Interactions entre les structures d'échappement et les structures à grande échelle dans l'écoulement turbulent des rivières à lit de graviers - Buffin-Bélanger, T.; Roy, A.; Levasseur, M. (Revue des sciences de l'eau / Journal of Water Science, 2001)
Dans les rivières graveleuses, il est établi que les structures d'échappement formées dans la zone de recirculation à l'aval d'amas de galets génèrent d'intenses échanges turbulents. Le mécanisme responsable de l'échappement demeure par contre mal connu. Peu d'études sur la dynamique des structures d'échappement ont été réalisées dans des écoulements où le nombre de Reynolds est élevé comme c'est le cas en rivières. De plus, les connaissances actuelles ne tiennent pas compte des découvertes récentes sur la turbulence en rivière à lit de graviers où on a observé des structures de forte et de faible vitesse occupant toute la profondeur de l'écoulement et pouvant durer plusieurs secondes. Ces structures à grande échelle devraient jouer un rôle sur le mécanisme d'échappement étant donné l'influence de la vitesse ambiante sur la dynamique de la zone de recirculation. Nous rapportons les résultats de deux expériences originales sur les liens dynamiques entre les structures à grande échelle et le mécanisme d'échappement en aval d'un amas de galets. La première expérience repose sur l'analyse de corrélations croisées entre des séries de vitesses obtenues au sommet et à l'aval proximal d'un amas de galets. Les résultats montrent que les fortes fluctuations dans le sens de l'écoulement au sommet de l'obstacle sont liées, quelques instants plus tard, à de fortes fluctuations vers l'amont dans la zone de recirculation. La seconde expérience utilise la visualisation des structures d'échappement et la mesure simultanée des vitesses de l'écoulement. L'analyse combinée des images vidéo et de séries de vitesse suggère une relation entre le passage des structures à grande échelle et les manifestations de l'échappement. Ces résultats nous permettent de présenter un modèle où, lors du passage d'un front de haute vitesse, une structure d'échappement se développe et prend de l'expansion vers le lit et vers la surface en se propageant vers l'aval alors que, lors du passage d'un front de faible vitesse, elle s'élève vers la surface de manière plus cohérente. Cette étude propose un nouveau mécanisme d'échappement et révèle le rôle que joue la structure de l'écoulement ambiant sur le développement de structures dans les cours d'eau à lit graveleux.