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

Résumé

Les processus physiques associés au transport sédimentaire n’ont été abordés jusqu’à maintenant qu’à partir d’analyses du champ de vitesses au sein d’une veine fluide. La plupart des modèles ont été établis pour des écoulements sur des fonds imperméables. L’objectif de cette étude a été d’exploiter la technique ultrasonore VDU pour l’analyse du champ de vitesses au sein d’un écoulement permanent sur un fond sédimentaire poreux. Les vitesses sont mesurées pour différents lits sédimentaires; et ce; dans la veine fluide et au sein du sédiment. Les résultats acquis mettent en évidence : (i) une répartition exponentielle des vitesses à l’intérieur du sédiment ; (ii) une discontinuité de vitesse à l’interface eau-sédiment; entre la vitesse dans l’écoulement libre et la vitesse au sein du sédiment. Ces résultats suggèrent la nécessité d’une nouvelle approche d’analyse du transport sédimentaire qui doit tenir compte de la réalité des processus physiques qui régissent la phase d’interface eau/sédiment.

Translated version: Analysis of the velocity field inside a sedimentary bed associated to a free surface steady flow

The physical processes associated with the sedimentary transport were approached until now only starting from analyses of the velocity field within the fluid vein.  The majority of the models were established for flows on impermeable bottoms. The purpose of our technical study is to exploit the ultrasonic technique UDV to analyze the velocities field within a permanent flow on a porous sedimentary bottom. Velocities are measured for several sedimentary beds; both within the fluid flume and the sediment. Our results highlight: (i) An exponential velocities distribution inside the sediment, (ii) A velocity discontinuity of the interface water/sediment; between velocity in the free flow and velocity within the sediment. These results highlight the need for basing the analysis of sedimentary transport which must consider the reality of the physical processes at the interface water/sediment.

Keywords: Alveolar foam; Interface; Ultrasonic Doppler Velocimetry (UDV); Porosity; Sediment; Reynolds number; Shear stress.