur du canal via le poids déjaugé des grains qui se retrouvaient dans la trappe. Mot(s) clés libre(s) : inondation, géomorphologie, barrage, hydrologie, hydraulique, érosion, bassin versant, rivière, charriage
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Évolution morphologique. Réponses de la rivière.
/ 20-11-2014
/ Canal-u.fr
ZECH Yves, SOARES-FRAZÃO Sandra
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Dans cette séquence, nous allons parler de l'évolution morphologique des rivières. En fait, la question que nous allons nous poser, c'est de savoir comment la rivière réagit à ses propres modifications naturelles, ou comment elle réagit à des modifications induites par l'homme. Et nous verrons que ce sera l'occasion d'utiliser à peu près toutes les notions hydrauliques et sédimentologiques que nous avons vues dans les cours précédents. Nous allons en fait utiliser un exemple pour comprendre ce qui se passe : l'exemple d'un rétrécissement local, c'est quelque chose qui est assez fréquent par exemple ici, nous avons une rivière de montagne qui est rétrécie pour son passage à travers la ville. Et nous verrons qu'il y a des conséquences hydrodynamiques, mais qu'il y a aussi des conséquences sédimentologiques. Mot(s) clés libre(s) : inondation, géomorphologie, barrage, hydrologie, hydraulique, érosion, bassin versant, rivière, charriage
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