Etude des phénomènes de décantation-suspension. Approche physique et numérique dans un décanteur longitudinal fluvial

Le transport des particules solides de granulométrie fine à très fine est l'un des phénomènes physiques les plus importants et les plus compliqués de l'hydraulique fluviale. Ce transport couplé à la décantation intervient sous de nombreux aspects :expansion de la plaine alluviale, irrigation, diminution de l'efficacité des ouvrages et travaux hydrauliques, arrêt de la navigation.Pour étudier les problèmes liés à ce phénomène et surtout aux phénomènes de suspension décantation, une étude a été entreprise, au Laboratoire de Recherches Hydraulique à Châtelet, sur un modèle physique d'un décanteur fluvial longitudinal. Le devenir des particules transportées dépend en premier lieu des caractéristiques de l'écoulement qui le transporte. Une représentation tridimensionnelle et extrêmement précise de tous les phénomènes hydrodynamiques présents dans le milieu s'avère donc nécessaire. En particulier, la prise en considération de la turbulence et des courants principaux et secondaires.Le champs des vitesses moyennes et fluctuantes a été mesuré à l'aide d'un courantomètre a effet Doppler, notamment dans les zones de recirculation et de courant secondaire.La présence de façon fréquente de particules en suspension dans les rivières a incité à développer des outils de simulation numérique comme le code de calcul Fluent utilisé dans ce travail et permettant de déterminer très précisément leur devenir dans un décanteur.Des injections de particules (2 diamètres différents) ont permis de déterminer le rendement de décantation ainsi que la distribution longitudinale des particules décantées. Des mesures de concentration par turbidimétrie et par échantillonnage ont été aussi réalisées.Les résultats hydrodynamiques et sédimentaires obtenus expérimentalement sont comparés qualitativement à ceux obtenus numériquement par Fluent à l'aide de modèles de turbulence telles que k-e et RSM. Des résultats du rendement de décantation satisfaisants ont été obtenus.Enfin, nous avons présenté quelques propositions dans le but d'ouvrir des perspectives pour la poursuite des recherches sur le sujet.Doctorat en environnement