Colloque

Effets du passage d'une dune sur la turbulence en milieu fluvial (Rivière Rouge, Labelle, Québec)

Mylène Levasseur

André G. Roy

Pascale M Biron

Membre a labase

Mylène Levasseur

Résumé du colloque

La structure turbulente de l’écoulement dans un champ de dunes en rivière est très difficile à caractériser en raison de la dynamique des formes caractérisant le lit. Des études détaillées de la turbulence au-dessus de dunes ont été réalisées en laboratoire à partir de dunes fixes. Très peu d'expériences ont été menées en milieu naturel. Le problème de ce type d'étude en milieu naturel provient de l'impossibilité de mesurer les vitesses de l'écoulement simultanément à plusieurs endroits pendant que la dune se déplace. Afin de résoudre ce problème, nous avons recueilli en continu des vitesses instantanées de l'écoulement le long d'une verticale pendant que la dune progressait vers l'aval. Il est ainsi possible de lier la structure turbulente de l'écoulement à la position des mesures par rapport à la dune. Des séries de vitesses instantanées des composantes verticale (V) et longitudinale (U) de l’écoulement ont été mesurées à l’aide de trois vélocimètres électromagnétiques Marsh-McBirney. Les trois sondes étaient disposées sur une verticale de manière à couvrir 0,27 m, soit un peu plus de la moitié de la tranche d’eau totale. Les données ont été échantillonnées à 20 Hz pendant 3 heures. Au début de cette période, les sondes étaient situées dans la zone de séparation en aval de la dune. À la fin, elles étaient au-dessus du dos de la dune. Les séries temporelles de vitesses ont permis de détecter des différences majeures dans la structure de l’écoulement entre diverses positions par rapport à la dune. La zone de l’écoulement la plus complexe correspond à l’amont et l’aval proximal de la crête de la dune. Les valeurs d’intensité turbulente y sont beaucoup plus élevées que ce que l'on observe dans le fluide ambiant. Le changement dans la structure turbulente de l'écoulement dans cette zone est très marqué. Par ailleurs, les changements ne sont pas concomitants à toutes les hauteurs au-dessus de la dune. L'examen des corrélations spatio-temporelles entre les séries de vitesses prises à différentes hauteurs a permis de détecter des zones de décélération du fluide et une stratification en couches de l'écoulement. Ces couches semblent liées à la présence d'une zone de bouillons intenses qui se propagent depuis la dune jusqu'à la surface de l'eau. L’approche proposée est novatrice parce qu’elle permet d’analyser, en continu, de la réponse de la structure de l’écoulement au passage d'une dune et de comprendre les interactions entre la forme et l'écoulement.