Écoulement d'un cours d'eau aux abords de structures de restauration

La présente recherche porte sur l'étude de l'écoulement de l'eau dans un canal à surface libre aux abords de structures de restauration tels que les épis. Les épis sont utilisés depuis plusieurs décennies pour contrer les problèmes d'érosion de berges et pour réhabiliter les habitats de poissons. Les problèmes d'érosion de berges sont fréquents et la construction d'épis est une bonne alternative aux techniques de stabilisation de berges structurales tel que l'empierrement : il s'agit d'une solution habituellement moins coûteuse et elle a généralement moins d'impact sur l'environnement. Malheureusement, malgré l'utilisation de ces structures de restauration, la connaissance n'est pas encore assez développée pour permettre à tous les projets de restauration avec épis de connaître le succès escompté. Un mauvais choix de géométrie, d'emplacement dans le cours d'eau ou de profondeur peut mener le projet à l'échec. L'écoulement aux abords de structures de restauration est complexe et plusieurs recherches expérimentales et numériques sont présentement en cours à ce sujet. Ce mémoire présente une recherche qui porte sur trois épis rectangulaires avec une orientation différente (135 degrés, 90 degrés, 45 degrés) confrontés à trois débits différents. Les vitesses mesurées en laboratoire avec un profileur de vitesse acoustique Doppler (ADVP) montrent que l'épi perpendiculaire (90°) est plus influent sur le courant et le potentiel de transport de sédiments que les autres épis. Les contraintes de Reynolds calculées suggèrent aussi que l'épi perpendiculaire serait l'épi qui créerait une zone d'affouillement plus importante que les deux autres épis. Le modèle expérimental a ensuite été modélisé numériquement avec le logiciel d'éléments finis bidimensionnel MIKE21 du Danish Hydraulic Institute (DHI) au Danemark. Les résultats du modèle sont fidèles aux résultats expérimentaux. Une validation a aussi été effectuée avec le logiciel par éléments finis River2D de l'Université d'Alberta. Bien que les vitesses soient légèrement inférieures à celles obtenues par MIKE21 ou en laboratoire, River2D représente bien les distributions générales des vitesses et l'ordre de grandeur de celles-ci. Contrairement à l'opinion de certains chercheurs, qui croient que les logiciels à éléments finis tridimensionnels sont des incontournables pour obtenir une bonne modélisation, les résultats de cette recherche suggèrent que les logiciels d'éléments finis bidimensionnels seraient adéquats pour représenter des projets en rivière