[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par le Cemagref ETNA

Titre du projet

Etude des interactions écoulements torrentiels - ouvrages terminaux de plages de dépôt en vue de leur dimensionnement hydraulique
[ rapport final pdf ]

Type d'aléa
Erosion - crues et laves torrentielles
Année

1998

Mots-clés
Hydraulique torrentielle - Fonctionnement des plages de dépôt - Ouvrages terminaux - Expérimentation sur modèle réduit - Dimensionnement - Charriage
Champs disciplinaires
Hydraulique torrentielle


1) Organismes et auteurs


Organisme pilote
Cemagref ETNA
Organisme(s) associé(s)
RTM - ETRM
Coordonnateur
Philippe FREY
Participants
S. TANNOU (rédaction), J.M. TACNET, D. RICHARD, V. KOULINSKI


2) Contexte du projet


Site(s) d'étude
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Contexte de l'étude
 Ce projet concerne l’étude des plages de dépôt destinées à recueillir du matériau solide charrié. De nombreux types d’ouvrages terminaux ont été proposés généralement à base d’une ou plusieurs fentes munies ou non de grilles. Cet ouvrage joue un rôle important car il est censé réguler le transit en matériau solide. Or il a été constaté que cette régulation avait rarement lieu dans la mesure où de nombreuses plages de dépôt arrêtent l’ensemble des matériaux. Cela entraîne deux conséquences complémentaires :

- le creusement du lit en aval de l’ouvrage par déficit de matériaux solides. La tendance naturelle au dépôt et au débordement sur le cône de déjection s’inverse, le lit se creuse, déstabilisant les différents ouvrages. Il est alors généralement nécessaire de mettre en place une série de seuils souvent plus coûteuse que l’ouvrage initial. Ce creusement est d’autant plus sensible que les biefs sont érosifs.

- le comblement abusif des plages de dépôt par des matériaux transportés ordinairement par le torrent. Pour des matériaux déposés dont les caractéristiques mécaniques et physiques permettent d’envisager une réutilisation, il s’agit plutôt d’un avantage, ces matériaux pouvant être valablement exploités et valorisés. Dans la plupart des cas, les matériaux érodés par les torrents sont de piètre qualité et le curage de la plage de dépôt devient une charge financière d’autant plus difficilement supportable qu’elle est fréquente.

C’est dans ce contexte qu’une étude expérimentale des plages de dépôt et plus particulièrement des ouvrages terminaux a été proposée et partiellement financée par le PGRN.
Programme plus vaste
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Initiation du projet
Projet initié par le PGRN
Montant du financement (k€)
7,622 k€ (50 kF)
Part du CG38 - PGRN
100 %
(Co)-Financements
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Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
 « Financement important mais insuffisant… »


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs

Etudier sur modèle réduit le fonctionnement d’une plage de dépôt destinée à recueillir du matériau solide charrié par un torrent.

Analyser les débits solides sortant, les volumes déposés et les pentes, dans la configuration la plus simple de ces ouvrages (fente unique).

Méthodologie
Expérimentation sur canal inclinable de différents ouvrages amovibles avec différentes largeurs de fente, placés en aval de la partie terminale d’une plage de dépôt (la zone amont permet la régulation du débit liquide, un bon mélange eau/solide et une alimentation sur toute la longueur de la zone aval).

Utilisation de matériau naturel : mélange de sable et de gravier de granulométrie étendue (entre 0,4 et 12 mm).

La géométrie et les paramètres hydrauliques de ce modèle correspondent à des plages de dépôt typiques pour des échelles géométriques de l’ordre de 1/50ème (similitude de Froude). Chaque essai est réalisé au moins deux fois. Les mesures au cours du temps concernent essentiellement les débits solides en sortie, les hauteurs de dépôt (réglets) dans la plage et les hauteurs d’eau.
Résultats
 Résultats préliminaires lors de la remise du rapport :

- Vérification des conditions de blocage des matériaux (validation des critères relatif à la largeur d’une ouverture par rapport au diamètre maximum des matériaux).

- Mise en évidence du fonctionnement de la plage de dépôt munie d’une fente unique, qui peut se résumer en 3 phases : dépôt dans le bassin sans débit solide sortant ; augmentation rapide du débit solide avec toujours un dépôt dans la plage ; débit solide sortant proche du débit entrant et volume de la plage se rapprochant ou oscillant autour d’une pente d’équilibre. Ce fonctionnement est qualifié de « tout ou rien » dans la mesure où s’écoule en sortie un débit d’eau claire suivi presque sans transition des mêmes débits solides et liquides qu’à l’amont.

- Etablissement d’un lien direct entre volume déposé à l’aval des réglets amont (d’autant plus élevés que la fente est étroite) et hauteurs d’eau mesurées à l’immédiat amont de la fente, lesquelles dépendent des largeurs de fente.

- Constat d’une surestimation systématique des pentes calculées à partir des réglets (comparées aux formules de Rickenmann et Lefort), et ce d’autant plus que le débit liquide est proche du débit critique de début de mouvement.


4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels
Chercheurs en hydraulique torrentielle et - potentiellement - praticiens RTM (concepteurs d’ouvrages…)
Production scientifique
- Méthodologie innovante
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles
Produits délivrables
*
Partenariats
- Préexistant
- Qui se poursuit
Retombées du projet
« Ces résultats doivent pouvoir servir à atteindre l’objectif, à la fois de retenir et de laisser passer le débit solide dès le début de la crue ».
Etablissement d’un lien entre la pente d’atterrissement et la concentration en sédiment, qui pourrait servir à la modélisation.


5) Valorisation du projet

Publications et communications
Philippe Frey and Sébastien Tannou, 2000, Experimental Study on Bed Load Control in Torrents by Open Slit Dams, Water Resources 2000 Building Partnerships, Joint Conference on Water Resource Engineering and Water Resources Planning and Management, Rollin H. Hotchkiss, Michael Glade - Editors, July 30 - August 2, 2000, Minneapolis, Minnesota, USA.
Pages Web
Résumé de la présentation à la conférence de l’ASCE en 2000 [page web]

 

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