Grade control structure influences on steep slope stream dynamics: bed level fluctuations and sediment transport variations
Influences des barrages de correction torrentielle sur la dynamique des torrents : respirations du lit et variabilité du transport solide
Résumé
Various kind of structures are used in torrent related hazards mitigation. For instance, transversal structures as check
dams and ground sills are often used as grade control structures. They are generally thought to induce decreases in
slopes and thus to limit bed load transport. Small scale flume experiments were undertaken to study the effects of these
structures on the dynamic equilibrium of steep slope streams, i.e. bed level fluctuations and variations in bed load
transport. Bed slope and outlet sediment transport were carefully measured during 30h-experiments. Three different
setups were tested: a reference test without grade control structure and two tests with one and three grade control
structures. Experiment showed that, in partial transport and constant fluid and solid feeding conditions, grain size
sorting induces high perturbations and thus fluctuations of bed state and sediment transport. We observed that the
reach-scale-median-slope did not decrease when grade control structures were added. An explanation of the difference
between this result and field observations reported in the literature is proposed. In addition, to a smaller time scale, by
segmenting the flume length grade control structures induce changes in bed storage and release dynamics: outlet
sediment pulses still occur but with higher frequencies and littler volumes.
Différents types d'aménagements sont utilisées pour la protection contre les risques torrentiels. Les ouvrages transversaux tels que les barrages et seuils de correction torrentielle sont souvent utilisés comme ouvrage de contrôle de la pente des cours d'eau. Il est généralement considéré qu'il induisent diminution des pentes et du transport solide. Une campagne de modélisation physique a été réalisée afin d'étudier l'effet des seuils et barrages sur l'équilibre dynamique des torrents, c'est-à-dire sur les respirations du lit et les variations du transport solide par charriage. La pente du lit et le débit solide à la sortie du canal ont été soigneusement mesurées pendant des expériences de plus de 30-h. Trois différentes configurations ont été testées : un test de référence sans ouvrage et deux tests avec ouvrages : un puis trois barrages. Il a été observé que la pente médiane des tronçons ne diminuait pas en présence de barrages. Une explication aux différences observées entre nos résultats et des observations de terrain rapportées dans la littérature est proposée. Par ailleurs, à une échelle de temps plus courte, la segmentation du canal induite par les barrages et seuils engendre des changements dans la dynamique de stockage et déstockage : les pulsations solides au débouché du canal se produisent toujours mais à une fréquence plus importante et avec des volumes plus faibles.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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