Modélisation du transport solide par suspension en rivières alpines.

par Clément Misset

Projet de thèse en Océan, Atmosphère, Hydrologie

Sous la direction de Alain Recking et de Cédric Legout.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Terre, Univers, Environnement , en partenariat avec IRSTEA Grenoble (laboratoire) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Le transport solide par suspension (TSS) représente près de 80% du transport de la charge solide dans la plupart des cours d'eau. Malgré ces flux importants, la recherche sur les outils de modélisation du TSS est restée modeste au cours des dernières décennies, par comparaison au transport solide par charriage, pour lequel on dénombre des dizaines de formules de transport. Et pourtant les besoins en connaissances sur les processus du TSS répondent à une demande sociale forte (qualité des milieux, ressources en eau, gestion des ouvrages), qui pourrait encore s'accentuer avec les effets du réchauffement climatique sur le retrait des glaciers et sur le dégel du permafrost. Les principaux outils disponibles pour la modélisation du TSS sont issus des communautés travaillant sur le milieu marin ou sur les grands fleuves, et confrontés à des problématiques de navigation. Un récent travail de Master (Briguet 2011) a montré que ces outils, dérivés de la mécanique des fluides pour des faibles pentes et de très faibles rugosités, ne sont plus valables en milieux alpins, à pente forte (>0.5%) et granulométrie grossière. L'objectif de la thèse sera donc de développer des outils spécifiques pour caractériser la charge en suspension des rivières alpines. Une particularité des rivières alpines est qu'une grande partie des matériaux fins contribuant à la suspension se retrouve piégée entre chaque crue sous une couche de surface pavée constituée de matériaux grossiers. Ce stock n'est vraiment mobilisé que lorsque les conditions de charriage permettent une destruction du pavage. Un des objectifs de la thèse, réalisée en partenariat étroit avec le LTHE et EDF, sera donc d'essayer de mieux comprendre les interactions entre le charriage et la suspension. Des mesures fines in-situ de granulométries, de vitesses de sédimentation, et de l'hydraulique seront réalisées. Pour cela la thèse bénéficiera des connaissances acquises sur la mobilité des lits (projet ANR Gestrans), des stations de mesures et données mises à disposition par nos partenaires, ainsi que des développements technologiques récents, tels que l'hydrophone (mesure acoustique de la mobilité des sédiments grossiers, ANR Gestrans) et le Scaf (mesure in situ des vitesses de sédimentation, ANR scaf).

  • Titre traduit

    Modeling suspended load in Alpine rivers.


  • Résumé

    Suspended load (TSS) can represent up to 80% of the total load transported by rivers. This is particularly true for gravel bed rivers, where TSS strongly impact ecosystems (by settling in the flood plain) and water resources (deposition in dams for instance). Despite a lot of formulations have been proposed during the last decades for computing bedload transport in such rivers, only a few formulations were proposed for describing TSS. Actually, most TSS formulations of the literature were developed for lowland rivers, marine and estuarine environments characterized by mild slopes and fine sediments. The specificity of gravel bed rivers is that a large part of the suspended load comes from the bed itself, when the coarse surface layer is remobilized. A good understanding of interactions between bedload and suspended load is thus crucial in such rivers. In this thesis we propose to take advantage of two recent projects dedicated to in-situ measurements of fall velocity (SCAF project) and to the morphodynamics of mountain streams (Gestrans project) in order to investigate new formulations for TSS in gravel bed rivers. The standard approaches (statistical, energy-based, and mechanistic) will be revisited, and will be adapted for taking into account bedload and suspended load interactions. Field and flume measurements will be performed during the thesis, and the data produced will be used for calibrating and validating the models.