Etude de la répartition des vitesses interstitielles au sein d’un lit perméable sous un écoulement à surface libre

Abstract

Les processus physiques associes au transport sedimentaire n’ont ete abordes jusqu’a maintenant qu’a partir d’analyses du champ de vitesses au sein d’une veine fluide. La plupart des modeles ont ete etablis pour des ecoulements sur des fonds impermeables. L’objectif de cette etude a ete d’exploiter la technique ultrasonore VDU pour l’analyse du champ de vitesses au sein d’un ecoulement permanent sur un fond sedimentaire poreux. Les vitesses sont mesurees pour differents lits sedimentaires; et ce; dans la veine fluide et au sein du sediment. Les resultats acquis mettent en evidence : (i) une repartition exponentielle des vitesses a l’interieur du sediment ; (ii) une discontinuite de vitesse a l’interface eau-sediment; entre la vitesse dans l’ecoulement libre et la vitesse au sein du sediment. Ces resultats suggerent la necessite d’une nouvelle approche d’analyse du transport sedimentaire qui doit tenir compte de la realite des processus physiques qui regissent la phase d’interface eau/sediment. Translated version: Analysis of the velocity field inside a sedimentary bed associated to a free surface steady flow The physical processes associated with the sedimentary transport were approached until now only starting from analyses of the velocity field within the fluid vein.  The majority of the models were established for flows on impermeable bottoms. The purpose of our technical study is to exploit the ultrasonic technique UDV to analyze the velocities field within a permanent flow on a porous sedimentary bottom. Velocities are measured for several sedimentary beds; both within the fluid flume and the sediment. Our results highlight: (i) An exponential velocities distribution inside the sediment, (ii) A velocity discontinuity of the interface water/sediment; between velocity in the free flow and velocity within the sediment. These results highlight the need for basing the analysis of sedimentary transport which must consider the reality of the physical processes at the interface water/sediment. Keywords: Alveolar foam; Interface; Ultrasonic Doppler Velocimetry (UDV); Porosity; Sediment; Reynolds number; Shear stress.