Solutions, suspensions et sédimentation

 

De quoi parle-t-on ?

 
L’eau circulant à la surface de la terre représente moins de 1 % de la totalité de l’eau de la terre. Néanmoins c’est le principal agent (avec le vent) de transport sédimentaire. Le relief contrôle la circulation de l’eau, mais en retour, l’écoulement peut transporter des sédiments et modifier le relief (on parle de problèmes couplés  pour décrire une telle situation).
 
Lorsque la rivière arrive à son embouchure, la vitesse de l’eau diminue fortement et la plupart des grains tombent au fond sous l’effet de leur poids (sédimentation). Cependant l’eau peut continuer à s’écouler vers les grands fonds, formant une véritable rivière sous marine avec des méandres. Cette eau continue à transporter les particules de très petite taille qui vont se déposer loin au large. Elle peut aussi former en mer des avalanches très brutales qu’on appelle turbidites.
 
 
Attention  Il existe des correspondances entre le transport couplé des grains et d’un fluide dans le cas des grains sous l’eau et dans l’air. C’est le cas pour la formation de dunes ou celle de barres de sable que l’on observe dans un cas et dans l’autre.
 
 
 

 Que peut on observer ?

 
Parmi tous les effets de couplage, nous avons retenu la formation de méandres d’une rivière sur laquelle des observations peuvent être faites à l’aide de cartes ou d’observations directes. A l’écoulement du fleuve qui peut transporter des sédiments, se superpose un écoulement secondaire qui érode la face concave et dépose sur la face convexe du sable, là où il fait bon aller pour se baigner.
 
Une manifestation comparable de cet écoulement secondaire qui est  facile à produire mais délicate à analyser est le fait que dans une tasse de thé qu’on fait tourner avec une petite cuiller les feuilles se rassemblent au fond de la tasse en son centre.
 
 
 

Pour en savoir plus

 
L’écoulement transverse est lié à la combinaison de la force centrifuge auquel et du frottement visqueux  du liquide contre le fond de la rivière (ou du bol).
 
                                                  
 

Que peut-on mesurer ?

 

Que cherche-t-on à faire ?

 
Observer la formation de méandres sur un plan incliné.
 

Quel matériel ?

 
Une planche rigide et rugueuse posée sur un plan incliné (une vingtaine de degrés) et sur laquelle on dépose une couche mince uniforme de sable (quelques épaisseurs de grains).
 
Une plaque de verre lisse de la  même taille.
 
Une alimentation en eau permettant de contrôler un faible débit continu sur la partie haute du plan.
 
Le tout doit être posé sur un évier, avec un récipient pour collecter le mélange grains-sable qui s’écoule en bas de la planche.
 

Que peut on observer ?

 
Regarder le transport sinueux de l’eau au fur et à mesure que l’eau s’écoule en commençant par un débit continu le plus faible possible en comparant le cas d’une plaque lisse et rugueuse. On peut obtenir des méandres dans les deux cas. L’érosion n’est visible naturellement que dans la première situation.
 
 

Dans l’histoire ?

 
Faire observer des méandres. Certains très spectaculaires comme ceux du cirque de Navacelles près de Montpellier est du au creusement par la rivière et montre la boucle en train de se  fermer. Il reste dans ce cas des bras morts isolés du reste du fleuve. Mais il existe aussi de nombreux exemples de méandres en plaine qui se produisent lorsque la pente du relief où s’écoule la rivière est faible.
 
 

Quels prolongements ?

 
Les problèmes posés par le transport des sédiments ont une importance pratique considérable. Mais la solution de ces problèmes au niveau théorique est redoutable. Elle met en jeu des connaissances de mécanique des fluides avec des particules, de la physico-chimie des suspensions, de la physique des milieux granulaires. Pour cette raison, les chercheurs physiciens et géologues continuent aujourd’hui à avoir recours à des expériences sur modèles dans l’esprit de celle que nous avons présentée, afin d’en déduire des lois générales.
 
 

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