Sujet de stage : PumpErosionTest

1. Contexte
Cette étude s’inscrit en continuité du projet ANR SSHEAR sur l’affouillement et de l’initiative
ciblée « érodimètre in situ » (financement Univ Gustave Eiffel pour des projet exploratoires).
Ce dernier a permis de développer et de tester le prototype d’un érodimètre de terrain, et d’en
montrer le bon fonctionnement. L’objectif est de terminer le développement de l’outil
(complément d’instrumentation et calibration précise), et de mener des essais complémentaires
pour préciser les caractéristiques de l’appareil, ses plages d’utilisation et ses évolutions
éventuelles.

L'érosion par l'eau est un phénomène naturel qui peut avoir une forte influence sur la stabilité
des structures de génie civil. De nombreuses tentatives ont été faites pour mesurer la sensibilité
à l’érosion (l’« érodabilité ») au travers de grandeurs pouvant caractériser ces phénomènes
notamment la contrainte de cisaillement et le taux d'érosion.

L’objectif ici est de proposer un matériel de terrain à faible coût permettant de générer un
écoulement et de provoquer l’érosion des sédiments présents in situ pour des hauteurs d’eau de
quelques décimètres. Par « sédiments », nous entendons les matériaux constitutifs ou déposés
au fond d’une rivière, d’un port, d’un canal et constitués d’éléments organiques ou minéraux,
cohésifs ou non. Par « appareil de terrain », nous visons un matériel léger, autonome, aisé à
transporter à la main le long d’un cours d’eau ou d’un estran, et nous entendons qu’il soit de
conception simple, peu onéreux, facilement réparable et reproductible.

L’appareil, nommé PumpET (Pump Erosion Test), est donc un matériel de terrain
permettant de mesurer l’érodabilité des sédiments in situ. On définit cette érodabilité comme la
capacité des sédiments fluviaux à être mis en mouvement par l’écoulement. L’appareil est
constitué d’un canal permettant d’isoler une zone d’essais de son environnement. Le principe
de l’essai est donc de générer un écoulement unidirectionnel de l’eau au niveau de la chambre
de mesures par un système d’aspiration en aval. Le phénomène d’érosion apparait
lorsque la contrainte critique de mise en mouvement des grains dans la zone d’essai est atteinte
donc lorsque la vitesse du courant est suffisante. L’écoulement et le comportement des
sédiments sont filmés avec une caméra. En sus, les eaux de pompage pourront-être récupérées
afin de caractérisé en laboratoire le sédiment mobilisé (granularité, faction organique, fraction
argileuse etc.).


2. Travail prévu
Le travail consistera à :
* étudier l’influence de la vitesse de l’écoulement sur la mesure obtenue avec le PumpET
(eau calme, différentes vitesses face et dos à l’écoulement) ;
* fiabiliser l’analyse d’images permettant la détection de la mise en mouvement des
grains ;
* étudier l’influence de la granulométrie du sédiment sur la mise en mouvement des grains
Quelques visites de terrain sont prévues.
Le stage donnera lieu à la rédaction d’un rapport présentant les travaux effectués et les avancées
obtenues.

3. Compétences recherchées
● Bac + 3 ou Bac+4 ou bac +5 en ingénierie ou mesures physique
● Sciences expérimentales et traitement de données
● Travail en équipe

4. Bibliographie
Larrarte Frédérique, Chevalier Christophe, Minatchy Carlos, Chollet Hugues, (2022), PUMP
Erosion Test : un érodimètre low cost de terrain, 18eme Journées de l'Hydrodynamique, 22-24
novembre 2022, Poitiers ; https://jh2022.sciencesconf.org/browse/author?authorid=977923

5. Contacts :
Frédérique LARRARTE frederique.larrarte@univ-eiffel.fr
Christophe CHEVALIER christophe.chevalier@univ-eiffel.fr
Sébastien BOYAVAL sebastien.boyaval@enpc.fr

frederique.larrarte@univ-eiffel.fr