Contribution à l'étude du transport solide dans les canaux rectangulaires à fond fixe et lisse

Abstract

Ce mémoire s'inscrit dans le cadre de la recherche de lois pouvant permettre de formuler, pour des matériaux granulaires placés dans un écoulement uniforme sur un fond fixe et lisse dans un canal de section rectangulaire: - les conditions hydrauliques caractérisant le début du mouvement de particules solides isolées; - les conditions hydrauliques caractérisant le début de l'entraînement généralisé de particules regroupées sous la forme de petits dépôts monocouches; - la quantité maximale de matériaux pouvant être transportée sans qu'il ne se forme de dépôts dans la canalisation (débit solide de saturation); - l'influence de la superposition d'une houle gaufrée sur l'augmentation du débit solide de saturation, et sur la stabilité des dépôts préalablement formés dans la canalisation. Dans cette perspective, on réalise au premier chapitre, une revue de la littérature, afin de faire le point sur l'état des connaissances actuelles sur le début du mouvement des matériaux et sur les lois de transport solide. Cette revue de la littérature permet également de regrouper les approches classiques développées pour l'étude des fonds alluvionnaires. Ces différentes approches serviront de point de départ pour l'étude du transport solide sur les fonds parois fixes et lisses. Au chapitre 2, on présente d'une façon sommaire les propriétés du montage de laboratoire et les caractéristiques des matériaux utilisés dans cette recherche pour l'étude expérimentale du transport solide. Le chapitre 3 est consacré l'étude théorique et empirique des conditions d'écoulement (vitesse de fond, vitesse moyenne, tension de frottement) qui correspondent au début du mouvement et au début de l'entraînement généralisé des matériaux. À partir des résultats se retrouvant dans la littérature, une analyse dimensionnelle suivie d'une série d'essais réalisée sur trois matériaux différents permettent de formuler, au chapitre 4, deux lois servant à déterminer la quantité maximale de matériaux pouvant être transportée sans qu'il ne se forme de dépôts dans la canalisation, et ce pour une large gamme de conditions hydrauliques et pour des matériaux de diamètre et de densité relative variés. Finalement, une autre série d'expériences permet de conclure, au chapitre 5, sur l'effet faible mais observable de la houle gaufrée sur les matériaux dont la densité relative se rapproche des alluvions naturelles.