Analyse du bruit sismique des rivières pour l'estimation du transport de la charge de fond

par Arnaud Burtin

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Rodolphe Cattin, Laurent Bollinger et de Jérôme Vergne.


  • Résumé

    La mise en mouvement de la charge de fond des rivières (sables, galets) est un agent de transport et d'incision fluviale. Une compréhension des processus d'érosion fluviale implique le développement d'un outil autorisant un suivi temporel continu avec une large couverture spatiale. Cette thèse explore le potentiel offert par l'analyse du bruit de fond sismique produit par les rivières. À partir des données de l'expérience sismologique hi-climb, le potentiel d'une telle approche est teste le long de la rivière trisuli. Pendant la mousson 2003, l'analyse spectrale des signaux continus montre une augmentation de plus de 20 db et une cohérence entre la variation temporelle du bruit sismique avec l'évolution temporelle des paramètres hydrologiques. En appliquant des techniques de corrélation de bruit sismique entre paires de stations, et a l'aide de modélisations numériques, nous montrons également que ce transport solide se localise préférentiellement au front de la haute-chaine, la ou les taux d'incision sont élèves. Enfin, l'analyse spectrale révèle également un intérêt pour la détection et la localisation des processus de pente, nombreux en Himalaya. Afin d'explorer le domaine d'application de cette approche, le suivi sismique d'un torrent de montagne ayant une capacité de transport plus réduite a été réalisé dans le massif des écrins. Il apparait que pour ce type de rivière les sismomètres doivent être installes a des distances de la rivière inferieures a 50 m pour détecter le signal génère par les fractions les plus fines de grains en mouvement. Partiellement initiée durant cette thèse, la calibration doit permettre de mieux exploiter la richesse du signal sismologique.


  • Résumé

    Mobilization of river bed load (sand, pebble) is a major agent for sediment transport and fluvial incision. A better understanding of erosion processes needs the development of a tool that allows a continuous monitoring with a large spatial coverage of bed load transport. This thesis explores the potential of recording and analyzing the background seismic noise induced by rivers. The potential of such an approach is tested along the trisuli river from the seismic data acquired during the hi-climb seismological experiment. During the 2003 monsoon period, the spectral analysis of the continuous seismic signals reveals an increase of more than 20 db of the seismic noise in the 3-15 hz frequency band. Based on ambient noise correlation at pairs of receivers and some numerical modeling, we show the sediment transport is preferentially located at the front of the high-range, where high incision rates are also observed. Furthermore, the spectral analysis reveals a great interest for the detection and the location of the numerous hillslope processes in the himalayas. To delineate the application range of our approach, a seismic monitoring of a mountain stream with a reduced transport capacity has been done in the “massif des écrins”. The analysis of the seismic noise favors that seismometers must be installed at distances from the river less than 50 m in order to detect the signal produced by motions of the fine fractions of bed load. This last study underlines the necessity of elaborating calibration experiments in field and laboratory. Partially initiated during this thesis, such experiments will improve our understanding of the entire seismological signal.

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  • Détails : 1 vol. (XII-195 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 187-195

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  • Cote : 0g ORSAY(2009)196

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  • Cote : 09 PA11 2196
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