[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par le Cemagref ETNA

Titre du projet

Mise au point d'un appareil de mesures du débit solide

Type d'aléa
Erosion - crues et laves torrentielles
Année

1990 et 1992

Mots-clés
Hydraulique torrentielle - Mesure du transport solide - Radioactivité artificielle - Absorption du rayonnement Gamma
Champs disciplinaires
Hydraulique torrentielle, physique nucléaire


1) Organismes et auteurs


Organisme pilote
Cemagref (PE)
Organisme(s) associé(s)
CEA
Coordonnateur
Maurice MEUNIER
Participants
 


2) Contexte du projet


Site(s) d'étude
Bassin versant expérimental de Laval à Draix (Alpes-de-Haute-Provence)
Contexte de l'étude
La protection contre les risques torrentiels a subi une grande mutation au cours des années1980 ; en effet, la transformation des activités en montagne, l’augmentation de sa fréquentation par des citadins pour leurs loisirs, l’évolution de l’organisation des responsabilités collectives (décentralisation) notamment en matière de protection vis-à-vis des risques naturels, ont conduit en matière de risques torrentiels, à privilégier la protection rapprochée (proche des objectifs à protéger) et la protection passive (qui n’éteint pas les crues torrentielles, mais les détourne ou leur ôte leur charge solide). Cette doctrine récente est venue compléter la doctrine traditionnelle des Services RTM, la protection active, qui consiste à étouffer les crues torrentielles par des ouvrages conjugués de génie civil et de génie biologique. Malheureusement, les ouvrages de défense passive nécessitent une bien meilleure connaissance quantitative des phénomènes torrentiels, car il s’agit essentiellement d’ouvrages d’endiguement et de détournement ou des plages de dépôts, pour lesquels il faut fixer une hauteur de digue ou un volume de stockage.

Pour dimensionner donc correctement les ouvrages de défense passive, les spécialistes ont cherché des données susceptibles de fournir les bases d’une quantification ; celles-ci se sont avérées inexistantes pour les écoulements torrentiels dès lors qu’ils étaient un peu chargés en transport solide. Ils ont alors souhaité que soient effectuées de telles mesures. Mais, même pour les cours d’eau de plaine, la mesure des transports solides est un problème qu’on peut considérer soit comme très difficile à résoudre, soit comme non résolu. Une étude du professeur Bois (MRES-IMG/LTHE, 1989), après inventaire critique des possibilités existantes, a suggéré comme pistes de recherches encore prometteuses, la voie ultrasonique et celle de la radioactivité.

Compte tenu de cette analyse et de l’importance d’une meilleure connaissance des transports solides torrentiels, le Cemagref PE a décidé d’explorer la voie radioactive, en collaboration avec le Service d’Applications des Radioéléments du CEA. Elle est en effet particulièrement adaptée aux forts transports solides, et est indifférente à la minéralogie du matériau transporté : il s’agit en effet de mesurer l’atténuation du rayonnement ? (fourni par une source radioactive de Caesium 137) que provoque la présence de matériaux solides dans l’écoulement. Le Cemagref PE était particulièrement indiqué pour conduire un tel projet, car il gère des bassins versants expérimentaux (en collaboration avec le Service RTM) situés en zone montagneuse très dégradées. Il avait déjà l’expérience de la mesure des transports solides, ce qui lui permettait donc une confrontation entre les méthodes déjà utilisées (difficile à gérer et peu opérationnelles, qu’il s’agit de remplacer) et une méthode nouvelle.
Programme plus vaste
3 projets CG38-PGRN / Cemagref sur la problématique des aléas torrentiels
Initiation du projet
Participation du PGRN
Montant du financement (k€)
32,01 k€ (210 kF : 110 kF en 1990 et 100 kF en 1992)
Part du CG38 - PGRN
? %
(Co)-Financements
CEA (Service d’Application des Radioéléments) + Cemagref
Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
Fort soutien du Pôle au projet


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs
Mise au point d’un appareil de mesures du transport solide par mesure de l’absorption du rayonnement Gamma.
Méthodologie
Utilisation de la radioactivité artificielle (les rayonnements Gamma traversent l’eau et sont arrêtés par les matériaux solides) pour mesurer le transport solide.

Installation :

- de 3 sources radioactives de 20 millicurie chacune, à trois hauteurs (en principe 5, 15, 45 cm) de façon à obtenir la courbe de répartition des concentrations sur la verticale ;

- de 3 scintillateurs dans la paroi opposée pour mesurer la réponse et l’atténuation du faisceau, dont on déduira la concentration en matériau solide.
Réalisation de l’étalonnage en laboratoire et confrontation aux mesures de terrain (effectuées avec des préleveurs d’échantillons asservis au niveau d’eau).
Résultats
Réalisation des trois appareils constituant le dispositif. Test et étalonnage en laboratoire.

Installation de l’appareil dans un ouvrage en béton qui sert à la mesure des débits liquides sur le bassin expérimental du Laval à Draix.



4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels
Utilisateurs potentiels : concepteurs d’ouvrage de protection sur les cônes de déjection des torrents (dimensionnement).

Utilisateurs finaux : chercheurs en hydraulique torrentielle.

Production scientifique
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles
Produits délivrables
Dispositif de mesure
Partenariats
- Initié par ce projet
- Qui se poursuit : pas beaucoup (quelques contacts …sont revenus dans le GIS)
Retombées du projet
Pas de débouché, du fait de l’opposition locale à la dissémination de sources radioactives dans la nature ; utilisation ultérieure de traceurs non radioactifs.


5) Valorisation du projet

Publications et communications
CONAN N., 1992 – Compte rendu des contrôles de radioprotection effectués sur une jauge type « Cemagref » élaborée par le DTA / DAMARI / SAR et équipée d’une source de caesium 137 d’activité 0,74 G Bq (20mCi). CEA – DCES – DSCE – SRI – D92-327, mars 1992, 10 p., 1 annexe, 3 fig.

MEYER G., 1993 – Jauge Cemagref / Draix. Généralités. DAMARI / SAR, Gif-sur-Yvette Cedex, 4 p. + photos.

POGGI A., 1992 – Etalonnage d’une jauge à transmission. DAMARI / SAR, Gif-sur-Yvette Cedex, 5 p.

MEYER G., MEUNIER M., OLIVIER J.-E., 1995 – Mesure de débit solide des écoulements hyperconcentrés en matériaux fins par une jauge à absorption du rayonnement gamma. in Compte-rendu de recherches n°3 BVRE de Draix. Etudes « Equipement pour l’eau et l’environnement », vol. 21, Coord. M. Meunier, p. 79-93.
Pages Web
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