Recirculating flow behind groynes for compound-channel geometries
N. Rivière, S. Proust, A. Paquier (2004)

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Résumé

Overbanks flows in a straight geometry are quite uncommon in the field. They usually cross transition reaches where the flow width can significantly varies. The extreme case is met when important obstacles, such as bridge-abutments, are present on the floodplain. They locally promote a rapid variation of the hydraulic parameters of the flow. Indeed, they first act like a groyne in a single-bed channel and so create downstream a slack-flow where silting can occur, while they promote local scour near their corner. Then, in the particular case of compound channels, they also partially block off the flow in the flood plain and promote a huge discharge transfer to the main channel. Available results on abrupt expansions in single-bed channel show that the flow in the vicinity of the obstacle obeys to two asymptotic regimes: deep or shallow water flows (Babarutsi et al., 1989) defined by a bed friction number. First, they have to be extended to the case of groynes and secondly to the case of compound channel geometries where the overspeed in the main channel affects the recirculation zone. Experiments are conducted both in single and compound channels. They confirm the validity of the expansion observations in the case of groynes, but under some corrections. They also put in evidence the crucial influence of another parameter in compound channels: the relative water depth in the floodplain. / Les écoulements débordants (en lit composé) traversent habituellement des biefs de transition dans lesquels la largeur peut varier de manière significative. Le cas extrème est rencontré quand d`importants obstacles tels que des remblais de pont, sont présents dans la plaine d`inondation. Ils induisent localement une variation rapide des paramètres hydrauliques de l`écoulement. Agissant d`abord comme un épi en géométrie simple, ils créent à l`aval une zone d`eau morte propice à la sédimentation, et une érosion en tête d`épi. Puis, dans le cas particulier des lits composés, ils obstruent partiellement le débit dans la plaine d`inondation pour le rediriger vers le lit mineur. Les résultats disponibles sur les expansions brusques en canal simple montrent que l`écoulement à proximité de l`obstacle obéit à deux régimes asymptotiques dits, profond et peu profond. (Babarutsi et al., 1989) caractérisés par un nombre de frottement au fond. Ces régimes doivent donc être étendus au cas des épis, mais aussi à celui d`une géométrie de lit composé. Des expériences ont été conduites en géométrie simple et composée. Elles confirment l`existence de deux régimes moyennant quelques corrections. Elles ont aussi mis en évidence l`influence d`un paramètre caractéristique des lits composés : la hauteur d`eau relative sur la plaine d`inondation.

Mots clés : géométrie, transition, cabane, hydraulique, chenal, main, eau, lit, nombre, érosion, tête, variation, frottement, lire italienne, cas, lits, composés, plaine d'inondation, epi, ecoulement, recirculation, obstacle, lit compose, donnees experimentales