Étude du transport éolien de sable cohésif : Application à la dynamique des dunes côtières

Study on cohesive aeolian sand transport : Coastal dune dynamic application

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Besnard
• Direction : Pascal Dupont, Alexandre Valance, Ahmed Ould El Moctar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Civil
• Date : Soutenance le 01/07/2022
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'ingénieur (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie civil et génie mécanique (LGCGM)
• Jury : Président / Présidente : Sylvain Dupont
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Dupont, Alexandre Valance, Ahmed Ould El Moctar, Sylvain Dupont, Maxime Nicolas, Sylvain Courrech du Pont, Stéphanie Debœuf, Jérôme Crassous
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maxime Nicolas, Sylvain Courrech du Pont

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cohésion

Milieux granulaires

Aquitaine (France)

Littoraux

Dunes -- France

Effets du vent

Sable

Mots clés libres

Morphodynamique

Dune côtière

Transport éolien

Cohésion

Couche limite turbulente

Milieux granulaires

Morphodynamics

Coastal dune

Aeolian sand transport

Cohesion

Turbulent boundary layer

Granular media

Résumé

Dans le cadre d’une étude du transport éolien sur une dune littoral, je me suis intéressé aux effets de la cohésion sur le transport éolien du sable. Cette étude a été menée sur deux fronts : (i) des expériences contrôlées en laboratoire et (ii) des mesures in situ sur la dune côtière du Truc Vert (Aquitaine). (i) L’étude du transport de sable cohésif en soufflerie a utilisé des mélanges sable-huile permettant de s’affranchir du phénomène d’évaporation. Pour des teneurs en huile faibles (<0,4%), l’effet de la cohésion sur l’augmentation du seuil d’érosion aérodynamique est très important alors qu’il est négligeable sur le seuil d’érosion par impact. L’initiation du transport est ralentie avec la cohésion et présente un caractère intermittent. Le transport évolue ensuite vers une valeur d’équilibre qui est identique au cas sec. La longueur nécessaire pour atteindre cette valeur d’équilibre croît avec la cohésion. (ii) Les campagnes de mesures in-situ ont permis de caractériser l’écoulement et le transport sur un transect de la dune côtière. Les variations du frottement sont dominées par la végétation, la topographie de la dune ne jouant qu’un rôle mineur. Les mesures de transport sur la dune permettent d’extraire une loi pour le flux moyen en fonction de la vitesse. Celle-ci est relativement robuste et dépend peu du niveau de pluviométrie, et encore moins de l’humidité de l’air. En comparant cette loi avec celle obtenue en soufflerie, on trouve des niveaux de flux similaires mais une valeur plus grande du seuil de transport.

I In the framework of a study of wind transport on a coastal dune, I was interested in the effects of cohesion on the aeolian sand transport. This study was conducted on two fronts: (i) controlled laboratory experiments and (ii) in-situ measurements on the Truc Vert coastal dune (Aquitaine). (i) The study of cohesive sand transport in a wind tunnel used sand-oil mixtures that do not allow evaporation. For low oil contents (<0.4%), the effect of cohesion on the increase of the aerodynamic erosion threshold is very important whereas it is negligible on the impact erosion threshold. The initiation of transport is slowed down with increasing cohesion and present an intermittent character. The transport then evolves towards an equilibrium value, which is identical to the dry sand case. The length to reach this equilibrium value increases with increasing cohesion. (ii) The in-situ measurements allowed the characterisation of the flow and transport on a transect of the coastal dune. The variations in friction are dominated by the vegetation, the topography playing a minor role. The transport measurements on the dune allows the extraction of a relatively robust law for the mean mass flux as a function of the air velocity. The latter depends weakly on the level of rainfall and even fewer on air humidity. The comparison between the transport laws in field and in wind tunnel indicates similar flux levels but the transport threshold in the field is higher than that found in wind-tunnel experiments.