Modélisation physique des écoulements débordants en présence d’un épi placé dans la plaine d’inondation

Physical modelling of overbank flows with a groyne set on the floodplain

• Auteur / Autrice : Yann Peltier
• Direction : André Paquier, Koji Shiono
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance le 06/09/2011
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hydrosystèmes et bioprocédés (2005-2019)
• Jury : Président / Présidente : Michel Lance
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Proust, Nicolas Rivière, Nicole Goutal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Barthélémy, Olivier Eiff

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoulement (hydrologie)

Transfert d'impulsion (mécanique)

Turbulence

Inondations

Mots clés libres

Inondations

Lit composé

Écoulement rapidement varié

Obstacle

Zones de recirculation

Turbulence

Transferts de quantité de mouvement

Flood

Compound channel

Rapidly varied flows

Obstacle

Recirculation zones

Turbulence

Momentum transfer

Résumé

Si généralement, les variations de sections en travers des rivières naturelles ou anthropisées sont progressives et continues, au droit de certains biefs, des obstacles transversaux et discontinus (naturels ou artificiels) peuvent partiellement ou totalement bloquer les plaines d’inondation. L’écoulement dans la plaine d’inondation est dès lors contracté par l’obstacle, qui promeut le développement de zones de recirculation de part et d’autre de l’obstacle, entraînant une réduction de la section d’écoulement et la génération d’échanges de masse entre lits qui viennent se superposer aux interactions turbulentes. Nous nous sommes intéressés à la modélisation physique de ces écoulements et nous avons particulièrement étudié les distorsions introduites par l’obstacle sur la turbulence dans l’écoulement. Ce travail est basé sur de nouvelles expériences menées dans deux canaux à lit composé. Un jeu complet de données d’écoulements rapidement variés en présence d’un épi dans la plaine d’inondation. Les effets sur les paramètres hydrauliques de la superposition des deux problématiques que sont (i) les écoulements en géométries composées et (ii) les écoulements rapidement variés au voisinage d’un obstacle ont ensuite été analysés. Finalement, les processus physiques dominant dans ces écoulements ont été identifiés

If in natural or anthropized rivers, the river cross-section generally gradually and continuously varies, transversal and discontinuous obstacles either natural or artificial may partially or totally block off floodplains. The flow overbanking in the floodplain is therefore contracted by this obstacle which then promotes two recirculation zones of both sides of the obstacle, resulting in a reduction of the flow section and in the generation of strong mass exchange between channels that superimposes to the classical turbulent interactions. New experiments are conducted in two different compound channels: rapidly varied flows in compound channel with a groyne set on the floodplain. Flows with various groyne lengths and total discharges were investigated. Effects on the hydraulic parameters of the superimposition of the two problems that are (i) flow in compound geometry and (ii) rapidly varied flow in the vicinity of a thin obstacle were analysed. Finally, dominance of physical processes in such flow configuration is discussed