Dissertations / Theses: 'Transports de sédiments'

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Delmotte, Sébastien. "Rôle de la bioturbation dans le fonctionnement biogéochimique de l'interface eau-sédiment : modélisation de la diversité des transports biologiques et effets sur la diagenèse précoce des sédiments d'une retenue." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30122.

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Abstract:

Cette thèse s'intéresse au rôle de la bioturbation dans la diagenèse précoce des sédiments d'eau douce, et en particulier à l'influence de la diversité des transports biologiques particulaires et dissous. Pour élucider les interactions complexes entre les transports biologiques et la transformation de la matière, des modèles de transport-réactions ont été développés, tenant compte de la diversité des bio-transports. Un premier travail sur un sédiment expérimental a été réalisé pour comprendre l'influence du transport par les oligochètes tubificidés sur le devenir du cadmium. Ensuite, le cas plus complexe de la minéralisation de la matière organique dans la retenue de Malause (confluence du Tarn et de la Garonne, Sud Ouest, France) a été traité. Les mesures de bioturbation par la communauté benthique montrent une diversité de bio-transports peu souvent prise en compte. Issu de ces résultats, un modèle de diagenèse précoce de la matière organique a été développé, incluant pour la première fois des bio-transports particulaires nonlocaux. Enfin, dans une dernière partie, une extension des modèles de bioturbation est présentée afin de représenter l'effet d'une distribution en patch des organismes
This study deals with the role of bioturbation in the early diagenesis of freshwater sediments, particularly the effects of the diversity of the biological transports. To understand the complex interactions between the bio-transports and the reactions of matter transformation, some models of reactive transport were developed including the bio-transport diversity. In a first chapter, cadmium transport by oligochætes tubificids was modelled using an existing dataset. Then, the more complex case of the organic matter mineralization in the Malause reservoir (West South of France) has been addressed. Bioturbation by the natural benthic community was measured. A model of early diagenesis of organic matter was developed including this bioturbation, and particularly the non-local transports. Finally, an extension of bioturbation models is proposed in the last chapter, to account for the effects of the patchiness in the distribution of bioturbators

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Sow, Mamadou Alpha. "Hydrologie et géochimie des transports fluviaux dissous et particulaires dans le bassin versant du Milo (République de Guinée)." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0039/document.

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Abstract:

En Guinée, la disponibilité des ressources en eau est soumise à de graves problèmes de gestion avec des conséquences importantes pour les populations, notamment à Kankan où la plupart des puits tarissent pendant la saison sèche, et où la fourniture régulière de l’eau à partir de la rivière Milo n'est pas assurée dans tous les quartiers de la ville. Le Milo et son bassin versant représente donc un enjeu important pour les habitants de cette ville. Le Milo (480 km de long) qui draine un bassin versant 13 810 km2 est le plus important des affluents rive droite du Niger. Pour évaluer l’impact du bassin versant du Milo et de la ville de Kankan sur la qualité des eaux et des sédiments de ce cours d’eau, 30 échantillons de sédiments de fond ont été prélevés au cours d’une première campagne (juin-juillet 2013) sur l’ensemble des cours d’eau du bassin versant, tandis que durant une deuxième campagne (avril 2014-mai 2015), un suivi régulier a été mis en place sur le Milo en amont et en aval de Kankan. Au cours de cette dernière, 232 échantillons d’eau du Milo (dont 116 utilisés pour l’isotopie), et 26 échantillons de sédiments de fond ont été prélevés sur les stations de Bordo (amont de Kankan) et de Karifamoriah (aval de Kankan). Les concentrations en éléments majeurs et traces, terres rares, COP, COD, pH, alcalinité, l’azote organique, les isotopes de l’oxygène et de l’hydrogène, ainsi que la micro-granulométrie des sédiments ont été mesurés. Les résultats obtenus durant le cycle hydrologique 2014-2015 ont permis d’estimer le flux de matières exportées en solution par le Milo à Kankan à 47 863 t.an-1 et le flux de matières particulaires à 76 759 t.an-1. 92% de ce tonnage est exporté durant la période des hautes eaux. Ces flux permettent d’estimer des vitesses moyennes d’érosion physique (8 t.km-2.an-1) et d’altération chimique (5 t.km-2.an-1) du bassin relativement faibles. Le flux spécifique de CO2 consommé par l’altération chimique est lui aussi relativement faible (76.103 mole.km-2.an-1), mais il reste dans la moyenne des flux de CO2 mesurés sur les bassins couverts de sols latéritiques. Le degré de contamination des sédiments et sa variation spatio-temporelle ont été évalués grâce au calcul du facteur d’enrichissement (FE), en normalisant les concentrations en éléments traces par rapport à Al, Sc et Ti et en prenant le PAAS et l’UCC comme matériaux de référence. La quasi-totalité des éléments traces proviennent essentiellement des processus d’altération et sont d’origine naturelle. Toutefois, un enrichissement modéré à significatif (5 < FE < 20) a été mis en évidence pour Zr et Hf (enrichissements naturels) et As et Sb (impacts anthropiques). Finalement, l’apport anthropique en éléments traces, quand il existe, reste modéré. Les profils de concentrations en terres rares ont permis de montrer que la signature géochimique des sédiments de fond du Milo est homogène sur l’ensemble du bassin et caractéristique des sols latéritiques, non perturbée par la ville de Kankan et elle est proche des signatures du PAAS et de l’UCC. Pour l’ensemble des éléments traces et des terres rares la contribution anthropique reste faible et les fractions disponibles (phases labiles) sur les sédiments (extraction à l’EDTA) sont également faibles, confirmant ainsi que l’essentiel de ces éléments rentrent principalement dans la composition des phases résiduelles
In Guinea, the availability of water resources is subjected to serious problems of management with important consequences for the populations, particularly in Kankan city where most of the wells dry up during the dry season and where the water supply from the Milo river is not assured for all the districts. Then the Milo river and its watershed represent an important issue for the inhabitants of Kankan. The Milo river (480 km in length) which drains an area of 13 810 km2 is the most important right-bank tributary of the Niger river. To evaluate the impact of the Milo watershed and of the Kankan city on the water and sediments of this river, 30 samples of bottom sediments have been collected during a first campaign (June-July 2013) on the main course from upstream to downstream and on the main tributaries, whereas during a second campaign (April 2014-May 2015) a regular monitoring was set up on the Milo river, upstream and downstream Kankan city. During this campaign, 232 river water samples (of which 116 for isotopic analyses) and 26 bottom sediment samples have been collected at Bordo (upstream) and Karifamoriah (downstream) stations. The concentrations of major and trace elements, rare earth elements, POC and PON, DOC, pH, alkalinity, the isotopic composition of O, H and the micro-granulometry of sediments have been measured. The results obtained during the hydrological cycle 2014-2015 allowed to estimate the fluxes of dissolved (47 863 t.y-1) and particulate (76 759 t.y-1) matters exported by the Milo river at Kankan. 92% of these fluxes are exported during the high flow period. These fluxes allowed us to estimate very low average rates of physical erosion (8 t.km-2.y-1) and chemical weathering (5 t.km-2.y-1) of the Milo catchment. The specific flux of CO2 consumed by chemical weathering (76.103 mole.km-2.y-1) is relatively low but within the range of CO2 fluxes measured in catchments draining lateritic soils. The degree of sediment contamination and its spatio-temporal variation have been assessed using the enrichment factor (EF), by normalizing the trace element concentrations with Al, Sc and Ti and by taking PAAS and UCC as the reference materials. Almost all the trace elements mainly originate from weathering processes and are of natural origin. Nevertheless, moderate to significant enrichments (5 < EF < 20) have been calculated for Zr and Hf (natural enrichments) and As and Sb (anthropogenic impacts). Finally, the anthropogenic contribution of trace elements, when it exists, remains moderate. The rare earth concentration patterns allowed to show the geochemical signature of river bottom sediments is homogeneous within the Milo catchment and characteristic of lateritic soils, non- perturbed by the city of Kankan and close to the PAAS and UCC patterns. For most of the trace and rare earth elements, the anthropogenic contribution remains low and the available fractions (labile phases) in the sediment (EDTA extraction) are also low, confirming that the main part of these elements are mainly in the residual phases

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Pontier, Alexandre. "Étude expérimentale de l'impact de goutte sur un lit granulaire." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP142.

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Abstract:

Les impacts de gouttes d’eau sur des milieux granulaires représentent un phénomène omniprésent dans la nature, en particulier avec les évènements de pluie, et engendrent une dynamique complexe dépendant de multiples paramètres. Avec le contexte du réchauffement climatique, les évènements de pluie extrêmes augmentent en intensité et en fréquence, nécessitant l'emploi de modèles prédictifs pour protéger la population et les infrastructures. S'appuyant sur ce contexte, cette thèse expérimentale se concentre sur la caractérisation des déformations induites par les impacts de gouttes d'eau sur des milieux granulaires secs et cohésifs, avec l'ambition de participer à une meilleure compréhension des mécanismes associés. L’objectif de ce manuscrit est d’analyser, de manière quantitative, les processus dynamiques lors de l'impact d'une goutte sur un substrat granulaire afin de caractériser le diamètre du cratère associé au volume érodé de sol. Après une présentation détaillée des éléments de la littérature en lien avec les impacts sur diverses surfaces, en montrant le lien avec les caractéristiques des impacts sur un milieu granulaire, nous présentons notre approche expérimentale. Les résultats sur à la formation et l’évolution du cratère résultant de l’impact d’une goutte d’eau sur un lit granulaire non cohésif sont ensuite discutés. En particulier, l’influence de deux paramètres est explorée : le nombre de Weber (We) de la goutte représentant le rapport entre son inertie et la force de rappel capillaire et le diamètre des grains dg du substrat. Nous montrons le lien entre ces paramètres de contrôle et le diamètre adimensionné du cratère formé, sa profondeur, et l'effet dynamique de la mouillabilité apparente du substrat et du splash, i.e. l'atomisation de la couronne de fluide. Ainsi, dans le régime élastique, le diamètre final adimensionné du cratère Dmax/D croit en We^{1/4}, alors que dans un régime de splash, Dmax/D est constant et ne dépend plus de We. Ensuite, une attention particulière est portée à la dynamique de formation du cratère à travers l'étude de la couronne de fluide autour du point d’impact, dont la hauteur et la propagation varient en fonction des propriétés du milieu granulaire et de la goutte. Enfin, la thèse aborde les impacts sur des milieux granulaires cohésifs, où la présence d'interactions capillaires entre grains modifie significativement la dynamique de formation du cratère. Ainsi, nous montrons que la cohésion au sein du substrat granulaire entraîne des cratères plus petits, avec une dynamique qui dépend du nombre de ponts capillaires. Les effets de la fraction de saturation en eau du substrat en fonction du matériau des grains sont également examinés, mettant en évidence un comportement complexe qui dépend à la fois de la quantité de fluide interstitiel et de la nature du milieu (silice ou polystyrène). Cette approche expérimentale apporte une contribution à la compréhension des processus de déformation des milieux granulaires soumis à des impacts liquides et ouvre des perspectives sur des applications allant de la géophysique aux procédés industriels
The impact of water droplets on granular media is a ubiquitous phenomenon in nature, particularly during rainfall events, and it induces complex dynamics that depend on multiple parameters. In the context of climate change, extreme rainfall events are increasing in both intensity and frequency, necessitating the use of predictive models to safeguard populations and infrastructure. Building on this context, this experimental thesis focuses on the characterization of deformations induced by water droplet impacts on dry and cohesive granular media, with the aim of contributing to a better understanding of the associated mechanisms. The objective of this manuscript is to quantitatively analyze the dynamic processes during the impact of a droplet on a granular substrate in order to characterize the crater diameter associated with the eroded soil volume. Following a detailed review of the literature on impacts on various surfaces, highlighting the relevance of droplet impacts on granular media, we present our experimental approach. The results on the formation and evolution of the crater resulting from a water droplet impact on a non-cohesive granular bed are then discussed. In particular, the influence of two parameters is explored: the droplet's Weber number (We), which represents the ratio of its inertia to the capillary restoring force, and the grain diameter dg of the substrate. We demonstrate the relationship between these control parameters and the dimensionless crater diameter, its depth, and the dynamic effect of the substrate's apparent wettability and splash, i.e., the atomization of the fluid crown. In the elastic regime, the dimensionless final crater diameter Dmax/D increases as We^{1/4}, whereas in the splash regime, Dmax/D remains constant and no longer depends on We. Subsequently, particular attention is given to the dynamics of crater formation through the study of the fluid crown around the impact point, whose height and propagation vary depending on the properties of the granular medium and the droplet. Finally, the thesis addresses impacts on cohesive granular media, where the presence of capillary interactions between grains significantly alters the crater formation dynamics. We show that cohesion within the granular substrate leads to smaller craters, with dynamics depending on the number of capillary bridges. The effects of the substrate's water saturation fraction in relation to the grain material are also examined, revealing complex behavior that depends on both the amount of interstitial fluid and the nature of the medium (silica or polystyrene). This experimental approach contributes to the understanding of deformation processes in granular media subjected to liquid impacts and opens up prospects for applications ranging from geophysics to industrial processes

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Le, Bouteiller Caroline. "Dégradation des sédiments marneux et suspensions hyperconcentrées." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00603000.

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Abstract:

Sur les bassins versants des Terres Noires, les sédiments marneux sont dégradés très rapidement. Les matériaux fins ainsi produits peuvent être à l'origine d'épisodes de crues très concentrées (800~g/L). La première partie de cette thèse traite des processus responsables de la production de sédiments fins. Ces processus adviennent à deux échelles de temps : A long-terme, entre les périodes de crues, les matériaux du lit exposés aux intempéries sont altérés sous l'effet de cycles gel/dégel et humectation/dessication. Pour quantifier cette vitesse d'altération, les données climatiques de Draix sont combinées à des expériences sur la sensibilité des marnes aux alternances de température et d'humidité. A court-terme, pendant les crues, les matériaux charriés sont soumis à l'abrasion et à la fragmentation sous l'effet de sollicitations mécaniques. Des expériences en canal circulaire permettent de quantifier la dégradation pendant les crues. On montre finalement qu'il est indispensable de considérer ces deux échelles de temps pour rendre compte de la vitesse de dégradation totale observée dans les lits. Pour étudier plus en détail la dégradation mécanique pendant les crues, on investigue l'effet de la fragmentation et de l'abrasion à l'échelle d'un caillou par l'intermédiaire de simulations numériques avec la méthode des éléments discrets et d'expériences de fragmentation. Les propriétés de rupture de la marne ainsi obtenues sont ensuite intégrées dans une modélisation de l'évolution d'une distribution granulométrique sous l'effet de la fragmentation et de l'abrasion. Les résultats indiquent que la fragmentation et l'abrasion sont également importantes mais que l'efficacité de la fragmentation décroît au cours de la sollicitation. Dans une seconde partie, on étudie le comportement d'une suspension de sédiments fins de marnes, et l'influence de la concentration sur son écoulement. Cette étude est basée sur des mesures de rhéométrie et sur des expériences d'écoulement en laboratoire pour différentes configurations de pente, débit, rugosité, concentration. Les expériences mettent en évidence une transition vers un comportement non-newtonien à forte concentration (au-delà de 600 g/L). Ceci se traduit notamment par un ralentissement de l'écoulement associé à l'apparition d'une zone de "plug" non-cisaillée L'écoulement devient alors laminaire et le frottement augmente fortement. Ce changement de comportement sur le terrain peut être une source d'erreurs non négligeable dans l'estimation des débits lors des crues chargées.

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Naceur, Sabah. "Modélisation tridimensionnelle du transport des sédiments dans les cours d'eau." Compiègne, 2001. http://www.theses.fr/2001COMP1326.

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Abstract:

L'objectif de notre travail est le développement d'un modèle tridimensionnel hydro sédimentaire pour le transport des sédiments dans les cours d'eau. Le modèle hydro sédimentaire développé est composé d'un modèle hydrodynamique tridimensionnel basé sur rapproche h-s avec pression non hydrostatique développé par Meftah (1998) et d'un modèle de transport des sédiments à deux couches avec flux d'échange basé sur la méthode des éléments finis constitué d'un modèle de suspension et d'un modèle de charriage qui tient compte des effets de pente. Les aspects physiques, les phénomènes impliqués dans le transport des sédiments et les interactions entre les différentes composantes du modèle sont présentés ainsi que les formulations mathématiques des équations aux dérivées partielles qui gouvernent l'hydrodynamique, le charriage, suspension et les conditions aux limites. L'ensemble de ces équations est résolu par la méthode des éléments finis. La discrétisation temporelle de l'hydrodynamique est effectuée par le schéma d'Euler implicite. Le schéma de Lax Wendroff Richtmeyer et le schéma d'Euler implicite sont quant à eux utilisés pour le transport des sédiments (charriage - suspension). Un algorithme de couplage 3D hydrodynamique - suspension -charriage est proposé avec la mise en uvre numérique et la présentation des paramètres de couplage et de calibration. Le modèle a été validé sur un ensemble de cas tests bidimensionnels et tridimensionnels.

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Piedra-Cueva, Jose Carlos Ismael. "Contribution à l'étude des mécanismes de transport des sédiments cohésifs." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10200.

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Abstract:

Deux processus de transport des sediments fins sont etudies: i) l'erosion d'un lit depose de vase et le transport en suspension par un courant, ii) le transport lagrangien de vase induit par l'action de la houle dans une couche de vase fluide. I) une etude experimentale de l'erosion d'un lit depose de vase par un courant est realisee dans le canal sedimentologique a circulation du laboratoire d'hydraulique de france. Cette etude est precedee d'une etude hydrodynamique qui precise les conditions pour lesquelles le courant applique un frottement quasiment uniforme sur toute la surface du lit et produit une erosion reguliere du lit. Une analyse theorique montre que les effets de stratification du sediment en suspension sont negligeables lorsque la concentration moyenne sur la verticale est inferieure a 5 g/l. Les variations temporelles de la concentration de sediment en suspension permettent de mesurer l'erosion du lit. Les resultats experimentaux mettent en evidence une loi d'erosion adimensionnelle ou le taux d'erosion varie lineairement avec la difference entre le frottement exerce sur le fond par le courant et la rigidite du lit a sa surface. La dependance du coefficient de proportionnalite avec le nombre de richardson et le gradient de rigidite a la surface du lit est etudiee. Les experiences montrent que l'erosion du lit diminue significativement lorsque le gradient de rigidite a la surface du lit augmente. Ii) le transport lagrangien de vase induit par l'action de la houle dans une couche de vase fluide est etudie theoriquement dans un systeme visqueux a deux couches a partir des equations du mouvement ecrites en coordonnees de lagrange. La comparaison des resultats avec les mesures de sakakiyama & bijker (1989) montre un bon niveau de concordance

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NOETINGER, BENOIT. "Sedimentation et transport de particules dans un fluide visqueux." Paris 6, 1989. http://www.theses.fr/1989PA066377.

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Abstract:

Ce memoire presente les resultats d'une etude theorique des proprietes de transport hydrodynamiques de suspensions de particules spheriques rigides immergees dans un fluide visqueux, a petit nombre de reynolds. L'accent est mis sur le calcul des variations de la viscosite efficace de la suspension et de la vitesse de sedimentation en fonction de la fraction volumique occupee par les particules. Ces effets sont lies aux interactions hydrodynamiques entre celles-ci; ces interactions sont des interactions a n corps a longue portee. Nous justifions l'emploi d'un modele a deux fluides, qui permet de traiter convenablement le probleme pose par la longue portee de ces interactions. Nous avons ainsi mis en evidence le role joue par les parois du recipient contenant la suspension, dont la forme intervient dans les champs de vitesse pris par le fluide et les particules, bien que les equations de depart soient bien locales. L'emploi des techniques de calcul de beenakker et marur permet d'obtenir des valeurs pour la vitesse de sedimentation concordant bien avec les experiences. D'autre part, il est montre que, au-dela d'une certaine concentration critique, la suspension perd son caractere fluide et devient proche d'un milieu poreux rigide de viscosite infinie. Ce probleme possede la structure d'un probleme de percolation continue, et montre le caractere critique des suspensions concentrees. A titre d'application de ces idees, nous avons construit un modele dynamique simple de formation de sediments, en montrant l'existence d'ondes solitaires de concentration decrivant le processus de tassement du sediment

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Khodashenas, Saeed Reza. "Modification de la topographie d'une rivière due au transport de sédiments." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1998. http://www.theses.fr/1998ECDL0029.

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La modification de la topographie d'une rivière est un phénomène hydraulique des plus complexes. L'objectif de cette recherche est de mettre au point un logiciel couple 1d-2d qui permet de prendre en compte de manière globale la modification de la topographie engendrée par le transfert de sédiments dans une rivière. Une méthode appelée méthode des perpendiculaires confondues (m. P. C. ) est développée dans le but de calculer la répartition de la contrainte de cisaillement sur le pourtour de canaux rectilignes de section quelconque. Dans l'angle concave d'une section en travers, la contrainte calculée est plus faible que dans un angle convexe. La comparaison avec les données expérimentales a montré que la nouvelle méthode donne plus précisément les contraintes que d'autres méthodes géométriques. La déformation de plusieurs sections en travers a été calculée en supposant que l'érosion ou le dépôt sont directement lies à la contrainte. Finalement une fois l'équilibre atteint, la section obtenue est proche de la forme de la section stable théorique. On utilise les résultats d'un modèle unidimensionnel comme base et les résultats obtenus par le modèle 1d sont repartis dans la section en travers par les méthodes développées dans cette thèse, donnant donc une évolution tridimensionnelle ou les 3 dimensions sont l'axe de la rivière la direction transversale et la verticale.

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Van, Lan Anh. "Modélisation du transport de sédiments mixtes sable-vase et application à la morphodynamique de l'estuaire de la Gironde (France)." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST1165/document.

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Abstract:

Cette étude tente de modéliser les taux de transport de sédiments et l'évolution du lit dans un milieu estuarien complexe : l'estuaire de la Gironde, caractérisé par une grande hétérogénéité dans la composition des sédiments de lit, avec la présence de sédiments cohésifs et non-cohésifs ainsi que des mélanges sablo-vaseux. Notre objectif principal est d'étendre un modèle morphodynamique 2D développé par Huybrechts et al. (2012b) pour les sédiments non-cohésifs, afin de tenir compte de la présence de la vase et d'établir une étape préliminaire pour un modèle morphodynamique de sédiment mixte. Notre cadre est le système Telemac (version 6.1) où l'approche bi-dimensionnelle a été sélectionnée pour des simulations à grandes échelles spatiales (150 km) et moyen terme (5 ans).La première partie de ce travail est consacrée à la compréhension des processus de sédimentation-consolidation de la vase pure, en combinant expériences et modèles 1D verticaux. Les processus du sédiment cohésif sont ensuite intégrés dans le modèle morphodynamique de l'estuaire de la Gironde. Des expériences d'érosion et de dépôt ont été réalisées au laboratoire RWTH (Université d'Aachen, Allemagne) pour calibrer les paramètres des lois d'érosion et de dépôt. En outre, l'effet de la consolidation est pris en compte à travers la mise en œuvre d'un modèle 1DV de sédimentation et consolidation basé sur la théorie de Gibson (Thiébot et al., 2011) en utilisant des équations de fermeture analytique pour la perméabilité et la contrainte effective. Une attention particulière est accordée à l'initialisation de la structure verticale du lit sédimentaire. Les mesures et les résultats du modèle sont comparés pour les concentrations des sédiments en suspension et pour l'évolution de fond en moyen terme (5 ans).Dans la deuxième partie, un nouveau modèle 1DV pour la sédimentation entravée des mélanges sablo-vaseux a été développé sur la base des modèles de bi-disperse non-cohésifs. La solution numérique a été réalisée en prenant en considération un schéma de haute précision dans l'espace par la technique de reconstruction WENO et en temps par un Discontinue de Galerkin local (DG). Le modèle est ensuite validé par rapport à une large gamme de données expérimentales (mono-disperse sable, vase, non-cohésif bi-disperse et le mélange non-cohésif/cohesif)
This study attempts to model sediment transport rates and the resulting bed evolution in a complex estuarine environment: the Gironde estuary, characterized by a high hetereogeneity in the sediment bed composition, with the presence of both cohesive and non-cohesive sediments and sand/mud mixtures. Our main objective is to extend an existing 2D morphodynamic model developped by Huybrechts et al (2012b) for non-cohesive sediments, to account for the presence of mud and to draw some preliminary step for a fully mixte sediment morphodynamic model. Our framework is the finite element Telemac system (release 6.1), where the two-dimensional (depth averaged) approach has been selected for large scale and medium term simulations.The first part of this work is devoted to the understanding of sedimentation-consolidation processes for pure mud, combining laboratory experiments and 1D vertical models. Cohesive processes are then integrated in the 2D (depth-averaged) large scale morphodynamic model of the Gironde estuary developed by Huybrechts et al. (2012b). Erosion/deposition experiments were performed at the RWTH laboratory (University of Aachen, Germany) to calibrate the erosion and deposition law parameters. Moreover, the effect of consolidation is taken into account through the implementation of a 1DV Gibson-based sedimentation-consolidation model (Thiebot et al., 2011) using analytical closure equations for permeability and effective stress. Special attention is paid to the initialisation of the bed structure. Comparisons between measurements and model results are achieved on both suspended sediment concentration records and on medium term (5-year) bed evolutions.In the second part, a new 1DV model for the hindered settling of sand-mud mixtures has been developed based on the background of non-cohesive bi-disperse models. The numerical solution has been constructed by considering a high-order of accuracy in space via a Weighted Essentially Non Oscillatory (WENO) reconstruction technique and in time via a local space-time Discontinuous Galerkin (DG).The model is then validated against a large range of experimental data (mono-disperse sand, mud, non-cohesive bi-disperse and non-cohesive/cohesive mixture)

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Salomé, Anne-Lise. "Etude sur la variabilité de la susceptibilité magnétique : le cycle érosion-transport-sédimentation." Paris, Institut de physique du globe, 2006. http://www.theses.fr/2006GLOB0003.

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La récurrence des corrélations observées entre les fluctuations du climat et les fluctuations du signal magnétique nous a incité à rechercher une cause générale. Notre modèle est basé sur l'étude du cycle érosion-transport-sédimentation du point de vue magnétique. Les deux approches adoptées sont : l'approche régionale reposant sur deux études de cas : l'une sur la conservation de propriétés magnétiques entre sables et roches(Martinique) et l'autre sur la manière dont le transport de sédiment transfère le signal magnétique (Cantal). L'approche globale a consisté en l'établissement d'une base de données des susceptibilités des roches, des sédiments de rivières, des sédiments marins. A partir de ces données, nous avons ensuite calculé des flux de particules magnétiques globaux. Les principaux résultats sont résumés en quatre points :1. L'étude des rivières volcaniques dans les zones volcaniques a révélé que la susceptibilité magnétique massique des sables volcaniques est équivalente à celle des roches. 2. L'étude des rivières à grande échelle montre que le signal de susceptibilitévolcanique est dilué par l'apport de matériaux continentaux. Cependant, une fois la dilution faite, le signal se dégrade très peu lors du transport en milieu continental. L'étude sur le Cantal a permis de montrer l'importance de la fraction fine des sables dans le transport du signal magnétique. 3. Les susceptibilités magnétiques des sédiments océaniques, corrigés de l'effet de dilution par les carbonates, sont comparables à celles des sédiments de rivières prélevés près des embouchures. Nous avons de plus commencé à montrer que les fluctuations géographiques observés dépendaient de l'importance relative des apports volcaniques. Enfin nous avons montré que les fluctuations de susceptibilité, synchrones avec les fluctuations du climat, sont préservées lorsque l'on applique une correction sur la susceptibilité magnétique pour tenir compte de l'effet de dilution par les carbonates. Le lien climat-signal magnétique serait dû à des fluctuations dans le régime d'érosion ou dans celui des apports de matériaux volcaniques et/ou détritiques. 4. L'examen global révèle la cohérence quantitative entre le modèle exploré, les vitesses relatives dérosion des diverses lithologies, et les flux d'érosion sédimentaire

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Bleau, Daniel Alexandre. "Transport de sédiments en rivière graveleuse affectée par des couverts de glace." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/11093.

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Abstract:

La présente génération sera confrontée à des changements climatiques importants et nous devrons vivre avec leurs impacts sur les phénomènes naturels, dont les régimes d’écoulement en rivière ainsi que le cycle de la glace fluviale. Ces impacts vont à leur tour engendrer d’autres conséquences sur les cours d’eau, comme les modifications à la géomorphologie des rivières et les impacts sur les patrons de sédimentation et d’érosion des cours d’eau. Dans ce contexte, deux biefs de la rivière Stoke, un cours d’eau a lit de gravier, situés respectivement au rang 11 et au rang 12 de la ville de Stoke, Québec, Canada ont fait l’objet d’une étude, dont le but était de quantifier le transport de sédiments causé par le cycle de la glace fluviale, en utilisant des marqueurs passifs (PIT) qui ont été insérés dans des grains, ou sédiments, aux deux biefs. Afin de suivre le déplacement de ces marqueurs, des antennes fixes ont été mises en place dans le lit de la rivière et ont été connectées à un système d’acquisition de données à chaque site. En complément, des relevés ont été effectués avec une antenne mobile afin de permettre un suivi plus précis des déplacements des marqueurs. La complémentarité de ces deux méthodes de détection a permis d’effectuer le suivi des marqueurs malgré les conditions difficiles de suivi lors de la période hivernale et lors de la crue printanière, période souvent trop hasardeuse due au mouvement de la glace pour permettre des relevés. Les antennes fixes ont permis de relever les temps de passage des marqueurs au niveau des antennes. Une fois la crue passée, les relevés avec l’antenne fixe ont permis d’enregistrer précisément la position des marqueurs et quantifier leurs déplacements. Une caméra à prise de vue à intervalles a été mise en place à chaque site afin de suivre les conditions de surface de chaque tronçon et de permettre de faire de lien entre les déplacements et les conditions hydrauliques. Le projet a permis de déterminer que la période la plus influente du transport de sédiment, soit celle où le plus de déplacements de grains ont été observés, est lors de la crue printanière, puisque le cisaillement au lit est à son niveau le plus élevé. Cette situation est exacerbée du fait de la présence de la glace, puisque celle-ci vient augmenter les niveaux d’eau en augmentant le rayon hydraulique, ce qui amplifie une fois de plus le cisaillement au lit. De plus, la glace vient mécaniquement, une fois morcelée dans l’écoulement, déplacer des grains par contact direct avec ceux-ci.

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Biausque, Mélanie. "Approche multi-proxys de la réponse des plages sableuses ouvertes aux événements de tempêtes, en incluant les phases de récupération." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0286/document.

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Abstract:

Cette thèse présente une étude de la dynamique des plages sableuses ouvertes dominées par la houle, au travers d’une base de données originale, couvrant une période de 29 mois, et composée de 150 levés DGPS couvrant 750m de linéaire côtier, donnant accès à la morphodynamique du site de Biscarrosse à différentes échelles de temps. Dans un premier temps, l’analyse du jeu de données à l’échelle des événements (tempêtes et successions de tempêtes appelées clusters) nous a permis de montrer que la réponse des plages sableuses aux clusters ne résulte pas de la somme des impacts induits par chaque tempête d’un cluster. Ainsi, l’effet cumulé des clusters, rapporté sur d'autres sites dans la littérature, n’est ici pas vérifié. L'impact de l’enchainement des tempêtes a également été étudié et il en résulte que lors d’un cluster, un changement des conditions hydrodynamique, à savoir, une augmentation des hauteurs de vagues et/ou du niveau d’eau, est nécessaire pour que la tempête suivante ait un impact érosif significatif sur le système. Dans un second temps, nous avons étudié la dynamique saisonnière du système plage/dune, que ce soit la saison hivernale ou estivale, dans le but de mettre en relief les principaux processus impliqués à cette échelle. Nos travaux montrent que la réponse hivernale de la plage ne dépend pas uniquement des conditions énergétiques et du profil pré-hivernal de la plage, mais également du séquençage des événements, comme lors d'un cluster. Mes travaux confirment également la nécessité de prendre en compte de nombreux paramètres dans l’étude de la dynamique hivernale des littoraux sableux : les conditions hydrodynamiques, le séquençage des évènements érosifs mais également reconstructifs, en particulier le ré-engraissement post-évènement, les transports sédimentaires cross-shore et longshore, ainsi que la position de la barre interne et des courants d’arrachements. La saison estivale est, quant-à-elle, marquée par la reconstruction de berme. Elle semble être liée à la fois aux conditions hydrodynamiques et aux caractéristiques des barres sableuses. L’étude de deux étés et deux hivers successifs a ainsi permis d’identifier les interactions entre les saisons et l’impact de la saison hivernale sur l’estivale, et l’influence de la dynamique événementielle sur la dynamique saisonnière. Elle a aussi permis de mettre en relief l’impact de l’urbanisme et des stratégies d’aménagement dans la réponse du système, à différentes échelles de temps
This thesis presents a study of an open sandy beach wave-dominated, based on an original dataset, covering 29 months and composed by 150 DGPS surveys recorded along 750m of sandy shore, giving an access to the morphodynamic of Biscarrosse beach at different timescales. In a first time, event scale analysis showed that sandy beach response to clusters is not the result of the sum of the impact generated by each storm of a cluster on the system. Thus, the cumulated effect of clusters, described in the literature is not verified here. The storm sequencing has also been studied: during a cluster, changes in hydrodynamics conditions (rising of the water level and/or wave height) are necessary to provoke a significant erosion of the system by the second storm. In a second time, we studied the seasonal scale dynamic of the beach/dune system (winter and summer seasons) with the purpose to highlight dominant processes involved at this timescale. Beach response to winter seasons not only depends on hydrodynamic conditions and previous beach profile, but also on erosion/recovery event sequencing, post-storm recovery, cross-shore and longshore sediment transport, the barline characteristics and RIP current positions. Summer seasons are here defined by the berm reconstruction. Recovery periods are both linked to hydrodynamic conditions and barline characteristics (e.g. position and shape).The study of successive winters and summers allowed us to identify interactions between seasons, and the influence of short-scale dynamics on the seasonal one. It also emphasizes the impact of urbanism and coastal management strategies on the system’s response, at different timescales

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Lu, Jun. "Développement de modèles prédictifs décrivant le couplage chimie-transport dans les sédiments naturels." Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2287/document.

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Abstract:

La gestion de sols ou sédiments contaminés par des métaux nécessite de pouvoir prédire la migration de ces métaux, dont la mobilité dépend des propriétés de transport du milieu ainsi que de la réactivité chimique de celui-ci (principalement réactions sorption/désorption). Pour étudier l'adsorption des cations métalliques (majeurs et traces) en condition dynamique, des expériences de transport en colonne ont été réalisées avec un sol pauvre en minéraux carbonatés et en matière organique. Considérant que la réactivité de ce sol était due essentiellement à la phase argileuse smectitique, un modèle d'adsorption basé sur les propriétés de rétention de la montmorillonite du Wyoming, utilisant la théorie des échangeurs d'ions multi-sites a été intégré à un code de transport 1D. Les prédictions calculées par ce modèle ont ensuite été comparées aux courbes de percées mesurées dans cette étude et reportées de la littérature. L'étude sur le transport réactif des cations majeurs a mis en évidence le rôle significatif des protons (et ce même à des pH proche de la neutralité), et a permis de valider le modèle pour le transport compétitif des cations majeurs (Na et Ca). Cependant, l'étude de la rétention de Zn(II) a mis en évidence une incohérence entre les résultats issus des expériences batch et ceux obtenus avec les expériences colonne, que l'on pourrait attribuer à la contribution d'une autre phase adsorbante (illite). Néanmoins, le modèle d'adsorption proposé a permis de reproduire avec une bonne satisfaction des données expérimentales de rétention de Zn(II) proposées dans la littérature et obtenues avec des expériences colonne
Management of soils or sediments contaminated by metals requires to predict the migration of metallic cations, whose mobility depends both on the transport properties of the medium and chemical reactivity of the system (principally sorption/desorption reactions). To study the sorption of metallic cations (major and trace) in dynamic condition, transport experiments using columns have been carried out with a soil poor in carbonated minerals and organic matter. Considering that the reactivity of this soil was mainly due to swelling clay minerals, a sorption model based on the sorption properties of the Wyoming montmorillonite and built according to a multi-site ion exchanger theory has been integrated into a 1D transport code. The predictions given by this model were then compared with the breakthrough curves measured in this study and those reported in the literature. The study of the reactive transport of major cations highlighted the significant role of protons (even at near neutral pH), and validated the model for major cations (Na and Ca). However, the study concerning Zn (II) showed a discrepancy between the results obtained from batch experiments and those issued from column experiments, which could be attributed to the contribution of another sorbent phase (illite). Finally, the proposed sorption model allowed reproducing with a good confidence experimental data reported from literature for sorption of Zn (II) in dynamic conditions

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Berni, Céline. "Processus de mobilisation et de transport de sédiments dans la zone de déferlement." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00673277.

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Abstract:

Ce travail porte sur les processus locaux de déstabilisation, d'érosion et de transport des sédiments sous l'action des vagues en zone de déferlement. L'étude s'appuie sur une modélisation physique menée dans le canal à houle du LEGI avec un sédiment léger pour respecter les similitudes de Rouse et de Shields. Dans ces expériences, nous développons des techniques de mesure optiques, acoustiques et de pression. Ces capteurs nous permettent de caractériser la couche limite en vitesses et en concentration mais aussi d'étudier la réponse du lit aux sollicitations des vagues via la quantification de profondeurs d'érosion, d'épaisseurs de la couche de sédiments en mouvement, fortement concentrée et de la transmission de la pression interstitielle. L'influence des non-linéarités de la houle sur le transport sédimentaire est étudiée, en particulier la dissymétrie de l'accélération (ou asymétrie). Elle est constatée sur la mesure de flux sédimentaire. Deux mécanismes sont identifiés. i) Une asymétrie hors de la couche limite conduit à une dissymétrie de vitesse dans la couche limite qui produit un transport net. ii) L'accélération hors de la couche limite est proportionnelle au gradient horizontal de pression et l'effort de pression qu'il suscite peut déstabiliser le lit (plug-flow). Nous vérifions dans nos expériences que la contrainte de cisaillement (caractérisée par le nombre de Shields) et le gradient de pression (caractérisé par le nombre de Sleath) peuvent alternativement déstabiliser le lit.

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Le, Normant Catherine. "Modélisation numérique tridimensionnelle des processus de transport des sédiments cohésifs en environnement estuarien." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT014H.

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Abstract:

Cette these porte sur la modelisation numerique tridimensionnelle du transport en suspension des sediments cohesifs en estuaire. Dans un premier temps, le modele numerique telemac-3d, qui simule les ecoulements tridimensionnels en riviere et en mer, a fait l'objet de nouveaux developpements afin de representer les processus propres aux sediments fins (phenomene de floculation, mouvements de la creme de vase, consolidation du fond vaseux). L'etude d'un estuaire schematique a montre les capacites du code a simuler les phenomenes caracteristiques des environnements estuariens: propagation de la maree, intrusion saline et formation du bouchon vaseux. Le modele a alors ete applique a un cas reel: l'estuaire de la loire. Le bouchon vaseux reproduit par le modele presente des caracteristiques (position dans l'estuaire, deplacements au cours de la maree) similaires a celles observees en nature. Le modele de creme de vase a aussi ete teste et il s'est avere utile pour une bonne representation de la dynamique sedimentaire estuarienne

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Yang, Junqing. "Assimilation de données variationnelles pour les problèmes de transport des sédiments en rivière." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004863.

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Abstract:

La prévision de la sédimentation d'une rivière requiert l'utilisation d'un modèle mathématique régissant l'écoulement et de données d'observation. Le but de ce travail est de proposer une méthode d'assimilation de données qui permet de reconstituer les champs en tenant en compte du modèle et des données d'observation. La méthode qui est proposée est fondée sur les techniques de contrôle optimal. On présente les problèmes de sédimentation et leurs approximations numériques, un algorithme de décomposition est introduit et sa convergence est étudiée. En préalable à l'exploitation à des problèmes réels, on a vérifié la faisabilité de la méthode variationnelle d'assimilation de données pour trois types de problèmes de transport des sédiments : 1) la détermination de la condition initiale, 2) l'identification des paramètres, 3) l'estimation de l'erreur de la modélisation. Les études de sédimentation sur le terrain conduisent à des problèmes numériques de très grande dimension, dans une dernière partie on s'est intéressé à des techniques permettant la réduction de l'espace de contrôle pour obtenir des problèmes d'une taille raisonnable

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Hérouin, Eric. "Capacité de transport de sédiments dans les cours d'eau en régime non-uniforme." Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO19011.

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Abstract:

Le transport solide en riviere a lieu pendant un evenement transitoire (crue) dans une geometrie non-uniforme ; or la plupart des lois donnant la capacite de transport solide ont ete etablies en regime uniforme. Apres une revue bibliographique, est analysee la contribution des differents facteurs au transport solide : contrainte au fond, intensite turbulente, vitesse debitante, pente du fond et les gradients longitudinaux et temporels de la cote de la surface libre et de la vitesse debitante. Une modification du parametre de schields critique en regime non-uniforme est proposee ; les effets transitoires sont presque toujours negligeables, contrairement aux effets lies a la pente. Une approximation au second ordre pres de la contrainte au fond est eloignee des simulations numeriques bases sur la resolution des equations de navier-stokes. Par ailleurs cette approximation suppose un regime non-uniforme asymptotique (gradients constants) qui n'est jamais atteint en riviere, sa portee operationnelle est donc nulle. Un modele unidimensionnel prenant en compte les ruptures de pente et l'inertie liee au transfert d'energie permet de rendre compte de maniere plus satisfaisante de l'evolution de la contrainte au fond et de l'intensite turbulente en regime non-uniforme. Enfin, la capacite de transport en regime non-uniforme est comparee a celle resultant de l'application des formules du regime uniforme. Les differents impacts se neutralisent mutuellement dans l'espace et dans le temps. Lors d'une crue sur un troncon homogene, l'ecart entre la capacite de transport en regime non-uniforme et celle calculee en supposant le regime uniforme, reste tres faible (quelques %). Suite a ce travail, il semble preferable de developper des modeles bases sur des descripteurs synthetiques de la geometrie du lit et du regime hydrologique a l'echelle du troncon homogene, plutot que de poursuivre dans une approche deterministe a l'echelle des processus elementaires.

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Armstrong, Lawrence. "Etude de l'érosion des berges et du transport de sédiments d'une micro-rivière à chenal droit : (Bank erosion and sediment transport in a microscale straight river)." Paris 7, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00130323.

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Yu, Zhaojie. "Quaternary Indian and East Asian monsoon reconstructions and their impacts on weathering and sediment transport to the ocean." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS189.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse est de restituer l'évolution passée des moussons asiatiques au cours du Quaternaire et d’en évaluer leurs impacts sur l’érosion continentale et les transferts sédimentaires terre-mer, à partir de l’étude de carottes marines collectées dans la Baie du Bengale, l'ouest de la mer des Philippines et la mer d'Arabie. La stratégie scientifique mise en œuvre implique des analyses minéralogiques (argiles), sédimentologiques (granulométrie laser) et géochimiques (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr et εNd) afin de restituer les zones sources sédimentaires, les conditions d’érosion et de transfert sédimentaires à l’océan. Les analyses de la concentration en élément des terres rares et des valeurs de l’εNd ont également été faites sur des échantillons d’eau de mer et de foraminifères collectés dans la Baie du Bengale afin de contraindre l’utilisation de ce traceur dans un contexte de très forts changements saisonniers de débit des fleuves Himalayens. Cette stratégie nous a permis, entre autre, de restituer les précipitations de mousson du domaine ouest tropical Pacific au cours du Quaternaire et d’établir un lien avec l’évolution à long terme de la dynamique de circulation méridienne de type ENSO. Nous avons également apporté de nouvelles contraintes sur l’utilisation du traceur εNd dans les foraminifères de la Baie du Bengale en vue d’en restituer la dynamique passée de l’érosion himalayenne
The main objective of this PhD study is to reconstruct the evolution of the Asian monsoons during the Quaternary and their impacts on the continental erosion and sedimentary transfers from land to sea by the investigation of sediments cores collected in the Northern Bay of Bengal, the western Philippines Sea and the Arabian Sea. The implemented scientific strategy involves mineralogical (clay size fraction), sedimentological (grain-size laser) and geochemical (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr and εNd) analyses in order to establish sedimentary sources, conditions of erosion and transfer of sediments to the Ocean. The analyses of the concentration of Rare Earth Elements (REE) and εNd were also made on seawater and foraminifera samples to better constrain the εNd as a proxy of weathering in a context of strong seasonal variations of sediment discharges by Himalayan rivers. Clay mineralogy and laser grain-size analyses have been conducted on sediments from core MD06-3050 collected on the Benham Rise (Philippines Sea). Siliciclastic grain-size results indicate variations of the relative proportion of three grain-size sub-populations corresponding to eolian dusts (EM2 about 9-11 μm) and Luzon rivers inputs (EM1 about 2-5 μm and EM3 about 19-25 μm). The long-term evolutions of the EM1/EM2 and smectite/(illite+chlorite) ratios permit to reconstruct variations of the contribution of detrital material deriving from the volcanic arc of Luzon and rainfall intensity of this tropical region. At long time scale, periods of intensification of monsoon rainfall on Luzon are associated to a reduction of precipitation on central China. These periods are also associated to an increase of the zonal gradient of sea surface temperatures on the equatorial Pacific Ocean suggesting a strengthening of El Niña conditions. These results highlight for the first time a strong role of the dynamics of the meridian circulation of ENSO on the long-term changes of rainfall of the tropical western Pacific during the Quaternary. In the Arabian Sea, clay mineralogy, siliciclastic grain-size, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio and εNd were analysed on Quaternary sediments of the IODP site U1457. Our results suggest a change in the relative proportions of sediments from the Deccan Trapps (smectite) and the Indus river (mainly illite and chlorite). Variability of sedimentary sources and sediment transport (turbidites activity) to the Indus Fan have been reconstructed and attributed to monsoon rainfall and the sea level variations. The concentrations of REE combined with εNd were analysed on seawater samples collected in June 2012 along a North-South cross section in the Bay of Bengal. We highlighted from normalized REE patterns that the contributions of dissolved REE from the Ganges-Brahmaputra river system was the main source of the dissolved REE of surface waters of the Bay of Bengal, whereas the desorption of lithogenic particles dominate the dissolved REE of the intermediate and deep waters masses. We then revalued the residence time of the dissolved REE in the Bay of Bengal. A comparison of εNd, obtained just before the increase of the Ganges-Brahmaputra river discharge inferred by Indian monsoon rainfall, with the results obtained by Singh and al. (2012) for seawater samples collected after the peak of river discharge, allowed us to highlight for the first time a seasonal variability of seawater εNd of the Bay of Bengal. εNd have been analysed on planktonic foraminiferas of core MD77-176 located at 1375 m water depth to reconstruct for the first time the seawater εNd record of the intermediate waters masses of northern Bay of Bengal for the last 27 kyr. This new seawater εNd record of the Northern Bay of Bengal give us new constrain for this proxy already used to reconstruct past changes of the Himalayan weathering

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Huynh, Cong Hoai. "Modélisation du transport sédimentaire : application au littoral vietnamien." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT014H.

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Abstract:

Ce travail repose sur le développement et la validation d'un modèle morphologique des zones côtières. Ce modèle est constitué de trois modules en interaction : le modèle de houle, le modèle de courant, le modèle de transport de sédiment et d'évolution du fond. Une comparaison entre le modèle Rcpw (Bruce et al. 1986) et le modèle Refdif (Kirby et Dalrymple 1994) est réalisée sur plusieurs cas test. Le modèle Refdif basé sur l'approximation parabolique de l'équation de Berkhoff est choisi comme modèle de vague pour cette étude. Le modèle courant résout les équations en eaux peu profondes 2D instationnaires. Ce modèle est forcé par le modèle de vague à travers le tenseur de radiation de Longuet-Higgins et Steward (1964). Le cisaillement au fond, résultant du courant et des vagues, est modélisé à partir de la théorie de Van Rijn (1993). Plusieurs types de conditions aux limites sont implémentées dans le modèle. La modélisation du transport de sédiment, longitudinal ou transversal à la côte, est celle développée par Watanabe (1986). Le modèle d'évolution du fond repose sur l'équation de conservation de la masse de sédiment. Plusieurs expériences de validation sont réalisées en considérant séparément chacun des modèles (vague, courant, évolution du fond) dans un premier temps, puis dans un second temps, en considérant le modèle morphologique complet dans lequel les trois modules sont couplés. Ces validations sont réalisées en comparant les résultats du modèle à des solutions analytiques ou des données expérimentales. Le modèle morphologique est alors appliqué à trois cas réalistes : - la simulation des vagues et du courant près d'une côte limitée par deux groins, - L'évolution du profil d'une plage sous l'effet d'un transport de sédiment transversal à la côte dû à la houle, - L'évolution morphologique de la plage de Phan Thiet au Viet Nam sous l'action de la houle et du courant.

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Recking, Alain. "Etude expérimentale de l'influence du tri granulométrique sur le transport solide par charriage." Villeurbanne, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0113/these.pdf.

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Abstract:

Le but de cette thèse est l'étude expérimentale de l'influence du tri granulométrique sur le transport solide par charriage. Dans un premier temps, les résultats des mesures en canal complétés par les données de la bibliographie ont permis de constituer un jeu de données de 1449 valeurs pour des écoulements sur matériaux uniformes. Ce jeu de données a servi à valider des lois de frottement et de transport. Dans un second temps, des expériences d'écoulements réalisés sur matériaux à granulométrie étendue ont permis de remettre en question la notion d'équilibre. Des fluctuations du débit solide, de la pente et de l'état de pavage du lit appelées nappe de charriage semblent être une manifestation directe du phénomène de tri sédimentaire. En contrôlant la teneur en sable de la couche charriée, ces structures sont à l'origine d'une fluctuation de l'efficacité de transport, et des phénomènes de fluctuation. Des modèles ont été proposés et semblent confirmer la justesse de ces hypothèses
The overall aim of the present research is to understand the effects of grain sorting on bedload. In a first step, experimental results in addition to available data of the literature are used to constitute a data set of 1449 values. This data set permitted to valid friction and transport laws for flows over uniform materials. In a second step, experiments were performed over poorly sorted sediments, and no equilibrium slope was obtained whatever the run and the experiment duration. Instead a periodic pattern fluctuation was observed, affecting the bed slope, the bed load discharge, and the bed state (varying from armour to fine bed). A special bed form resulting from grains sorting, called “bed load sheets” appears to be the keystone of the fluctuating process. The concept of transport rate efficiency is used to demonstrate that grain sorting may control the fluctuation periods and amplitudes by controlling the sand content of the bed load mixture. This hypothesis permits to reproduce the amplitude of mean bed slope fluctuations observed with the long experiments for different slopes and sediment mixtures

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Spielmann, Karine. "Modélisation de la dynamique morphologique d'un profil de plage." Aix-Marseille 2, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX22036.

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Chiodi, Filippo. "Approche multi-échelle à la morphodynamique des rivières : transport des sédiments, barres et méandres." Paris 7, 2014. http://www.theses.fr/2014PA077047.

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Abstract:

Cette thèse se consacre à trois problèmes de morphodynamique des rivières. Le premier concerne le transport des sédiments, pour lequel un modèle diphasique est proposé, modèle valide à la fois dans le régime visqueux ainsi que turbulent. Ce modèle décrit la transition entre transport en charriage et en suspension lorsque l'on augmente le nombre de Shields. Le deuxième thème est la formation des barres alternées. Nous revisitons l'analyse de stabilité linéaire de cette forme de lit afin de souligner le rôle joué par la longueur de saturation, démontrant que la longueur de saturation contrôle la transition des rides aux barres alternées. La troisième partie de cette thèse, la plus développée, est dédiée à la formation des méandres. Au moyen des équations RANS en 3D, nous procédons à une description détaillée de l'hydrodynamique dans un canal avec à la fois un lit modulé ainsi que des berges ondulées. L'analyse de stabilité linéaire couplé au transport des sédiments nous donne le taux de croissance, la vitesse de migration et la forme du lit pour des berges à nombre d'onde k donné. Ces prédictions présente un accord quantitatif avec les données expérimentales que nous avons obtenue sur un ruisseau: la relation de dispersion complète peut être interpolée avec des paramètres raisonnables, et nous reproduisons également la modulation du lit. De manière qualitative, nous identifions le mécanisme responsable de cette instabilité. Ce mécanisme est diffèrent de celui proposé par Einstein ainsi que de la résonance proposé par Blondeaux & Seminara. Enfin, nous montrons que les équations moyennées sur la profondeur (Saint-Venant) ne permettent pas de reproduire cette instabilité
This thesis has been devoted to three different problems related to the morphodynamics of rivers. The first of them concerns sediment transport, for which a two-phase flow model has been proposed, valid in both viscous and turbulent regimes. As a main result, this model describes the transition from bed load to suspended load when the Shields number is increased. The second subject was the formation of bars. We revisited the linear stability analysis of these bedforms in order to emphasize the role played by the saturation length. We have shown that this saturation length controls the transition from ripples to bars. The third and most developed aspect of this PhD work was dedicated to the formation of meanders. By means of 3D RANS equations, we have performed a detailed description of hydrodynamics in a channel with both modulated bed and undulating banks. Coupled to sediment transport, the linear stability analysis of the problem gives predictions for the growth rate, the migration velocity and the shape of the bed for given meandering banks of wavenumber k. These predictions are in quantitative agreement with experimental data we obtained in a small flume: the entire dispersion relation is fitted with reasonable parameters of the modeling, but also the bed modulation is correctly reproduced. On the qualitative sicle, we have identified the mechanism responsible for this instability. This mechanism is different to thàt proposed by Einstein and it is also different to the resonance proposed by Blondeaux & Seminara. Finally, we have shown that depth-averaged (Saint-Venant) equations are not able to reproduce the instability

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Nguyen, Thi Hai Yen. "Modélisation des écoulements et du transport de sédiments au voisinage de structures immergées : application aux cages d'aquaculture." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMC203/document.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce manuscrit portent sur les courants et le transport de matière solide en suspension, au voisinage de grandes structures immergées en eau peu profonde. Nous avons focalisé notre étude sur le cas de cages d'aquaculture installées dans la rade de Cherbourg. Situées dans une zone de fort courant, elles impactent leur environnement en modifiant l'écoulement et la turbidité locale. En dépit de nombreuses études déjà disponibles sur l'impact hydrodynamique de tels obstacles, de nombreuses questions se posent encore concernant l'écoulement sous la cage, la production de turbulence, l'érosion du sol et la remise en suspension de sédiments, ainsi que le devenir des déchets produits par la cage. Nous avons choisi de développer trois approches complémentaires pour apporter des éléments de réponse à ces questions. La thèse débute par une étude purement théorique de l'hydrodynamique au voisinage d'un obstacle immergé, assimilé à un milieu poreux, et dans une géométrie simplifiée. Ce modèle bi-dimensionnel, dans le plan vertical, donne de premiers ordres de grandeurs concernant la chute de pression motrice le long du courant, l'accélération du fluide sous la cage, la production de turbulence. Cette étude est suivie d'une analyse numérique de ce même modèle, dans laquelle certaines approximations seront levées. En particulier, le modèle numérique permet de considérer des cages plus imperméables que celles analysées par le modèle théorique. Il est cependant limité en nombre de Reynolds, et a été appliqué avec des échelles réduites. Ce modèle numérique a permis d'analyser le lien direct entre le coefficient de traînée effectif de la cage et diverses quantités-clés : le débit à travers la cage, la chute de pression le long du courant, la production de turbulence et l'apparition d'une zone de recirculation à l'arrière de l'obstacle. Ce dernier effet, visible seulement pour des cages très imperméables, a un impact notable sur le transport de sédiments et d'effluents : lorsque l'arrière de la cage devient une zone morte (zone de recirculation), l'essentiel du débit passe au dessous, ce qui crée de fortes survitesses et produit de la turbulence. Celle-ci peut alors entraîner des particules indésirables dans la zone morte, ce qui augmente notablement la complexité de leurs trajectoires et retarde leur évacuation. Enfin, ces études théoriques ont été complétées par des mesures vélocimétriques et turbidimétriques à l'amont et à l'aval d'une grande cage installée dans la rade de Cherbourg. Celles-ci confirment la présence d'une survitesse en provenance du dessous de la cage, comparable à celle prédite par le modèle théorique. Dans le cas d'une cage très peu perméable, la persistence d'une forte turbidité a été mesurée à l'aval de celle-ci, en accord qualitatif avec les simulations numériques
This manuscript presents investigations of current and sediment transport in the vicinity of large immersed structures in shallow water flows. It focuses on aquaculture cages installed in the roadstead of Cherbourg. Being located in a high stream zone, these obstacles have a non-negligible effect on currents as well as turbidity. In spite of numerous references on this topic, many questions still arise concerning the environmental impact of such objects. Quantitative information are still needed about the flow below the cage, turbulence production, erosion of the sand bed, sediments resuspension, and evacuation of effluents. To deal with these open questions, we have chosen to develop three complementary approaches. The thesis starts with an analytical study of the flow in a simplified two-dimensional model containing a large rectangular porous structure. Only the motion in the vertical mid-plane of the obstacle is considered. This preliminary model provides estimations of various dynamic quantities, like the velocity increase below the cage, the decay of piezometric pressure along the stream, and turbulence production. Then follows a numerical analysis of the very same flow, based on less stringent approximations. Because of the high cost of computations, simulations have been done at a reduced scale. Nevertheless, they confirm most of the findings of the analytical approach for very permeable cages, and provide crucial information also about weakly permeable cages which were out of reach of the analytical model. In particular, the formation of a recirculation cell behind such cages, together with turbulence production, have been studied with the numerical model. This effect has been observed to affect sediment and effluent transport: when the flow at the rear of the cage takes the form of a cell with closed streamlines, the cage can be thought of as closed and most of the flow passes below. This creates large velocity gradients and produces turbulence which significantly increases the dispersion of sediments and effluents. These particles are then likely to be captured for some time in the cell, instead of being evacuated away. In addition to these theoretical approaches, in-situ current and turbidity measurements have been performed upstream and downstream of a large cage immersed in the roadstead of Cherbourg. They confirm the existence of a fast stream emerging from below the cage. Vertical streamwise velocity profiles have been shown to agree with theoretical ones, in the case of a very permeable cage. Also, large turbidity levels have been recorded at the rear of a weakly permeable cage, in qualitative agreement with simulations

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Nagel, Tim. "Étude numérique des interactions multi-échelles écoulement-sédiment-structure par une approche multiphasique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI050/document.

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Abstract:

Le travail réalisé dans cette thèse a consisté en le développement et l'utilisation des modèles numériques pour étudier les interactions multi-échelles entre une éolienne offshore et la dynamique locale océanique et sédimentaire. Dans une première partie, les interactions entre le système couplé océan-sédiment et le sillage atmosphérique généré par une turbine éolienne offshore sont étudiées à l'aide d'un modèle numérique 2D développé au cours de la thèse et écrit en fortran. Ce modèle résout les équations de Barré-De-Saint-Venant pour l'océan et l'équation d'Exner pour le sédiment. Dans un seconde partie, le phénomène d'affouillement 3D autour d'un cylindre vertical est étudié à l'aide d'un modèle diphasique eulérien-eulérien, sedFoam, implémenté dans la boîte à outils numériques OpenFOAM. L'approche diphasique permet de tenir compte des processus de petite échelle en s'affranchissant des hypothèses classiquement faites pour la modélisation du transport sédimentaire, notamment la corrélation locale entre le flux de sédiments et la contrainte de cisaillement fluide sur le fond.Concernant l'impact du sillage atmosphérique généré par une turbine, nous avons montré que celui-ci peut générer des allées tourbillonnaires dans l'océan. La dynamique turbulente océanique est alors contrôlée par le paramètre de sillage S=Cd D/H, où D est le diamètre du sillage au point d'impact sur la surface de l'océan, Cd est le coefficient de la loi de friction quadratique entre l'océan et le fond et H la profondeur de l'océan. Une paramétrisation des flux turbulents basée sur S est proposée pour modéliser la dynamique océanique dans des modèles à plus grande échelle de type RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes). Les résultats montrent que la dynamique océanique a une rétro-action sur la puissance du vent disponible. Les résultats montrent également que la dynamique sédimentaire instantanée est couplée à la dynamique océanique. Cependant, les variations de l'élévation du fond marin sont faibles (mm/mois) et l'impact morphodynamique du sillage est négligeable.Concernant la simulation diphasique de l'affouillement, après une validation du modèle sur des configurations 1D et 2D, des simulations tridimensionnelles autour d'une pile cylindrique sont présentées. Dans un premier temps, une configuration sans sédiments est réalisée afin de valider la capacité du modèle de turbulence URANS (Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes) développé dans ce travail de thèse à reproduire les structures tourbillonnaires responsables de l'affouillement comme le tourbillon en fer à cheval et le lâché tourbillonnaire à l'aval du cylindre. Ensuite, les premières simulations diphasiques 3D de l'affouillement autour du cylindre ont été réalisées en régime de transport de type lit-mobile. Ces simulations constitue un véritable challenge en terme calcul numérique à haute performance. La comparaison favorable des résultats de simulations avec les résultats expérimentaux de la littérature apporte la preuve de concept que l'approche diphasique est pertinente pour étudier des configurations d'écoulements complexes instationnaire et tridimensionnelle. Les résultats de simulation sont ensuite analysés pour étudier la relation entre le flux local de transport de sédiments, la valeur de la contrainte fluide sur le fond et la pente locale du lit sédimentaire. La déviation par rapport aux résultats obtenus en écoulement uniforme permet d'identifier les mécanismes prépondérant de transport associées au tourbillon en fer à cheval, à la pente de fond et aux tourbillons lâchés dans le sillage du cylindre. Les résultats obtenus montrent une sensibilité à la résolution numérique en particulier à l'aval du cylindre illustrant le besoin de réaliser des simulations des grandes échelles turbulentes diphasiques
The work undertaken in this PhD thesis was to develop and use numerical models to investigate the multi-scale interactions between an offshore wind turbine and the local ocean and sediment dynamics. First, the interactions between the coupled ocean-sediment system and the atmospheric wake generated by an offshore wind turbine are investigated using an idealized two-dimensional model developed during this Phd thesis and written in fortran. The model integrates the shallow water equations for the ocean together with the Exner equation for the sediment bed. In a second part, the 3D scour phenomenon around a vertical cylinder in a steady current is studied using a two-phase flow eulerian-eulerian solver, sedFoam, written within the framework of the numerical toolbox OpenFOAM. The two-phase flow approach accounts for small-scale processes by avoiding the traditional assumptions made for sediment transport modeling, such as a local corre- lation between the sediment flux and the fluid bed shear stress.Regarding the atmospheric wake generated by a turbine, the results shows that its impact on the ocean’s surface can generate vortices. The resulting turbulent ocean dynamics is controlled by the wake parameter S = CdD/H, where D is the wake diameter at the impact location on the ocean surface, Cd is the quadratic friction coefficient between the ocean and the sediment and H is the oceanic layer depth. A turbulence parameterization based on S is proposed, allowing for upscaling simulations in larger scales Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) models. It is shown that the ocean dynamics has an effect on the available wind power. The results also show that the instantaneous sediment dynamics is strongly coupled with the ocean one but that the overall seabed elevation variations remain small (a few millimeters/month). The morphodynamic impact of the wake is thus negligible.Concerning the two-phase flow simulation of scour, sedFoam is first validated on 1D and 2D configurations. Then, 3D simulations around a vertical cylindrical pile are presented. At first, a validation of the Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) turbulence model developed in this work is performed on a configuration without sediment. The results show that the vortices structures responsible for scouring, the Horse Shoe Vortex (HSV) and the vortex-shedding in the lee of the cylinder are correctly reproduced. Then, 3D two-phase flow simulations of the scour around a cylindrical pile have been carried out in a live-bed configuration. This work is the first attempt to model 3D scour phenomenon using the two-phase flow approach. Such simulations represent a real challenge in terms of high performance computing. The good agreement between the numerical predictions and the literature experimental results provide the proof of concept that the two-phase flow approach can be used to study complex 3D and unsteady flow configurations. The relationship between the local bed shear stress, the sediment flux and the local sediment bed slope is further investigated. The deviation of the results from a uniform flow configuration is further analyzed to identify the relevant sediment transport mechanisms associated with the HSV, the slope in the scour mark and the vortex-shedding downstream of the cylinder. Finally, the numerical results show a grid sensitivity of the morphological predictions in the lee of the cylinder that are most probably related to small-scale resolved vortical structures. This highlights the need for two-phase flow Large Eddy Simulations on this configuration in the future

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Lafaye, de Micheaux Hugo. "Traitement d'images pour la ségrégation en transport de sédiments par charriage : morphologie et suivi d'objets." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSES008/document.

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Abstract:

Le transport de sédiments en rivières et torrents reste un phénomène mal compris en raison de la polydispersité des particules et de la ségrégation résultante. Il a été mené une étude expérimentale sur un canal permettant d’étudier la ségrégation en charriage d’un mélange de deux classes de billes. Le déplacement collectif des billes est enregistré sous la forme de séquences vidéos. Cette thèse traite des méthodes de traitement d’images développées pour analyser les données obtenues. Premièrement, nous avons développé une méthode de segmentation d’images pour étudier l’influence de l’infiltration de particules fines sur l’évolution d’un lit mobile. Avec cette méthode d’analyse, une étude expérimentale a permis de montrer que l’évolution de la pente du lit présente une décroissance exponentielle. Deuxièmement, nous avons optimisé les algorithmes déterministes de suivi de particules pour permettre l’étude des trajectoires sur l’intégralité du phénomène de ségrégation, ce qui n’était pas possible dans les travaux précédemment effectués à Irstea. Nous avons de plus mis en place des mesures d’évaluation et conçu des vérités terrains afin d’apprécier la qualité des résultats. Des gains de temps, cohérence, précision et mémoire ont été quantifiés. Troisièmement, nous avons développé un nouvel algorithme basé sur le filtrage particulaire à modèles multiples pour mieux gérer les dynamiques complexes des particules et gagner en robustesse. Cette approche permet de prendre en compte les erreurs du détecteur, les corriger et ainsi éviter des difficultés lors du suivi de trajectoires que nous rencontrons notamment avec l’algorithme déterministe
Sediment transport in rivers and mountain streams remains poorly understood partly due to the polydispersity of particles and resulting segregation. Experiments in a channel were carried out to study bedload transport of bimodal bead mixtures. The behavior of the beads is recorded through video sequences. This work is about the development of image processing methods to analyse the obtained data. Firstly, we developed a method of image segmentation to study the infiltration of fine particles and its influence on the evolution of bed mobility. Thanks to this method, an experimental study shows that the bed slope evolution follows an exponential decay. Secondly, we optimised deterministic tracking algorithms to enable the study of trajectories on long-duration phenomena of segregation, which was not possible with previous work done at Irstea. Moreover we set up relevant evaluation measures and elaborated ground truth sequences to quantify the results. We observed benefits in execution time, consistency, precision and memory. Thirdly, we developed a new algorithm based on multiple model particle filtering to better deal with complex dynamics of particles and to gain robustness. This approach allows taking unreliable detections into account, correcting them and thus avoiding difficulties in the target tracking as encountered with the deterministic algorithm

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Ben, Brahim Mouldi. "Le transport et la sédimentation de la matière en suspension dans l'Atlantique Nord-Est et dans l'estuaire de la Seine." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066064.

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Abstract:

Etude de la granulometrie des particules fines en suspension dans l'ocean atlantique nord-est et l'estuaire de la seine. Determination de la concentration en masse et evolution des flux instantanes au cours d'une maree. Influence du melange eau douce-eau salee sur la granulometrie des suspensions dans l'estuaire de la seine. Mise en evidence du mecanisme fondamental de formation du bouchon vaseux. Mise en evidence des caracteristiques specifiques des suspensions de l'atlantique et de la mediterranee, et de l'advection de l'eau mediterraneenne a 1000m de profondeur en atlantique

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Guarracino, Maud. "Contrôle hydrodynamique du transfert de la matière particulaire sur la marge continentale du Golfe du Lion." Perpignan, 2004. http://www.theses.fr/2004PERP0575.

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Abstract:

Un suivi à long terme des flux particulaires, intégrés à l'échelle mensuelle, de la température et de la variance du courant, mesurées toutes les heures, est réalisé sur la marge continentale du Golfe du Lion depuis Octobre 1993. Cette étude doit définir la variabilité spatiale de l'intensité et de la nature des flux particulaires, discriminer leur variabilité temporelle, et enfin analyser le rôle des facteurs contrôlant les échanges de matière entre la zone côtière et l'océan ouvert. Les facteurs de contrôle sont les sources de matière (apports fluviatiles, dépôts atmosphériques, indice de resuspension) et les processus d'échanges entre le plateau et le large (température comme indicateur de plongée d'eau froide, variance du courant). Les analyses statistiques montrent que le transfert de la matière particulaire vers l'océan profond n'est pas contrôlé par les sources de matière mais par la variabilité du courant Nord et la formation des eaux denses hivernales. Pour définir les régions d'importation des eaux du bassin et d'exportation des eaux du plateau, et le processus hydrodynamique prédominant l'exportation de la matière du plateau, des simulations numériques évaluent l'impact des forçages locaux (tension du vent, flux de chaleur, bilan hydrique) sur la variabilité des processus hydrodynamiques, et sur la variabilité induite de l'exportation de matière du plateau. Des gradients d'exportation d'Est en Ouest sur le plateau apparaissent ainsi qu'une corrélation positive entre l'exportation de matière du plateau et les flux particulaires sur la pente et enfin le rôle prépondérant des plongées d'eaux froides sur la variabilité interannuelle des flux particulaires
A long term experiment of monthly downward particle fluxes and hourly currents and temperature has been initiated in 1993 on the continental slope of the Gulf of Lions. This study aims at describing the spatial variation of the intensity and nature of particle fluxes, discriminating the temporal flux variability, and analysing the role of some forcing factors in the control of particle exchange across the margin. Forcing variables include sources of particulate matter on the shelf (river inputs, atmospheric input and resuspension) and cross-slope exchange mechanism derived from in-situ temperature and current records. The statistical analysis of the long term time series underlines that the transfer of particulate matter to the deep ocean is not forced by the sources of matter, and mass fluxes are likely controlled by the meandering of the Northern Current and by winter dense water formation. Numerical simulations have been carried out to check these hypotheses as well as to define the spatial structure of the water exchanges between the continental shelf and the basin and the major hydrodynamic mechanism which controls the export of matter to deep ocean. This modelling approach scans the impact of local atmospheric forcing (wind stress, heat fluxes, precipitation-evaporation budget) on the variability of the oceanic circulation and of mass fluxes within the canyons. Some results showed an East-West gradient of matter export on the shelf, a positive correlation between matter inputs from the shelf and particle fluxes measured on the slope as well as a positive correlation between anomalies of dense water formation rates and interannual variability of particle fluxes

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Li, Fung-Chun. "L'estimation du taux d'érosion actuel en fonction des sédiments transportés par les rivières à Taiwan =." Nice, 2009. http://www.theses.fr/2009NICE4009.

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Abstract:

En dernier ressort, la topographie terrestre est le résultat d’un équilibre entre deux mécanismes antagonistes, la tectonique et l’érosion (Harrison, 1994). A Taiwan, la forte pluviosité tropicale et la surrection rapide de la chaîne de montagnes de collision se conjuguent pour engendrer de forts taux d’érosion et une dénudation rapide. A partir d’analyse du transport de sédiments par les rivières, Li, Y. H. (1976) a fourni la première estimation du taux d’érosion moyen de la Chaîne Centrale, au minimum 1,365 mg/cm2yr, suivi par de nombreux auteurs (e. G. Dadson, S. J. Et al. 2003 ; Angelier J. Et al. 2005 ; Li F. C. Et al. 2005ab ; Luo et al. 2005). Une évaluation complète des facteurs contrôlant les taux d’érosion exige des analyses et synthèses des mesures détaillées du transport des sédiments à travers une gamme d’échelles de temps. L’objectif de la recherche présentée ici est de calculer les taux d’érosion des montagnes de Taiwan à partir d’une étude géostatistique accompagnée d’extrapolation des données sur les sédiments en suspension des rivières dans les stations hydrologiques. Trois problèmes particuliers concernent 1. Les limitations de données, 2. La validité et la fiabilité des données, et 3. Les limites financières relatives au recueil et au traitement des données ? Deux questions sont abordées en conclusion pour préparer les futures recherches : 1. Les limites de la méthode des moyennes arithmétiques, des méthodes de Voronoï et des Isopleths concernant le calcul des taux d’érosion annuels, 2. La signification comparée des taux d’érosion instantanés et finis. Une quantification des quantités de sédiments annuellement transportées par les rivières de Taiwan est présentée, de 1994 à 2001. Des phénomènes particuliers comme les typhons tropicaux et aussi les conséquences des séismes sur l’érosion, qui jouent un rôle majeur pour certaines années, font l’objet de considérations particulières
The Earth’s topography ultimately reflects a balance between two competing mechanisms, tectonics and erosion (Harrison, 1994). In Taiwan, the large amounts of rainfall and the rapid uplift of the collision mountain belt concur to produce high erosion rates and rapid denudation? Based on consideration of sediment transport in rivers (Li, Y. H. 1976) provided the first evaluation of the average denudation rate of the Central Range, at least 1,365 mg/cm2yr, being followed by many authors. A complete evaluation of the controls on erosion rate requires analyses and syntheses of detailed measurements of sediment transport across a range of timescales. The research goal is to calculate mountain erosion rate of Taiwan and its research method focus on geo-statistics method with the original data of records of river suspended sediments measurement. This study has three problems anticipated. 1. Limitation of data, 2. Validity and reliability of data and 3. Financial limitation about this calculation work. There are two questions should be discussed in the conclusion in the future : 1. The limitations of Arithmetic mean, Voronoi and Isopleths method about the calculation on annual erosion rates, 2. The significant meaning for both instantaneous rate and finite rate. We will make contributions on annually river sediment transport in Taiwan form 1994 to 2001 in the future. This study will calculate the averaged annual erosion rate and its comparisons for special events such as typhoons and earthquake effects for Taiwan in specific years

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Jodeau, Magali. "Morphodynamique d'un bac de galets en rivière aménagée lors de crues." Lyon 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/19/81/25/PDF/these_Jodeau_electronic.pdf.

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Abstract:

Ce travail porte sur la morphodynamique d'un banc de galets en rivière de montagne aménagée, l'Arc (Maurienne, France). L'analyse s'appuie sur des observations de terrain détaillées menées lors de trois chasses de dégravage et d'une crue naturelle. Des méthodes de suivi innovantes ont été exploitées et améliorées (LS-PIV et analyse de photographies aériennes). A partir des observations expérimentales, une description du transfert des matières en suspension dans le cours d'eau est proposée pour les chasses. Les modifications morphologiques du banc de galets sont interprétées sur les quatre épisodes de débit important, mais aussi sur les périodes inter-événements. Au cours du temps, un renforcement du banc est observé, malgré les effets d'érosion/dépôt antagonistes des événements, crue ou chasse, et des érosions marques de chenaux de jonction transversaux à la surface du banc. Les dépôts de sédiments fins la surface du banc ont été évaluées. D'autre part, des modélisations numériques bidimensionnelles avec le code RUBAR20TS ont été utilisées pour modéliser les écoulements hydro-sédimentaires pour une chasse et une crue naturelle. Les modifications morphologiques calculées pour une chasse sont qualitiativement proches de celles observées
This work deals with morphodynamics of a gravel bar in an engineered moutain stream, the River Arc (France). The analysis is based on field measurements during three reservoir releases and a natural high flow event. Original methods have been used and improved (LS-PIV and analysis of aerial pictures). The evolution of suspended sediments aong the rver is described accortidng to obeservations during flushing flows. Morphological changes of the studied gravel bar were analysed for the four events, and for in-between time periods. Over the thime of the study, the bar was strengthened, even if the flushings and the flood induced opposit changes and transverse channels were deeply eroded. Deposits of line sediments have been estimated on the entire surface of the gravel bar. Moreover numerical modelling owing to RUBAR20TS has been performed to calculate flows fields and sediment transport during a flushing event and during the flood. Qualitatively n calculated morpological changes agree with measurements

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Dussart-Baptista, Ludivine. "Transport des particules en suspension et des bactéries associées dans l'aquifère crayeux karstique haut-normand." Rouen, 2003. http://www.theses.fr/2003ROUES035.

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Au cœur des préoccupations régionales, les problèmes de turbidité rencontrés au niveau des systèmes de distribution en eau potable suscitent un grand intérêt, autant sur le plan économique que sur le plan sanitaire, et ont donné lieu à de nombreux travaux. Un des objectifs de cette étude, a été d'évaluer la validité de la turbidité, et des bactéries fécales, comme indicateurs de la qualité sanitaire de l'eau. L'origine du déclenchement des épisodes turbides et la nature des matériaux restitués ont également été étudiées. Dans ce but, les relations entre la nature et les quantités des matières en suspension (MES) et les concentrations en bactéries planctoniques et adhérentes aux particules en suspension ont été analysées sur le système karstique de Norville, constitué d'un point d'introduction, d'une source de surverse et d'un forage exploitant les eaux de la craie sous les alluvions. Cette approche originale, couplant des données hydrologiques et bactériologiques, a permis (i) de montrer que les conditions de transfert et/ou stockage partiel des communautés bactériennes dans le système karstique sont dépendantes de l'historique des chroniques hydrologiques et (ii) d'appréhender l'influence de l'exploitation du forage sur la dégradation de la qualité de la ressource. La mise en évidence de la présence récurrente dans le système karstique d'une espèce bactérienne (Pseudomonas oryzihabitans), spécifiquement associées aux MES, et de sa résistance exceptionnelle au chlore sous la forme adhérente, a en outre conduit à poser le problème des risques sanitaires liés aux biofilms
In the heart of the regional concerns, the problems of water turbidity occurring in the drinking water supply systems cause a great interest at an economic and sanitary point of view, and consequently give place to many studies. One of the objectives of this study was to evaluate the sanitary significance of the water turbidity and bioindicator concentration. The origin of the turbid events and the nature of the discharged materials were also investigated. In this aim, relations between the turbidity and the concentration of planktonic and sessile bacteria were analysed on the karstified site of Norville that comprises a sinkhole, a spring and a well-bore working chalk waters under alluvium. This original approach, that associated hydrogeological and microbiological measurements, allowed (i) to show that transfer and/or storage of bacterial populations within the karstified system are dependent of the previous hydrological events and (ii) to evaluate the influence of the well-bore exploitation on the deterioration of the water quality. Moreover, the recurring presence in the karstified system of a bacterial species (Pseudomonas oryzihabitans) that was always associated with suspended particles, and its high resistance to chlorine in the sessile status, questioned on the biofilm sanitary risk

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Absi, Rafik. "Modélisation de la turbulence pariétale et du transport de sédiments dans des couches limites oscillantes." Caen, 2001. http://www.theses.fr/2001CAEN2016.

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Notre étude a porté sur la résolution de quelques problèmes qui se posent à l'environnement marin. Sa connaissance dans sa globalité semble difficile à cerner compte tenu des nombreux phénomènes qui le composent. L'effet des écoulements oscillants, que produit la houle au voisinage du fond marin, sur le transport des sédiments, constitue l'un des problèmes qui ont retenu notre attention. La prédiction du transport de ces sédiments dépend principalement du modèle de turbulence utilisé en couches limite oscillante. Pour résoudre ce problème, nous avons commencé par étudier des profils expérimentaux du flux turbulent R12 issus de mesures sur des fonds fixes. Ceci nous a permis de proposer une expression analytique instationnaire pour R12 à partir de laquelle nous avons obtenu un premier modèle de viscosité turbulente dépendant du temps. La description exponentielle instationnaire pour R12 nous a permis de proposer un second modèle. Ceci d'une part, et d'autre part nous avons introduit la condition entropique qui est une correction à la renverse appliquée à la viscosité turbulente. Ces données fondamentales pour la compréhension du phénomène nous ont permis d'établir un lien entre ces modèles et les modèles basés sur l'énergie cinétique de la turbulence. Les différentes simulations qui ont porté sur la majorité des cas étudiés nous ont aidé à tester les modèles de turbulence établis et à mettre en évidence l'avantage de la condition entropique. Les tests précédents donnent au second modèle, pour lequel les profils de turbulence ont une forme qui correspond aux fonds mobiles, une efficacité qui s'adapte à ce type de calculs. Enfin, nous avons montré comment ces calculs interviennent dans la prédiction du transport sédimentaire en zones côtières et comment le modèle devient plus accessible en pratique.

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Bertelle, Cyrille. "Simulation numérique d'une houle de canal appliquée à un modèle simple de transport de sédiments." Le Havre, 1991. http://www.theses.fr/1991LEHA0005.

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Une méthode est présentée pour simuler numériquement un écoulement visqueux dans un canal à houle. Les équations de Navier-Stokes, sous une formulation vitesse-pression, sont résolues par un schéma de volumes finis. Un maillage structure et déformable est utilisé : il permet de suivre le déplacement de la surface libre. Une discrétisation du second ordre en espace et une résolution implicite du problème instationnaire sont utilisées. La validité de la méthode est testée par comparaison avec des valeurs expérimentales obtenues par vélocimétrie doppler laser en canal à houle. Un modelé simple de transport de particules, par les champs cinématiques de houle calculés, est ensuite mis en œuvre. Une étude qualitative des différentes forces prises en compte permet de faire apparaitre le rôle de la rotation des particules près du fond dans la remise en suspension des sédiments marins.

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Kadi, Abderrezzak Kamal El. "Évolution d'un lit de rivière en fonction des apports." Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10049.

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Ce travail présente la modélisation numérique de l'évolution morphologique d'une rivière aménagée et peu sinueuse dont le mode de transport solide dominant est le charriage. Un code de calcul monodimensionnel (1-D) est présenté. Il permet de prévoir comment une rivière adapte sa morphologie en fonction des changements de conditions hydrauliques et sédimentaires. Le modèle simule les principaux processus d'érosion et de sédimentation, à l'échelle des temps de plusieurs années et sur des échelles spatiales de plusieurs centaines de mètres à quelques dizaines de kilomètres. La description synthétique des sédiments s'appuie sur deux paramètres : un diamètre représentattif et un facteur d'étendue granulométrique. Le modèle repose sur les équations de bilan (continuité solide et liquide, quantité de mouvement), complétées par une loi de chargement qui introduit systématiquement un retard spatial du débit solide par rapport à sa valeur à l'équilibre. Ce système d'équations est résolu de façon couplée par un schéma explicite aux volumes finis à 5 points. Le modèle propose plusieurs fonctionnalités : le calcul de la répartition de la contrainte hydrodynamique par la Méthode des Perpendiculaires Confondue, l'introduction de l'effet de la pente transversale sur la contrainte critique de mise en mouvement et l'opération de démixage permettant de rendre compte du phénomène de tri granulométrique. En outre, plusieurs méthodes sont proposées pour calculer la déformation de la section en travers. Le modèle est testé sur divers cas théoriques et expérimentaux représentatifs de situations rencontrées en rivière (cassure de pente, élargissement, piégeage de sédiments, onde de rupture de barrage sur fond mobile). Sur l'ensemble des cas modélisés, le code de calcul répond de manière pertinente à la modification de certains paramètres du transport solide. Quatre applications à des cas réels sont considérées : la rivière Ha!Ha!, deux tronçons de la rivière Raba et un bief de la Loire situé dans le secteur d'Ingrandes. Les résultats montrent la cohérence du modèle mais également les limites d'une modélisation monodimensionnelle

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Kinga-Mouzeo. "Transport particulaire actuel du fleuve Congo et de quelques affluents : enregistrement quadernaire dans l'éventail détritique profond (sédimentologie, minéralogie et géochimie)." Perpignan, 1986. http://www.theses.fr/1986PERP0019.

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Tran, Thu Tam. "Modélisation numérique de l'interaction houle-courant-sédiment." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10210.

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Abstract:

Le frottement exerce par l'ecoulement sur un fond plat lisse est calcule a l'aide d'un modele de fermeture turbulente de type k-l en 1dv. Les resultats generalises sous une forme parametrique permettent de calculer rapidement les frottements maximum et moyen pour toutes les combinaisons d'un courant et d'une houle colineaires ou obliques. La distribution verticale et la variation temporelle de sediment en suspension sur un fond rugueux sont examinees par une autre version de ce meme modele. Les comparaisons intensives avec les experiences montrent les limites et les applications possibles de ce type de modele dans le genie cotier. La couche limite oscillatoire sur les fonds de rides est etudiee a l'aide d'une version 2dv du modele k-l et d'un modele de type vortex discret. La generation, le developpement et l'ejection des vortex autour des rides sont clairement reproduits par les modeles

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Massei, Nicolas. "Transport de particules en suspension dans l'aquifère crayeux karstique et à l'interface craie-alluvions." Rouen, 2001. http://www.theses.fr/2001ROUES044.

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Abstract:

En Haute-Normandie, où l'essentiel de la ressource en eau potable provient de la Nappe de la Craie, les captages d'eau sont souvent affectés par des phénomènes de turbidité, induisant un risque sanitaire considérable pour les populations, en période de fortes pluies. Ce phénomène est lié à la nature karstique de l'aquifère de la Craie. Les forages réalisés en plaine alluviale de la vallée de Seine sont moins atteints par la turbidité. Nous étudions les modalités du transport des particules depuis un point d'engouffrement sur le plateau (perte) jusqu'à un exutoire naturel (source karstique), et un exutoire artificiel en plaine alluviale (forage AEP. La recherche développée dans cette thèse consiste d'une part en l'élaboration d'une méthodologie de mesure in situ de la charge solide en suspension, et d'autre part en une analyse théorique, axée sur l'expérimentation et la modélisation, du transport de particules (transport et dépôt) en milieu poreux à forte perméabilité. Dans tous les cas, une comparaison traceur dissous/particules est réalisée. Le transport de particules jusqu'à la source se fait sur un mode typiquement karstique. Les phénomènes de dépôt et de relargage apparaissent importants en regard du transfert direct. Le transit jusqu'au forage est caractérisé par un mode de transport différent, non karstique, que l'on attribue à l'influence de l'interface Craie-alluvions, celle-ci se comportant à l'échelle du terrain comme un milieu poreux piégeant une quantité importante de particules. Les expérimentations en laboratoire corroborent cette hypothèse.

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Van, Metre Peter. "Contamination métallique et organique des sédiments lacustres aux Etats-Unis : Evolution spatio-temporelle, processus de transport, et identification des sources." Rouen, 2007. http://www.theses.fr/2007ROUES026.

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Abstract:

La connaissance de l’évolution de la qualité des eaux est nécessaire à l’évaluation de l’efficacité des actions réglementaires et elle contribue à notre compréhension du lien entre activités anthropiques et qualité des eaux. Ces recherches ont évaluées les tendances dans les métaux et les composants organiques hydrophobes (COHs) à l’échelle des Etats-Unis à partir de carottes de sédiments prélevées dans 42 lacs. Les métaux (pb, Cr, Cd) et les COHs (DDt, PCB) dont les émissions ont diminué depuis 1970 montrent des tendances en diminution. En revanche, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) ont augmenté rapidement en milieu urbain. Une étude plus approfondie de certains lacs a permis l’amélioration de notre connaissance des processus de transport et du devenir des contaminants. Les sources urbaines de HAPs ont été quantifiées par prélèvement en ruissellement synthétique. Les résultats indiquent que les produits de parkings « sealcoat », sont une source majeure pour les HAPs
The understanding of water-quality trends contributes to our knowledge of the links between human activities and environmental quality and is necessary for the evaluation of regulatory actions designed to improve water quality. This research evaluated trends in metals and hydrophobic organic contaminants (HOCs) for the United States using sediments cores from 42 lakes. The metals (pb, Cr, Cd) and HOCs (DDT, PCBs) for wich emissions have decreased since the 1970s showed mostly decreasing trends in concentrations. However, concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) increased rapidly in urban watersheds. In more focused studies, selected sediment cores were evaluated to gain insight into transport processes and fate of contaminants. Urban sources of PAHs were quantified using simulated runoff. The result indicate that parking lot “sealcoat”, a product widely used to coat parking lots, is a major source of PAHs

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Balouin, Yann. "Les embouchures mésotidales (tidal inlets) et leur relation avec les littoraux adjacents : Exemple de la Barra Nova, Sud Portugal." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12451.

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Abstract:

L'évolution d'une embouchure tidale dépend de l'équilibre dynamique entre les processus littoraux sur les côtes adjacentes et la barrière hydraulique que représente le chenal de marée. L'objectif de ce travail était de quantifier l'influence de ces différents paramètres afin de comprendre et prédire la morphodynamique du site de la Barra Nova sur le système d'îles-barrières de la Ria Formosa (Sud Portugal). Les mesures de morphodynamique (bathymétries, vidéo), d'hydrodynamique et de dynamique sédimentaire (traçages) ont permis de quantifier l'évolution de cette embouchure en déterminant les processus hydrosédimentaires sur le littoral adjacent, et la réponse du système aux variations climatiques. Un schéma conceptuel est proposé, basé sur la compréhension de la morphodynamique à court terme et sur l'enregistrement vidéo à moyen terme. Ce nouveau concept, qui explique l'évolution saisonnière de la Barra Nova, met en évidence les facteurs responsables de la migration historique de cette embouchure.

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Armstrong, Lawrence. "Étude de l'érosion des berges et du transport de sédiments d'une micro-rivière à chenal droit." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00130323.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'étude de l'interaction entre la tectonique et la morphologie d'une rivière. Nous nous sommes intéressés à la réponse d'une rivière à un décalage horizontal de son chenal afin d'essayer d'apporter des contraintes aux tectoniciens qui utilisent les décalages des terrasses de rivières pour dater et estimer d'anciens rejets de failles. L'approche de ce problème est faite au moyen d'un modèle réduit de rivière d'échelle métrique (micro-rivière). Nous montrons essentiellement (1) que les micro-rivières sont un bon moyen pour étudier la dynamique des rivières, (2) que la rivière, dans son évolution à chenal droit, montre un découplage entre l'évolution en temps de sa morphologie et de son transport de sédiments et (3) que la réponse du chenal au décalage se caractérise par la propagation d'un front d'érosion sur le bord exposé à l'écoulement de type onde cinématique, permettant ainsi au chenal de retrouver une morphologie d'équilibre.

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Olivier, Caroline. "Modélisation numérique des phénomènes de transport de matières en estuaire fluvial : application à l'estuaire de la Seine." Le Havre, 2001. http://www.theses.fr/2002LEHA0006.

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Abstract:

Nous traitons ici du problème de la modélisation tridimensionnelle des phénomènes de transport des matières en suspension dans un milieu fluvial soumis à l'action combinée du débit fluvial et de l'onde de marée. Cette étude comporte trois parties. La première est relative à la modélisation hydrodynamique de l 'écoulement dans un milieu fluvial, la seconde concerne la modélisation de la matière en suspension, enfin la troisième partie est consacrée au couplage des deux modèles avec une application réelle sur l'estuaire de la Seine. Le modèle hydrodynamique est construit à partir des équations de Saint-Venant que nous traitons par une discrétisation en différences finies. Afin d'assurer une bonne prise en compte des variations spatiales du domaine, le maillage utilisé est curviligne. Nous proposons un modèle à séparation de variables adapté à la modélisation simultanée du courant fluvial et de l'onde de marée. Le modèle utilisé en milieu naturel répond parfaitement à notre attente et vérifie avec une bonne précision les mesures de terrain. Le traitement des équations de transport est fait par une méthode particulaire. Cette méthode permet de mettre en évidence les petits déplacements de matière au sein de l'écoulement en autorisant un suivi continu d'une quantité physique donnée dans le temps et dans l'espace. Là encore le modèle est utilisé en milieu naturel. Les trajectoires des particules sont étudiées en fonction de leur position d'origine dans la tranche d'eau. Les renseignements apportés par cette méthode permettent une meilleure interprétation des mesures et offre une possibilité de couplage avec d'autres modèles biologiques ou chimiques
The goal of this work is to modelize in three dimensions the suspended matter transport in a river with tidal effect. This studie includes three parts. The first one is about hydrodynamic modelization in rivers, the second concern suspended matter transport modelization, the third part is devoted to coupling together the two last models and to apply them to the Seine estuary. In our hydrodynamic model we take into account the tidal wave which is propagated in the opposite direction from the river flow. We have chosen to do a tridimensionnal modelization to represent as well as possible the recirculation phenomena generate by bends and slopes. The treatment of the transport equation was done by a lagrangian method. This method was used to better visualize small displacements of matter in flow and to follow them in time and space. The coupling of models is applied to test areas and then to the Seine estuary

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Simoncini, Cristina. "Studio delle problematiche legate ai sedimenti fluviali ed applicazione di una metodologia finalizzata alla gestione a scala di bacino idrografico." Lyon 3, 2008. https://scd-resnum.univ-lyon3.fr/out/theses/2008_out_simoncini_c.pdf.

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Abstract:

Au moyen d'une approche géomorphologique, ont été étudiés les formes et processus actuels caractéristiques du corridor alluvial, les variations morphologiques et les tendances évolutives. Enfin, ont été décrites les cartes réalisées aussi bien dans un but cognitif que dans un but de gestion. La méthodologie reperage des zones de recharges potentielles en sediments est inspirée d'une etude analogue faite en France, en l'adaptant au cas étudié. Il s'agit d'une méthodologie semi quantitative, basée sur l'attribution de points aux paramètres retenus les plus importants dans le processus de production des sédiments, proportionnels à l'importance que chacun d'eux joue, ou que l'on pense qu'il joue, dans le processus global. On a successivement décrit la méthodologie adoptée pour la réalisation de bilans sédimentaires dans le cas du bassin du fleuve Magra en s'appuyant sur deux approches. La première consiste en la réalisation d'un bilan dans un laps de temps de l'ordre de deux décennies, la seconde de l'ordre de quelques années. Les bilans ont été réalisés en utilisant une approche combinée à la fois géomorphologique et hydraulique afin d'obtenir des résultats quantitatifs (caractéristiques des methods hydrauliques) et tenant compte des processus actifs réels le long du cours du fleuve (caractéristique des méthodes géomorphologiques). L'Objectif général de phase finale du projet de recherche est de définir des stratégies, lignes de conduite et recommandations pour la gestion de la bande de mobilité fonctionnelle et des sediments, dans un but de conservation et/ou d'amélioration des conditions actuelles des bandes actives
The objective of this research project is to develop a methodology aimed to identify extent, severity and possible trends of instability processes (erosion, deposition) at the catchment scale, to provide a basic knowledge to support sediment management. The methodology is intended to be specifically suitable in the Alpine - Apennine context, where channels are typically characterised by a relatively high sediment transport. The methodology includes three main modules: (1) Historical and recent channel changes. The results of this phase will consist on an accurate reconstruction of past channel changes, identifying areas of higher channel instability, types of adjustments, rates of channel migration, etc. (2) Potential reintroduction areas of sediment. We adopt a semi-quantitative methodology based on the attribution of different scores, considered the more important parameters in relation to the process of sediment production. (3) Sediment budgets. In order to quantify channel changes and responsible processes, sediment budgets can be conducted by traditional hydraulic methods combined with geomorphological methods and grain size surveys. (4) Strategy of sediment management. In the last phase we define the strategies and the recommendations for the management of sediment based on conservation or improvement of the actual condition of active channel

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Séhet, Philippe. "Contribution à l'étude des structures cohérentes en turbulence de paroi : de leur influence sur le transport des sédiments dans le cas du charriage." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT117H.

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Abstract:

Les structures coherentes dans une couche limite turbulente provoquent des variations intenses du cisaillement local et pourraient apporter une explication physique a certains phenomenes que l'on rencontre en transport solide. L'objectif de cette these est de correler l'apparition des bouffees turbulentes (ou burst) au mouvement des particules solides dans le cas du charriage (mouvement de particules sur le fond, sans saltation ni remise en suspension). L'experience mise au point pour effectuer ce travail associe des mesures de vitesse par anemometrie laser et des calculs de trajectoires de particules solides se deplacant sur le fond d'un canal. Le traitement conditionnel du signal de vitesse permet d'acceder a certaines echelles caracteristiques des structures coherentes (telles que la periode des ejections). Le traitement des trajectoires permet d'acceder aux instants de depot et d'erosion des particules solides et a des echelles telles que l'intermittence des deplacements. La confrontation des resultats issus de ces traitements permet de montrer que coexistent deux modes de transport a la paroi: le plus important est le mode de transport des particules solides sous l'effet des ejections. Dans le cas de particules dont l'inertie est plus importante, les resultats montrent que le deplacement par glissement sur le fond pourrait etre du a l'effet des balayages

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Poizot, Emmanuel. "La dynamique sédimentaire au travers de la géostatistique et des systèmes d’informations géographiques." Perpignan, 2009. http://www.theses.fr/2009PERP0801.

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Rouas, Guy. "Étude et modélisation par éléments finis des processus hydrosédimentaires estuariens." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD884.

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Abstract:

L'objet de ce travail a consisté à proposer et développer une gamme de modèles pour la simulation des processus hydrosédimentaires en estuaires. Dans une première partie, un modèle bidimensionnel vertical aux éléments finis résolvant les équations couplées de l'hydrodynamique, du transport du sel et des sédiments en suspension, et enfin de l'évolution des fonds soumis à l'érosion et au dépôt a été établi. La fermeture du système nécessite l'écriture de relations constitutives complémentaires exprimant les termes turbulents, la vitesse de chute moyenne du sédiment en fonction de sa concentration et les flux d'échange au fond notamment. Un ensemble de cas tests analytiques et comportementaux ont été traités afin de valider le modèle. La réalisation d'une campagne d'essais en laboratoire pour l'étude des phénomènes de transport d'une vase de Gironde en écoulements turbulents a permis d'établir les lois de vitesse de chute du matériau d'une part et de vérifier la capacité du code à reproduire, les phénomènes de stratification induits par les effets gravitaires d'autre part. Dans une deuxième partie, une étude théorique et expérimentale fondée sur l'approche des milieux diphasiques a été conduite pour l'étude du dépôt et de la consolidation des vases en eau calme. Un modèle monodimensionnel fournissant l'évolution de la distribution verticale des concentrations au cours du temps a ainsi été développé puis calibré à partir d'essais en colonne de sédimentation.

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Sari, Saida. "Modélisation mathématique et numérique de systèmes multicouches avec transport de sédiments pour les problèmes à surface libre." Paris 13, 2013. http://www.theses.fr/2013PA132022.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de fournir un outil de simulation efficace pour les problèmes d'écoulements à surface libre avec transport de sédiments et variation de densité. Des modèles mathématiques et des méthodes numériques répondant à cet objectif sont ainsi dérivés, analysés, puis implémentés. Dans une première partie, nous traitons des problèmes de transport de sédiments en eaux peu profondes à l'aide d'un solveur de Riemann non homogène (SRNH). Dans le cas monodimensionnel, nous avons utilisé une technique de limitation de flux et dans le cas bidimensionnel, le schéma est utilisé sur des maillages non structurés. Affin d'assurer la C-propriété du schéma numérique tout en gardant la précision en espace, nous utilisons une méthode dédiée pour le traitement de la bathymétrie. L'algorithme obtenu préserve numériquement la positivité de la hauteur d'eau et un principe de maximum sur la concentration du sédiment. Les résultats obtenus démontrent la grande précision du schéma et la capacité de cette méthode à simuler la dynamique des sédiments en suspension et de leur transport par l'écoulement. Le traitement des phénomènes de transport de sédiments inclut en particulier la résolution d'une équation d'évolution de la bathymétrie basée sur la vitesse d'écoulement au fond. Le modèle standard monocouche de Saint Venant n'est pas toujours suffisant pour rendre compte correctement de cette vitesse. De même que ce modèle ne peut simuler des problèmes classiques de recirculation. Nous optons donc, dans un deuxième temps, pour l'utilisation de modèles multicouches ou stratifiés. Pour des raisons spécifiques (problème d'hyperbolicité, grande taille du système. . . ), on ne peut avoir recours aux schémas basés sur les solveurs de Riemann. Nous avons donc développé un schéma hybride caractéristique-volumes finis (FVC). Des comparaisons analytiques ou numériques des équations de Navier-Stokes démontrent la pertinence à la fois du modèle multicouche et du schéma FVC, puisque nous avons obtenus des solutions comparables pour des temps de calculs très réduits. Dans un troisième temps, nous présentons une extension bidimensionnelle du schéma FVC sur maillages structurés. Ce travail est en cours de généralisation pour des maillages plus généraux. Une partie des codes implémentés a pu être intégrée à une plateforme orientée objet (ADAPT) en cours de développement au LAGA pour la simulation numérique adaptative de phénomènes de propagation de fronts.

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Durafour, Marine. "Dynamique sédimentaire en zone côtière dans le cas de sédiments hétérogènes : application au domaine côtier haut-normand." Thesis, Le Havre, 2014. http://www.theses.fr/2014LEHA0010/document.

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Abstract:

La forme des grains est reconnue comme influençant leur comportement hydraulique mais n’est pas utilisée dans les modèles de transport par charriage pour deux raisons: les mécanismes de mise en mouvement des sédiments selon leur forme sont mal connus et la difficulté à définir cette forme selon des paramètres communs. De nombreux instruments ont été déployés in-situ, en amont de cette thèse, au large des côtes de Manche Orientale en Mars 2011. Une analyse détaillée des données collectées est effectuée afin de suivre l’évolution des quantités de matériaux charriées au cours d’un cycle tidal sur les zones ateliers explorées. Ces mesures in-situ sont ensuite confrontées aux formulations existantes selon deux approches : mono-fractionnée, utilisant le diamètre médian du mélange, et multi-fractionnées, impliquant une discrétisation de la courbe granulométrique. La nécessité d’osciller entre ces deux méthodes selon l’étendue granulométrique du site est mise en évidence. Des photographies des grains du disponible sédimentaire puis charriés in-situ mettent en avant un transport préférentiel sur le fond des particules les plus circulaires. Une nouvelle formule est développée prenant en compte l’hétérogénéité en taille et en circularité des sédiments pour l’estimation du transport charrié sous l’action d’un courant seul. La modification proposée améliore significativement les prédictions des modèles, en particulier pour les fractions grossières. Des tests préliminaires en canal à courant sont également effectués pour valider un nouveau montage et protocole expérimental dans le but de confronter les résultats in-situ et expérimentaux
Particle shape is recognized to influence the hydraulic behavior of grains but is not used in current bedload transport models for two reasons: the mechanisms of initiation of motion of sediments according to their shape are not well understood and the difficulties to define particle shape with common parameters. Several instruments were deployed in-situ, before this study, in the Eastern English Channel in March 2011. A detailed analysis of the data collected is carried out to monitor the quantities of bedload transported materials along a tidal cycle in the three study areas explored. These in-situ measurements are then compared to existing formulations using two approaches: a single fraction approach, using the median diameter of the sediment mixture, and a multiple fraction approach, involving a discretization of the granulometric curve. The need to oscillate between these two methods according to the granulometric extent of the site studied is highlighted. Photographs of grains of the sediment cover and transported in-situ by bed load highlight a preferential transport of the most circular particles of the seabed. A new formula is developed, which takes into account the heterogeneity of particles in size and in circularity, to estimate bedload sediment transport under the action of a single current. The proposed adjustment significantly improves model predictions, especially for coarse fractions of sediments. Preliminary tests in a current channel are also performed to validate a new experimental set-up and protocol in order to compare in-situ and experimental results

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Abramian, Anaïs. "Self organisation of sediment transport in alluvial rivers." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC202/document.

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Abstract:

Une rivière alluviale s'écoule sur une épaisse couche de sédiments. Lorsqu'elle construit son lit, elle entraîne, transporte et dépose des sédiments, façonnant ainsi sa propre forme. Ainsi, le couplage entre l'écoulement et le transport sédimentaire régit la taille et la forme de la rivière. Dans cette thèse, nous étudions l'influence du transport sédimentaire sur la forme et la stabilité d'une rivière alluviale. Pour ce faire, nous reproduisons des rivières en laboratoire en laissant s'écouler un liquide visqueux sur un lit granulaire. L'aspect du chenal ainsi formé dépend des débits de liquide et de sédiment injectés en entrée. A l'aide de ces expériences, nous mettons en évidence les deux mécanismes qui contrôlent l'équilibre d'une rivière. D'abord, la gravité entraîne les grains vers le centre du chenal. Ce mécanisme érode continuellement les berges de la rivière, et tend donc à l'élargir. Cependant, les collisions d'un grain avec le lit dévient sa trajectoire dans la direction transverse à l'écoulement. Les grains se comportent ainsi comme des marcheurs aléatoires, qui, collectivement, diffusent vers les berges de la rivière. A l'équilibre, cette diffusion compense la gravité, et fixe ainsi la forme de la rivière. Lorsque la diffusion prend le dessus sur la gravité, elle peut induire une instabilité. En effet, si on perturbe un lit sédimentaire avec des stries longitudinales, le cisaillement fluide est plus faible là où l'écoulement est moins profond. Par conséquent, les grains diffusent depuis les creux de la perturbation vers ses crêtes. Cette rétroaction déstabilisante pourrait générer de nouveaux chenaux, et expliquer la formation des rivières en tresses
An alluvial river builds its own bed with the sediment it transports. The channel bounds the flow, which in turns deforms the channel through erosion and deposition. This coupling between flow and sediment transport selects the shape and the size of the river. In this manuscript, we investigate it using laboratory experiments. The first ingredient of this coupling is gravity, which pulls the moving grains towards the center of the channel, thus continually eroding the banks. However, due to the roughness of the bed, the trajectory of a moving grain fluctuates across the stream. The bedload layer is therefore a collection of random walkers which diffuse towards the less active areas of the bed. In a river at equilibrium, this diffusion counteracts gravity to maintain the banks. When gravity and diffusion are out of balance, their interaction causes an instability. Indeed, if an initially flat bed of sediment is perturbed with longitudinal streaks, the flow-induced shear stress is weaker where the flow is shallower. Therefore, bedload diffusion induces a sediment flux towards the crests of the perturbation. This positive feedback induces an instability which can generate new channels. We suggest that this mechanism could initiate the braiding of alluvial rivers

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Rammal, Mohamad. "Comparaison de différents scenarii de production de matières en suspension dans un réseau unitaire sur la base d'un modèle hydrodynamique adapté." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1149/document.

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Abstract:

Malgré leurs mauvaises performances, les modèles de calcul de flux polluants (MCFP) dans les rejets urbains de temps de pluie (RUTP) continuent à susciter de l’intérêt du fait du fort potentiel qu’ils présentent pour prédire et contrôler ces RUTP. La contribution des sédiments à la pollution des RUTP est aujourd’hui largement reconnue comme prépondérante ; en conséquence, une modélisation idoine des processus en réseau apparait comme un élément clé pour améliorer la qualité de ces modèles. Dans ce contexte, plusieurs éléments ont été révélés par des études récentes menées sur les dépôts de réseaux d’assainissement unitaires, notamment sur « Le Marais » : (1) la présence d’une quantité importante de dépôts grossiers quasi-stationnaires qui modifient les caractéristiques du réseau ainsi que les conditions d'écoulement ; (2) l'identification d’un dépôt organique cohésif sur le Marais, la couche organique, capable d’expliquer la contribution du réseau à la pollution de RUTP et qui se constitue dans les parties amonts des collecteurs principaux. L’objectif de cette thèse est d’examiner l’effet de l’intégration de ces observations dans un MCFP de type semi-distribué, en prenant comme cas d’étude le site expérimental du Marais.Dans la première partie, on a travaillé à la prise en compte des dépôts grossiers dans le modèle hydrodynamique, puis on a évalué l’impact de cet ajout sur les processus de transport solide dans les réseaux. Pour y parvenir, un outil de modélisation capable de gérer l’écoulement sur une bathymétrie complexe était nécessaire. Ainsi, un schéma numérique conservatif de type Godounov a été développé et validé par rapport à certains cas de référence, avant de l’appliquer à l'échelle du réseau du Marais. Les résultats ont démontré un effet significatif de ces dépôts grossiers sur l’hydraulique du réseau, qui ensuite influence la production des particules et, dans une moindre mesure, le processus de transfert.Dans la deuxième partie, des données acquises récemment sur plusieurs sites avec des contributions de dépôts aux RUTP comparables et d’états d’encrassement différents (notamment pour la couche organique) ont été analysées dans le but d’identifier le vrai rôle de cette couche organique vis-à-vis de la production en réseau par temps de pluie. Les résultats ont montré que la couche organique ne représente qu’une source mineure vis-à-vis de la production en réseau. Afin d’identifier la source majeure, le modèle hydraulique développé dans la première partie a été couplé avec le modèle d’érosion de Skipworth et le modèle d’advection simple pour tester différents scenarii de localisation de dépôts. Les résultats de ce banc d’essai sont cohérents avec ce qui précède concernant la contribution de la couche organique ; il en ressort par ailleurs que les localisations les plus vraisemblables de la source prépondérante sont, dans l’ordre, le réseau amont et les collecteurs principaux
Despite their disappointing performance, urban stormwater quality models are still considered to be a potentially efficient decision making tool to control combined sewer overflows (CSOs) and thus are receiving ongoing investments to improve their quality. In this respect, in-sewer sediments are now widely recognized for their preponderant contribution to the pollution of CSOs assigning therefore a particular importance to mastering sewer processes module when refining these models. Recent studies conducted on in-sewer sediments in one of the extensively investigated urban catchments in Paris, Le Marais, highlighted new elements that could be helpful when addressing this module: (1) the existence of quasi-steady sewer grits deforming sewer characteristics and thus suspected to modify sewer flow conditions; (2) the identification of the potentially eroded sediment type during wet weather that is formed at the upstream parts of the Marais main trunks, the organic layer, that showed a cohesive like characteristic during in-situ flushing experiments. A site specific model for the Marais catchment is developed in this thesis adopting a semi-distributed configuration to examine the effect of integrating these field observations in its structure on the simulation of outfall discharges’ quality.In the first part, an evaluation of the impact of considering the sewer grits in the hydrodynamic module on the solid production and transfer processes in sewer system was carried out. To do so, a special modelling tool was necessary in order to handle sewer flow over a complex bathymetry. So, a well-balanced Godunov numerical scheme was developed and verified against some reference test cases before being extended to the Marais sewer scale. Results showed a significant impact of these coarse deposits on the hydraulic parameters. Solid production was demonstrated to be more sensible to this impact than the transfer processes.In the second place, previous findings obtained on combined sewer systems having no organic layer and high sewer contribution along with those obtained on the Marais were deeply investigated to identify the real role of this organic layer in sewer wet weather production. Results showed that this latter is only a minor source for wet weather erosion. To identify the major source, a quality module based on Skipworth erosion formulation and simple advection equation was used to test several scenarios of sewer sediment localization. The benchmark confirmed that the organic layer is not the major source of sewer production and that another source is preponderant and that can be located at the upstream branches as well as along the principal collectors with more probability of the former case

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Chassagne, Romain. "Modélisation des processus biogéochimiques dans les sédiments variablement saturés soumis au forçage de la marée." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14075/document.

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Abstract:

Aﬁn de mieux appréhender la multiplicité et la complexité des processus biogéochimiques enzône cotière, un modèle 2D dé- crivant l’évolution d’espèces biogéniques dans les sédiments per-méables des zones intertidales a été développé. Ce modèle couple l’hydrodynamique générée parla marée aux processus de transport-réaction d’espèces biogéochimiques. L’inﬁltration de la maréedans ce milieu poreux variablement saturé est modélisée par l’équation de Richards. Des méthodesnumériques nécessaires à la ré- solution des équations décrivant le couplage ont été mises en place,comme la méthode de stabilisation SUPG (Streamline Upwind Petrov Galerkin) et une méthodede capture de choc. Le site très dynamique de la plage du Truc-Vert (côte Atlantique) a été choisicomme terrain de référence en raison principalement d’études biogéochimiques disponibles. Lesparamètres d’entrée du modèle font appel d’une part à ces données de terrain (missions ANR PRO-TIDAL et MOBISEA) et d’autre part à des paramètres issus de la bibliographie. La validation dumodèle a été effectuée à partir de la comparaison avec deux cas test issus de la littérature, le pre-mier concernant l’hydrodynamique sous le forçage de la marée et le second concernant l’équationde transport-réaction. Une première version du modèle a été déclinée pour décrire l’évolution de laconcentration en silice en milieu poreux sous le forçage de la marée. Les ﬂux de silice vers l’océanet le temps de résidence de la silice dans les sédiments perméables des plages ont été estimés. Aubout de quelques jours, on peut observer la formation d’une lentille de faible concentration en si-lice dans la partie supérieure de la zone intertidale, caractéristique du forçage de la marée. Nousavons également étudié les variations de la géométrie de cette lentille et du temps de résidencesous l’inﬂuence de différents paramètres, tel que la pente de la plage, la conductivité hydraulique,l’amplitude de la marée et le coefﬁcient de dispersion. Une deuxième version du modèle décrit la dégradation de la matière organique, l’évolution des concentrations en oxygène, en nitrates,en phosphates. Ainsi nous disposons de la répartition spatio-temporelle des concentra- tions deces différentes espèces chimiques dans le sédiment. Aujourd’hui les problèmes environnementauxs’avèrent fondamentaux pour notre société et la compréhension des interactions sédiments-océanen est une étape essentielle. Ce modèle nous permet de mieux percevoir le rôle joué par la ma-rée et de quantiﬁer les processus qu’elle induit dans les sédiments variablement saturés des plagessableuses. Ce modèle participe de façon signiﬁcative à la compréhension des processus biogéochi-miques se déroulant dans ces environnements particulièrement complexes et permet la structurationdes campagnes de mesure
For a better understanding of the complexity of the biogeochemical processes in coastal re-gion, a 2D model has been developed. This model couples hydrodynamic forcing generated bythe tide and the transport-reaction processes of biogeochemical species. Di- scharge of the tideinto the variably-saturated porous media is modelled by Richards equation. Some numerical me-thods are required for solving this kind of complex problem, as Streamline Upwind Petrov Galerkin(SUPG) method and shock capturing method. The highly dynamical site of the Truc-Vert beach hasbeen chosen as reference ﬁeld, mainly because of avalaible biogeochemical and hydrodynamicalstudies. The input parameters of the model come from these ﬁeld data (ANR PROTIDAL and MO-BISEA projects) and from the bibliography. The validation of the model was made in regards oftwo case studies from published hydrodynamic simu- lations under tidal forcing and from avaliabletransport-reaction solutions. A ﬁrst version of the model has been declined to describe silicic acidevolution into porous media under tidal forcing. The ﬂux of the silicic acid to the ocean and theresidence time of silicic acid into permeable sandy sediments were estimated. After some days, weobserve the formation of a lens of low silicic acid concen- tration in the upper part of the intertidalzone. This lens is the main imprint of the tidal forcing. We studied also variations of the lens geo-metry and the residence time under inﬂuence of model parameters, such as the beach slope, the tideamplitude and the dispersion coefﬁcient. A second version of the model describes the organic mat-ter degradation , and simulates the concentrations of oxygen, nitrates and phosphates. The modelreproduces the spatial (2D) and temporal distribution of the concentration of these different che-mical species into the sediment. Nowadays environmental problems are fondamental for our societyand the understanding of the sediment-ocean interactions is a crucial step. The new model allowsus a better understanding of the tidal impact on biogeochemical processes in permeable sediments and offers a quantitative approach on biogeochemical processes that occur into variably-saturatedsandy sediments. The model also offers a useful tool to optimize sampling strategy for ﬁeld studies

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Dissertations / Theses on the topic 'Transports de sédiments'

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