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Thomas GRANGEON

soutenue le 7 novembre 2012

par Philippe BELLEUDY - 10 novembre 2014

Etude multi-échelle de la granulométrie des particules fines générées et transportées par érosion hydrique 

directeurs de thèse : Cédric Legoût - Michel Esteves

De nombreuses études se sont penchées sur l’érosion des sols et l’export des agrégats ainsi produits à l’exutoire des bassins versants. Dans un cadre de changement global du forçage et de l’occupation des sols, la modélisation numérique à base physique est un outil potentiellement intéressant pour prévoir des stratégies de gestion adaptées à ces problématiques. Cependant, force est de constater que les modèles et les conceptualisations sous jacentes fournissent des résultats peu satisfaisants en terme de masse de sol exportée (Jetten et al. 1999). Une piste aujourd’hui évoquée pour expliquer ces résultats est une mauvaise prise en compte des distances de transport (Wainwright et al. 2008). Cette caractéristique est directement liée à la granulométrie des agrégats (de sol ou de rivière, ces derniers étant communément nommés « flocs ») transportés via leur vitesse de chute. Ainsi, des informations sur la granulométrie devraient permettre d’améliorer notre compréhension du transit sédimentaire au sein et à l’exutoire des bassins versants.

Le travail de thèse a comme objectif d’étudier la taille des agrégats à différentes échelles spatiales, du m² au petit bassin versant. L’échelle de temps est centrée sur l’évènement pluvieux ou la crue. Dans un premier temps des mesures de terrain à l’échelle d’un petit bassin versant de tête (20 km²) ont été menées afin de déterminer les facteurs influençant la granulométrie des particules en suspension mesurée à son exutoire. Par la suite, deux domaines ont été étudiés pour expliquer les variations temporelles ainsi observées : les processus de rivière et les processus actifs sur les versants.

Le rôle de l’hydrodynamique sur la granulométrie des particules (désagrégation/agrégation) a été exploré par l’intermédiaire d’expériences de laboratoire en canal circulaire. L’objectif était de comparer les variations granulométriques des particules induites par différents sols d’une part, et d’autre part par l’hydrodynamique. Cette approche se positionne à l’interface entre la conceptualisation des agrégats issue de la communauté versant et celle des flocs issue de la communauté rivière de plaine / estuaire.

Concernant les processus de versant, l’accent a été mis sur les effets du forçage et en particulier les tailles de gouttes de pluie, sur la taille des agrégats détachés et mis en mouvement. Ainsi, des expériences de simulation de pluie à petite échelle (1 m²) en laboratoire ont abouti à une paramétrisation du détachement par la pluie en masse par fraction granulométrique. Ces résultats ont été inclus dans un modèle numérique d’érosion à l’échelle de la parcelle afin d’estimer les potentiels impacts de cette paramétrisation à l’échelle de la parcelle (100 m²). En parallèle, des mesures de terrain à la même échelle ont été menées pour analyser la sélectivité granulométrique associée à la phase de transport des agrégats.

Références

Jetten V., de Roo A., Favis-Mortlock D. (1999) Evaluation of field-scale and catchment-scale soil erosion models. Catena, 37:521-541.

Wainwright J., Parsons A.J., Müller E.N., Brazier R.E., Powell D.M., Fenti B. 2008. A transport-distance approach to scaling erosion rates : I. Background and model development. Earth Surface Processes and Landforms 33:813-826.