Évaluation des critères de mise en mouvement et de transport de la charge de fond en milieu naturel

Résumé

La force tractrice évaluéeàpartir de la pente de la ligne d'énergie et du rayon hydraulique est un critère largement utilise en rivières naturelles en vue de prédire la mise en mouvement de la charge de fond et d'expliquer les modifications géomorphologiques qui affectent le lit. Toutefois, son application -spécialement dans des rivieres de dimension modeste - nécessite de faire la séparation entre la force tractrice due àla résistance des grains (t'), qui est la seule responsable de la mise en mouvement et du transport des particules, et la force tractrice due àla résistance des formes (t"). Différents tests effectués en flume ont montre que les équations qui permettent de faire le partage entre ces deux composantes de la force tractrice totale, sont fiables. Toutefois, les valeurs de t" obtenues dans certains types de rivières, specialement les rivières.Lacharge caillouteuse ou les méandres sont fort développés ainsi que les systèmes seuils/mouilles qui leurs sont associes, sont extrêmementélevées. De telle sorte que les valeurs de t' sont alors trop faibles pour justifier l'érosion et le transport des particules pourtant observes. Toutefois, en ce qui concerne plus particulièrement le matériel caillouteux, il est nécessairede préciser les valeurs des forces tractrices critiques, car il existe des effets spécifiquesàce type de matériel qui tendent soit àopposer une meilleure résistanceàl'érosion, soit au contraire It favoriser cette dernière pour des forces tractrices plus faibles (effet de saillie, effet d'imbrication, forme même des éléments). D' autre part, il apparait que l'évaluation des forces tractrices évaluéesàpartir des vitesses de frottement - en utilisant dans le calcul de ces dernières un paramètrede rugosité redéfini - donne en général des résultats beaucoup plus fiables. II subsiste cependant quelques inadéquations qui nécessiteraient d'analyser les variations des forces tractrices instantanées.

Abstract

Shear stress based on energy grade line and hydraulic radius, is now a predominant criterion used in natural streams in order to predict bed-load motion and to explain bed modifications. However, the use of this shear stress, mainly in narrow channels, requires one to separate grain shear stress (t'), which is alone responsible for the motion and the transport of particles, and bed form shear stress (t"). Tests conducted in flume show that the equations established to determine the proportion of each of these shear stresses are appropriate. But these equations produce very important (t") values, especially in pebble loaded rivers where meanders and riffles/pools system are well developed. So that, t' values are in many cases too small to explain particle motion and bed modifications actually observed. However, it is required to give precise details about critical shear stresses for pebbly particles, because of effects liable to increase the resistance to erosion or, on the contrary, to favour motion for smaller shear stresses (protrusion effect, imbrication effect, shape of particles). On the other hand, shear stress calculated from shear velocities, using a redefined y_o roughness parameter, provides a better explanation of the observed movements. But inaccuracies sometimes remain and it would be necessary to analyze time variations of instantaneous shear stresses.

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