Mouvement des sédiments 

 

Introduction

Une part de l'énergie de le houle et des marées sert au déplacement des sédiments, le type et la quantité de sédiments déplacés dépendant de l'énergie en jeu.

Sur de courtes périodes, les sédiments apportés à la mer - essentiellement par les fleuves - et ceux ramenés sur la côte par la houle et la marée s'équilibrent, ce qu'il est indispensable de prendre en compte avant toute action sur les milieux côtiers.

On s'intéresse dans cette partie les mécanismes de transport de sédiments, qui sont essentiellement de deux sortes : le transport par charriage et le transport par suspension

 

I - Mouvement des sédiments par charriage

1. Forces appliquées aux grains

Alors que le sable est emporté par de petites vagues, le déplacement de galets nécessite plus d'énergie. En effet la force de l'eau doit pouvoir dépasser l'action de la gravité ainsi que la force de cohésion qui lie les grains entre eux. La force de l'eau est formée de deux composantes : force de traînée horizontale dans le sens de l'écoulement et force de poussée verticale dirigée vers le haut. Lorsque le grain est en mouvement, seule la force de traînée à une  influence importante.

La contrainte de cisaillement sur le fond s'exprime par :

et la vitesse de cisaillement par

2. Le rôle de la sous-couche visqueuse dans le transport des sédiments

La couche limite dans un écoulement est la zone de l'écoulement dans laquelle les effets de bord sont non négligeables. Le profil des vitesses dans un écoulement est de la forme :

L'écoulement en mer est généralement turbulent. Néanmoins il existe une zone près du fond où la viscosité est particulièrement importante, et où la vitesse de l'écoulement est beaucoup plus faible que dans le reste de l'écoulement. Bien que cette couche, appelée sous-couche visqueuse, soit très mince - de l'ordre de quelques millimètres - elle est capitale pour le mouvement des sédiments.

Il faut savoir également que l'épaisseur de cette couche diminue lorsque l'écoulement devient plus rapide. On comprend alors que des sédiments dont la taille est petite par rapport à l'épaisseur de la sous-couche visqueuse soient en quelque sorte "protégés" par cette couche de fluide où l'écoulement est plus lent. Lorsque la vitesse du courant augmente, ou qu'on s'intéresse à des sédiments de plus grande taille, l'écoulement devient turbulent dans tout l'écoulement. On parle alors de régime d'écoulement turbulent rugueux.

Sur le schéma de droite, on voit que la sous-couche visqueuse a disparu. Le courant pourra alors emporter les grains de sédiments.

En fait, l'épaisseur de la sous-couche visqueuse est telle que 

et on parle de régime turbulent rugueux lorsque la taille des grains atteint environ sept fois l'épaisseur de la sous-couche visqueuse.

 

II - Mouvement des sédiments par suspension

On a considéré jusque là le transport par charriage uniquement, mais les sédiments peuvent également entrer en suspension et être transportés de cette manière. Ce mode de transport ne sera pas détaillé ici. On peut néanmoins préciser que ce type de transport dépend fortement de la taille des grains. Ainsi, on a

ce qui signifie que des particules très petites entrent directement en suspension si la vitesse du courant augmente, alors que des particules plus grosses passent d'abord par une phase de transport par charriage.